[发明专利]一种等离子体刻蚀与沉积设备及方法

说明书

本发明提供一种等离子体刻蚀与沉积设备及方法。本设备及方法刻蚀或者沉积效率较高，刻蚀或沉积过程可控，沉积膜的膜质均匀且无针孔，效果较好；本设备设置有观察窗，可以较为直观的观察刻蚀或者沉积过程；下极板内设置有加热装置，采用热电偶进行加热，对待刻蚀或沉积改性的材料进行加热，以促使反应充分并提高反应速率；设备外壳上设置有朗缪尔探针入口，可以在反应过程中将探针伸入上下极板间的反应区域内。

技术领域

本发明属于等离子体刻蚀与沉积技术领域，具体涉及一种等离子体刻蚀与沉积设备及方法。

背景技术

等离子体技术是20世纪60年代以来，在物理学、化学、电子学、真空技术等学科交叉的基础上发展形成的一门新兴科学。近几十年来，等离子体技术在材料科学、医药学、生物学、环境科学、冶金化工、轻工纺织等领域有着较为广泛的应用。

等离子体是在特定条件下使气体部分电离而产生的非凝聚体系，由中性的原子或分子、激发态的原子或分子、自由基、电子或负离子、正离子及辐射光子组成，且整体上表现为近似电中性的电离气体，是有别于固、液和气三态物质存在的又一种聚集态，又称物质第四态，或等离子态。目前实验室常用的是非热平衡等离子体，也称为冷等离子体或低温等离子体，此类等离子体内部电子温度很高，可达上万开尔文，而离子及气体温度接近常温，从而形成热力学上的非平衡性。这一非平衡特性对低温等离子体在化学反应和材料表面改性中具有广泛的应用，一方面，电子具有足够高的能量使反应物分子激发、离解和电离；另一方面，反应体系又得以保持低温，乃至接近室温，使反应体系能耗减小且保证被刻蚀或沉积改性材料本身的基体性能不受到破坏。

等离子体刻蚀是基于所用刻蚀气体被电离后形成极高化学活性的游离基，包括电子、正负离子、激发态分子、自由原子以及自由基等活性粒子，这些游离基可与被刻蚀的材料发生物理刻蚀或化学刻蚀，是一个物理与化学二者共同作用产生的过程，最终形成有选择性的刻蚀。等离子体刻蚀具有刻蚀速率高、均匀性和选择性好等优点，克服了湿法刻蚀产生废液污染环境的缺点。等离子体刻蚀被广泛用于微电子、光电子、微机械、微光学及材料加工等方面。

等离子体沉积是利用放电把有机类气态单体等离子化，使其产生活性种，由这些活性种之间或活性种与单体间进行加成反应从而形成聚合物膜。等离子体聚合沉积既不要求单体有不饱和单元，也不要求含有两个以上的特征官能团，在常规情况下不能进行或难以进行的反应，在等离子体体系中也能顺利进行，因此大大拓展了聚合沉积单体的种类。所得的聚合物可以不含有重复的结构单元，仅具有支链和网状结构，并且支化度和网状结构在某种程度上也可以控制。因此，等离子体沉积能够得到常规方法难以得到的聚合产物。采用等离子体沉积所得的薄膜，具有表面无针孔、膜质均匀且与基体的结合力强、沉积效率高、速度快等优点，已被广泛用在包括生物膜、超导膜、超硬膜及双疏膜的制备等方面。

发明内容

本发明提供了一种等离子体刻蚀与沉积设备，其技术方案为：

一种等离子体刻蚀与沉积设备，包括反应室，上部主体，下部主体，上电极，下电极；

所述上电极包括进气口，长杆，陶瓷杆，陶瓷保护罩，上极板，所述进气口设置在所述长杆的一端，所述陶瓷杆一端通过陶瓷杆固定螺栓与所述长杆的远离进气口的一端连接，所述陶瓷杆的另一端通过陶瓷杆固定螺栓与所述上极板连接，所述陶瓷保护罩设置在所述陶瓷杆外，通过陶瓷保护罩固定螺栓与所述长杆以及所述上极板连接；

所述长杆内部中空，所述陶瓷杆内部中空，所述上极板内部中空，所述长杆、陶瓷杆、上极板内部空腔共同构成气体通道；

所述上部主体上设置有射频电源，所述上部主体上设置有可调节上、下极板间距的高度调节装置，所述长杆设置有进气口的一端安装在所述高度调节装置上，所述长杆的另一端伸入所述反应室内；

所述上部主体与所述反应室通过六角螺栓和六角螺母连接固定；