[发明专利]平面磁控ECR-PECVD等离子源装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于等离子体增强化学气相沉积的等离子源技术领域，具体是一种平面磁控ECR-PECVD等离子源装置。

背景技术

等离子增强化学气相沉积(即:PECVD)是一种众所周知的真空镀膜技术，己经被使用了几十年。使用PECVD工艺,可以在各种基底上沉积导电膜和非导电膜。

传统的PECVD装置，其等离子源由射频电源在两片平行电极之间发生电容耦合从而激发等离子体，因此被称为射频-PECVD(RF-PECVD)。该种PECVD装置的等离子源，不易在大面积内获得较好的均匀性，且镀膜速率较低，不宜应用于大面积、高产能的生产装置。

另外一种ECR-PECVD装置的等离子源，采用微波表面波耦合产生等离子体。该种PECVD装置通常采用圆筒结构的真空容器，微波从圆筒的一个端面引入，镀膜样品位于圆筒的另外一端，在圆筒形真空容器的外面包裹电磁线圈，电磁线圈的磁场使电子产生自旋共振，因此被称为电子自旋共振-PECVD(ECR-PECVD)。ECR-PECVD装置的镀膜速率比传统的RF-PECVD提高很多，但是仍然只适用于小面积小批量的生产。

一种线性微波PECVD技术也己被本领域的技术人员所熟知，且被广泛用于大面积、高产能、连续式镀膜装置中。这一技术采用单极子微波天线向真空容器内馈入微波功率，且利用天线外套封的石英管产生同轴偶合产生等离子体。真空容器通常为矩形扁平结构，微波天线为一支圆形直棒，横向穿越真空容器。微波功率由两个微波电源从天线的两端馈入，对于每一个微波电源，其馈入的微波功率沿天线轴向呈线性衰减，两端馈入的功率叠加在天线轴向形成均匀分布。因此，该种PECVD装置被称为线性微波PECVD(LM-PECVD)。该种PECVD装置中，样品沿垂直于天线轴线的方向做匀速运动，从而在大面积内获得均匀镀膜。

尽管，线性微波PECVD装置，从微波功率分布来说具备很好的均匀性，但是，PECVD镀膜的均匀性还与反应气体的浓度分布有很大关系。应用于大面积、高产能PECVD镀膜的生产装置，一般将镀膜区域的横向宽幅做得很大(≥10OOmm)。在大宽幅的镀膜区域内，要做到反应气体均匀分布并不容易，所以要真正得到大面积均匀镀膜，尚需采取其他辅助装置。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种平面磁控ECR-PECVD等离子源装置，本发明山微波激发等离子体，且在平面磁场作用下发生电子自旋共振。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种平面磁控ECR-PECVD等离子源装置，包括真空腔室、微波谐振腔、微波天线、微波波导以及微波发生器，其中，所述微波谐振腔设置在真空腔室的内部;所述微波天线装配在微波谐振腔内，并轴向贯穿整个微波谐振腔;所述真空腔室外侧的靠近两端部处分别设有微波发生器，所述两个微波发生器分别通过微波波导与微波天线的两端相连接;所述真空腔室与微波谐振腔之间设有平面磁控板，待镀膜样品设置在微波谐振腔和平面磁控板之间;所述微波谐振腔内还设有若干气体喷射管。

所述微波谐振腔为槽型结构，微波谐振腔的一侧设有开口，所述平面磁控板设置在微波谐振腔开口的一侧，所述待镀膜样品设置在微波谐振腔的开口处。

所述微波谐振腔与平面磁控板之间设有间隙。

所述微波谐振腔为金属材质。

所述微波天线为圆柱形单极子微波天线，微波天线外部套封有圆形石英管或陶瓷管.

所述任一气体喷射管上设有反应气体喷口和前驱气体喷口。

所述平面磁控板包括极靴、若干磁钢、冷却水管。所述若干磁钢吸附在极靴上，所述冷却水管压紧在极靴上。

所述磁钢为3个，包括两个两侧磁钢以及1个中央磁钢，所述两侧磁钢分别设置在极靴的两侧边沿，所述中央磁钢设置在两侧磁钢之间的中间位置。

所述平面磁控板还包括保护罩，所述极靴、若干磁钢以及冷却水管均设置在保护罩的内部。

所述极靴为软磁材料,所述磁钢为硬磁材料，所述保护罩为非磁材料。

本发明提供的平面磁控ECR-PECVD等离子源装置，在线性微波等离子源的镀膜区域内，装配平面磁控板，该平面磁控板使用硬磁材料产生平面磁场，使电子在磁场作用下发生自旋共振，从而起到增强反应气体的电离效率，提高镀膜均匀性的作用，兼具高镀膜速率、高膜层均匀性的优点，适用于各种薄膜的镀制。

附图说明

图1为本发明轴向剖视结构;

图2为本发明径向截面结构;

图3为本发明平面磁控板结构示意图;