[发明专利]一种耦合高频振动的微型等离子增强化学气相沉积装置

说明书

技术领域

本发明涉及化学气相沉积技术领域，具体涉及一种耦合高频振动的微型等离子增强化学气相沉积装置。

背景技术

等离子增强化学气相沉积法是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，等离子体化学活性很强，很容易发生化学反应，在基片上沉积出所期望的薄膜，具有沉积温度低、沉积速率快。但由于其沉积的薄膜内部含有较大的残余应力，使得薄膜在沉积过程中直接产生裂纹，无法沉积出满意厚度的薄膜。

目前等离子增强化学气相沉积装置价格较为昂贵，其内部结构固定紧凑不能进行一些必要的改装，沉积薄膜的可调参数较少、可调节范围大，由于沉积参数间隔大往往难以找出最佳沉积点，利用改变沉积参数来沉积出质量优良的薄膜往往比较困难，并且设备巨大、价格高昂，由于实验用设备所沉积薄膜面积较小，大的腔体造成沉积薄膜所需材料浪费，并且实现真空沉积环境需花费过多抽真空时间。

发明内容

解决上述技术问题，本发明提供了一种耦合高频振动的微型等离子增强化学气相沉积装置，采用高频振动对所沉积薄膜残余应力在沉积过程中进行消除，调节沉积时射频电源RF功率大小、喷射板位置与收集片间距、收集片温度、收集片振动频率等参数使收集片上沉积出质量优良的薄膜。该设备具有在量程范围内任意对沉积参数进行调整，同时采用高频振动对薄膜残余应力进行消除，设备结构简单、经济性好，适合研究沉积参数与薄膜质量关系。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种耦合高频振动的微型等离子增强化学气相沉积装置，包括供气系统、排气系统、真空反应室、支架、喷气系统、激振器、沉积台和电控装置，所述支架固定设置在真空反应室内，所述激振器设置在支架底部，所述沉积台位于支架上，所述激振器输出杆与沉积台固定连接，用于产生高频振动能量传递给沉积台，所述喷气系统设置在沉积台上方，且所述喷气系统通过升降台可相对所述支架上下移动，所述喷气系统的喷嘴相对于所述沉积台，所述供气系统分别为真空反应室以及喷气系统提供惰性气体和反应气体，所述排气系统与真空反应室相通，用于为真空反应室抽真空，所述激振器、供气系统和排气系统均与电控装置电性连接，所述电控装置还包括射频电源RF，所述喷气系统和沉积台分别与射频电源RF的正极和负极连接。

进一步的，所述真空反应室由腔壁、上盖和下盖密封形成，所述腔壁为圆筒形腔壁,所述上盖和下盖分别罩设在圆筒形腔壁的上端和下端，且上盖和下盖均与圆筒形腔壁密封连接，所述圆筒形腔壁的外壁上开设有石英窗，透过该石英窗可以观测到腔壁内部。

进一步的，所述供气系统包括气体发生装置、第一进气管、惰性气体阀、第二进气管和反应气体阀，所述惰性气体阀安装在第一进气管中段，所述第一进气管一端与气体发生装置连通，第一进气管另一端穿过所述上盖与真空反应室内连通，所述反应气体阀安装在第二进气管中段，所述第二进气管一端与气体发生装置连通，所述第二进气管另一端与喷气系统连通，为喷气系统提供反应气体。

更进一步的，所述喷气系统包括连接杆、冂型连接架和喷气板，所述喷气板包括连接板、中板和喷射板，所述连接杆顶部穿过上盖并可相对该上盖上下移动，所述连接杆底部与冂型连接架顶部焊接固定，所述冂型连接架两脚底部与所述连接板顶部焊接固定，所述连接板底面四周通过绝缘层与中板顶面四周连接，所述中板底面四周通过绝缘层与喷射板顶面四周连接，所述连接板和中板之间的空间为上腔、所述中板和喷射板之间的空间为下腔，所述连接板上设有进气口，该进气口与第一进气管连通，所述中板上均匀设有气流孔，所述喷射板上均匀设有气流喷射孔，所述喷射板与射频电源RF的正极连接。上腔对进气口送来的反应气体预分布，预分布后气体经气流孔进入下腔，进一步对反应气体进行分布，反应气体经气流喷射孔均匀喷向沉积台，采用绝缘层使得接射频电源RF正电极的喷射板与其它部位绝缘。

更进一步的，所述升降台包括下连接板、上连接板、滑块、滑轨、丝杆、第二连接杆和滚轮，所述滑轨为两根并列的滑轨，所述上连接板和下连接板分别连接在两根并列的滑轨的上下两端，所述下连接板与上盖的上表面固定连接，所述滑块与两根并列的滑轨滑动配合，所述滑块上端与丝杆连接，丝杆上端穿出所述上连接板中心孔，且所述丝杆与上连接板螺纹配合连接，所述滑块下端与连接杆连接，所述下连接杆下端穿出所述下连接板中心孔，所述上盖还开设有供第二连接杆穿过的通孔，所述第二连接杆下端与连接杆固定连接，所述丝杆顶部连接滚轮的中心转轴，由滚轮的转动带动丝杆的转动，进而推动滑块沿轨道滑动，而连接在滑块下的连接杆相应地上下运动。