CN103702504B - 一种平面等离子发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种平面等离子发生器，包括工作架，其中，还包括真空室、电感线圈、绝缘体、屏蔽筒、真空隔离装置、射频匹配器、射频源及电源地；所述工作架置于所述真空室中，将所述电感线圈设置于所述绝缘体中，同时将所述绝缘体设置于所述真空室中，所述电感线圈通过所述屏蔽筒及所述真空隔离装置与所述真空室外部的所述射频匹配器相连接，所述射频匹配器还设置依次与所述射频源及所述电源地相连接。采用上述方案，能够产生大面积、高密度、单向放电、相对均匀的等离子体发生器，使等离子体分布均匀、效率高，对基片表面损伤小，适合大面积等离子辅助薄膜沉积、刻蚀、表面清洗以及表面处理。

Description

一种平面等离子发生器

技术领域

本发明属于平面等离子发生器技术领域，尤其涉及的是一种平面等离子发生器。

背景技术

现有技术中的平面等离子发生器广泛应用于车灯镀膜、装饰镀膜、光学镀膜的镀膜机一般在镀介质膜时采用中频电源镀膜。缺点产生的等离子体密度较低，离子密度相对较低，对于靠反应镀膜的应用，不利于真空室内离子反应的发生。为提高真空室内离子密度，可以外加由射频驱动的等离子发生器产生密度相对较高的等离子体。由于镀膜工件一般处于真空室中间，需要的等离子体最好只在发生器正面，背面由于只有腔体内壁，没有工件，不希望产生等离子体。要求平面等离子体最好只在发生器的正面产生。背面不产生等离子，即等离子发生器具有单向性。因此需要产生的等离子体最好满足：等离子体面积大，密度高，单向放电特性、相对均匀。

市面上应用的等离子发生器主要采用容性耦合方式和电感耦合方式，容性耦合方式为极板在真空里，缺点是等离子体密度较低，并且极板前后均放电，在大面积等离子体应用中一般只需要极板单面放电，双面放电造成极板浪费射频能量。

平面电感耦合等离子体一般放在真空外部，通过绝缘材料做成的窗口耦合到真空内部产生等离子体。缺点：由于绝缘窗口的面积不能做大，只能产生小面积高密度等离子体，造成等离子体主要集中于绝缘窗口附件。不能产生大面积、平面均匀等离子体。由于电极裸露在真空室外部，会造成射频辐射和对其它电极的干扰，需要额外的屏蔽腔。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种平面等离子发生器。

本发明的技术方案如下：

一种平面等离子发生器，包括工作架，其中，还包括真空室、电感线圈、绝缘体、屏蔽筒、真空隔离装置、射频匹配器、射频源及电源地；所述工作架置于所述真空室中，将所述电感线圈设置于所述绝缘体中，同时将所述绝缘体设置于所述真空室中，所述电感线圈通过所述屏蔽筒及所述真空隔离装置与所述真空室外部的所述射频匹配器相连接，所述射频匹配器还设置依次与所述射频源及所述电源地相连接。

所述的平面等离子发生器，其中，所述电感线圈为平面电感耦合线圈，所述平面电感耦合线圈的结构为盘香形、U形或哑铃形，所述平面电感耦合线圈由空心铜管绕制而成，内部通水冷却或通气冷却。

所述的平面等离子发生器，其中，所述空心铜管的外径为4毫米-15毫米。

所述的平面等离子发生器，其中，所述绝缘体材料为四氟板、玻璃、石英或陶瓷。

所述的平面等离子发生器，其中，还包括屏蔽板，设置于所述绝缘体的背面，所述屏蔽板的面积大于所述电感线圈的面积并与所述屏蔽筒连接，形成屏蔽电极。

所述的平面等离子发生器，其中，所述屏蔽板的材料为铝板、铜板、不锈钢板。

所述的平面等离子发生器，其中，所述电感线圈及所述绝缘体的背面由所述屏蔽板屏蔽或直接靠着所述真空室内壁。

所述的平面等离子发生器，其中，所述屏蔽筒为铝筒、不锈钢或铜筒，所述屏蔽筒一端与所述屏蔽板相连接，另一端与所述真空室外部的真空隔离装置相连接。

所述的平面等离子发生器，其中，还包括一绝缘平板，所述绝缘平板包围所述屏蔽板。

所述的平面等离子发生器，其中，所述平面电感耦合线圈穿过所述屏蔽筒和所述真空隔离装置，与所述真空室外部的所述射频匹配器相连接，形成射频耦合通路。

采用上述方案，能够产生大面积、高密度、单向放电、相对均匀的等离子体发生器，使等离子体分布均匀、效率高，对基片表面损伤小，适合大面积等离子辅助薄膜沉积、刻蚀、表面清洗以及表面处理。

附图说明

图1为本发明平面等离子发生器的结构示意图。

图2为本发明中屏蔽筒的结构示意图。

图3为本发明中电感线圈一实施例示意图。

图4为本发明中电感线圈另一实施例示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种平面等离子发生器，包括工作架1，其中，还包括真空室2、电感线圈3、绝缘体6、屏蔽筒7、真空隔离装置8、射频匹配器9、射频源10及电源地11；所述工作架1置于所述真空室2中，将所述电感线圈3设置于所述绝缘体6中，同时将所述绝缘体6设置于所述真空室2中，所述电感线圈3通过所述屏蔽筒7及所述真空隔离装置8与所述真空室2外部的所述射频匹配器9相连接，所述射频匹配器9还设置依次与所述射频源10及所述电源地11相连接。电感线圈3通过所述屏蔽筒7，此时可以是电感线圈3设置通过一个屏蔽筒7或通过两个屏蔽筒7，设置通过两个屏蔽筒7时的屏蔽效果更好。

上述中的电感线圈3为平面电感耦合线圈，所述平面电感耦合线圈的结构如图4所示可以为盘香形、U形或如图3所示的哑铃形，设置不同形状以适应不同的需要，所述平面电感耦合线圈3由空心铜管绕制而成，内部通水冷却或通气冷却。

优选的，所述空心铜管的外径为4毫米-15毫米，最佳为9.5毫米，此时形成的平面电感耦合线圈，屏蔽效果最好。

上述中，所述绝缘体材料为四氟板、玻璃、石英或陶瓷。

上述中，还包括屏蔽板4，设置于所述绝缘体6的背面，所述屏蔽板4的面积大于所述电感线圈3的面积并与所述屏蔽筒7连接，形成屏蔽电极。

上述中，所述屏蔽板4的材料为铝板、铜板、不锈钢板。

上述中，所述电感线圈3及所述绝缘体6的背面由所述屏蔽板4屏蔽或直接靠着所述真空室2的内壁上。

上述中，所述屏蔽筒7为铝筒、不锈钢或铜筒，所述屏蔽筒7一端与所述屏蔽板4相连接，另一端与所述真空室2外部的真空隔离装置8相连接。如图2所示，屏蔽筒7的结构为包括绝缘体6并在绝缘体6中设置两个水管13。

上述中，还包括一绝缘平板5，所述绝缘平板5设置包围所述屏蔽板4，以增加绝缘效果。

上述中，所述平面电感耦合线圈3穿过所述屏蔽筒7和所述真空隔离装置8，与所述真空室2外部的所述射频匹配器9相连接，形成射频耦合通路。

采用上述方案，能够产生大面积、高密度、单向放电、相对均匀的等离子体发生器，使等离子体分布均匀、效率高，对基片表面损伤小，适合大面积等离子辅助薄膜沉积、刻蚀、表面清洗以及表面处理。

实施例2

在上述实施例的基础上，本发明采用平面电感耦合线圈3并置于真空室2的内部，通过绝缘体6和屏蔽板4，使之只在正面产生高密度等离子体12，背面则不产生任何等离子体，能够制作大面积、平面均匀等离子体，并且本发明产生的等离子体12只在正面产生等离子体，使所有的等离子体都处于有效工作空间中。另外，由于本发明整个处于真空腔室2的内部，真空腔室同时做为射频屏蔽腔室，节省空间及制作费用。

本发明的等离子体12分布均匀、效率高，对基片表面损伤小，适合大面积等离子辅助薄膜沉积、刻蚀、表面清洗以及表面处理。

在本发明中屏蔽板4可以不包围绝缘平板5，屏蔽板4也可以包围绝缘平板5，也可以不设置屏蔽板4，将真空室的腔体做为屏蔽板4；电感线圈3引出由屏蔽筒7屏蔽，电感线圈3的两级可以由一个屏蔽筒7或分别由两个屏蔽筒7连接。

通过上述方案可知，本发明主要应用于镀膜机、半导体刻蚀机，等离子增强化学气相沉积中，作为等离子体发生装置和等离子密度增强装置。特别在镀膜机中，可以有效提高真空腔室中的等离子体密度，增强反应镀膜和沉积的离子密度，使镀的膜更加致密。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种平面等离子发生器，包括工作架，其特征在于，还包括真空室、电感线圈、绝缘体、屏蔽筒、真空隔离装置、射频匹配器、射频源及电源地；所述工作架置于所述真空室中，将所述电感线圈设置于所述绝缘体中，同时将所述绝缘体设置于所述真空室中，所述电感线圈通过所述屏蔽筒及所述真空隔离装置与所述真空室外部的所述射频匹配器相连接，所述射频匹配器还设置依次与所述射频源及所述电源地相连接；还包括屏蔽板，设置于所述绝缘体的背面，所述屏蔽板的面积大于所述电感线圈的面积并与所述屏蔽筒连接，形成屏蔽电极；还包括一绝缘平板，所述绝缘平板包围所述屏蔽板。

2.如权利要求1所述的平面等离子发生器，其特征在于，所述电感线圈为平面电感耦合线圈，所述平面电感耦合线圈的结构为盘香形、U形或哑铃形，所述平面电感耦合线圈由空心铜管绕制而成，内部通水冷却或通气冷却。

3.如权利要求2所述的平面等离子发生器，其特征在于，所述空心铜管的外径为4毫米-15毫米。

4.如权利要求1所述的平面等离子发生器，其特征在于，所述绝缘体材料为四氟板、玻璃、石英或陶瓷。

5.如权利要求1所述的平面等离子发生器，其特征在于，所述屏蔽板的材料为铝板、铜板、不锈钢板。

6.如权利要求5所述的平面等离子发生器，其特征在于，所述电感线圈及所述绝缘体的背面由所述屏蔽板屏蔽或直接靠着所述真空室内壁。

7.如权利要求1所述的平面等离子发生器，其特征在于，所述屏蔽筒为铝筒、不锈钢或铜筒，所述屏蔽筒一端与所述屏蔽板相连接，另一端与所述真空室外部的真空隔离装置相连接。

8.如权利要求2所述的平面等离子发生器，其特征在于，所述平面电感耦合线圈穿过所述屏蔽筒和所述真空隔离装置，与所述真空室外部的所述射频匹配器相连接，形成射频耦合通路。