本申请涉及一种等离子体发射方向控制装置、等离子体源及其启动方法，所述装置包括：应用于等离子体源，所述等离子体源包括：电离腔室、射频线圈以及供气管路；其中，所述电离腔室一侧连接离子发射口；所述控制装置包括：设于在所述离子发射口位置处的阳极，以及连接所述阳极的阳极电源；所述阳极电源向所述阳极提供正极电，驱动所述阳极产生电场，所述等离子体在所述电场的作用下按设定发射角度进行发射；该技术方案，可以控制等离子体的发射角度和覆盖范围，克服了等离子体发射位置固定的缺陷，从而提升了对等离子体发射角度的可控性，等离子体均匀性好，增强了等离子体源的镀膜使用效果。果。果。
【技术实现步骤摘要】
等离子体发射方向控制装置、等离子体源及其启动方法
[0001]本申请涉及离子源
，特别是一种等离子体发射方向控制装置、等离子体源及其启动方法。
技术介绍
[0002]在等离子源主要包括平行平板等离子体源(电容耦合)、微波等离子体源和电感耦合(ICP)高频等离子体源等几种形式；电容耦合等离子体源一般是采用两圆型平行平板作为上下电极，射频电源通过配网耦合到上下极板上。微波等离子体利用微波电子回旋共振(ECR)技术来维持对反应气体的辉光放电，对控制薄膜的成分和镀膜内应力的较为灵活。电感耦合高频等离子体源主要是利用电感耦合高频等离子体装置。
[0003]等离子体源的应用主要包括反应离子刻蚀RIE和等离子体增强化学气相沉积PECVD；其中，反应离子刻蚀的刻蚀过程同时兼有物理和化学两种作用，辉光放电在零点几到几十帕的低真空下进行。基于辉光放电方法的PECVD技术，能够使得反应气体在外界电磁场的激励下实现电离形成等离子体。
[0004]常规的等离子体源，在结构设计时，等离子体发射位置固定，覆盖范围固定不可调，等离子体均匀性差，容易出现成膜不够结实的缺陷，而且其电离腔室设计一般比较大，电离功率密度低，也影响了电离效率。
技术实现思路
[0005]基于此，有必要针对上述至少一种技术缺陷，提供一种等离子体发射方向控制装置，以实现对等离子体发射角度的可控性，提升等离子体均匀性。
[0006]一种等离子体发射方向控制装置，应用于等离子体源，所述等离子体源包括：电离腔室、射频线圈以及供气管路；其中，所述电离腔室一侧连接离子发射口；所述控制装置包括：设于在所述离子发射口位置处的阳极，以及连接所述阳极的阳极电源；
[0007]所述阳极电源向所述阳极提供正极电，驱动所述阳极产生电场，所述等离子体在所述电场的作用下按设定发射角度进行发射。
[0008]在一个实施例中，所述阳极设计成圆环结构，且套设在离子发射口与电离腔室之间的一设定位置处。
[0009]在一个实施例中，所述的等离子体发射方向控制装置，还包括连接所述阳极电源的控制器，用于控制所述阳极电源的通断及其供电参数，以控制等离子体按设定发射角度进行发射。
[0010]在一个实施例中，当需要发射低发散位置的等离子体时，将所述阳极往靠近电离腔室方向移动；当需要发射高发散位置的等离子体时，将所述阳极往远离电离腔室方向移动；
[0011]当需要增大等离子体发射角度时，降低阳极电源的输出电压，当需要减小等离子体发射角度时，升高阳极电源的输出电压。
[0012]在一个实施例中，所述的等离子体发射方向控制装置，还包括连接所述电离腔室的可调长度的腔室结构，用于调整等离子体发射位置。
[0013]在一个实施例中，所述可调长度的腔室结构包括由多个不同长度的绝缘腔室组件，所述绝缘腔室组件通过转接接头连接到所述电离腔室。
[0014]上述等离子体发射方向控制装置，通过在等离子体源的离子发射口位置设置阳极，通过阳极电源向阳极提供正极电，驱动阳极产生电场，使得等离子体在该电场的作用下按设定发射角度进行发射；该技术方案，可以控制等离子体的发射角度和覆盖范围，克服了等离子体发射位置固定的缺陷，从而提升了对等离子体发射角度的可控性，等离子体均匀性好，增强了等离子体源的镀膜使用效果。
[0015]进一步的，设计了可调长度的腔室结构来延长电离腔室的长度，从而可以调整等离子体发射位置，可以设计多个不同长度的绝缘腔室组件进行更换使用，极大提升了等离子体源的使用效果。
[0016]另外，本申请还提供一种等离子体源及其启动方法，以提升气体电离效率和电离效果。
[0017]一种等离子体源，包括：上述的等离子体发射方向控制装置、电离腔室、射频线圈、至少一个感应线圈以及供气管路；其中，所述电离腔室包括射频线圈对应的第一电离室和感应线圈对应的第二电离室；其中，所述感应线圈串接在射频线圈前端，第一电离室与第二电离室串联连接；
[0018]所述供气管路导入气体进入第一电离室，由射频线圈进行电离，未电离的气体进入第二电离室，由所述感应线圈进行二级电离后，输出等离子体；
[0019]所述射频线圈产生磁场对进入第一电离室的气体进行电离，同时所述感应线圈通过感应所述射频线圈产生的磁场而产生电感，对进入第二电离室的气体进行电离。
[0020]在一个实施例中，所述第一电离室的截面积小于所述第二电离室的截面积；所述气体进入第一电离室的气体浓度高，进入第二电离室的气体空间体积大。
[0021]在一个实施例中，所述感应线圈包括串联的第一线圈和第二线圈，其中，第一线圈套入所述射频线圈内，所述第二线圈包裹在所述第二电离室外。
[0022]在一个实施例中，所述射频线圈包裹有金属带，用于增强射频线圈的磁场传导效率。
[0023]在一个实施例中，所述第一线圈与射频线圈之间包裹有第一金属圈，用于增强第一线圈的导电性；所述第二电离室与第二线圈还设置有第二金属圈，用于增强第二线圈的导电性。
[0024]在一个实施例中，所述第一金属圈与第二金属圈之间通过金属连接柱进行固定和连接。
[0025]在一个实施例中，所述射频线圈内置有冷却水路，所述感应线圈内置有冷却水路。
[0026]在一个实施例中，所述的等离子体源，在离子发射口设置有中和器，用于提供中和电子以降低等离子体源的启动功率。
[0027]一种等离子体源的启动方法，应用于上述的等离子体源，该方法包括：
[0028]开启供气管路导入气体；
[0029]启动射频电源向所述射频线圈提供射频电源；
[0030]启动中和器，利用中和器输出的电子激活等离子体；
[0031]在判断等离子体源启动成功后，关闭所述中和器；
[0032]控制等离子体源进入正常工作模式。
[0033]上述等离子体源及等离子体源的启动方法，设计了射频线圈和感应线圈的结构，感应线圈通过感应射频线圈产生的磁场而产生电感，气体由第一电离室进入后，先由射频线圈进行电离，然后气体再依次进入第二电离室，由感应线圈逐步进行二级电离后输出等离子体；该技术方案，通过设计感应线圈感应射频线圈的磁场得到电感方式，实现了多级射频电离效果，极大地提高了电离效率，可以在真空低气压下实现稳定的气体电离，增强了真空沉积过程的有效反应。
[0034]进一步的，设计了第一电离室小于第二电离室的结构，气体首先进入第一电离室的气体浓度最高，可以由射频线圈进行密度更高的电离，然后进入第二电离室的气体空间体积增大，有利于对气体进行高效电离，极大提升了气体的电离效率。
[0035]进一步的，通过感应线圈通过金属圈和金属连接柱可以增强导电性，从而提升了感应电感效率，加强电离效果；射频线圈通过金属带可以加强磁场传导效率。
[0036]进一步的，在离子发射口外侧设置有中和器来协助等离子体源的启动，在启动时使用启动中和器输出电子，使得等离子体源可以在低功率下即可启动，降低等离子体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种等离子体发射方向控制装置，应用于等离子体源，所述等离子体源包括：电离腔室、射频线圈以及供气管路；其中，所述电离腔室一侧连接离子发射口；其特征在于，所述控制装置包括：设于在所述离子发射口位置处的阳极，以及连接所述阳极的阳极电源；所述阳极电源向所述阳极提供正极电，驱动所述阳极产生电场，所述等离子体在所述电场的作用下按设定发射角度进行发射。2.根据权利要求1所述的等离子体发射方向控制装置，其特征在于，所述阳极设计成圆环结构，且套设在离子发射口与电离腔室之间的一设定位置处。3.根据权利要求2所述的等离子体发射方向控制装置，其特征在于，还包括连接所述阳极电源的控制器，用于控制所述阳极电源的通断及其供电参数，以控制等离子体按设定发射角度进行发射。4.根据权利要求3所述的等离子体发射方向控制装置，其特征在于，当需要发射低发散位置的等离子体时，将所述阳极往靠近电离腔室方向移动；当需要发射高发散位置的等离子体时，将所述阳极往远离电离腔室方向移动；当需要增大等离子体发射角度时，降低阳极电源的输出电压，当需要减小等离子体发射角度时，升高阳极电源的输出电压。5.根据权利要求1
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4任一项所述的等离子体发射方向控制装置，其特征在于，还包括连接所述电离腔室的可调长度的腔室结构，用于调整等离子体发射位置。6.根据权利要求5所述的等离子体发射方向控制装置，其特征在于，所述可调长度的腔室结构包括由多个不同长度的绝缘腔...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟基，吴秋生，冀鸣，赵刚，易洪波，
申请(专利权)人：佛山市博顿光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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