CN207418862U - 平板电极结构和等离子体沉积设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及等离子体气相沉积领域，公开了一种平板电极结构和应用了该电极结构的等离子体沉积设备，电极结构包括：若干个彼此之间间隔设置的电极板；并且每个电极板上都设置有若干个通孔。设置了本实用新型的平板电极结构的等离子体沉积设备，能够提高等离子体气相沉积的均匀性，保证气相沉积的质量。

Description

平板电极结构和等离子体沉积设备

技术领域

本实用新型涉及等离子体气相沉积领域，特别涉及一种平板电极结构和应用了该种平板电极结构的等离子体沉积设备。

背景技术

等离子气相沉积技术指的是在真空条件下，将作为材料源的气态原子、分子或离子等形成等离子体，在高频或直流电场作用下，通入适量的气体，利用等离子体放电，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。

其中，平板电极等离子体气相沉积是一种常见的化学沉积。在现有技术中，由于平行于电极板的平面上电场分布最均匀，因此能够得到一致性最好的沉积。沉积的均匀性是沉积质量的最重要的指标之一，所以用来沉积的平板衬底都是平行电极板放置，从而减少电场分布带来的影响。

但是，在等离子体气相沉积中，影响沉积均匀性的因素除了电场的分布，还有气压的分布。而对于现有的实心平板电极来说，同一面上的电场分布可以很均匀，但对于气流的分布就不是很有利。例如，对于电极板边缘部分，由于空间大，气流阻力小，气体交换迅速，会有比较快的沉积速率；而对于电极板中心的区域，由于气阻大，气体交换慢，相对于边缘部分的沉积速率较低，这样就导致了平板沉积中，四周边缘的沉积速率与中心区域的差异，影响了沉积的均匀性。由于沉积不均匀将会导致沉积表面凹凸不平，因此需要做出改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种平板电极结构以及应用了该种平板电极结构的真空等离子设备。本实用新型有利于提高等离子体气相沉积的均匀性，保证气相沉积的质量。

具体来说，本实用新型提供了一种平板电极结构，用于等离子体沉积设备，包括：

若干个彼此之间间隔设置的电极板；

每个电极板上都设置有若干个通孔。

本实用新型还提供了一种等离子体沉积设备，包括上述的平板电极结构和真空腔体的真空等离子设备。

本实用新型通过在电极板上设置若干通孔，改变气压的分布，大大改善了电极间中心区域的气体流通，使得平板电极间整个区域气流分布均匀，从而使各处气流交换速率相近。本实用新型能够控制各处以相近的速率沉积，提高等离子体气相沉积的均匀性。

作为优选，在电极板中，至少有一个电极板上的通孔的数量大于或等于4个，且这些通孔在该电极板的表面呈阵列分布。

设置多个通孔，能够调节气压的分布，使之更加均匀、合理，改变通孔的数量可以对电极间中心区域的气体流通过性进行调节，最终达到减小气压分布对沉积影响的目的。

进一步地，作为优选，相邻的两个电极板上的通孔相互交错设置。

在不影响电场分布的前提下，在两个电极板上交错设置通孔，延长了气体的行程，使气体交换更充分，从而实现更均匀地沉积。

此外，作为优选，各个电极板的规格都相同。

保证各个电极板的规格都相同，可以确保产生的电场相似，使等离子体气相沉积在基本相同的环境下发生，有利于镀膜均匀。

此外，作为优选，通孔为方形，通孔使得电极板上未设置通孔的部位形成栅格阵列。

采用栅格阵列，适当控制通孔的尺寸，使通孔整齐排布，缩小了平板衬底中心区域与边缘区域的沉积速率存在的差异。

进一步地，作为优选，通孔与所述电极板上未设置通孔的部位的边线倒有圆角。

通过将边线加工成圆角，使得气体通过更加顺畅，有利于腔体内气气压的均匀分布。

此外，作为优选，真空等离子设备还包括：

气源，用于供应气体；

第一进气通道，与气源连接，从平板电极结构的侧面向着电极板之间的间隔送气。

在气相沉积过程中，利用气源不断补充气体，并从平板电极结构的侧面向着电极板之间的间隔送气，能够使得气相沉积更加充分，使镀膜更加平整。

进一步地，作为优选，真空等离子设备还包括：第二进气通道，与气源连接，从与第一进气通道相垂直的方向向着电极板上的通孔送气。

设置第二进气通道可以从多个方向补充气体，提高了气体的流通性，改善了电极间中心区域的气流分布。并且，通过这种方式增加了一个进气的方向，从不同的方向对腔体进行气体补充。这样能够带动腔体内气体多方向流动，使气体分布更加均匀，实现更加均匀的气相沉积。

进一步地，作为优选，第二进气通道的气体出口处阵列有若干个出气孔，且这些出气孔与通孔一一对应设置。

通过设置在气体出口处的与通孔对应的出气孔，使气体能平缓地从气体出口排出，而不造成腔体内部的气流混乱，确保气相沉积以设定的速率平稳进行。

附图说明

图1是本实用新型的第一实施方式平板电极结构的立体示意图；

图2是本实用新型的第一实施方式或第三实施方式平板电极结构的主视示意图；

图3是本实用新型的第二实施方式通孔交错布置的相邻电极板结构的立体示意图；

图4是本实用新型的第三实施方式通孔边线为圆角的平板电极结构的剖视示意图；

图5是本实用新型的第五实施方式等离子体沉积设备的结构示意图；

图6是本实用新型的第六实施方式出气孔与通孔对应的等离子体沉积设备的结构示意图。

附图标记说明：

1-电极板；2-通孔；2a-圆角；3-气源；4-第一进气通道；5-真空腔体；6-第二进气通道；6a-出气孔。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型进行进一步的详细说明。附图中示意性地简化示出了进气分配盘的结构等。

实施方式一

本实用新型的第一实施方式提供了一种平板电极结构，用于等离子体沉积设备，参照图1、图2所示，包括：

若干个彼此之间间隔设置的电极板1；

每个电极板1上都设置有若干个通孔2。

本领域普通技术人员清楚，为了实现等离子体气相沉积的目的，需要多个电极板1组合设置。通电后，电极板1之间产生电场，样品设置于电极板1之间，气相等离子体在电场的作用下向样品两侧沉积。

然而，当气相等离子体通过时，在电极板1的边缘部分，由于空间大，气流阻力小，因此气体交换迅速，导致沉积速率相对较快；而在电极板1中心的区域，由于气阻大，因此气体交换慢，导致沉积速率较低。最终导致在平板沉积过程中，四周边缘与中心区域的沉积速率差异，严重降低了沉积的均匀性。

在本实施方式中，结合图2来看，在电极板1上设置了若干通孔2，使气体多方向流动，例如气相等离子体既可以沿电极板1流动，也可以穿过通孔2垂直电极板1流动。减小中心区域气体流通的阻力，使气体交换速率明显增加，气相等离子体的分布更加均匀，进而缩小沉积过程中不同区域的沉积速率差异，最终实现更加均匀的沉积。

在本实施方式的各个电极板1中，至少有一个电极板1上的通孔2的数量大于或等于4个，且这些通孔2在该电极板1的表面呈阵列分布。

具体来说，参见图2所示，通孔2可设置多个，且按照一定的顺序排布。气相等离子体可以通孔2进行流动，因此随着通孔2数量的增加，气体交换速率得到改善。

通孔2以阵列的方式分布在电极板1上，使气相等离子体分散流动，均匀地通过电极板1，使沉积更加均匀。

在本实施方式中，各个电极板1的规格都相同。

通过采用相同规格的电极板1，缩小样品两侧的电场的区别，确保样品两侧处于基本相同的电场环境中，减小由于电场不同导致的沉积差异，提高沉积的均匀性。

在本实施方式中，通孔2为方形，通孔2使得电极板1上未设置通孔2的部位形成栅格阵列。

考虑到平板电极的形状，设置方形的通孔2可以简化工艺。通过未设置通孔2的栅格阵列，产生规则的电场进行气相沉积。同样的通孔2也可以设置成其他形状，如圆形或菱形等。

本实用新型通过在电极板1上增设通孔2的方式，提高气体分布的均匀程度，使对应电极板1中心区域的部分也能均匀沉积。

实施方式二

本实用新型的第二实施方式提供了一种平板电极结构，本实施方式和第一实施方式有所不同，主要不同之处在于，在第一实施方式中通孔2只需要在电极板1的表面呈阵列分布，而在本实用新型的第二实施方式中，参见图3所示，相邻的两个电极板1上的通孔2相互交错设置。

通过将两个电极板1上的通孔2交错设置，可以有效地增加气相等离子体的流动方向，避免导致大量的气相等离子体直接通过电极板1的通孔2，难以产生气相沉积。并且，气体从单向流动转变为平面的多方向的流动，能够使气体分布更加均匀，气相沉积更加充分。

实施方式三

本实用新型的第三实施方式提供了一种平板电极结构，本实施方式是对第一实施方式或第二实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本实用新型的第二实施方式中，参见图4所示，通孔2与电极板1上未设置通孔2的部位的边线倒有圆角2a。

相对于直角而言，圆角2a气阻更小，气体流动更加顺畅，尤其当气体通过通孔2边缘时，设置圆角2a能有减少气体回流，使气体分布相对均匀，有利于气相沉积的进行。

实施方式四

本实用新型的第四实施方式提供了一种等离子体沉积设备，包括真空腔体5和上述实施方式中任一实施方式所提及的平板电极结构。

在本实施方式中，通过对电极板1的改进，主要是在电极板1上设置若干通孔2，改变气压的分布，大大改善了电极间中心区域的气体流通，是腔体的气体分布更加均匀，是腔体内各处气流交换速率相近。最终，控制各处以相近的速率沉积，提高等离子体气相沉积的均匀性。

实施方式五

本实用新型还提供了一种等离子体沉积设备，本实施方式是对第四实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本实用新型的第五实施方式中，参照图5所示，等离子体沉积设备还包括：

气源3，用于供应气体；

第一进气通道4，与气源3连接，从平板电极结构的侧面向着电极板1之间的间隔送气。

具体来说，第一进气通道4可以设置若干个进气口，一端与气源3相连，并且进气口的数目与电极板1之间的间隔数目相对应。多个进气口进气，提高腔体内的气体交换速率，使每个间隔都有足量的气体流入，促使气相沉积顺利发生。

在本实施方式中，等离子体沉积设备还包括：第二进气通道6，与气源3连接，从与第一进气通道4相垂直的方向向着电极板1上的通孔2送气。

通过增加第二进气通道6的方式，增加了气体流动的方向，增设一个出气孔6a位于电极板中心区域，提高了个电极板1间的气体交换速率，使气体在第二进气通道6的气流作用下向腔体各处流动，最终使气体均匀地分布在腔体内，促进气相沉积均匀地发生。

实施方式六

本实用新型还提供了一种等离子体沉积设备，本实施方式是对第五实施方式的进一步改进，主要不同之处在于，在本实用新型的第六实施方式中，参见图6所示，第二进气通道6的气体出口处阵列有若干个出气孔6a，且这些出气孔6a与通孔2一一对应设置。

在第二进气通道6的气体出口处设置出气孔6a，可以将腔体内多余的气体导出，并且使腔体内的气流产生多方向的流动，让气体能够均匀地分布。并且，将出气孔6a与通孔2一一对应设置，可以减少腔体内的气体回流，使腔体内的气体分布比较稳定。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种平板电极结构，用于等离子体沉积设备，包括：

若干个彼此之间间隔设置的电极板(1)；

其特征在于：每个电极板(1)上都设置有若干个通孔(2)。

2.根据权利要求1所述的平板电极结构，其特征在于：在所述电极板(1)中，至少有一个电极板(1)上的通孔(2)的数量大于或等于4个，且这些通孔(2)在该电极板(1)的表面呈阵列分布。

3.根据权利要求2所述的平板电极结构，其特征在于：相邻的两个电极板(1)上的通孔(2)相互交错设置。

4.根据权利要求2所述的平板电极结构，其特征在于：所述各个电极板(1)的规格都相同。

5.根据权利要求2所述的平板电极结构，其特征在于：所述通孔(2)为方形，所述通孔(2)使得所述电极板(1)上未设置通孔(2)的部位形成栅格阵列。

6.根据权利要求5所述的平板电极结构，其特征在于：所述通孔(2)与所述电极板(1)上未设置通孔(2)的部位的边线倒有圆角(2a)。

7.一种等离子体沉积设备，其特征在于：包括权利要求1至6中任意一项所述的平板电极结构。

8.根据权利要求7所述的等离子体沉积设备，其特征在于：还包括：

气源(3)，用于供应气体；

第一进气通道(4)，与所述气源(3)连接，从所述平板电极结构的侧面向着电极板(1)之间的间隔送气。

9.根据权利要求8所述的等离子体沉积设备，其特征在于：还包括：第二进气通道(6)，与所述气源(3)连接，从与所述第一进气通道(4)相垂直的方向向着电极板(1)上的通孔(2)送气。

10.根据权利要求9所述的等离子体沉积设备，其特征在于：所述第二进气通道(6)的气体出口处阵列有若干个出气孔(6a)，且这些出气孔(6a)与所述通孔(2)一一对应设置。