CN202697018U - 一种用于直流弧放电高密度等离子体发生器的阳极底座 - Google Patents
一种用于直流弧放电高密度等离子体发生器的阳极底座 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种用于直流弧放电高密度等离子体发生器的阳极底座，包括放电腔室，其特征在于：阳极底座由阳极喷嘴设置在不锈钢方座上构成，阳极喷嘴的中心区域设置有等离子气体通道孔外圆柱面上设置有气体导向槽，气体导向槽内加工有雾化喷嘴。所述的不锈钢方形座内部加工有双层环形水冷槽，上端面加工有一冷却水进口和一冷却水出口。侧面设有一沉积气体通道孔并与环形槽相连，通道孔的初始端设有一沉积气体气嘴密封槽。由于采用多通道水冷槽，可以降低整个阳极底座温度，可以实现大功率情况下薄膜沉积。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于直流弧放电高密度等离子体发生装置的阳极底座结构，属于直流弧放电等离子体技术领域。
背景技术
相比辉光放电PECVD沉积技术，弧放电等离子体技术具有高沉积率（可达20nm/s）、SiH4气源利用率高（只是辉光放电PECVD技术的一半）和操作简单等优点。在弧放电等离子体发生装置中阳极是等离子体发生器热负荷最大的部分。研究表明在同样的中间电极和阳极长度的情况下，阳极的热损失比中间电极多2倍。随着功率的加大，阳极由于高密度电子的轰击需要承受很高的热负荷。为了尽量减少阳极喷嘴热烧蚀，通常需要在阳极部分设计水冷结构。目前通常在底座外面添加水冷铜管或在阳极底座内部设计一个环形水冷槽。但是大量实验表明大功率使用时，单一环形水槽散热不充分，容易造成邻近零部件在高温时失效；热烧蚀产生的杂质随等离子体沉积在样品表面影响薄膜质量。为了在实现在大功率情况下实现稳定放电和获得高质量的薄膜，需要对目前单一环形水槽的阳极底座进行重新设计。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于直流弧放电高密度等离子体发生装置的阳极底座，该阳极底座适合在大功率环境下使用，用于提高薄膜沉积气体的利用率和沉积速率，同时保证沉积薄膜的质量。
为达到上述目的，本实阳极底座采用的解决方案是：阳极底座由阳极喷嘴设置于不锈钢方形座上构成。阳极喷嘴的中心区域加工有等离子气体通道孔和沉积气体离化区，外圆柱面上加工有气体导向槽，气体导向槽内加工有雾化喷嘴。
所述的不锈钢方形座内部加工有双层环形水冷槽，上端面加工有一冷却水进口和一冷却水出口、阳极电缆固定螺孔和3个均匀分布的放电腔室连接螺孔以及4个阳极底座安装固定孔。侧面设有一沉积气体通道孔并与环形槽相连，通道孔的初始端设有一沉积气体气嘴密封槽和2个固定螺孔。
所述不锈钢方形座的下端面设有安装O型密封圈的密封槽。
所述阳极喷嘴采用高温材料构成。
本实用新型具有如下效果：
（1）由于采用多通道水冷槽，可以降低整个阳极底座温度，可以实现大功率情况下薄膜沉积；
（2）由于在底座上采用双环形水冷槽，在大功率使用时能有效地将放电腔室放电时所产生的热量带走，能充分地对阳极底部的O型密封圈和阳极喷嘴进行冷却。水冷槽的使用能保证大功率等离子体产生，从而有效提高等离子体源中氩气气体的离化率、反应气体的分解率，进而提高薄膜沉积气体的利用率。底座选用不锈钢材料加工，具有机械性能可靠，耐腐蚀，工作寿命长等优点；
（3）由于采用将气源（如N2O和NH3等）通过阳极底座引入喷嘴，可以减少气路设计复杂性，气源同时可以冷却阳极底座；
（4）由于阳极喷嘴采用高温材料（如钼、钨或可加工陶瓷），可以降低热烧蚀。
附图说明
图1为本实用新型的主视图；
图2为本实用新型的左视图；
图3为本实用新型的纵剖视图；
图4为本实用新型的沿出水口横剖视图；
图5为本实用新型的沿进水口横剖视图。
图中： 1—方形座 101—双层环形水冷槽 102—冷却水出口 103—冷却水进口 104—阳极电缆固定螺孔 105—放电腔室连接螺孔 106—阳极底座安装固定孔 107—沉积气体通道孔 108—密封槽 109—气嘴密封槽 110—气嘴固定螺孔 2—阳极喷嘴 201—等离子气体通道孔 202—气体导向槽 203—雾化喷嘴 203—沉积气体离化区 。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，本实用新型由阳极喷嘴2镶嵌于不锈钢方形座1上构成。阳极喷嘴2的中心区域加工有等离子气体通道孔201和沉积气体离化区204，外圆柱面上加工有气体导向槽202，能使沉积气体顺利地流向雾化喷嘴，并通过雾化喷嘴203均匀地喷向沉积气体离化区204，最终形成制备减反射薄膜氮化硅所需的等离子体。不锈钢方形座内部加工有双层环形水冷槽101，能将放电时所产生的热量带走，并能充分地对阳极底部的O型密封圈和阳极喷嘴进行冷却。底座上端面加工有一冷却水进口103和冷却水出口102与双层环形水冷槽101组成完整的循环水路。阳极电缆固定螺孔104的设置能方便等离子电源的安装。3个均匀分布的连接螺孔105将阳极底座和放电腔室连接在一起，构成完整的等离子体发生器。4个阳极底座安装固定孔106能更好地方便离子源的安装于拆卸。方形座的侧面设有沉积气体通道孔107并与环形槽202相连。沉积气体气嘴通过2个螺孔110固定和密封槽109密封，将沉积气体导入到等离子体源中。方形座的下端面设有安装O型密封圈的密封槽108，在离子源使用过程中起到很好的密封效果。
Claims (5)
1.一种用于直流弧放电高密度等离子体发生器的阳极底座，包括放电腔室，其特征在于：阳极底座由阳极喷嘴设置在不锈钢方座上构成，阳极喷嘴的中心区域设置有等离子气体通道孔外圆柱面上设置有气体导向槽，气体导向槽内加工有雾化喷嘴。
2.根据权利要求1所述的一种用于直流弧放电高密度等离子体发生器的阳极底座，其特征在于：所述的不锈钢方座内设置有双层环形水冷槽，上端面加工有一冷却水进口和一冷却水出口。
3. 根据权利要求1所述的一种用于直流弧放电高密度等离子体发生器的阳极底座，其特征在于：所述的不锈钢方形座的下端面设有安装O型密封圈的密封槽。
4. 根据权利要求1所述的一种用于直流弧放电高密度等离子体发生器的阳极底座，其特征在于：所述的不锈钢侧面设置有一沉积气体通道孔并与环形槽相连，通道孔的初始端设置有一沉积气体气嘴密封槽。
5. 根据权利要求1所述的一种用于直流弧放电高密度等离子体发生器的阳极底座，其特征在于：所述的阳极喷嘴采用高温材料构成。
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| CN 201220265561 CN202697018U (zh) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | 一种用于直流弧放电高密度等离子体发生器的阳极底座 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113727507A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-11-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种多通道电弧等离子体源级联铜片水冷装置及其优化方法 |
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2012
- 2012-06-07 CN CN 201220265561 patent/CN202697018U/zh not_active Expired - Fee Related
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