CN218162971U - 一种单点等离子源、大面积等离子源以及等离子激发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及等离子体技术领域，具体涉及一种单点等离子源、大面积等离子源以及等离子激发装置，所述单点等离子源在密闭空间内所产生的等离子体密度水平更高，所述大面积等离子源可根据被处理物的几何形状进行调节和设计，使得等离子激发装置所产生的等离子体的几何形状与被处理物的几何形状相匹配，以达到较好的处理效果。

Description

一种单点等离子源、大面积等离子源以及等离子激发装置

技术领域

本实用新型涉及等离子体技术领域，尤其涉及一种单点等离子源、大面积等离子源以及等离子激发装置。

背景技术

随着等离子体技术的发展，微波等离子体以其可控性好、效率高、低功耗、密度高、无电极污染等优点被广泛应用于各行各业，例如在晶圆清洗，气相沉积(MPCVD)等方面具有广泛的应用价值。微波等离子体激发装置也多种多样，但目前常用的微波等离子体激发装置一般是基于高频振荡的电磁波作用于气体而产生等离子体，但目前常用的等离子激发装置不易产生大面积、高效率产生微波等离子体，难以将等离子体的几何形状与正被处理的基板的几何形状相匹配，特别对于面积较大的基板上难以全部覆盖，尽管有些设计使用了同轴开槽结构的辐射器来延伸等离子体的，使其尽可能覆盖到基板表面，但此类系统结构复杂，成本较高且产生等离子体的密度低。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种单点等离子源、大面积等离子源以及等离子激发装置，所述单点等离子源在密闭空间内所产生的等离子体密度水平更高，所述大面积等离子源可根据被处理物的几何形状进行调节和设计，使得等离子激发装置所产生的等离子体的几何形状与被处理物的几何形状相匹配，以达到较好的处理效果。

为达到上述技术效果，本实用新型采用了以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种单点等离子源，其用于使密闭空间内产生等离子体，包括：

辐射天线，所述辐射天线具有可延伸至所述密闭空间内的发射端；

防护构件，所述防护构件具有一个可供所述辐射天线的发射端置入的开口端，所述防护构件在远离所述开口端的一端设有辐射端，所述辐射端设置有球形辐射面；

以及封闭构件，所述封闭构件用于在辐射天线置入所述防护构件内部后封闭所述开口端。

进一步地，所述防护构件由玻璃、石英、陶瓷或聚四氟乙烯材料制成，以对该辐射天线起到防护效果，从而防止等离子对辐射天线的污染。

进一步地，所述防护构件还包括设于所述开口端和辐射端之间的直形管壁，所述辐射天线的发射端延伸至所述直形管壁内部的长度为所述直形管壁长度的2/3-9/10。

第二方面，本实用新型还提供一种大面积等离子源，所述大面积等离子源包括多个上述的单点等离子源，且多个所述单点等离子源通过有序阵列形成所述大面积等离子源。

进一步地，所述有序阵列为一字阵列或矩形阵列中的任意一种，在具体实施时，所述有序阵列的布置形式可根据被处理物的几何形状进行设计。

第三方面，本实用新型还提供一种等离子激发装置，包括壳体和固定安装于所述壳体上的等离子源，所述壳体内部可形成密闭空间，所述等离子源为上述单点等离子源或大面积等离子源，且所述等离子源优选为大面积等离子源。

进一步地，所述壳体在所述密闭空间的一侧至少设有一个安装板，所述安装板上设有至少一个可与外部环境连通的安装窗口，所述辐射天线的发射端贯穿所述安装窗口并延伸至所述密闭空间内，所述防护构件设于所述壳体的内部，且所述防护构件的开口端朝向所述壳体的安装板设置，所述安装板作为封闭构件用于封闭所述防护构件的开口端。具体而言，该防护构件的开口端与所述安装板的内侧面抵接以将所述辐射天线的发射端密闭于所述防护构件内部，从而对辐射天线起到较好的防护效果。

进一步地，所述壳体上还设有密封板件，所述密封板件紧贴所述安装板的外表面设置并用于密闭所述辐射天线和安装窗口之间的间隙，以降低或防止微波泄露。

进一步地，所述安装板为所述壳体的顶壁，且所述等离子源位于所述密闭空间的上1/2高度范围内，以使得该所述壳体内产生均匀且高密度的等离子体。

进一步地，所述壳体上还设有进排气组件，所述进排气组件用于向所述密闭空间内输入气体和/或将所述密闭空间内的气体向外输出。

更进一步地，所述进排气组件包括进气管路和排气管路，所述进气管路和排气管路上分别设有进气电磁阀和排气电磁阀，所述进气管路用于向所述密闭空间内输入气体，所述排气管路用于将所述密闭空间内的气体输出至壳体外部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

第一方面，本实用新型提供的一种单点等离子源，通过设置防护构件和封闭构件将辐射天线的发射端封闭在该防护构件的内部，且通过在该防护构件的底部设置球形辐射面，由此，可使得该微波通过同轴线传输至辐射天线并最终辐射至密闭腔体内，从而使得该密闭腔体内的气体被高频振荡的电磁波电离成等离子体态，该单点等离子源则适用较小体积的密闭腔体。同时，本实用新型还提供一种大面积等离子源，该大面积等离子源由多个单点等离子源有序阵列而成，且构造简单，适用于在体积较大的密闭腔体内生产均匀且高密度的等离子源，且该大面积等离子源可根据被处理物的几何形状进行调节和设计，使得等离子激发装置所产生的等离子体的几何形状与被处理物的几何形状相匹配，以达到较好的处理效果。

第二方面，本实用新型还提供一种等离子激发装置，该等离子激发装置具有上述的单点等离子源或大面积等离子源，该装置结构简单、使用灵活且可根据被处理物的几何形状等进行灵活设计，且用途广泛，包括薄膜的快速、连续沉积，或者实现半导体薄膜、掺杂半导体薄膜、导体薄膜的沉积，或者用于等离子体清洗，或者应用于等离子体干法刻蚀，或者用于材料表面的等离子体改性。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1提供的一种单点等离子源的整体结构示意图；

图2为本实用新型的实施例2提供的一种大面积等离子源的整体结构示意图；

图3为本实用新型的实施例3提供的一种等离子激发装置的整体剖面结构示意图；

附图标记为：11，辐射天线，12，同轴线，13，微波源，14，封闭构件，20，防护构件，21，球形辐射面，22，直形管壁，30，壳体，31，安装板，40，密封板件，51，进气管路，511，进气电磁阀，52，排气管路，521，排气电磁阀，60，连接支架。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实施例为本实用新型的第一实施例，本实施例提供一种可用于在密闭空间内产生等离子体的单点等离子源，该种单点等离子源包括辐射天线11、设于所述辐射天线11外部的防护构件20以及封闭构件14，具体地，所述辐射天线11具有可延伸至所述密闭空间内的发射端，该辐射天线11的发射端用于辐射微波，而该防护构件20具有一个可供该辐射天线11的发射端置入的开口端，所述封闭构件14设于所述开口端的外侧并用于将所述辐射天线11的发射端封闭于所述防护构件20内，从而对辐射天线11进行保护，避免等离子体沉积于所述辐射天线11上。而该防护构件20在远离所述开口端的一端设有辐射端，所述辐射端设置有球形辐射面21，以提高该密闭空间内的等离子的均匀性，该防护构件20的开口端与辐射端之间还设置有直形管壁22，所述辐射天线11的发射端沿所述直行管壁延伸并靠近该防护构件20的辐射端，且所述辐射天线11的发射端延伸至所述直形管壁22内部的长度为所述直形管壁22长度的2/3-9/10，此外，该防护构件20整体由玻璃、石英、陶瓷或聚四氟乙烯材料制成，避免减弱微波能量。

实施例2

如图2所示，本实施例为本实用新型的第二实施例，本实施例提供一种大面积等离子源，该大面积等离子源包括多个如实施例1所提供的单点等离子源，且上述多个所述单点等离子源位于同一高度位置且通过有序阵列形成所述大面积等离子源，该有序阵列的布置形式为一字阵列或矩形阵列中的任意一种，且相邻的单点等离子源之间可选择通过连接支架60进行连接，以对全部的单点等离子源进行组合，以形成大面积等离子源。

实施例3

如图3所示，本实施例为本实用新型的第三实施例，本实施例提供一种等离子激发装置，所述等离子激发装置包括壳体30和固定安装于所述壳体30上的等离子源，所述壳体30内部可形成密闭空间，该密闭空间可供产生等离子体，而该等离子源则采用实施例2所提供的大面积等离子源。更具体地，所述壳体30在所述密闭空间的一侧至少设有一个安装板31，所述安装板31具体为该壳体30的顶壁，该顶壁可作为封闭构件14对等离子源的开口进行封闭，与此同时，该壳体30的顶壁即可作为连接支架60使用，而无须设置其他连接结构。更具体地，该壳体30的顶面上开设有多个可与外部环境连通的安装窗口，所述辐射天线11的发射端由外向内贯穿所述安装窗口并延伸至所述密闭空间内，所述辐射天线11的另一端位于所述壳体30的外部并通过同轴线12连接有微波源13，所述防护构件20设于所述壳体30的内部，且所述防护构件20的开口端朝向所述壳体30的顶面设置且所述防护构件20的开口端与所述安装壳体30的顶面的内侧面抵接以将所述辐射天线11的发射端密闭于所述防护构件20内部，以使该顶面可代替该封闭构件14的功能对辐射天线11起到较好的防护效果。具体而言，该辐射天线11可以是同轴线12的一部分，也可以是所述同轴线12中的内导体。此外，为使得该密闭空间内的产生均匀且高密度的等离子体，该等离子源整体位于所述密闭空间的上1/2高度范围内，且该等离子源的最低点处于所述密闭空间高度的下2/3高度范围内，以使得该密闭空间的腔体上方和下方均产生均匀且高密度的等离子体，因此，在利用该等离子体激发装置对被处理物进行处理时，无需限制该被处理物的位置，均可实现对被处理物的均匀处理。同时，为降低或防止微波泄露，该壳体30的外部还设有密封板件40，该密封板件40紧贴所述安装板31的外表面设置并用于密闭所述辐射天线11和安装窗口之间的间隙。

在本实施例中，为对该密闭空间内的气体环境进行控制，该壳体30上还设有进排气组件，该进排气组件包括与所述壳体30连通的进气管路51和排气管路52，所述进气管路51和排气管路52上分别设有进气电磁阀511和排气电磁阀521，所述进气管路51用于向所述密闭空间内输入气体，所述排气管路52用于将所述密闭空间内的气体输出至壳体30外部。

在具体实施时，通过所述进排气组件调节该壳体30内的气体环境，然后将多个微波源13依次通过同轴线12连接至该辐射天线11上，当气体流经该密闭空间时，该密闭空间内的气体被充分电离为等离子体态，以在该密闭腔体内产生高密度且均匀的等离子体，从而对置于该密闭空间内的被处理物进行处理。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种单点等离子源，其用于使密闭空间内产生等离子体，其特征在于，包括：

辐射天线，所述辐射天线具有可延伸至所述密闭空间内的发射端；

防护构件，所述防护构件具有一个可供所述辐射天线的发射端置入的开口端，所述防护构件在远离所述开口端的一端设有辐射端，所述辐射端设置有球形辐射面；

以及封闭构件，所述封闭构件用于在辐射天线置入所述防护构件内部后封闭所述开口端。

2.如权利要求1所述的一种单点等离子源，其特征在于：所述防护构件由玻璃、石英、陶瓷或聚四氟乙烯材料制成。

3.如权利要求1所述的一种单点等离子源，其特征在于：所述防护构件还包括设于所述开口端和辐射端之间的直形管壁，所述辐射天线的发射端延伸至所述直形管壁内部的长度为所述直形管壁长度的2/3-9/10。

4.一种大面积等离子源，其特征在于：所述大面积等离子源包括多个如权利要求1-3任意一项所述的单点等离子源，且多个所述单点等离子源通过有序阵列形成所述大面积等离子源。

5.如权利要求4所述的一种大面积等离子源，其特征在于：所述有序阵列为一字阵列或矩形阵列中的任意一种。

6.一种等离子激发装置，其特征在于：包括壳体和固定安装于所述壳体上的等离子源，所述壳体内部可形成密闭空间，所述等离子源为权利要求1-3任意一项所述的单点等离子源或权利要求4-5任意一项所述的大面积等离子源。

7.如权利要求6所述的一种等离子激发装置，其特征在于：所述壳体在所述密闭空间的一侧至少设有一个安装板，所述安装板上设有至少一个可与外部环境连通的安装窗口，所述辐射天线的发射端贯穿所述安装窗口并延伸至所述密闭空间内，所述防护构件的开口端朝向所述安装板设置，所述安装板作为封闭构件用于封闭所述防护构件的开口端。

8.如权利要求7所述的一种等离子激发装置，其特征在于：所述壳体上还设有密封板件，所述密封板件紧贴所述安装板的外表面设置并用于密闭所述辐射天线和安装窗口之间的间隙。

9.如权利要求7所述的一种等离子激发装置，其特征在于：所述安装板为所述壳体的顶壁，且所述等离子源位于所述密闭空间的上1/2高度范围内。

10.如权利要求6所述的一种等离子激发装置，其特征在于：所述壳体上还设有进排气组件，所述进排气组件用于向所述密闭空间内输入气体和/或将所述密闭空间内的气体向外输出。

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