[实用新型]一种电感耦合式射频等离子体源

说明书

技术领域

本实用新型涉及超高真空设备领域，特别是一种电感耦合式射频等离子体源。

背景技术

等离子体已广泛应用于各种领域，如在半导体集成电路制造方面，不同材料薄膜的生长及电路的蚀刻皆普遍由等离子体技术完成。在科学研究方面等离子体更已成为重要的工具，如纳米钛管的生长、微机电的研发等等。等离子体的研究与应用都离不开其产生设备，因此等离子体源的研发具有重要意义。

目前国内外光学薄膜制备普遍采用等离子体辅助镀膜技术，该项技术不仅具有节能、环保的特点，而且在大规模制造各种高品质的光学薄膜上更具有优势。在薄膜沉积过程中通过离子轰击,可有效提高薄膜和基片之间的结合力，使薄膜结构更加致密，可进一步提高薄膜的光学性能和机械性能。此外，在薄膜沉积过程中通入所需反应气体，反应气体原子在离子源中离化后，可沉积形成一定化学配比的薄膜。目前国内外利用等离子体辅助沉积光学薄膜技术，在大规模生产红外、紫外波段窄带滤光片等高精度光学薄膜元件中，得到了成功应用。

与传统镀膜方法相比，等离子体镀膜主要是运用了等离子体技术。等离子体与普通气体相比，特别是大家熟知的理想气体模型相比，既有联系，又有很大的区别。它保留了传统技术沉积速率高、面积大的优点，又克服了薄膜结构疏松、性能不稳定的缺陷，是有望取代传统技术的新一代光学薄膜制备技术。

如图1所示：在传统的电容藕合平板等离子体源中，等离子体鞘层电压可以达到几百伏甚至几千伏，当离子通过鞘层时，会被鞘层电压加速，获得很高的能量，进行工艺加工时，容易引起器件损伤，如原子位移，栅氧损失甚至阈值电压偏移和栅极泄漏，这主要是因为在平行板放电中，等离子体的产生和晶片的偏置是藕合的：即为了提高等离子密度而采用高的输入功率将同时增加鞘层的自偏压。因此就迫切需要既能消除等离子体产生和衬底偏置的藕合作用，又能获得较低的离子能量的较大面积均匀的高密度等离子体源。

传统的光学刻蚀方法由于受到光波长的限制，目前的刻蚀精度己逼近理论极限，急需研发新一代的刻蚀工艺。另一方面，大尺寸平板显示器的TFT驱动电路也需要大而积的均匀Si薄膜沉积工艺。电感藕合等离子体(ICP)作为新一代的低温高密度等离子体源具有较高的等离子体密度和大而积均匀性，应用于大尺寸基片的精细刻蚀工艺时具有较高的刻蚀选择性，无需经历湿法刻蚀的烦琐步骤，且工艺可控，己开始在集成电路的刻蚀中得到应用。此外，ICP大而积均匀的高密度等离子体和较低的电子温度也适合于沉积高质的薄膜，且沉积速率高。

我国目前没有国产的专门独立的电感耦合式等离子体源，这不仅严重束缚了我国自然科学研究的发展，也使我国的科学研究受制于国外，难有原创性科研成果。拥有我国自主知识产权的专门的射频等离子体源迫不及待。

实用新型内容

根据现有技术中存在的问题，本实用新型公开了种电感耦合式射频等离子体源，包括反应气体导入机构、等离子体发生机构、水冷机构、屏蔽机构和支撑连接机构，所述反应气体导入机构、等离子体发生机构、水冷机构和屏蔽机构通过支撑连接机构连接；

所述支撑连接机构包括法兰组件、以及穿过法兰组件的双层管件；

所述反应气体导入机构与法兰组件相连接、包括控制导入气体的开启与关闭的角阀，所述角阀的一端与导气管接头相连接，所述角阀的另一端与三通连接件相连接，所述三通连接件与容纳反应气体的双层管件相连接；

所述等离子体发生机构包括电极、导波片、绝缘管、电感线圈和真空介电窗，所述电极设置在法兰组件上，所述电感线圈缠绕于真空介电窗上，所述导波片与电感线圈相连接，所述绝缘管套接在导波片上；

所述水冷机构包括设置在法兰组件

上的进水管接头、冷水管组件和出水管接头，所述进水管接头、冷水管组件和出水管接头形成一闭合回路。

所述反应气体导入机构还包括密封圈和密封件，所述双层管件包括同轴设置的双层管内管和双层管外管，所述双层管件与双层管接头相连接，所述密封圈和密封件放置于密封螺母与双层管接头之间，所述密封螺母、密封圈、密封件、双层管接头将真空介电窗密封。