一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備及制膜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備及制膜方法。
【背景技術(shù)】
[0002]類金剛石薄膜(Diamond Like Carbon)簡(jiǎn)稱DLC薄膜。它是一類性質(zhì)近似于金剛石薄膜，具有高硬度、高電阻率、良好光學(xué)性能、化學(xué)惰性等，同時(shí)又具有自身獨(dú)特摩擦學(xué)特性的非晶碳薄膜?？蓮V泛用于機(jī)械、電子、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，具有良好的應(yīng)用前景。
[0003]等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)是制備類金剛石薄膜的一種去常用的方法。等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)，借助氣體輝光放電在上極板和下級(jí)板之間產(chǎn)生均勻的等離子體，從宏觀上看來(lái)，這種等離子體溫度不高，但其內(nèi)部卻處于受激發(fā)的狀態(tài)，其電子能量足以使分子鍵斷裂，并導(dǎo)致具有化學(xué)活性的物質(zhì)(活化分子、原子、離子、原子團(tuán)等)產(chǎn)生，使本來(lái)需要在高溫下才能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，在較低的溫度下甚至在常溫下就可以發(fā)生，從而達(dá)到在低溫下也能在基片上形成固體膜的目的。具體過程為通入適量的反應(yīng)氣體，在射頻電源和直流負(fù)偏壓的誘導(dǎo)下，使氣體等離子體化。等離子體中的某些中性產(chǎn)物有可能同與之接觸的固體表面發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng)，形成薄膜的同時(shí)向等離子體中釋放出新的反應(yīng)產(chǎn)物。新的產(chǎn)物在電場(chǎng)的控制下形成規(guī)律性的運(yùn)動(dòng)，最終沉積在基片上形成固態(tài)薄膜。
[0004]而由于在下級(jí)板通入了射頻電壓，因此下級(jí)板的各個(gè)表面附近都會(huì)產(chǎn)生等離子體，會(huì)引起設(shè)備空間內(nèi)的等離體子分布不均勻，從而會(huì)產(chǎn)生影響薄膜的質(zhì)量，制約成膜面積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明了提供了一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備及制膜方法，以解決沉積類金剛石薄膜的工藝中，由于設(shè)備內(nèi)部的等離子體分布不均勻?qū)е碌腻兡べ|(zhì)量差的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備，包括:
[0007]反應(yīng)腔體，內(nèi)部設(shè)置有上極板和下級(jí)板;所述上極板和所述下級(jí)板對(duì)應(yīng)設(shè)置；
[0008]所述下級(jí)板包括沉積板和槽型機(jī)構(gòu)，所述沉積板蓋設(shè)于所述槽型機(jī)構(gòu)的槽型開口上，形成一容置空間，其中，所述槽型機(jī)構(gòu)的外表面覆蓋有由絕緣材料形成的絕緣壁。
[0009]優(yōu)選的，所述容置空間內(nèi)設(shè)置有水冷槽，用于通入冷卻液對(duì)所述沉積板進(jìn)行降溫。
[0010]優(yōu)選的，所述容置空間內(nèi)設(shè)置有加熱電阻，用于提升所述沉積板的溫度。
[0011]優(yōu)選的，所述容置空間內(nèi)設(shè)置有溫度檢測(cè)計(jì)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述所述容置空間的溫度。
[0012]優(yōu)選的，所述沉積板上設(shè)置有樣品臺(tái)，用于放置基片。
[0013]優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔體的腔壁上開設(shè)有反應(yīng)氣體入口。
[0014]優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔體的腔壁上開設(shè)有抽氣口，所述抽氣口和抽真空裝置連接，用于使所述反應(yīng)腔體中達(dá)到真空狀態(tài)。
[0015]優(yōu)選的，所述絕緣壁采用聚四氟乙烯或者聚全氟乙丙烯制備。
[0016]優(yōu)選的，所述絕緣壁厚度為10-30mm。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種制膜方法，所述方法應(yīng)用于如上述技術(shù)方案所述的一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備中，所述方法包括:
[0018]調(diào)節(jié)所述反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)為(TC?800°C;
[0019]對(duì)所述反應(yīng)腔體抽真空處理后，充入混合氣體；
[0020]將所述反應(yīng)腔體的工作氣壓調(diào)為0.1Pa?10Pa，然后施加電壓，使施加功率范圍處于50W?800W，產(chǎn)生等離子體，以制備薄膜。
[0021]通過本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果或者優(yōu)點(diǎn):
[0022]本發(fā)明公開了一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備及制膜方法，在本發(fā)明的設(shè)備中，包括反應(yīng)腔體，內(nèi)部設(shè)置有上極板和下級(jí)板;將下級(jí)板劃包括沉積板和槽型機(jī)構(gòu)，所述沉積板蓋設(shè)于所述槽型機(jī)構(gòu)的槽型開口上，形成一容置空間。將槽型機(jī)構(gòu)的外表面覆蓋一層由絕緣材料形成的絕緣壁，只保留沉積板通入射頻電壓產(chǎn)生等離子體進(jìn)行鍍膜，能夠保證等離子體的均勻性和穩(wěn)定性，使得薄膜材料均勻地沉積在基片上，能夠提高制膜質(zhì)量。
[0023]進(jìn)一步的，在下級(jí)板的內(nèi)部還設(shè)置有水冷槽和加熱電阻，能夠聯(lián)合調(diào)節(jié)下級(jí)板的溫度，實(shí)現(xiàn)基片沉積時(shí)所需要的溫度，且為基片提供一個(gè)穩(wěn)定的鍍膜環(huán)境，加快沉積速率，能夠使得沉積薄膜均勻，制膜質(zhì)量高。
[0024]另外，在下級(jí)板的內(nèi)部還設(shè)置有溫度檢測(cè)計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述下級(jí)板的溫度，實(shí)時(shí)反饋下級(jí)板的溫度情況，保持下級(jí)板的溫度的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中PECVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記說明:包括反應(yīng)腔體I，反應(yīng)腔體I中設(shè)置有:上極板2、沉積板3、水冷槽4、加熱電阻5、溫度檢測(cè)計(jì)6、絕緣壁7、RF (射頻，Rad1 Frequency)電源8、機(jī)械栗9、樣品臺(tái)1、反應(yīng)氣體入口 11、支撐臺(tái)12、槽型機(jī)構(gòu)13、容置空間14。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員更清楚地理解本申請(qǐng)，下面結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案作詳細(xì)描述。
[0028]在本發(fā)明實(shí)施例中，提供了一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備及制膜方法。
[0029]在本發(fā)明中，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD,Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposit1n)設(shè)備可以用來(lái)制備類金剛石薄膜。
[0030]請(qǐng)參看圖1，是本實(shí)施例中的PECVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]在PECVD設(shè)備中，反應(yīng)腔體I內(nèi)部設(shè)置有上極板2和下極板，而上極板2和下極板對(duì)應(yīng)設(shè)置，例如兩者平行設(shè)置。
[0032]由于本發(fā)明主要是對(duì)下級(jí)板3進(jìn)行改進(jìn)，下面先介紹下級(jí)板3。
[0033]本發(fā)明的下級(jí)板3設(shè)置在支撐臺(tái)12上，下級(jí)板3包括沉積板3和槽型機(jī)構(gòu)13。沉積板3蓋設(shè)于所述槽型機(jī)構(gòu)13的槽型開口上，形成一容置空間14，其中，所述槽型機(jī)構(gòu)13的外表面覆蓋有由絕緣材料形成的絕緣壁。
[0034]通過以上描述可知，從整體來(lái)看，下級(jí)板3實(shí)際上是中空型結(jié)構(gòu)，例如中空?qǐng)A柱體型結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也可以有其他的形狀，本發(fā)明對(duì)此不做限制。
[0035]為了和下級(jí)板3的形狀結(jié)構(gòu)相配合，上極板2也可以設(shè)置成圓柱體結(jié)構(gòu)，且上極板2的圓柱體結(jié)構(gòu)的軸心和下級(jí)板3的中空?qǐng)A柱體型結(jié)構(gòu)的軸心在一條直線上。
[0036]另外，下級(jí)板3和上極板2對(duì)應(yīng)設(shè)置，例如兩者平行設(shè)置，具體來(lái)說，如果下級(jí)板3是中空?qǐng)A柱體型結(jié)構(gòu)，而上極板2也是圓柱體結(jié)構(gòu)，那么沉積板3和上極板2的圓柱體的下端面平行，具體請(qǐng)參看圖1。當(dāng)然，上極板2除了中空?qǐng)A柱體結(jié)構(gòu)之外，也可以有其他的結(jié)構(gòu)形狀，例如長(zhǎng)方體型或者正方體型等等。而下級(jí)板3除了中空?qǐng)A柱體型結(jié)構(gòu)，也可以有其他的結(jié)構(gòu)形狀，只要上極板2和下級(jí)板3平行即可。
[0037]另外，下級(jí)板3和上極板2平行的表面的長(zhǎng)度或者直徑可達(dá)500mm，進(jìn)而可制備大面積薄膜，薄膜的直徑為500mm。
[0038]由于下級(jí)板在通入射頻電源之后，整個(gè)下級(jí)板都會(huì)產(chǎn)生等離子體，進(jìn)而會(huì)使得反應(yīng)腔室I內(nèi)部的等離子體分布不均勻。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，將下級(jí)板劃包括沉積板3和槽型機(jī)構(gòu)13 ο將槽型機(jī)構(gòu)13的外表面覆蓋有由絕緣材料形成的絕緣壁7，因此下級(jí)板中的槽型機(jī)構(gòu)13是不會(huì)產(chǎn)生等離子體的，而僅保留沉積板3通入射頻電源產(chǎn)生均勻的等離子體。因此本發(fā)明的設(shè)備能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的等離子體，使得上極板2和沉積板3之間的等離子體均勻分布并均勻的在基片表面沉積薄膜，提高了鍍膜質(zhì)量。其中絕緣壁7的材料為聚四氟乙烯，厚度為10_30111111，優(yōu)選厚度為151111]1或者201111]1。
[0039]另外，在容置空間14內(nèi)設(shè)置有水冷槽4，用以通入冷卻液(例如水)對(duì)所述下級(jí)板3的冷卻降溫，可為設(shè)備提供一個(gè)常溫的反應(yīng)環(huán)境，范圍為(TC?60°C。另外，沉積板3還接有RF電源8，用來(lái)產(chǎn)生等離子體。
[0040]當(dāng)然，為了進(jìn)一步控制下級(jí)板3的溫度，防止下級(jí)板3過度冷卻，在容置空間14內(nèi)還設(shè)置有加熱電阻5，用于提升所述下級(jí)板的溫度。加熱電阻5采用熱傳導(dǎo)系數(shù)高的材料，一般為銅金屬。通過熱傳導(dǎo)能力高的銅金屬傳導(dǎo)給下極板，實(shí)現(xiàn)基片沉積時(shí)所需要的溫度。為了不影響等離子體穩(wěn)定性，容置空間14內(nèi)部還設(shè)置有溫度檢測(cè)計(jì)6，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述下級(jí)板的溫度，實(shí)時(shí)反饋下級(jí)板溫度情況，進(jìn)而調(diào)節(jié)加熱組件(即加熱電阻5或者水冷槽4)，保持下級(jí)板3的溫度的穩(wěn)定性，為基片提供一個(gè)穩(wěn)定的鍍膜環(huán)境，加快沉積速率，能夠使得沉積薄膜均勻，制膜質(zhì)量高。
[0041 ]另外，沉積板3上設(shè)置有樣品臺(tái)10，用于放置基片。
[0042]以上是關(guān)于反應(yīng)腔體I內(nèi)部的結(jié)構(gòu)介紹，