CN208400805U - 一种等离子体刻蚀与沉积设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种等离子体刻蚀与沉积设备。本设备刻蚀或者沉积效率较高，刻蚀或沉积过程可控，沉积膜的膜质均匀且无针孔，效果较好；本设备设置有观察窗，可以较为直观的观察刻蚀或者沉积过程；设备外壳上设置有朗缪尔探针入口，可以在反应过程中将探针伸入上下极板间的反应区域内。

Description

一种等离子体刻蚀与沉积设备

技术领域

本实用新型属于等离子体刻蚀与沉积技术领域，具体涉及一种等离子体刻蚀与沉积设备。

背景技术

等离子体技术是20世纪60年代以来，在物理学、化学、电子学、真空技术等学科交叉的基础上发展形成的一门新兴科学。近几十年来，等离子体技术在材料科学、医药学、生物学、环境科学、冶金化工、轻工纺织等领域有着较为广泛的应用。

等离子体是在特定条件下使气体部分电离而产生的非凝聚体系，由中性的原子或分子、激发态的原子或分子、自由基、电子或负离子、正离子及辐射光子组成，且整体上表现为近似电中性的电离气体，是有别于固、液和气三态物质存在的又一种聚集态，又称物质第四态，或等离子态。目前实验室常用的是非热平衡等离子体，也称为冷等离子体或低温等离子体，此类等离子体内部电子温度很高，可达上万开尔文，而离子及气体温度接近常温，从而形成热力学上的非平衡性。这一非平衡特性对低温等离子体在化学反应和材料表面改性中具有广泛的应用，一方面，电子具有足够高的能量使反应物分子激发、离解和电离；另一方面，反应体系又得以保持低温，乃至接近室温，使反应体系能耗减小且保证被刻蚀或沉积改性材料本身的基体性能不受到破坏。

等离子体刻蚀是基于所用刻蚀气体被电离后形成极高化学活性的游离基，包括电子、正负离子、激发态分子、自由原子以及自由基等活性粒子，这些游离基可与被刻蚀的材料发生物理刻蚀或化学刻蚀，是一个物理与化学二者共同作用产生的过程，最终形成有选择性的刻蚀。等离子体刻蚀具有刻蚀速率高、均匀性和选择性好等优点，克服了湿法刻蚀产生废液污染环境的缺点。等离子体刻蚀被广泛用于微电子、光电子、微机械、微光学及材料加工等方面。

等离子体沉积是利用放电把有机类气态单体等离子化，使其产生活性种，由这些活性种之间或活性种与单体间进行加成反应从而形成聚合物膜。等离子体聚合沉积既不要求单体有不饱和单元，也不要求含有两个以上的特征官能团，在常规情况下不能进行或难以进行的反应，在等离子体体系中也能顺利进行，因此大大拓展了聚合沉积单体的种类。所得的聚合物可以不含有重复的结构单元，仅具有支链和网状结构，并且支化度和网状结构在某种程度上也可以控制。因此，等离子体沉积能够得到常规方法难以得到的聚合产物。采用等离子体沉积所得的薄膜，具有表面无针孔、膜质均匀且与基体的结合力强、沉积效率高、速度快等优点，已被广泛用在包括生物膜、超导膜、超硬膜及双疏膜的制备等方面。

发明内容

本实用新型提供了一种等离子体刻蚀与沉积设备，其技术方案为：

一种等离子体刻蚀与沉积设备，包括反应室，上部主体，下部主体，上电极，下电极；

所述上电极包括进气口，长杆，陶瓷杆，陶瓷保护罩，上极板，所述进气口设置在所述长杆的一端，所述陶瓷杆一端通过陶瓷杆固定螺栓与所述长杆的远离进气口的一端连接，所述陶瓷杆的另一端通过陶瓷杆固定螺栓与所述上极板连接，所述陶瓷保护罩设置在所述陶瓷杆外，通过陶瓷保护罩固定螺栓与所述长杆以及所述上极板连接；

所述长杆内部中空，所述陶瓷杆内部中空，所述上极板内部中空，所述长杆、陶瓷杆、上极板内部空腔共同构成气体通道；

所述上部主体上设置有射频电源，所述上部主体上设置有可调节上、下极板间距的高度调节装置，所述长杆设置有进气口的一端安装在所述高度调节装置上，所述长杆的另一端伸入所述反应室内；

所述上部主体与所述反应室通过六角螺栓和六角螺母连接固定；

所述上极板上设置有多孔板，所述多孔板上设置有通孔II，所述多孔板通过六角螺栓III和所述上极板固定连接；

所述下部主体与所述反应室通过六角螺栓和六角螺母连接固定，所述下部主体上对称设置有两个抽真空口，所述抽真空口通过软管与真空泵连接，所述软管靠近真空泵的一端设置有抽气速率调节装置，所述抽气速率调节装置上设置有抽气速率调节旋钮；

所述反应室和下部主体的内部设置有下电极，所述下电极的顶部设置下极板，所述下极板通过导线接地；

所述下电极底部设置有下电极盖，所述下电极和下电极盖通过六角螺栓II连接固定；

所述反应室上设置有反应室开取装置，所述反应室开取装置上设置有铰链，所述铰链上设置有密封门，所述密封门上设置有观察窗，所述密封门内设置有橡胶密封圈，所述反应室开取装置上设置有锁紧装置；

所述反应室上设置有探针入口，所述探针入口通过探针入口盖密封。

进一步优选的是，所述高度调节装置包括调节杆，调节装置主体，支撑板，所述调节杆上设置有外螺纹，所述调节装置主体上设置有内螺纹，所述调节装置主体与所述支撑板之间设置有锁紧弹簧。

本实用新型的有益效果为：

（1）本设备及方法刻蚀或者沉积效率较高，刻蚀或沉积过程可控，沉积膜的膜质均匀且无针孔，效果较好；

（2）本设备设置有观察窗，可以较为直观的观察刻蚀或者沉积过程；

（3）设备外壳上设置有朗缪尔探针入口，可以在反应过程中将探针伸入上下极板间的反应区域内。

附图说明

图1为本实用新型正视图；

图2为本实用新型侧视图；

图3为本实用新型D-D剖视图；

图4为本实用新型图3中A部分放大示意图；

图5为本实用新型图3中B部分放大示意图；

图6为本实用新型E-E剖视图；

图7为本实用新型多孔板示意图；

图8为本实用新型F-F剖视图；

图中，1-反应室，2-上部主体，3-下部主体，4-上极板，5-下极板，6-射频电源，7-陶瓷保护罩，8-进气口，9-抽真空口，10-反应室开取装置，11-长杆，12-高度调节装置，13-密封门，14-弹簧，15-观察窗，16-探针入口，17-探针入口盖，18-下电极，19-下电极盖，20-橡胶密封圈，21-锁紧装置，22-铰链，101-六角螺栓，102-六角螺母，103-六角螺栓II，121-调节杆，122-调节装置主体，123-外螺纹，124-内螺纹，125-支撑板，201-气体通道，401-多孔板，402-六角螺栓III，403-通孔II，701-陶瓷保护罩固定螺栓，702-陶瓷杆，703-陶瓷杆固定螺栓，901-抽气速率调节旋钮，902-抽气速率调节装置，903-软管，904-真空泵。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

实施例1

如图1至图8所示，一种等离子体刻蚀与沉积设备，包括反应室1，上部主体2，下部主体3，上电极，下电极18；

所述上电极包括进气口8，长杆11，陶瓷杆702，陶瓷保护罩7，上极板4，所述进气口8设置在所述长杆11的一端，所述陶瓷杆702一端通过陶瓷杆固定螺栓703与所述长杆11的远离进气口8的一端连接，所述陶瓷杆702的另一端通过陶瓷杆固定螺栓703与所述上极板4连接，所述陶瓷保护罩7设置在所述陶瓷杆702外，通过陶瓷保护罩固定螺栓701与所述长杆11以及所述上极板4连接；

所述长杆11内部中空，所述陶瓷杆702内部中空，所述上极板4内部中空，所述长杆11、陶瓷杆702、上极板4内部空腔共同构成气体通道201；

所述上部主体2上设置有射频电源6，所述上部主体2上设置有可调节上下极板间距的高度调节装置12，所述长杆11设置有进气口8的一端安装在所述高度调节装置12上，所述长杆11的另一端伸入所述反应室1内；

所述上部主体2与所述反应室1通过六角螺栓101和六角螺母102连接固定；

所述上极板4上设置有多孔板401，所述多孔板401上设置有通孔II403，所述多孔板401通过六角螺栓III402和所述上极板4固定连接；

所述下部主体3与所述反应室1通过六角螺栓101和六角螺母102连接固定，所述下部主体3上对称设置有两个抽真空口9，所述抽真空口9通过软管903与真空泵904连接，所述软管903靠近真空泵904的一端设置有抽气速率调节装置902，所述抽气速率调节装置902上设置有抽气速率调节旋钮901；

所述反应室1和下部主体3的内部设置有下电极18，所述下电极18的顶部设置下极板5，所述下极板5通过导线接地；

所述下电极18底部设置有下电极盖19，所述下电极18和下电极盖19通过六角螺栓II103连接固定；

所述反应室1上设置有反应室开取装置10，所述反应室开取装置10上设置有铰链22，所述铰链22上设置有密封门13，所述密封门13上设置有观察窗15，所述密封门13内设置有橡胶密封圈20，所述反应室开取装置10上设置有弹簧锁紧装置21；

优选的是，所述反应室1上设置有探针入口16，所述探针入口16通过探针入口盖17密封。

优选的是，所述高度调节装置12包括调节杆121，调节装置主体122，支撑板125，所述调节杆121上设置有外螺纹123，所述调节装置主体122上设置有内螺纹124，所述调节装置主体122与所述支撑板125之间设置有弹簧锁紧装置14。

本实用新型的工作原理为：

将需要进行等离子体刻蚀或沉积改性的材料通过密封门13放入反应室1内的下极板5上，关闭密封门13，通过抽真空口9对反应室1内部进行抽真空，当真空度达到1.3Pa以下后，保持持续抽真空的情况下，通过进气口8对反应室1内通入一定比例的气体，刻蚀时，通入的气体压力为65Pa，沉积改性时，通入的气体压力为130Pa，气体通过气体通道201到达上极板4，经多孔板401降低气体流速及均匀分布后到达上极板与下极板之间的反应区域，所述上下极板间距离可通过高度调节装置12调节，气体被电离后对材料进行刻蚀或聚合沉积反应，抽真空口9持续的对反应室1进行抽真空，保持反应室内的真空度保持稳定，进行循环反应。通过软管903上设置的抽气速率调节旋钮901，可调节抽真空速率，保持反应室1内的压力恒定。

所述高度调节装置12上调节装置主体122与支撑板125之间设置的弹簧锁紧装置14可以保证所述调节装置主体与长杆11之间保持紧密贴合，防止因长时间使用后螺纹松动导致的上、下极板之间调节距离不准确。

Claims (3)

1.一种等离子体刻蚀与沉积设备，包括反应室（1），上部主体（2），下部主体（3），上电极，下电极（18），其特征在于：

所述上电极包括进气口（8），长杆（11），陶瓷杆（702），陶瓷保护罩（7），上极板（4），所述进气口（8）设置在所述长杆（11）的一端，所述陶瓷杆（702）一端通过陶瓷杆固定螺栓（703）与所述长杆（11）远离进气口（8）的一端连接，所述陶瓷杆（702）的另一端通过陶瓷杆固定螺栓（703）与所述上极板（4）连接，所述陶瓷保护罩（7）设置在所述陶瓷杆（702）外，通过陶瓷保护罩固定螺栓（701）与所述长杆（11）以及所述上极板（4）连接；

所述长杆（11）内部中空，所述陶瓷杆（702）内部中空，所述上极板（4）内部中空，所述长杆（11）、陶瓷杆（702）、上极板（4）内部空腔共同构成气体通道（201）；

所述上部主体（2）上设置有射频电源（6），所述上部主体（2）上设置有可调节上下极板间距的高度调节装置（12），所述长杆（11）设置有进气口（8）的一端安装在所述高度调节装置（12）上，所述长杆（11）的另一端伸入所述反应室（1）内；

所述上部主体（2）与所述反应室（1）通过六角螺栓（101）和六角螺母（102）连接固定；

所述上极板（4）上设置有多孔板（401），所述多孔板（401）上设置有通孔II（403），所述多孔板（401）通过六角螺栓III（402）和所述上极板（4）固定连接；

所述下部主体（3）与所述反应室（1）通过六角螺栓（101）和六角螺母（102）连接固定，所述下部主体（3）上对称设置有两个抽真空口（9），所述抽真空口（9）通过软管（903）与真空泵（904）连接，所述软管（903）靠近真空泵（904）的一端设置有抽气速率调节装置（902），所述抽气速率调节装置（902）上设置有抽气速率调节旋钮（901）；

所述反应室（1）和下部主体（3）的内部设置有下电极（18），所述下电极（18）的顶部设置下极板（5），所述下极板（5）通过导线接地；

所述下电极（18）底部设置有下电极盖（19），所述下电极（18）和下电极盖（19）通过六角螺栓II（103）连接固定；

所述反应室（1）上设置有反应室开取装置（10），所述反应室开取装置（10）上设置有铰链（22），所述铰链（22）上设置有密封门（13），所述密封门（13）上设置有观察窗（15），所述密封门（13）内设置有橡胶密封圈（20），所述反应室开取装置（10）上设置有锁紧装置（21）。

2.如权利要求1所述的一种等离子体刻蚀与沉积设备，其特征在于，所述高度调节装置（12）包括调节杆（121），调节装置主体（122），支撑板（125），所述调节杆（121）上设置有外螺纹（123），所述调节装置主体（122）上设置有内螺纹（124），所述调节装置主体（122）与所述支撑板（125）之间设置有弹簧锁紧装置（14）。

3.如权利要求1或2所述的一种等离子体刻蚀与沉积设备，其特征在于，所述反应室（1）上设置有探针入口（16），所述探针入口（16）通过探针入口盖（17）密封。