[发明专利]一种高效射频等离子体源发生装置

说明书

本发明提供了一种高效射频等离子体源发生装置，其特征在于：包括能量耦合器、等离子产生器、进气结构、离子束调节器、离子束扩散区、束流聚焦区和真空腔体；所述等离子产生器连接所述能量耦合器；所述进气结构连接所述等离子产生器；所述等离子产生器连接所述离子束调节器；所述离子束调节器连接所述离子束扩散区；所述束流聚焦区连接所述离子束扩散区；所述真空腔体连接所述束流聚焦区。本发明的有益效果是：成本低廉，使用寿命高，结构简单且高效。

技术领域

本发明涉及材料物理能谱分析仪器领域，特别涉及一种高效射频等离子体源发生装置。

背景技术

随着薄膜科技的迅速发展，薄膜材料使用得越来越广泛。例如，光学薄膜(包括多层光学薄膜)，半导体器件应用薄膜，以及金属材料薄膜等技术，对许多的高新技术领域的发展产生了深远的影响。然而，在广泛的应用中又提出了越来越高的要求，需要发展新工艺、研制新设备。等离子体增强沉积薄膜技术正是在这种形势下迅速地发展了起来。等离子体源在材料改性、刻蚀以及薄膜沉积领域发挥越来越重要的作用；同时，随着薄膜工业的发展对等离子体源技术也提出了更高的要求。

气体放电等离子体是离子源技术的重要基础，因而离子源技术也成为等离子体应用与发展的一个重要方向。目前用于离子源技术的各种等离子体源有:热丝电子束辅助、真空电弧、射频、微波电子回旋共振等，发展形成了适应于各应用领域的离子源，如宽束强流、高能量、微米束、高亮度、负离子、重离子、多电荷态、极化离子源等。它们在离子束辅助沉积、离子团簇沉积、表面改性、离子束制版、刻蚀、注入掺杂及高能物理研究领域发挥了重要作用。它的应用特点是:几乎所有的离子束均可用来对不同材料进行注入，形成一般方法难以得到的非平衡合金相，通过控制原子种类和能量大小可以影响薄膜的晶型、形貌、致密度、残存应力、气相掺杂、化学配比等，改变材料表面的物理、化学特性。离子源技术为新材料镀膜合成提供了新的途径。

用传统的方法制备薄膜，没有离子与薄膜表面发生相互作用。例如：CVD(化学气相沉积)是在高温的环境中沉积薄膜，采用热蒸发(直接加热、感应加热以及激光束)的PVD(物理气相沉积)都没有等离子体参与；采用电子束和离子束蒸发或离子束溅射的PVD，电子和离子仅仅与靶表面相互作用，不与薄膜相互作用。这些传统产生离子源方法的缺点是：沉积薄膜的致密性差、机械性能不稳定和速率慢等。如果利用等离子体增强沉积薄膜，薄膜的致密性、持久性和稳定性方面的性能都得到显著的改善。并且可以较大幅度的降低沉积温度，提高生产效率。等离子体增强沉积薄膜的优点已经在许多应用领域被证明。

用于辅助沉积的离子源，属于低能离子束，能量为5-10KeV。它起的作用主要是对基底表面进行在线气清洗，同时改善被镀表面能量分布和调制增加反应气体能量。离子源可以大大改善膜与基体的结合强度，同时膜本身的硬度与耐磨耐蚀特性也会改善。离子源的产生种类很多，大体上可分为有极放电和无极放电两大类。有极放电法：用足够高的交流或直流电加在充气容器的两电极上，能产生辉光和电弧放电，这种放电，杂质较多，使用寿命短，束流不稳定，但价格便宜。无极放电法：用射频感应耦合法(ICP)和微波电子回旋共振(ECR)产生浓密的等离子体，但装置结构复杂，工作时会有电磁泄露的风险，价格昂贵，长时间工作束流和使用寿命都会有影响。

故市场亟需一种成本低廉，使用寿命高，结构简单且高效的射频等离子体源发生装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明中提供了一种高效射频等离子体源发生装置，本发明的技术方案是这样实施的：

一种高效射频等离子体源发生装置，其特征在于：包括能量耦合器、等离子产生器、进气结构、离子束调节器、离子束扩散区、束流聚焦区和真空腔体；所述等离子产生器连接所述能量耦合器；所述进气结构连接所述等离子产生器；所述等离子产生器连接所述离子束调节器；所述离子束调节器连接所述离子束扩散区；所述束流聚焦区连接所述离子束扩散区；所述真空腔体连接所述束流聚焦区。