一种原位蒸镀的弱等离子刻蚀设备的制作方法

本实用新型涉及刻蚀设备的技术领域，尤其是一种原位蒸镀的弱等离子刻蚀设备。

背景技术：

镀膜的应用比较广泛，一般常见的有汽车镀膜以及光学镜片镀膜，而刻蚀的应该也比较广泛，一般常见的有半导体刻蚀以及镜片刻蚀，其刻蚀也是镀膜的基础，有些工艺的镀膜需要先进行刻蚀后再镀膜，目前的镀膜与刻蚀是分开单独的两台操作设备，其刻蚀完之后不易再进行镀膜，而本实用新型主要针对的是刻蚀，且刻蚀的材料主要有sio2、si3n4、多晶硅、硅、sic、gan、gaas、ito、azo、光刻胶、半导体材料、部分金属等，本实用新型中的刻蚀腔体上方连接有拉曼光谱检测蒸发室，刻蚀腔体与拉曼光谱检测蒸发室之间可拆卸，刻蚀腔体与拉曼光谱检测蒸发室连接在一起之后是位于机架上的，现在存在的问题是常规的感应耦合等离子体源的特点是等离子体密度高，刻蚀速度快，无法实现原子层厚度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够控制刻蚀速度实现原子层厚度的原位蒸镀的弱等离子刻蚀设备。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

该种原位蒸镀的弱等离子刻蚀设备，包括刻蚀腔体、弱等离子放射机构、真空机构、冷阱机构、样品托以及驱动机构，所述刻蚀腔体连接在拉曼光谱检测蒸发室下方，所述刻蚀腔体外表面上设有腔门，所述弱等离子放射机构、真空机构以及冷阱机构均与刻蚀腔体相通，所述真空机构和冷阱机构均用于将刻蚀腔体内进行真空，所述样品托位于刻蚀腔体内，所述样品托上搭载有靶材，所述驱动机构位于刻蚀腔体的下方，所述驱动机构驱动所述样品托在竖直方向上运动以使所述样品托靠近或远离拉曼光谱检测蒸发室，所述弱等离子放射机构包括导轨、射频罩、石英玻璃管以及放气电磁阀组件，所述导轨设置在机架上，所述石英玻璃管两端均设有支架，所述石英玻璃管通过两组支架水平位于导轨上方，所述射频罩套设在石英玻璃管上，所述射频罩滑动连接在滑轨上，所述射频罩内包括有缠绕在石英玻璃管上的射频绕线以及支撑射频绕线的支撑板，所述放气电磁阀组件连接在石英玻璃管一端，所述放气电磁阀组件与石英玻璃管以及刻蚀腔体均相通且构成一个放射通道，所述放气电磁阀组件用于将工艺气体通入石英玻璃管内，所述石英玻璃管与刻蚀腔体之间设有第一插板阀。

优选的，所述驱动机构包括样品台、升降组件以及自转组件，所述刻蚀腔体底部贯穿，所述样品台紧压在刻蚀腔体底部，所述升降组件包括固定板、螺杆、移动板、以及第一旋转电机，所述固定板一端固定在样品台上，另一端固定连接第一旋转电机，所述螺杆的一端固定在第一旋转电机的驱动轴上，另一端转动连接在样品台底部，所述移动板螺纹套设在螺杆上，所述自转组件包括支板、内轴、轴套、圆盘、第一转动齿以及第二旋转电机，所述支板与移动板固定连接，所述第二旋转电机位于支板底部，所述内轴与第二旋转电机的驱动轴连接，所述内轴的一端依次穿过样品台和圆盘，所述第一转动齿套设在圆盘上方的内轴上，所述轴套套设在圆盘下方的内轴上，所述轴套一端与圆盘固定连接，另一端通过轴承连接在支板上，所述样品托包括外壳及加热组件，所述外壳通过轴承与加热组件连接，所述加热组件固定连接在圆盘上，所述外壳底部上套设有第二转动齿，所述第一转动齿与第二转动齿啮合，所述第一旋转电机驱动螺杆转动以使移动板在竖直方向上运动，且支板带动轴套在竖直方向上以使样品托靠近或远离拉曼光谱检测蒸发室，所述第二旋转电机驱动内轴转动以使第一转动齿转动，所述第一转动齿转动驱动第二转动齿转动以使外壳自转。

优选的，所述样品台上方的轴套上设有外套，所述外套上设有通过定位销连接的第三转动齿，所述轴套上还设有与定位销匹配的滑槽，所述驱动机构还包括公转组件，所述公转组件包括第三旋转电机以及第四转动齿，所述第三旋转电机固定在样品台底部，所述第三旋转电机的驱动轴穿过样品台，所述第四转动齿套设在第三旋转电机的驱动轴上，所述第四转动齿与第三转动齿啮合，所述第三旋转电机驱动所述第四转动齿转动以使所述第三转动齿转动，所述第三转动齿转动带动圆盘转动以使圆盘上的样品托以内轴为中心公转。

优选的，所述真空机构包括抽气管、第二插板阀以及真空泵，所述抽气管连接在刻蚀腔体上且相通，所述第二插板阀位于抽气管与真空泵之间，所述抽气管一侧还设有相通的水分析露点探头，所述刻蚀腔体一侧还设有氧分析仪，所述氧分析仪与抽气管以及刻蚀腔体均相通。

优选的，所述冷阱机构包括冷阱外管、冷阱内管、液氮输液管以及加热丝，所述冷阱内管位于冷阱外管内，所述冷阱内管两端封闭，所述液氮输液管穿过冷阱外管与冷阱内管相通，所述加热丝绕设在冷阱外管的内表面上以及冷阱内管的外表面上。

优选的，所述刻蚀腔体的外表面上还设有电离规接头、电容薄膜规以及多组电极法兰。

优选的，所述加热组件包括加热盘以及加热头，所述加热盘连接在加热头上，所述加热盘位于外壳内，所述加热头与外壳之间通过轴承转动连接。

优选的，所述升降组件还包括两组导柱，两组所述导柱分别设置在螺杆两侧，所述移动板均套设在两组导柱上；所述支板与样品台之间的轴套外还套设有波纹管。

优选的，所述样品台上还设有通过螺栓连接在第三转动齿和第四转动齿上方的转齿护板。

优选的，所述样品台上还设有内筒，所述内筒套设在第三转动齿和第四转动齿外，所述内筒与刻蚀腔体之间设有隔板，所述隔板上设有多个通气孔。

本实用新型的优点和积极效果是：通过真空机构以及冷阱机构对刻蚀腔体内部进行真空，使得刻蚀腔体内的刻蚀过程能够在真空的环境下进行，通过放气电磁阀组件向石英玻璃管内通入工艺气体，再通过射频绕线对工艺气体进行电离，通过放气电磁阀组件可以控制通入工艺气体的量来实现刻蚀的速率以解决目前无法达到原子层的厚度；通过内部的升降组件以使样品托的上下移动以使样品托上的靶材或者被镀基片靠近或远离上方的拉曼光谱检测蒸发室和弱等离子放射机构，通过内部的自转组件和公转组件使得样品托转动最终以使样品托上的靶材或者被镀基片刻蚀或者镀膜的效果更佳更均匀。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构图；

图2是本实用新型的整体结构图；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是本实用新型中样品台及内罩的结构图；

图5是本实用新型中样品台的结构图；

图6是本实用新型中样品台的剖视图；

图7是本实用新型中冷阱机构的结构图；

图8是本实用新型中弱等离子放射机构的结构图。

图中：1、刻蚀腔体；2、弱等离子放射机构；3、中空机构；31、真空泵；32、第二插板阀；33、抽气管；4、冷阱机构；41、冷阱外管；42、冷阱内管；43、液氮输液管；44、加热丝；5、样品托；51、外壳；52、加热盘；53、加热头；6、驱动机构；61、升降组件；611、固定板；612、螺杆；613、移动板；614、第一旋转电机；62、自转组件；621、支板；622、第二旋转电机；623、内轴；624、轴套；6241、滑槽；625、第一转动齿；626、圆盘；627、第三转动齿；63、公转组件；631、第三旋转电机；632、第四转动齿；7、第一插板阀；8、腔门；81、门把；82、压把；83、铰链活动件；89、水分析露点探头；10、电离规接头；11、电容薄膜规；12、氧分析仪；13、电极法兰；14、内筒；15、隔板；151、通气孔；16、导柱；17、光电开关；18、波纹管；19、转齿护板；20、第二转动齿；21、导轨；22、石英玻璃管；23、放气电磁阀组件；24、射频罩；241、射频绕线；242、支撑板；25、支架；26、导电滑环；27、样品台；28、外套。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

由于目前的镀膜与刻蚀是分开单独的两台操作设备，其刻蚀完之后不易再进行镀膜，且常规的感应耦合等离子体源的特点是等离子体密度高，刻蚀速度快无法控制，最终无法实现原子层厚度，因此本实用新型针对这个问题设计这种能够控制刻蚀速度实现原子层厚度的原位蒸镀的弱等离子刻蚀设备，具体结构如图1-8所示，包括刻蚀腔体1、弱等离子放射机构2、真空机构、冷阱机构4、样品托5以及驱动机构6，刻蚀腔体1连接在拉曼光谱检测蒸发室下方，刻蚀腔体1与拉曼光谱检测蒸发室之间通过螺栓连接以及通过密封圈密封，刻蚀腔体1外表面上设有腔门8(刻蚀腔体1为圆柱形，表面连接有管状窗口，腔门8通过铰链活动件83铰接在管状窗口上，腔门8表面上设有拉开闭合的门把81，腔门8与管状窗口另一侧设有压把82，通过压把82将两者紧固在一起，腔门8的打开能够更换样品托5上的靶材或基片)，弱等离子放射机构2、真空机构以及冷阱机构4均与刻蚀腔体1相通，真空机构和冷阱机构4均用于将刻蚀腔体1内进行真空，样品托5位于刻蚀腔体1内，样品托5上搭载有靶材，驱动机构6位于刻蚀腔体1的下方，驱动机构6驱动样品托5在竖直方向上运动以使样品托5靠近或远离拉曼光谱检测蒸发室(后续描述了刻蚀腔体1本体是上口与下口均贯穿的筒，上口是连接在拉曼光谱检测蒸发室下方，下口是通过样品台27实现密封，即如图4所示，驱动机构6穿过样品台27，样品台27上设有密封的橡胶圈，样品台27上还设有内筒14，内筒14套设在第三转动齿627和第四转动齿632外，内筒14与刻蚀腔体1之间设有隔板15，隔板15上设有多个通气孔151，刻蚀腔体1的相对两侧分别设置弱等离子放射机构2以及冷阱机构4，且这两个机构的位置均高于隔板15的位置，刻蚀腔体1上的真空机构位置低于隔板15的位置，即真空机构抽的是隔板15下方的内筒14与刻蚀腔体1之间的空气，但隔板15上具有通气孔151，因此内筒14内的空气也能被抽走，内筒14的作用就是能保护第三转动齿627和第四转动齿632，其次避免抽真空时会对驱动机构6造成一定的影响，而上方的隔板15以及设置的通气孔151是为了防止弱等离子以及镀膜料均大部分一次性跑入隔板15下方的内筒14与刻蚀腔体1之间)，弱等离子放射机构2包括导轨21、射频罩24、石英玻璃管22以及放气电磁阀组件23，导轨21设置在机架上(本实用新型中机架未画出)，石英玻璃管22两端均设有支架25，石英玻璃管22通过两组支架25水平位于导轨21上方(靠近刻蚀腔体1一侧的支架25是位于机架上的，另一侧的支架25是位于导轨21上的，当需调整石英玻璃管22一端的位置时，可以滑动该处支架25)，射频罩24套设在石英玻璃管22上，射频罩24滑动连接在滑轨上，射频罩24内包括有缠绕在石英玻璃管22上的射频绕线241以及支撑射频绕线241的支撑板242，放气电磁阀组件23连接在石英玻璃管22一端，放气电磁阀组件23与石英玻璃管22以及刻蚀腔体1均相通且构成一个放射通道，放气电磁阀组件23用于将工艺气体通入石英玻璃管22内，石英玻璃管22与刻蚀腔体1之间设有第一插板阀7(放气电磁阀组件23能够控制通过的工艺气体流量，通入工艺气体后在石英玻璃管22内再经过具有射频绕线241的石英玻璃管22后被电离，电离出的正离子会通入刻蚀腔体1内轰击样品托5上方的靶材，将靶材上的原子击发出，该过程为刻蚀工艺)，由于刻蚀过程需要使得刻蚀腔体1内部存在一定的正空环境下，因此刻蚀腔体1的外表面上还设有电离规接头10、电容薄膜规11以及多组电极法兰13，电离规和电容薄膜规11均是用于检测刻蚀腔体1内部压力值以及真空度。

如图4-6所示，为了使得样品台27上的靶材或者基片能够刻蚀或镀膜均匀，驱动机构6包括样品台27、升降组件61以及自转组件62，刻蚀腔体1底部贯穿，样品台27紧压在刻蚀腔体1底部(该处的样品台27是顶在刻蚀腔体1底部的)，升降组件61包括固定板611、螺杆612、移动板613、以及第一旋转电机614，固定板611一端固定在样品台27上，另一端固定连接第一旋转电机614(固定板611是竖直设置的，固定板611上设有若干个光电开关17)，螺杆612的一端固定在第一旋转电机614的驱动轴上，另一端转动连接在样品台27底部，移动板613螺纹套设在螺杆612上，升降组件61还包括两组导柱16，两组导柱16分别设置在螺杆612两侧，移动板613均套设在两组导柱16上(导柱16起到一个限位导向的作用，使得移动板613在上下移动时更稳定)，自转组件62包括支板621、内轴623、轴套624、圆盘626、第一转动齿625以及第二旋转电机622，支板621与移动板613固定连接，第二旋转电机622位于支板621底部，内轴623与第二旋转电机622的驱动轴连接，内轴623的一端依次穿过样品台27和圆盘626，(支板621与样品台27之间的轴套624外还套设有波纹管18，波纹管18是为了防止异物对轴套624产生影响，轴套624上还设有一个套设在轴套624上的导电滑环26，这里的导电滑环26是固定在样品台27上的，且与固定板611上的光电开关17是相匹配的，光电开关17是用于检测移动板613上下移动的距离，而导电滑环26是用于检测轴套624上下滑动的距离)；第一转动齿625套设在圆盘626上方的内轴623上，轴套624套设在圆盘626下方的内轴623上，轴套624一端与圆盘626固定连接，另一端通过轴承连接在支板621上，样品托5包括外壳51及加热组件，外壳51通过轴承与加热组件连接，加热组件固定连接在圆盘626上，外壳51底部上套设有第二转动齿20，第一转动齿625与第二转动齿20啮合，第一旋转电机614驱动螺杆612转动以使移动板613在竖直方向上运动，与移动板613水平固定连接的支板621也会在竖直方向上运动，即支板621带动轴套624在竖直方向上运动以使轴套624以及内轴623向上运动，圆盘626也就向上运动，圆盘626上的样品托5也就向上靠近拉曼光谱检测蒸发室，第二旋转电机622驱动内轴623转动以使第一转动齿625转动(内轴623与圆盘626之间设有轴承)，第一转动齿625转动驱动第二转动齿20转动以使外壳51自转(第一转动齿625驱动第二转动齿20转动后由于外壳51与加热头53之间设有轴承，因此外壳51会以第二转动齿20中心点为转动点实现自转)。

如图4-6所示，样品台27上方的轴套624上设有外套28，外套28上设有通过定位销连接的第三转动齿627，轴套624上还设有与定位销匹配的滑槽6241(由于样品托5在实现上下升降时，外套28是固定不动的，轴套624上下移动，定位销相对轴套624是上下滑动的，且在滑槽6241内滑动，主要是起到一个导向限位的作用)，驱动机构6还包括公转组件63，公转组件63包括第三旋转电机631以及第四转动齿632，第三旋转电机631固定在样品台27底部，第三旋转电机631的驱动轴穿过样品台27，第四转动齿632套设在第三旋转电机631的驱动轴上，第四转动齿632与第三转动齿627啮合，第三旋转电机631驱动第四转动齿632转动以使第三转动齿627转动，第三抓到弄齿轮转动带动外套28转动，因为外套28上有定位销，因此通过定位销的作用带动轴套624转动，即带动圆盘626转动以使圆盘626上的样品托5以内轴623为中心公转；如图5所示，样品台27上还设有通过螺栓连接在第三转动齿627和第四转动齿632上方的转齿护板19。

如图1所示，真空机构包括抽气管33、第二插板阀32以及真空泵31，抽气管33连接在刻蚀腔体1上且相通，第二插板阀32位于抽气管33与真空泵31之间，抽气管33一侧还设有相通的水分析露点探头89，刻蚀腔体1一侧还设有氧分析仪12，氧分析仪12与抽气管33以及刻蚀腔体1均相通，因为在刻蚀以及镀膜过程中均需要一个特点的环境，因此需要检测含氧量以及含水分量。

如图1和图7所示，冷阱机构4包括冷阱外管41、冷阱内管42、液氮输液管43以及加热丝44，冷阱内管42位于冷阱外管41内，冷阱内管42两端封闭，液氮输液管43穿过冷阱外管41与冷阱内管42相通，加热丝44绕设在冷阱外管41的内表面上以及冷阱内管42的外表面上(冷阱的工作原理为现有技术，因此没有描述其冷阱的原理)；如图6所示，由于有些材料的刻蚀或镀膜需要使得样品托5具有一定的温度，所以加热组件包括加热盘52以及加热头53，加热盘52连接在加热头53上，加热盘52位于外壳51内，加热头53与外壳51之间通过轴承转动连接。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。