CN114231936A - 防污染装置、电离腔体及射频离子源 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种防污染装置、电离腔体及射频离子源，所述防污染装置，应用于射频离子源的电离腔体中，包括支撑部和遮挡板；其中，所述遮挡板平行于所述电离腔体的底面；所述遮挡板上分布设置有一定比例的遮挡部和开口部；所述遮挡板固定于支撑部上；所述遮挡板通过支撑部安装于离所述电离腔体的底部一设定高度位置处，由所述开口部通过电离腔体中气体电离输出的等离子体，以及由所述遮挡部遮挡进入电离腔体中的金属离子在电离腔体的底部镀上连续的金属薄膜；该技术方案，可以避免金属薄膜对射频能量的屏蔽隔离，提升了射频离子源的工作效率，确保电离腔体和射频离子源能够稳定工作。

Description

防污染装置、电离腔体及射频离子源

技术领域

本申请涉及离子源技术领域，尤其是涉及一种防污染装置、电离腔体及射频离子源。

背景技术

射频离子源是一种常用离子源，其主要是通过射频电离产生等离子体，再通过栅网电场加速，使正离子加速产生离子束；射频离子源通过射频电离气体，具有连续工作时间长，没有耗材以及发热量小的特点。

目前常用的射频离子源，一般主要用在非金属工作环境，而实际情况中，用于镀膜时，会产生大量的金属粒子，而这些金属粒子通过栅网后容易在电离腔体内壁和底部上形成金属薄膜，而一旦电离腔体内部镀上了金属膜层，外部的射频线圈产生的射频能量就无法正常导入到电离腔体内部，影响了射频离子源工作效率，严重时甚至会导致射频离子源无法正常工作。

发明内容

本申请的目的旨在解决上述的技术缺陷之一，提供一种防污染装置、电离腔体及射频离子源，以确保电离腔体和射频离子源稳定工作。

一种防污染装置，应用于射频离子源的电离腔体中，包括支撑部和遮挡板；其中，

所述遮挡板平行于所述电离腔体的底面；

所述遮挡板上分布设置有一定比例的遮挡部和开口部；

所述遮挡板固定于支撑部上；

所述遮挡板通过支撑部安装于离所述电离腔体的底部一设定高度位置处，由所述开口部通过电离腔体中气体电离输出的等离子体，以及由所述遮挡部遮挡进入电离腔体中的金属离子在电离腔体的底部镀上连续的金属薄膜。

在一个实施例中，所述遮挡板的遮挡部设计为星状形，所述遮挡板的边连接所述支撑部。

在一个实施例中，所述遮挡板的遮挡部和开口部设计为间隔的圆环形；

所述圆环形的遮挡部通过连接部固定在所述支撑部上。

在一个实施例中，所述遮挡板的开口部设计为圆孔形；

所述圆孔形的开口部间隔分布在遮挡板上。

在一个实施例中，所述支撑部和遮挡板为采用石英材料制成一体化结构。

在一个实施例中，所述支撑部设计为紧贴电离腔体内壁的嵌入结构。

在一个实施例中，所述遮挡板安装于离所述电离腔体的底部1/3高度位置处。

在一个实施例中，所述遮挡板的遮挡部占比为50％。

一种电离腔体，该电离腔体安装有上述的防污染装置；其中，所述防污染装置内嵌在所述电离腔体中。

一种射频离子源，包括如上述的电离腔体，供气管道，以及设于所述电离腔体底部下的射频线圈；其中，

所述供气管道接入气体并输入至所述电离腔体进行反应；

所述射频线圈用于向所述电离腔体提供射频能量。

上述防污染装置、电离腔体及射频离子源，通过在射频离子源的电离腔体中设置防污染装置，该结构利用支撑部将遮挡板安装于离电离腔体的底部一设定高度位置处，由遮挡板的开口部通过电离腔体中气体电离输出的等离子体，由遮挡板的遮挡部遮挡进入电离腔体中的金属离子在电离腔体的底部镀上连续的金属薄膜；该技术方案，可以避免金属薄膜对射频能量的屏蔽隔离，提升了射频离子源的工作效率，确保电离腔体和射频离子源能够稳定工作。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是一个示例的射频离子源外观图；

图2是电离腔体内部金属污染示意图；

图3是防污染装置遮挡原理分析示意图；

图4是一个示例的防污染装置的结构示意图；

图5是防污染装置安装示意图；

图6是防污染装置的截面示意图；

图7是一个示例的遮挡板形状图；

图8是另一个示例的遮挡板形状图；

图9是又一个示例的遮挡板形状图；

图10是一个示例的射频离子源结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本申请的技术方案，可以应用在各种类型的射频离子源中，包括圆形射频离子源、条形射频离子源等等，如图1，图1是一个示例的射频离子源外观图，该射频离子源100可以用于真空镀膜等环境中，主要包括外壳10、栅网11和电离腔体20。

参考图2，图2是电离腔体内部金属污染示意图，如图中所述，在镀膜过程中，环境中的金属粒子(金属原子或者金属离子)通过栅网11后，在放电腔体内壁上会形成一层金属薄膜(如图中虚线所示)，设于电离腔体20外的射频线圈13的射频能量就会被金属薄膜所屏蔽，从而降低了将射频能量导入电离腔体20内的效率。

为此，本申请设计了应用于射频离子源100的放电腔体电离腔体20中的防污染装置30，参考图3所示，图3是防污染装置30遮挡原理分析示意图，该装置包括支撑部31和遮挡板32；其中遮挡板32平行于放电腔体电离腔体20的底面，遮挡板32上分布设置有一定比例的遮挡部32a和开口部32b，遮挡板32固定于支撑部31上；图3是为了直观表示其原理，图示中是以左侧阴影部分为遮挡部32a，右侧无填充部分为开口部32b，实际情况中根据遮挡部32a和开口部32b设置位置和结构相关，特此说明。

如图3的示例中，遮挡板32通过支撑部31安装于离所述电离腔体20的底部一设定高度位置处；当电离腔体20工作过程中，由开口部32b通过电离腔体20中气体电离输出的等离子体，以及由遮挡部32a遮挡进入电离腔体20中的金属粒子在电离腔体20的底部镀上连续的金属薄膜；具体的，如图3所示，气体通过供气管道14进入到电离腔体20，在电离腔体20中进行电离产生等离子体，遮挡板32上设有开口部32b，保证了等离子体可以通过开口部32b导出电离腔体20，同时，遮挡板32的遮挡部32a可以遮挡来自于环境中进入到电离腔体20的金属粒子，由于金属粒子是由上往下运动，因此，金属粒子穿过遮挡板32后，只有在电离腔体20的底部的开口部32b的投影部分形成金属薄膜，而遮挡部32a的投影部分不会形成金属薄膜，因此，只要保证在电离腔体20的底部不会形成完整覆盖的金属薄膜，射频能量就可以正常导入到电离腔体20中。

在一个实施例中，参考图4所示，图4是一个示例的防污染装置的结构示意图，对于防污染装置30的结构形状，支撑部31和遮挡板32可以采用石英材料制成一体化结构设计，其中支撑部31可以设计为紧贴电离腔体20内壁的嵌入结构，其嵌入到电离腔体20的立体图如图5所示，支撑部31设计成嵌入结构，图6是图5对应的防污染装置的截面示意图，支撑部31可以设计为圆筒形状的石英结构，耐高温耐腐蚀且结构稳固；当然，支撑部31的结构需要根据需求而定，可以从材料、成本等角度考虑来设计具体结构，在此不做限定。

在一个实施例中，对于遮挡板32的遮挡部32a的形状，可以根据需求而定，下面阐述若干示例。

示例1：参考图7，图7是一个示例的遮挡板形状图，遮挡板32可以设计为星状形，遮挡板32的中心开设有供气管道14的开孔；遮挡板32的边连接支撑部31。

示例2：参考图8，图8是另一个示例的遮挡板形状图，遮挡板32的遮挡部32a和开口部32b设计为间隔的圆环形，遮挡板32的中心开设有供气管道14的开孔；遮挡部32a通过连接部固定在支撑部31上。

示例3：参考图9，图9是又一个示例的遮挡板形状图，遮挡板32的开口部32b设计为圆孔形，遮挡部32a上分布设有多个圆孔，对应为开口部32b。

需要说明的是，以上示例1-3是本申请提供的部分实施例，具体结构根据需求而定，在此不做限制。

在一个实施例中，对于防污染装置30遮挡板32的安装位置和结构设计，需要结合电离腔体20内的气体反应状态和生成的等离子体穿过遮挡板32的情况而定；如图3所示，优选的，遮挡板32可以安装于离电离腔体20的底部1/3高度位置处，遮挡部32a占遮挡板32的比可以为50％；需要说明的是，具体高度位置和占比根据电离腔体20实际情况而定。

下面阐述电离腔体的实施例。

如图2-9所示，本申请的电离腔体20可以安装上述的防污染装置30，防污染装置30内嵌在电离腔体20中，通过该防污染装置30，可以避免金属薄膜对射频能量的屏蔽隔离，提升了射频离子源的工作效率，确保电离腔体20和射频离子源能够稳定工作。

下面阐述射频离子源的实施例。

参考图10所示，图10是一个示例的射频离子源结构示意图，包括电离腔体20，供气管道14，以及设于所述电离腔体20底部下的射频线圈13；其中供气管道14接入气体并输入至电离腔体20进行反应，射频线圈13通过射频电源驱动工作，用于向电离腔体20提供射频能量；由于电离腔体20内嵌有防污染装置30，因此，可以避免金属薄膜对射频能量的屏蔽隔离，整体设备工作效率较高，稳定性高。

需要说明的是，本申请的技术方案，适用于各种形状的射频离子源，例如，圆形射频离子源，条形射频离子源或者其他形状射频离子源，其基本原理与上述实施例一致，在此不再一一赘述。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和科学术语，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种防污染装置，其特征在于，应用于射频离子源(100)的电离腔体(20)中，包括支撑部(31)和遮挡板(32)；其中，

所述遮挡板(32)平行于所述电离腔体(20)的底面；

所述遮挡板(32)上分布设置有一定比例的遮挡部(32a)和开口部(32b)；

所述遮挡板(32)固定于支撑部(31)上；

所述遮挡板(32)通过支撑部(31)安装于离所述电离腔体(20)的底部一设定高度位置处，由所述开口部(32b)通过电离腔体(20)中气体电离输出的等离子体，以及由所述遮挡部(32a)遮挡进入电离腔体(20)中的金属粒子在电离腔体(20)的底部镀上连续的金属薄膜。

2.根据权利要求1所述的防污染装置，其特征在于，所述遮挡板(32)的遮挡部(32a)设计为星状形，所述遮挡板(32)的边连接所述支撑部(31)。

3.根据权利要求1所述的防污染装置，其特征在于，所述遮挡板(32)的遮挡部(32a)和开口部(32b)设计为间隔的圆环形；

所述圆环形的遮挡部(32a)通过连接部固定在所述支撑部(31)上。

4.根据权利要求1所述的防污染装置，其特征在于，所述遮挡板(32)的开口部(32b)设计为圆孔形；

所述圆孔形的开口部(32b)间隔分布在遮挡板(32)上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的防污染装置，其特征在于，所述支撑部(31)和遮挡板(32)为采用石英材料制成一体化结构。

6.根据权利要求5所述的防污染装置，其特征在于，所述支撑部(31)设计为紧贴电离腔体(20)内壁的嵌入结构。

7.根据权利要求1-4任一项所述的防污染装置，其特征在于，所述遮挡板(32)安装于离所述电离腔体(20)的底部1/3高度位置处。

8.根据权利要求1-4任一项所述的防污染装置，其特征在于，所述遮挡板(32)的遮挡部(32a)占比为50％。

9.一种电离腔体，其特征在于，该电离腔体(20)安装有权利要求1-8任一项所述的防污染装置(30)；其中，所述防污染装置(30)内嵌在所述电离腔体(20)中。

10.一种射频离子源，其特征在于，包括如权利要求9所述的电离腔体(20)，供气管道(14)，以及设于所述电离腔体(20)底部下的射频线圈(13)；其中，

所述供气管道(14)接入气体并输入至所述电离腔体(20)进行反应；

所述射频线圈(13)用于向所述电离腔体(20)提供射频能量。

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