一種pecvd系統(tǒng)真空腔室中輝光放電時屏蔽干擾的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于真空鍍膜設備制造領域，特別涉及一種適用于等離子體增強化學氣相沉積真空腔室內，有效規(guī)避腔室結構對輝光放電的影響。
【背景技術】
[0002]利用等離子體增強化學氣相沉積技術(PECVD)制造的設備是一種電感耦合產(chǎn)生等離子體的裝置，輝光放電是(PECVD)技術中的一個關鍵進程，但輝光放電過程受到諸多因素的影響，當小型緊湊型真空腔室內置了諸多的必備零部件之后，由于部件結構的凹凸和材料的幾何特征，如毛刺和尖角等幾何結構很容易造成尖端放電，影響容性極板之間輝光區(qū)域的收斂性、均勻性和穩(wěn)定性，增加了激勵功率的損耗，嚴重影響了成膜質量。尤其是當使用甚高頻功率電源作為激勵電源時更為嚴重。因此，當無法避免PECVD設備真空腔室內復雜結構時，要考慮到對輝光放電可能產(chǎn)生的不良影響，采取必要的屏蔽措施，收斂輝光范圍，抑制輝光區(qū)域的擴散，降低激勵功率的損耗。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對以上所述PECVD設備設計過程中出現(xiàn)的問題，提供一種規(guī)避腔室結構對輝光放電的影響的方法，該方法采用了適用于PECVD設備中真空腔室的內置屏蔽框，它可以規(guī)避真空腔室內復雜結構和幾何特征對輝光放電所帶來的不良影響，有效收斂輝光區(qū)域的擴散，降低輝光功率的損耗。該方法的裝置可內置在真空腔室，具有可靠接地措施，結構簡單、成本低、易于實施且效果顯著。
[0004]本發(fā)明的技術方案:
[0005]—種PECVD系統(tǒng)真空腔室中輝光放電時屏蔽干擾的方法，包括一矩形或圓形圍護結構的屏蔽框，其幾何尺寸根據(jù)真空腔室內置的輝光電極極板尺寸設定，但屏蔽框的內邊緣應距下電極極板的外邊緣20mm以上，屏蔽框的上邊緣應略低于真空腔室內上電極板的底部；屏蔽框的底部翻邊設有接地螺釘穿孔，用接地螺釘與真空腔室的底部擰緊固定，保持與真空腔室的接地連接。屏蔽框壁面的上部開有與真空腔室外置觀察窗相對應的輝光觀察窗孔，其形狀和尺寸根據(jù)真空腔室觀察窗結構設定，但應以便于觀察輝光過程和現(xiàn)象為設計原則。為滿足反應氣體流動通暢，應在屏蔽框的四周或真空腔室排氣側開置排氣孔道，幾何尺寸視具體真空腔室設計結構而設計。
[0006]所述屏蔽框的材料為不銹鋼板材，板材厚度為2mm，底部翻邊寬度為10mm，用于穿過接地螺釘?shù)拈_孔直徑為5mm，并加工有錐形斜邊，便于安裝沉頭接地螺釘，通排氣孔道、觀察窗口形狀和位置根據(jù)真空腔室的具體結構和尺寸設定，屏蔽框所有尖角和邊緣部分均做倒角處理，所有內夾角均做圓弧處理以形成內夾角圓弧。
[0007]本發(fā)明的工作原理:
[0008]在PECVD技術中，為了獲得符合要求且優(yōu)質的膜層，我們希望輝光放電的區(qū)域僅受限于平行電極板之間，真空腔室內結構上的突兀和尖角、棱邊等，會因尖端放電效應而干擾輝光放電，擴散輝光放電區(qū)域，影響成膜質量。例如:真空腔室內輸送襯底的導軌、輸送通道中或腔室分隔中的插板閥以及加熱板等容易凸起的邊緣，都會因尖端放電效應影響平行電極板之間的輝光區(qū)域，造成腔室內的大面積輝光反應，并使得輝光區(qū)域明暗對比強烈，光度極不均勻。頻閃明顯而呈現(xiàn)不穩(wěn)定性，不僅使輝光耗散，而且增加了輸入功率的損耗，嚴重影響了成膜質量。
[0009]本發(fā)明裝置用于PECVD系統(tǒng)真空腔室中，屏蔽輝光放電時受到的干擾，可以有效地規(guī)避真空腔室內復雜結構和幾何特征對輝光所帶來的不良影響，將不規(guī)則的機械結構屏蔽在限定的輝光區(qū)域之外，即屏蔽了可能帶來的尖端放電效應又收斂了輝光區(qū)域的擴散，增強輝光區(qū)域的穩(wěn)定性和輝光顏色的均勻性，降低輝光功率的損耗，為沉積優(yōu)質的層膜提供了保證。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點是:該裝置適用于正方體形或圓柱體形的真空腔室，結構簡單可靠，對整體設備布局和真空腔室設計結構不構成負面影響。用于PECVD設備中真空腔室內，屏蔽尖端放電效應、防止輝光放電質量受到干擾效果顯著；輝光觀察窗孔可以很方便地實時查視輝光狀態(tài)，成本低，易于實施。
【附圖說明】
[0011]圖1為該屏蔽框在PECVD系統(tǒng)真空腔室中的工作原理示意圖。
[0012]圖2為該屏蔽框主視結構示意圖。
[0013]圖3為該屏蔽框側視立體結構示意圖。
[0014]圖4為屏蔽框俯視結構示意圖。
[0015]圖中:1.真空腔室2.插板閥3.屏蔽框4.電極升降桿5.接地螺釘6.下電極7.襯底8.上電極9.襯底輸送導軌10.加熱器11.輝光觀察窗孔12.接地螺釘穿孔13.排氣孔道14.內夾角圓弧。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述的技術方案進行詳細的說明。
[0017]實施例1:
[0018]一種用于PECVD系統(tǒng)真空腔室中輝光放電時屏蔽干擾的裝置，如圖1、2、3、4(A)所示，包括屏蔽框3、輝光觀察窗孔11、接地螺釘穿孔12和排氣孔道13。
[0019]正方體形真空腔室I左右兩側分別連接有相同形狀的真空室，相鄰真空室通過插板閥2彼此分割，插板閥2的部分零部件凹凸不平，裸露在真空沉積室內；襯底7放置在上電極8的襯底托架上，通過襯底輸送導軌9置于下電極6上方，上電極8由固定在腔室邊緣的支架支撐，其中插板閥2中的凸起部分和襯底輸送導軌9的邊緣部分以及上電極8的支架等處對輝光放電和功率電場產(chǎn)生干擾，當施加輝光功率電源時，真空腔室I內輝光區(qū)域擴散嚴重，輝光不均勻并且光閃強烈。
[0020]將正方形屏蔽框3置于真空腔室I的正中央，其內邊緣距下電極6的外邊緣20mm，其高度居于襯底輸送導軌9的下方；放置屏蔽框3時將輝光觀察窗孔11正對真空腔室I的觀察窗口，便于實時查視輝光情況，另外一側的排氣孔道13與真空腔室I的排氣孔相對應；屏蔽框3的底部邊緣開有接地螺釘穿孔12，用沉頭接地螺釘5穿過穿孔與真空腔室I底部緊緊連接，保證良好的接地。屏蔽框3所有尖角和邊緣部分均做倒角處理，所有內夾角均做圓弧處理以形成內夾角圓弧14。
[0021]沉積參數(shù):真空腔室I通入4和SiH4氣體，流量分別為180sccm和20sccm，氣體壓強為2torr (Itorr = 133.32Pa)，施加的輝光電源頻率為40.68MHz，功率為10W，平行板電極間距為20mm，襯底底托面積為140X 140mm，沉積樣品(襯底)面積為100X 100mm。一次啟動激勵功率電源輝光成功，且輝光均勻穩(wěn)定，輝光區(qū)域僅局限于平行電極板之間，與周邊部件凹凸部分和邊緣棱邊沒有產(chǎn)生尖端放電效應。該裝置應用于正方體形真空室且容性電極為正方形平板時，有效屏蔽了復雜結構給輝光帶來的不利影響，得到了良好的輝光效果。
[0022]實施例2:
[0023]一種用于PECVD系統(tǒng)真空腔室中輝光放電時屏蔽干擾的裝置，如圖1、4(B)所示，本實施例中真空腔室I及屏蔽框3外形均為圓柱體型結構，上、下電極為圓型平板結構。在圓柱體型屏蔽框3上同樣設有輝光觀察窗孔11、接地螺釘穿孔12和排氣孔道13。將圓形屏蔽框3置于圓柱體型真空腔室I的正中央，其內徑邊緣距下電極6的外邊緣20mm，其屏蔽框3上邊緣高度居于襯底輸送導軌9的下方；放置屏蔽框3時將輝光觀察窗孔11正對真空腔室I的觀察窗口，便于實時查視輝光情況，另外一側的排氣孔道13與真空腔室I的排氣通孔相對應；屏蔽框3的底部邊緣開有接地螺釘穿孔12，用沉頭接地螺釘5穿過穿孔與真空腔室I底部緊緊連接，保證良好的接地。屏蔽框3所有尖角和邊緣部分均做倒角處理。
[0024]沉積參數(shù):真空室通入Ar氣體，流量為200sccm，氣體壓強為2torr(ltorr =133.32Pa)，施加的輝光電源頻率為40.68MHz，功率為10W，平行板電極間距為20mm，襯底底托面積為Φ 125mm，沉積樣品(襯底)面積為Φ 100mm。一次啟動激勵功率電源輝光成功，且輝光均勻穩(wěn)定，輝光區(qū)域僅局限于平行電極板之間，與周邊部件凹凸部分和邊緣棱邊沒有產(chǎn)生尖端放電效應。該裝置應用于圓柱體形真空腔室且容性電極為圓形平板時，有效屏蔽了復雜結構給輝光帶來的不利影響，得到了良好的輝光效果。
[0025]目前在本領域中并未發(fā)現(xiàn)采用本發(fā)明屏蔽的方法，來解決輝光放電干擾問題。上述對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明，熟悉本領域技術的人員顯然可以容易的對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進和修飾都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種PECVD系統(tǒng)真空腔室中輝光放電時屏蔽干擾的方法，其特征是:在真空腔室內設有一屏蔽框，所述的的屏蔽框為一矩形或圓形圍護結構，屏蔽框的幾何尺寸根據(jù)真空腔室內置的輝光電極極板尺寸設定，屏蔽框的內邊緣距下電極的外邊緣20mm以上，其上邊緣略低于真空腔室內上電極極板高度；屏蔽框的底部翻邊設有接地螺釘穿孔，用接地螺釘與真空腔室的底部擰緊固定，保持與真空腔室的接地連接，屏蔽框壁面的上部開有與真空腔室外置觀察窗相對應的輝光觀察窗孔，用于觀察輝光過程和現(xiàn)象，為滿足反應氣體流動通暢，屏蔽框的四周或真空腔室排氣側開置排氣孔道。
2.根據(jù)權利要求1所述PECVD系統(tǒng)真空腔室中輝光放電時屏蔽干擾的方法，其特征是:屏蔽框的材料為不銹鋼板材，板材厚度為2mm，底部翻邊寬度為10mm，用于穿過接地螺釘?shù)慕拥芈葆敶┛字睆綖?mm，并加工有錐形斜邊，便于安裝沉頭接地螺釘。
3.根據(jù)權利要求1所述PECVD系統(tǒng)真空腔室中輝光放電時屏蔽干擾的方法，其特征是:屏蔽框所有尖角和邊緣部分均做倒角處理，所有內夾角均做圓弧處理以形成內夾角圓弧。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種PECVD系統(tǒng)真空腔室中輝光放電時屏蔽干擾的方法，是在真空腔室內設有一矩形或圓形圍護結構的屏蔽框，并具有輝光觀察窗孔和良好的接地措施，可以有效地規(guī)避真空腔室內復雜結構和幾何特征對輝光所帶來的不良影響，將不規(guī)則的機械結構屏蔽在限定的輝光區(qū)域之外，即屏蔽了可能帶來的尖端放電效應又收斂了輝光區(qū)域的擴散，增強輝光區(qū)域的穩(wěn)定性和輝光顏色的均勻性，降低輝光功率的損耗，為沉積優(yōu)質的層膜提供了保證。本發(fā)明適用于正方體形或圓柱體形的真空腔室，結構簡單可靠，對整體設備布局和真空腔室內的結構不構成負面影響，輝光觀察窗孔可以很方便地實時查視輝光狀態(tài)，成本低，易于實施。
【IPC分類】C23C16-44
【公開號】CN104593749
【申請?zhí)枴緾N201510071882
【發(fā)明人】魏長春, 任慧志, 王文娟, 張曉丹, 趙穎
【申請人】南開大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月11日