一种等离子体反应室和微波等离子体化学气相沉积装置的制作方法

本发明涉及等离子体，尤其涉及一种等离子体反应室和微波等离子体化学气相沉积装置。

背景技术：

1、微波等离子体化学气相沉积(mpcvd)装置一般包括微波系统、真空系统、供气系统和等离子体反应室，以制备金刚石膜为例，微波系统产生的微波进入等离子体反应室，在等离子体反应室中所设有的基片台上方激发供气系统提供的气体产生等离子体球，等离子体球紧贴在成膜衬底材料表面沉积形成金刚石薄膜。

2、在等离子体反应过程中，例如制备金刚石膜时，反应气体如甲烷和氢气，在等离子体的作用下分解成各种活性基团，在基片台表面沉积形成金刚石膜。在这一过程中，由于真空反应腔内气体的激发、活化、扩散、沉积，一些固体沉积物也会沉积在真空腔室内壁以及附着在微波窗口表面。而且随着沉积时间的延长，沉积物的厚度会不断增加，最后可能在内应力的作用下崩裂，崩裂产生的碎片会落在基片台表面形成污染物，从而影响金刚石的正常生长。

3、为克服现有技术所存在的上述缺陷，本领域亟需一种等离子体反应室与微波等离子体化学气相沉积装置，能够在等离子体反应过程中保护真空腔室内壁以及微波窗口表面，避免固体沉积物的沉积以及固体沉积物厚度的增长。

技术实现思路

1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

2、为克服现有技术所存在的上述缺陷，本发明提供一种等离子体反应室与微波等离子体化学气相沉积装置，能够在等离子体反应过程中保护真空腔室内壁以及微波窗口表面，避免固体沉积物的沉积以及固体沉积物厚度的增长。

3、具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述等离子体反应室，包括：真空腔室，所述真空腔室中包括从外部伸入腔体的基台结构，所述真空腔室的顶部在所述基台结构上方位置设有微波窗，用于供微波进入所述真空腔室，所述真空腔室包括第一均流环和/或第二均流环，其中，所述第一均流环设置于所述真空腔室的顶部围绕所述微波窗，所述第一均流环上设有多个第一出气孔用于向所述真空腔室内供应反应气体，所述多个第一出气孔的朝向设置成使得从所述第一出气孔喷出的反应气体在所述微波窗的下表面形成气幕，其中，所述第二均流环设置于所述真空腔室的侧壁环绕侧壁一周，所述第二均流环上设有多个竖直方向朝向的第二出气孔用于向所述真空腔室内供应反应气体，以使得所述第二出气孔喷出的反应气体在所述真空腔室的侧壁的内表面形成气幕。

4、优选地，在本发明的一实施例中，所述真空腔室包括所述第一均流环，所述多个第一出气孔的朝向被设置为朝向所述微波窗的中心位置。

5、优选地，在本发明的一实施例中，所述真空腔室包括所述第一均流环，所述第一均流环沿所述微波窗的下缘紧贴所述微波窗的下表面设置。

6、优选地，在本发明的一实施例中，所述真空腔室包括所述第一均流环，所述多个第一出气孔呈中心对称分布。

7、优选地，在本发明的一实施例中，所述真空腔室包括所述第二均流环，所述第二出气孔同时包括朝向向上和朝向向下的出气孔。

8、优选地，在本发明的一实施例中，所述第二均流环在所述真空腔室的顶部紧贴侧壁设置。

9、优选地，在本发明的一实施例中，所述真空腔室的底部设有金属挡板，所述挡板与所述真空腔室的侧壁形成环形缝隙，反应气体经由所述环形缝隙被真空泵抽吸到真空腔室的外部。

10、此外，根据本发明的第二方面提供的上述微波等离子体化学气相沉积装置包括微波系统、真空系统、供气系统、以及上述任意一个实施例所提供的等离子体反应室。

11、优选地，在本发明的一实施例中，所述真空腔室的底部设有金属挡板，所述挡板与所述真空腔室的侧壁形成环形缝隙，所述供气系统还包括真空泵用于从所述环形缝隙将反应气体抽离所述真空腔室。

12、优选地，在本发明的一实施例中，所述真空泵包括经由第一流量控制阀连通至所述真空腔室的湿式真空泵，以及经由第二流量控制阀连通至所述真空腔室的干式真空泵，所述干式真空泵抽出所述真空腔室内的气体并通过第二均流环循环至所述真空腔室内。

技术特征：

1.一种等离子体反应室，包括：

2.如权利要求1所述的等离子体反应室，其特征在于，所述真空腔室包括所述第一均流环，所述多个第一出气孔的朝向被设置为朝向所述微波窗的中心位置。

3.如权利要求1所述的等离子体反应室，其特征在于，所述真空腔室包括所述第一均流环，所述第一均流环沿所述微波窗的下缘紧贴所述微波窗的下表面设置。

4.如权利要求1的所述等离子体反应室，其特征在于，所述真空腔室包括所述第一均流环，所述多个第一出气孔呈中心对称分布。

5.如权利要求1所述的等离子体反应室，其特征在于，所述真空腔室包括所述第二均流环，所述第二出气孔同时包括朝向向上和朝向向下的出气孔。

6.如权利要求5所述的等离子体反应室，其特征在于，所述第二均流环在所述真空腔室的顶部紧贴侧壁设置。

7.如权利要求1所述的等离子体反应室，其特征在于，所述真空腔室的底部设有金属挡板，所述挡板与所述真空腔室的侧壁形成环形缝隙，反应气体经由所述环形缝隙被真空泵抽吸到真空腔室的外部。

8.一种微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，包括微波系统、真空系统、供气系统、以及如权利要求1至6中任一项所述的等离子体反应室。

9.如权利要求8所述的微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述真空腔室的底部设有金属挡板，所述挡板与所述真空腔室的侧壁形成环形缝隙，所述供气系统还包括真空泵用于从所述环形缝隙将反应气体抽离所述真空腔室。

10.如权利要求9所述的微波等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，所述真空泵包括经由第一流量控制阀连通至所述真空腔室的湿式真空泵，以及经由第二流量控制阀连通至所述真空腔室的干式真空泵，所述干式真空泵抽出所述真空腔室内的气体并通过第二均流环循环至所述真空腔室内。

技术总结
本发明提供了一种等离子体反应室和微波等离子体化学气相沉积装置。该等离子体反应室包括：真空腔室，真空腔室中包括从外部伸入腔体的基台结构，真空腔室的顶部在基台结构上方位置设有微波窗，真空腔室包括第一均流环和/或第二均流环，其中，第一均流环设置于真空腔室的顶部围绕微波窗，第一均流环上设有多个第一出气孔用于向真空腔室内供应反应气体，多个第一出气孔的朝向设置成使得从第一出气孔喷出的反应气体在所述微波窗的下表面形成气幕，第二均流环设置于真空腔室的侧壁环绕侧壁一周，第二均流环上设有多个竖直方向朝向的第二出气孔用于向真空腔室内供应反应气体，以使得第二出气孔喷出的反应气体在真空腔室的侧壁的内表面形成气幕。

技术研发人员：满卫东
受保护的技术使用者：上海铂世光半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5