[发明专利]PECVD装置、使用其制备不规则表面膜的方法及其应用

说明书

本发明涉及一种适于在不规则表面上镀膜并具有较高沉积速率的PECVD装置、使用其制备不规则表面膜的方法及其应用。本发明通过将工艺气体或等离子激发的工艺气体直接导入到待镀膜的样品内，使得本发明的PECVD装置可在不额外设置反应腔体或仅需设置较小尺寸的反应腔体的条件下以较高的沉积速率获得高质量的不规则表面膜。本发明的PECVD装置适用于制备各种不规则表面膜，比如医疗药品容器，食品容器保护膜、输油管道内壁保护膜、晶体硅太阳能电池的双层减反射层、大规模集成电路绝缘膜等不规则表面膜。

技术领域

本发明涉及一种适用于制备不规则表面等离子体增强化学气相沉积（PECVD）膜的装置、使用该装置制备不规则表面膜的方法以及该装置的应用。

背景技术

等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术是借助于辉光或弧光放电等离子体使含有薄膜化学成分的气态物质在指定被涂的表面发生化学沉积反应，从而实现薄膜材料生长的一种新的制备技术，其具有沉积表面温度低、沉积效率高、设备结构简单、操作简便等优点。

目前的等离子体增强化学气相沉积（PECVD）装置主要分为直接沉积和间接沉积。在直接沉积中，待沉积的样品位于等离子体的发生源之间，等离子体产生的离子和电子直接打到样品表面。由于直接沉积中的等离子体激发源与样品表面较近，故其沉积速率相对较高，但直接沉积要求电极与待沉积的样品表面形状类似，从而存在电极设计难度大的缺点，尤其在样品表面不规则的情况下，这限制了直接沉积的应用。此外，直接沉积还要求待沉积的样品表面具有较高的耐温、耐电子离子轰击等表面物理性能。而在间接沉积中，待沉积的样品在等离子体区域之外，等离子体产生的离子和电子并不直接打在样品表面上，故其具有电极设计简单、对待沉积的样品表面的物理和化学稳定性能要求不高等优点，从而可适用于各种表面比如塑料表面、纸张表面，易燃烧表面、超薄金属表面等的镀膜，但间接沉积法存在沉积速率较低的缺点。

另一方面，在目前用于制备不规则表面膜的工业化规模的PECVD装置中，工艺气体或等离子激发的工艺气体均是被导入到处于真空环境的反应腔室（其内放置了待沉积的样品）中，该种工艺条件要求反应腔室具有较大的尺寸以高效率地获得高质量的不规则表面膜。而较大尺寸的反应腔室大幅提高了PECVD装置的制造成本和运行成本。

因此，人们希望开发出一种能以较高沉积速率获得高质量的不规则表面膜的低成本的PECVD装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适于在不规则表面上镀膜并具有较高沉积速率的低成本的PECVD装置。在本发明的PECVD装置中，工艺气体或等离子激发的工艺气体被直接导入到样品容器内，这使得本发明的PECVD装置可不额外设置反应腔体或仅需设置较小尺寸的反应腔体从而降低了PECVD装置的制造和运行成本，并且这使得本发明的PECVD装置能以较高的沉积速率获得高质量的不规则表面膜。

作为本发明的一个方面，根据本发明的PECVD装置包括：气体供应部件；等离子体激发产生部件，其包括等离子体发生腔体和等离子体激发部件，所述等离子体发生腔体内限定有等离子体发生腔室；气体导管；其内限定有反应腔室的反应腔体；以及真空部件，用于使所述反应腔室保持真空；其中，所述气体供应部件中的工艺气体被导入到所述等离子体发生腔室中；以及所述气体导管被插入到放置于所述反应腔室内的样品中以将所述等离子体发生腔室内等离子激发的工艺气体导入到样品中，并且所述气体导管的形状根据样品的形状被设置成适于使等离子激发的工艺气体与样品内壁充分接触。

优选地，在本发明中，直接被插入到样品容器中的气体导管可为金属制成的中空电极作为等离子发生器。混合好的工艺气体被输入到中空电极内。在产生等离子体的中空电极上开有小孔以释放气体。当气体从中空电极中释放出来后就被激发形成等离子体。