本實(shí)用新型涉及一種沉積裝置，尤其涉及一種螺旋波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置。

背景技術(shù)：

金剛石是原子排列最緊密的物質(zhì)，它的晶體結(jié)構(gòu)決定了它具有許多優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，例如：極高的硬度和彈性模量、非常低的熱膨脹系數(shù)、很高的斷裂強(qiáng)度、很大的禁帶寬度、極低的介電常數(shù)等等。納米晶金剛石(NCD)膜泛指平均晶粒尺寸在100nm以下的金剛石膜。由于尺寸效應(yīng)的影響，納米晶金剛石也呈現(xiàn)出許多獨(dú)特的物理和化學(xué)特性。例如：除了具備上述金剛石許多優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)之外，納米晶金剛石還具有更高的光學(xué)透過(guò)率、更低的摩擦系數(shù)和損耗系數(shù)、良好的韌性和延展性以及更好的黏附性能等優(yōu)異特性。同時(shí)，由于這種納米晶金剛石包含了大量納米尺度的晶粒，其在特殊的條件下還會(huì)呈現(xiàn)出庫(kù)侖堵塞效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等量子相關(guān)特性。這些優(yōu)異的特性讓納米晶金剛石在微、納電子學(xué)領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。因此，納米晶金剛石的制備方法和特性研究已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)。

傳統(tǒng)的納米晶金剛石薄膜的制備裝置有很多，如：微波等離子體CVD(MPCVD)沉積裝置、熱絲CVD(HFCVD)沉積裝置、直流電弧等離子體噴射CVD(DC arc plasma jet CVD)沉積裝置等。但是它們均存在一些缺點(diǎn)，包括：微波等離子體CVD的設(shè)備價(jià)格昂貴，沉積腔設(shè)計(jì)需要模擬；熱絲CVD的沉積速率較低，燈絲在沉積過(guò)程中性能衰減；直流電弧等離子體噴射CVD的工藝參數(shù)控制比較困難，電極易污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的螺旋波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種螺旋波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置，包括真空放電室、與所述真空放電室相連通的真空沉積室，所述真空放電室外環(huán)繞有線圈，所述真空放電室內(nèi)設(shè)置有第一進(jìn)氣管、右旋天線，所述右旋天線外套設(shè)有屏蔽筒，所述右旋天線的一端穿過(guò)一屏蔽管且與射頻電源相連接，所述真空沉積室內(nèi)設(shè)置有基片臺(tái)、第二進(jìn)氣管，所述真空沉積室通過(guò)管路連接有抽氣組件。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，螺旋波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置進(jìn)一步包括所述第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管均為環(huán)形管。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，螺旋波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置進(jìn)一步包括所述抽氣組件為復(fù)合式分子泵，包括相串聯(lián)的機(jī)械泵和分子泵。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，螺旋波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置進(jìn)一步包括所述管路上設(shè)置有熱偶規(guī)和電離規(guī)。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，螺旋波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置進(jìn)一步包括所述真空沉積室上設(shè)置有石英窗口，還設(shè)置有光纖光譜儀，所述光纖光譜儀正對(duì)所述石英窗口。

本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，螺旋波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置進(jìn)一步包括所述真空沉積室連接有質(zhì)量和能量分析質(zhì)譜儀。

本實(shí)用新型解決了背景技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，通過(guò)在真空放電室內(nèi)產(chǎn)生螺旋波等離子體，在真空沉積室內(nèi)成功地得到了納米晶金剛石薄膜，制得的納米晶金剛石薄膜純度高、質(zhì)量好，工業(yè)生產(chǎn)上容易實(shí)現(xiàn)，沉積速率快，不存在燈絲性能衰減的問(wèn)題，而且操作簡(jiǎn)單、易控制。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1所示，一種螺旋波等離子體化學(xué)氣相沉積裝置，包括真空放電室2、與真空放電室2相連通的真空沉積室4，優(yōu)選真空放電室2與真空沉積室通過(guò)法蘭5相連接同時(shí)實(shí)現(xiàn)連通，真空放電室2外環(huán)繞有線圈6，優(yōu)選線圈6為餅式線圈，進(jìn)一步優(yōu)選線圈6的數(shù)量為六餅，6餅線圈采用三電源供電方式，每個(gè)直流電源給兩餅線圈6供電，直流電源的工作指標(biāo)為60V/400A，真空放電室2內(nèi)設(shè)置有第一進(jìn)氣管8、右旋天線10，第一進(jìn)氣管8連通有第一支管12，第一支管12伸出真空放電室2外，第一進(jìn)氣管8上開(kāi)設(shè)有多個(gè)第一出氣孔（圖中未示出），右旋天線10優(yōu)選為右旋圓極化天線，右旋天線10外套設(shè)有屏蔽筒14，右旋天線10的一端16穿過(guò)一屏蔽管18且與射頻電源（圖中未示出）相連接，射頻電源包括相串聯(lián)的13.56MHz的全固態(tài)RF電源和L型電容匹配網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)L型電容匹配網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)，降低反射功率，提高螺旋波的放電時(shí)間，右旋天線10的另一端20位于屏蔽管18外且與真空放電室2相連接，可通過(guò)將冷卻水從右旋天線10的一端16注入，從另一端20流出，實(shí)現(xiàn)對(duì)右旋天線10的冷卻，真空放電室2接地，真空沉積室4內(nèi)設(shè)置有基片臺(tái)24、第二進(jìn)氣管26，第二進(jìn)氣管26連通有第二支管28，第二支管28伸出真空沉積室4外，第二進(jìn)氣管26上開(kāi)設(shè)有多個(gè)第二出氣孔（圖中未示出），真空沉積室4通過(guò)管路30連接有抽氣組件。

本實(shí)用新型優(yōu)選第一進(jìn)氣管8和第二進(jìn)氣管26均為環(huán)形管，便于氣體均勻分散在真空放電室2和真空沉積室4內(nèi)。第一進(jìn)氣端12上設(shè)置有第一流量計(jì)34和第二流量計(jì)36，第二進(jìn)氣端28上設(shè)置有第三流量計(jì)38，控制進(jìn)氣。

本實(shí)用新型優(yōu)選抽氣組件為復(fù)合式分子泵，包括相串聯(lián)的機(jī)械泵40和分子泵42，機(jī)械泵40作為前級(jí)泵，抽速為36升/秒，分子泵42作為主泵，抽速為1200升/秒，這樣就可快速使得真空沉積室4內(nèi)的氣壓達(dá)到本底真空。管路30上設(shè)置有熱偶規(guī)44和電離規(guī)46，真空沉積室4內(nèi)的氣壓高于1Pa時(shí)由熱偶規(guī)44測(cè)量，低于1Pa時(shí)由電離規(guī)46測(cè)量。

真空沉積室4上設(shè)置有石英窗口48，還設(shè)置有光纖光譜儀50，光纖光譜儀50正對(duì)石英窗口48。

真空沉積室4連接有質(zhì)量和能量分析質(zhì)譜儀52，質(zhì)量和能量分析質(zhì)譜儀52是Hiden公司所生產(chǎn)，能夠進(jìn)行質(zhì)譜和能譜的診斷，基片臺(tái)24固定在質(zhì)量和能量分析質(zhì)譜儀52的前端。

光纖光譜儀50、質(zhì)量和能量分析質(zhì)譜儀52可與一電腦54連接，將所檢測(cè)的結(jié)果傳輸?shù)诫娔X54內(nèi)。

本實(shí)用新型在使用時(shí)，將已清洗干凈的Si襯底放到基片臺(tái)24上，并固定好，然后將真空放電室2和真空沉積室4抽至本底真空，待抽至本底真空后，將Ar氣和H₂氣通過(guò)第一支管12通入到第一進(jìn)氣管8內(nèi)，然后沿第一出氣孔進(jìn)入真空放電室2內(nèi)，在軸向磁場(chǎng)的環(huán)境下，通過(guò)射頻調(diào)制的螺旋波等離子體實(shí)現(xiàn)Ar和H₂混合氣體放電，關(guān)閉H₂氣，繼續(xù)沿第一支管12通入Ar氣，同時(shí)沿第二支管28將CH₄氣體通入到第二進(jìn)氣管26內(nèi)，然后沿第二出氣孔進(jìn)入真空沉積室4內(nèi)，在軸向磁場(chǎng)的環(huán)境下，通過(guò)射頻調(diào)制的螺旋波等離子體在基片臺(tái)24的Si襯底上形成納米晶金剛石薄膜。當(dāng)放電過(guò)程結(jié)束后，關(guān)閉所有氣源，待真空放電室2和真空沉積室4重新抽至本底真空后，繼續(xù)通入Ar氣和H₂氣，在軸向磁場(chǎng)的環(huán)境下，通過(guò)射頻調(diào)制的螺旋波等離子體實(shí)現(xiàn)Ar和H₂混合氣體放電，清洗納米晶金剛石薄膜表面吸附的CH₄氣體,最后關(guān)閉真空，通入Ar氣作為保護(hù)氣。

以上依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定技術(shù)性范圍。