一种等离子体增强化学气相沉积设备及制膜方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及镀膜技术领域，尤其涉及一种等离子体增强化学气相沉积设备及制膜方法。
【背景技术】
[0002]类金刚石薄膜(Diamond Like Carbon)简称DLC薄膜。它是一类性质近似于金刚石薄膜，具有高硬度、高电阻率、良好光学性能、化学惰性等，同时又具有自身独特摩擦学特性的非晶碳薄膜。可广泛用于机械、电子、光学、热学、声学、医学等领域，具有良好的应用前景。
[0003]等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是制备类金刚石薄膜的一种去常用的方法。等离子体增强化学气相沉积技术，借助气体辉光放电在上极板和下级板之间产生均匀的等离子体，从宏观上看来，这种等离子体温度不高，但其内部却处于受激发的状态，其电子能量足以使分子键断裂，并导致具有化学活性的物质(活化分子、原子、离子、原子团等)产生，使本来需要在高温下才能进行的化学反应，在较低的温度下甚至在常温下就可以发生，从而达到在低温下也能在基片上形成固体膜的目的。具体过程为通入适量的反应气体，在射频电源和直流负偏压的诱导下，使气体等离子体化。等离子体中的某些中性产物有可能同与之接触的固体表面发生进一步的反应，形成薄膜的同时向等离子体中释放出新的反应产物。新的产物在电场的控制下形成规律性的运动，最终沉积在基片上形成固态薄膜。
[0004]而由于在下级板通入了射频电压，因此下级板的各个表面附近都会产生等离子体，会引起设备空间内的等离体子分布不均匀，从而会产生影响薄膜的质量，制约成膜面积。
【发明内容】
[0005]本发明了提供了一种等离子体增强化学气相沉积设备及制膜方法，以解决沉积类金刚石薄膜的工艺中，由于设备内部的等离子体分布不均匀导致的镀膜质量差的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种等离子体增强化学气相沉积设备，包括:
[0007]反应腔体，内部设置有上极板和下级板;所述上极板和所述下级板对应设置；
[0008]所述下级板包括沉积板和槽型机构，所述沉积板盖设于所述槽型机构的槽型开口上，形成一容置空间，其中，所述槽型机构的外表面覆盖有由绝缘材料形成的绝缘壁。
[0009]优选的，所述容置空间内设置有水冷槽，用于通入冷却液对所述沉积板进行降温。
[0010]优选的，所述容置空间内设置有加热电阻，用于提升所述沉积板的温度。
[0011]优选的，所述容置空间内设置有温度检测计，用于实时监测所述所述容置空间的温度。
[0012]优选的，所述沉积板上设置有样品台，用于放置基片。
[0013]优选的，所述反应腔体的腔壁上开设有反应气体入口。
[0014]优选的，所述反应腔体的腔壁上开设有抽气口，所述抽气口和抽真空装置连接，用于使所述反应腔体中达到真空状态。
[0015]优选的，所述绝缘壁采用聚四氟乙烯或者聚全氟乙丙烯制备。
[0016]优选的，所述绝缘壁厚度为10-30mm。
[0017]本发明的技术方案还提供了一种制膜方法，所述方法应用于如上述技术方案所述的一种等离子体增强化学气相沉积设备中，所述方法包括:
[0018]调节所述反应腔体内的温度调节为(TC?800°C;
[0019]对所述反应腔体抽真空处理后，充入混合气体；
[0020]将所述反应腔体的工作气压调为0.1Pa?10Pa，然后施加电压，使施加功率范围处于50W?800W，产生等离子体，以制备薄膜。
[0021]通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点:
[0022]本发明公开了一种等离子体增强化学气相沉积设备及制膜方法，在本发明的设备中，包括反应腔体，内部设置有上极板和下级板;将下级板划包括沉积板和槽型机构，所述沉积板盖设于所述槽型机构的槽型开口上，形成一容置空间。将槽型机构的外表面覆盖一层由绝缘材料形成的绝缘壁，只保留沉积板通入射频电压产生等离子体进行镀膜，能够保证等离子体的均匀性和稳定性，使得薄膜材料均匀地沉积在基片上，能够提高制膜质量。
[0023]进一步的，在下级板的内部还设置有水冷槽和加热电阻，能够联合调节下级板的温度，实现基片沉积时所需要的温度，且为基片提供一个稳定的镀膜环境，加快沉积速率，能够使得沉积薄膜均匀，制膜质量高。
[0024]另外，在下级板的内部还设置有温度检测计，实时监测所述下级板的温度，实时反馈下级板的温度情况，保持下级板的温度的稳定性。
【附图说明】
[0025]图1为本发明实施例中PECVD设备的结构示意图。
[0026]附图标记说明:包括反应腔体I，反应腔体I中设置有:上极板2、沉积板3、水冷槽4、加热电阻5、温度检测计6、绝缘壁7、RF (射频，Rad1 Frequency)电源8、机械栗9、样品台1、反应气体入口 11、支撑台12、槽型机构13、容置空间14。
【具体实施方式】
[0027]为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
[0028]在本发明实施例中，提供了一种等离子体增强化学气相沉积设备及制膜方法。
[0029]在本发明中，等离子体增强化学气相沉积(PECVD,Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposit1n)设备可以用来制备类金刚石薄膜。
[0030]请参看图1，是本实施例中的PECVD设备的结构示意图。
[0031]在PECVD设备中，反应腔体I内部设置有上极板2和下极板，而上极板2和下极板对应设置，例如两者平行设置。
[0032]由于本发明主要是对下级板3进行改进，下面先介绍下级板3。
[0033]本发明的下级板3设置在支撑台12上，下级板3包括沉积板3和槽型机构13。沉积板3盖设于所述槽型机构13的槽型开口上，形成一容置空间14，其中，所述槽型机构13的外表面覆盖有由绝缘材料形成的绝缘壁。
[0034]通过以上描述可知，从整体来看，下级板3实际上是中空型结构，例如中空圆柱体型结构，当然也可以有其他的形状，本发明对此不做限制。
[0035]为了和下级板3的形状结构相配合，上极板2也可以设置成圆柱体结构，且上极板2的圆柱体结构的轴心和下级板3的中空圆柱体型结构的轴心在一条直线上。
[0036]另外，下级板3和上极板2对应设置，例如两者平行设置，具体来说，如果下级板3是中空圆柱体型结构，而上极板2也是圆柱体结构，那么沉积板3和上极板2的圆柱体的下端面平行，具体请参看图1。当然，上极板2除了中空圆柱体结构之外，也可以有其他的结构形状，例如长方体型或者正方体型等等。而下级板3除了中空圆柱体型结构，也可以有其他的结构形状，只要上极板2和下级板3平行即可。
[0037]另外，下级板3和上极板2平行的表面的长度或者直径可达500mm，进而可制备大面积薄膜，薄膜的直径为500mm。
[0038]由于下级板在通入射频电源之后，整个下级板都会产生等离子体，进而会使得反应腔室I内部的等离子体分布不均匀。因此，在本发明的实施例中，将下级板划包括沉积板3和槽型机构13 ο将槽型机构13的外表面覆盖有由绝缘材料形成的绝缘壁7，因此下级板中的槽型机构13是不会产生等离子体的，而仅保留沉积板3通入射频电源产生均匀的等离子体。因此本发明的设备能够产生稳定的等离子体，使得上极板2和沉积板3之间的等离子体均匀分布并均匀的在基片表面沉积薄膜，提高了镀膜质量。其中绝缘壁7的材料为聚四氟乙烯，厚度为10_30111111，优选厚度为151111]1或者201111]1。
[0039]另外，在容置空间14内设置有水冷槽4，用以通入冷却液(例如水)对所述下级板3的冷却降温，可为设备提供一个常温的反应环境，范围为(TC?60°C。另外，沉积板3还接有RF电源8，用来产生等离子体。
[0040]当然，为了进一步控制下级板3的温度，防止下级板3过度冷却，在容置空间14内还设置有加热电阻5，用于提升所述下级板的温度。加热电阻5采用热传导系数高的材料，一般为铜金属。通过热传导能力高的铜金属传导给下极板，实现基片沉积时所需要的温度。为了不影响等离子体稳定性，容置空间14内部还设置有温度检测计6，用于实时监测所述下级板的温度，实时反馈下级板温度情况，进而调节加热组件(即加热电阻5或者水冷槽4)，保持下级板3的温度的稳定性，为基片提供一个稳定的镀膜环境，加快沉积速率，能够使得沉积薄膜均匀，制膜质量高。
[0041 ]另外，沉积板3上设置有样品台10，用于放置基片。
[0042]以上是关于反应腔体I内部的结构介绍，