CN111349913B - 一种等离子体源及一种镀膜机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子体源，包括壳体和设于壳体上电极、上接地件、下接地件和绝缘件，上接地件和下接地件分别设于电极的两侧，绝缘件设于电极与上接地件之间，其中上接地件、绝缘件和电极之间设有供等离子体反应气体传输至等离子体反应腔的气体传输通道，气体传输通道包括绝缘件与上接地件嵌合而形成的间隙通道；下接地件与电极之间构成等离子体反应腔。本发明还公开了一种具有上述等离子体源的镀膜机。本发明有效解决了绝缘件上小间隙尺寸加工难度大、精度差造成的杂散等离子产生现象。
Description
技术领域
本发明涉及等离子体技术领域，特别是涉及一种等离子体源及一种镀膜机。
背景技术
作为一种精准可控的薄膜材料制备方法，ALD技术已成为半导体芯片制造中热门的材料制备技术，是沉积纳米尺度薄膜的最有效途径之一。根据反应激活方式的不同，ALD可分为传统的热式ALD、等离子体增强ALD、催化ALD等新型技术。其中，由于等离子体可以在较低温度下为衬底表面提供高反应活性且该反应活性可控的反应氛围，对促进薄膜的快速反应生长具有极大的推动作用，等离子体增强ALD脱颖而出且得到了迅速发展，在半导体等诸多领域具有广泛的应用。
然而，采用等离子体增强ALD沉积薄膜材料时往往需要用到容性或感性耦合等离子体源。其中，容性耦合等离子体源主要由进气装置、电极、接地板等构成，进气装置与电极之间存在的间隙距离是杂散等离子体是否产生的决定性因素。杂散等离子体在影响工艺气体传输的同时会使衬底的表面化学反应复杂化。根据文献资料，杂散等离子体产生所需要的电压取决于压力和间隙距离之间的乘积，具体地，对于1～25Torr气压范围内，为了避免杂散等离子体产生，间隙距离应控制在0.4mm-10mm范围内。目前，进气装置的构件主要为陶瓷件，陶瓷脆性大，在其上加工小间隙的难度很高，加工精度也较难得到有效保证，这严重制约了等离子体增强ALD技术的发展。
因此，有必要设计一种易于加工的稳定的新型等离子体源。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种等离子体源及一种镀膜机，以解决现有技术中避免杂散等离子体产生的一种等离子体源加工难度大及由于加工难度及精度问题造成的杂散等离子体产生现象。
本发明提供一种等离子体源，该等离子体源包括：
壳体；
电极，设于壳体上；
上接地件，设于壳体上并放置于电极的一侧；
下接地件，设于壳体上并放置于电极上背离上接地件的一侧，下接地件与电极之间构成等离子体反应腔；
绝缘件，设于壳体上并放置电极与上接地件之间；
上接地件、绝缘件和电极之间设有供等离子体反应气体传输至等离子体反应腔的气体传输通道；
气体传输通道包括绝缘件与上接地件嵌合而形成的间隙通道。
进一步地，上接地件上设有用以间隔开上接地件和绝缘件的上接地件间隔件；电极上设有用以间隔开电极和绝缘件的电极间隔件。
进一步地，绝缘件上设有绝缘件贯穿结构；上接地件上设有上接地件贯穿结构和上接地件凸起结构，上接地件凸起结构与绝缘件贯穿结构配合形成上接地件配合间隙，用以传输等离子体反应气体。
进一步地，绝缘件上设有绝缘件贯穿结构；电极上设有电极贯穿结构和电极凸起结构，电极凸起结构与绝缘件贯穿结构配合形成电极配合间隙，用以传输等离子体反应气体。
进一步地，上接地件贯穿结构、上接地件配合间隙、电极配合间隙和电极贯穿结构相互之间错位排布。
进一步地，上接地件凸起结构、电极凸起结构为圆柱状、方块状及圆锥状中一种和/或多种。
进一步地，绝缘件至少两个，该至少两个绝缘件上的绝缘件贯穿结构错位排列。
进一步地，电极包括至少两个匀流板和由该至少两个匀流板组成的匀流腔，匀流板上设有匀流孔。
进一步地，等离子体源，还包括与电极连接的射频馈入装置，射频馈入装置包括由射频绝缘介质隔开的外导体和内导体，外导体和内导体分别与绝缘件密封连接。
本发明还提供一种镀膜机，该镀膜机包括上述等离子体源。
综上，一种等离子体源包括壳体和设于壳体上电极、上接地件、下接地件和绝缘件，上接地件和下接地件分别设于电极的两侧，绝缘件设于电极与上接地件之间，其中上接地件、绝缘件和电极之间设有供等离子体反应气体传输至等离子体反应腔的气体传输通道，气体传输通道包括绝缘件与上接地件嵌合而形成的间隙通道；下接地件与电极之间构成等离子体反应腔。气体传输通道的构成以绝缘件之间的间隙嵌和所形成的间隙通道取代现有技术中在绝缘件上如硬脆性大的陶瓷上直接加工微孔，有效地解决了绝缘件上小间隙加工难度大的问题，对避免杂散等离子体产生有重要影响。
一种镀膜机，包括上述等离子体源。
与现有技术相比，本发明提供的一种等离子体源和一种具有该等离子体源的镀膜机，等离子体源中的气体传输通道以绝缘件之间的间隙嵌和取代现有技术中在绝缘件上如硬脆性大的陶瓷上直接加工微孔，有效地解决了绝缘件上小间隙加工难度大的问题，这对避免杂散等离子体产生有重要作用。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例提供的一种等离子体源的示意图。
图2为本发明一较佳实施例提供的一种等离子体源的气体传输通道的示意图。
图3为本发明一较佳实施例提供的一种等离子体源的绝缘件的示意图。
其中，1、壳体， 2、电极，21、电极凸起结构，22、电极贯穿结构，3、上接地件，31、上接地件凸起机构，32、上接地件贯穿结构，4、下接地件，5、绝缘件，51、绝缘件贯穿结构，6、射频馈入装置，61、内导体，62、射频绝缘介质，63、外导体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域所属技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图3，为本发明一较佳实施例，该实施例提供一种等离子体源，包括：
壳体1；
电极2，设于壳体1上；
上接地件，设于壳体1上并放置于电极2的一侧；
下接地件，设于壳体1上并放置于电极2上背离上接地件3的一侧，下接地件4与电极2之间构成等离子体反应腔；
绝缘件，设于壳体1上并放置电极2与上接地件3之间；
上接地件3、绝缘件5和电极2之间设有供等离子体反应气体传输至等等离子体反应腔的气体传输通道；
气体传输通道包括绝缘件5与上接地件3嵌合而形成的间隙通道。
具体地，壳体1上还设有供等离子体反应气体从壳体1外进入壳体1内的进气装置，进气装置的数量在一个以上，以使得等离子体反应气体快速均匀地进入壳体1内；上接地件3、下接地件4及壳体1均接地，即保持在零电势状态；电极2通过连接件与壳体1间隔开，连接件优选陶瓷、石英等绝缘材料；值得注意的是，这里提及的“嵌合”指绝缘件5间隙套接于上接地件3或上接地件3间隙套接于绝缘件5，相互配合形成供等离子体反应气体从上接地件3传输至绝缘件5。
在本实施例中，上接地件3上设有用以间隔开上接地件3和绝缘件5的上接地件间隔件；电极2上设有用以间隔开电极2和绝缘件5的电极间隔件。
具体地，要使等离子体反应气体流经上接地件3、绝缘件5和电极2顺利到达等离子体气体反应腔，上接地件3与绝缘件5、绝缘件5与电极2之间必须相互间隔开以形成等离子体传输的路径。
在本实施例中，绝缘件5上设有绝缘件贯穿结构51；上接地件3上设有上接地件贯穿结构31和上接地件凸起结构32，上接地件凸起结构32与绝缘件贯穿结构51配合形成上接地件配合间隙，用以传输等离子体反应气体。
具体地，上接地件贯穿结构31为直接用作等离子体反应气体的传输渠道，绝缘件贯穿结构51需配合上接地件凸起结构32才能提供足以避免杂散等离子体产生的等离子体反应气体传输渠道；从加工和成本等方面综合考量，上接地件贯穿结构31和绝缘件贯穿结构51优选通孔，相应地，上接地件凸起结构32优选圆轴，通孔与圆轴之间孔轴间隙配合形成环形气体传输通道；上接地件通孔的直径和上接地件凸起结构32与绝缘件贯穿结构51所形成的间隙的横向尺寸优选一致。
在本实施例中，绝缘件上设有绝缘件贯穿结构51；电极2上设有电极贯穿结构22和电极凸起结构21，电极凸起结构21与绝缘件贯穿结构51配合形成电极配合间隙，用以传输等离子体反应气体。
具体地，电极贯穿结构22直接用于传输等离子体反应气体，电极配合间隙与上接地件配合间隙优选一致。
在本实施例中，上接地件贯穿结构31、上接地件配合间隙、电极配合间隙和电极贯穿结构22相互之间错位排布。避免杂散等离子体的产生，在等离子体反应气体进入等离子体气体反应腔之间的传输通道必须满足：横向尺寸足够小，横向尺寸主要由等离子体气体所形成的压力大小来决定，比如当气压在1～25Torr时，这个横向尺寸应控制在0.4mm-10mm范围内；传输通道在纵向上由构件分为最少三部分，各个部分之间需要错位排放，不在同一条线上。
在本实施例中，上接地件凸起结构32、电极凸起结构21为圆柱状、方块状及圆锥状中的一种和/或多种。
在本实施例中，绝缘件5至少两个，该至少两个绝缘件上的绝缘件贯穿结构51错位排列。
值得一提的是，绝缘件5也可以为一个，这一个绝缘件5只配合上接地件3使用。此时，电极2上没有设置电极凸起结构21，但具有供等离子体气体传输的电极贯穿结构22。
在本实施例中，电极2包括至少两个匀流板和由该至少两个匀流板组成的匀流腔，匀流板上设有匀流孔。
在本实施例中地，等离子体源还包括与电极2连接的射频馈入装置6，射频馈入装置6包括由射频绝缘介质62隔开的外导体63和内导体61，外导体63和内导体61分别与绝缘件5密封连接。内导体与电极连接，外导体与地连接。射频馈入装置6是驱动电极2工作的一种方式。
本发明还提供一种镀膜机，该镀膜机包括上述等离子体源。
综上，一种等离子体源包括壳体1和设于壳体1上电极2、上接地件3、下接地件4和绝缘件5，上接地件3和下接地件4分别设于电极2的两侧，绝缘件5设于电极2与上接地件3之间，其中上接地件3、绝缘件5和电极2之间设有供等离子体反应气体传输至等离子体气体反应腔的气体传输通道，气体传输通道包括绝缘件5与上接地件3嵌合而形成的间隙通道；下接地件4与电极2之间构成等离子体气体反应腔。
一种镀膜机，包括上述等离子体源。
与现有技术相比，本发明提供的一种等离子体源和一种具有该等离子体源的镀膜机，等离子体源中的气体传输通道以绝缘件之间的间隙嵌和取代现有技术中在绝缘件上如硬脆性大的陶瓷上直接加工微孔，有效地解决了绝缘件上小间隙加工难度大的问题，这对避免杂散等离子体产生有重要作用。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种等离子体源，其特征在于，包括：
壳体；
电极，设于所述壳体上；
上接地件，设于所述壳体上并放置于所述电极的一侧；
下接地件，设于所述壳体上并放置于所述电极上背离所述上接地件的一侧，所述下接地件与所述电极之间构成等离子体反应腔；
绝缘件，设于壳体上并放置于所述电极与所述上接地件之间；
所述上接地件、绝缘件和电极之间设有供等离子体反应气体传输至所述等离子体反应腔的气体传输通道；
所述气体传输通道包括所述绝缘件与所述上接地件嵌合而形成的间隙通道；
所述绝缘件上设有绝缘件贯穿结构；所述上接地件上设有上接地件贯穿结构和上接地件凸起结构，所述上接地件凸起结构与所述绝缘件贯穿结构配合形成上接地件配合间隙，用以传输等离子体反应气体；
所述电极上设有电极贯穿结构和电极凸起结构，所述电极凸起结构与所述绝缘件贯穿结构配合形成电极配合间隙，用以传输等离子体反应气体；
所述上接地件贯穿结构、所述上接地件配合间隙、所述电极配合间隙和所述电极贯穿结构相互之间错位排布。
2.如权利要求1所述的等离子体源，其特征在于，所述上接地件上设有用以间隔开所述上接地件和所述绝缘件的上接地件间隔件；所述电极上设有用以间隔开所述电极和所述绝缘件的电极间隔件。
3.如权利要求1所述的等离子体源，其特征在于，所述上接地件凸起结构、所述电极凸起结构为圆柱状、方块状及圆锥状中的一种和/或多种。
4.如权利要求1所述的等离子体源，其特征在于，所述绝缘件至少两个，该至少两个绝缘件上的绝缘件贯穿结构错位排列。
5.如权利要求1所述的等离子体源，其特征在于，所述电极包括至少两个匀流板和由该至少两个匀流板组成的匀流腔，所述匀流板上设有匀流孔。
6.如权利要求1所述的等离子体源，其特征在于，还包括与所述电极连接的射频馈入装置，所述射频馈入装置包括由射频绝缘介质隔开的外导体和内导体，所述外导体和所述内导体分别与所述绝缘件密封连接。
7.一种镀膜机，该镀膜机包括如权利要求1至6中任一项所述的等离子体源。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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