专利名称：高效率的一维线性等离子体清洗磁控阴极装置的制作方法
高效率的一维线性等离子体清洗磁控阴极装置
本发明涉及等离子体磁控阴极技术领域，尤其涉及一种高效率的--维线性等离子体清洗磁控阴极装置。 [背景技术]
随着当今技术的飞速发展，等离子体技术己广泛应用于诸多专业领 域，而且变得越来越重要。在半导体器件及功能薄膜生产的过程中，材 料及器件表面存在颗粒黏附物、吸附水气、表面氧化、沾污等问题，会 造成膜层粘附力差和器件性能差等后果。为了解决以上问题，需对表面 进行清洗。通常广泛应用的物理化学清洗方法大致可分成湿法清洗和干 法清洗两类。湿法清洗一般采用酸、碱类溶液对基板表面进行清洗处理， 清洗时间长，且工艺易污染，环保成本较高。而等离子体清洗是一种环 保的干法清洗工艺，且清洗的质量及效率占极大的优势。如何能产生稳 定高效的可控等离子体，等离子体清洗磁控阴极的设计和制造则显得非 常重要。
在已有技术中(03819917. 3， 90209634. 6禾口 200480014058. 6等)，所设计的等离子阴极主要为等离 子体磁控溅射阴极。等离子体磁控溅射阴极主要用于薄膜的溅射沉积， 在较低功率下也可用于衬底表面的刻蚀或清洗。但是由于等离子磁控溅 射阴极采用的是内置型的永磁体产生磁场来增强等离子体密度，其阴极 具有结构复杂、成本高，占用空间大等缺点，不适用于在大面积的等离 子体清洗装备中应用。
在等离子体刻蚀阴极的应用中，目前多采用柱状或棒状结构，该形
4式的阴极缺点在于背部多无屏蔽罩，工作时阴极四周均起辉产生等离 子体，有效的等离子体利用率不足50%，因此在相同的电功耗下，柱状/ 棒状阴极等离子体密度较低，会导致等离子体刻蚀/清洗的速率较低； 要获得较高的等离子体密度，柱状/棒状阴极所需的电功耗较大。另外， 在所加功率一定的条件下，等离子体的密度不可调，也限制了此类阴极 的应用。
本发明专利的目的在于克服上述缺点，主要采用一维线性阴极，并 增设电磁线圈装置，而设计的一种具有简捷结构和稳定工艺的阴极装 置，可进行大面积基板的表面清洗，而且可在提高等离子体利用效率的 基础上实现等离子体密度的可控性，从而大大提高了等离子体清洗的效 率和稳定性。
为实现上述目的，本发明提出一种高效率的一维线性等离子体清洗 磁控阴极装置，包括线性金属板阴极、中空管道、阴极电极接头、进气 管、绝缘密封件、电磁线圈装置，其特征在于中空的阴极电极接头顶 部连接中空管道，阴极电极接头的底部穿过真空腔体的上壁后连接置于 真空腔体内的线性金属板阴极的上表面，在真空腔体与线性金属板阴极 之间设有一罩住线性金属板阴极上方、四周及底部边缘的屏蔽罩，屏蔽 罩上部还连接一进气管，进气管的顶部置于真空腔体外，真空腔体外的 上方设有一电磁线圈装置，所述的线性金属板阴极内部设有流通冷却液 用的多孔道中空结构。所述的冷却液采用恒定的温度，以保持阴极的温 度恒定，从而可产生稳定的等离子体进行清洗，使得清洗的工艺稳定， 重复性好。在阴极电极接头外套设有绝缘密封件，保证阴极电极接头与屏蔽 罩、真空腔体之间的电绝缘。
所述的线性金属板阴极的宽度限定在10-100mm内，其长度可在 100-3000mm范围内根据需要延长。
所述的中空管道能使冷却液流进和流出阴极。
所述的屏蔽罩设有背孔结构，连接进气管，产生等离子体用的气体 可直接通过该孔进入真空腔体内部，气体流量分布均匀性高，使得等离 子体密度均匀。
所述的电磁线圈装置可产生均匀可调的磁场，通过改变电流来调节 磁场，进而调整等离子体密度，磁场强度的调节范围为0-500高斯，因 阴极所产生的等离子体受到电磁线圈所产生磁场的约束，通过调整磁场 强度来调节等离子体的密度，可调范围为10"-1018nT:i;又因其是外置式， 使得一维线性等离子体清洗磁控阴极安装时可节省装备内部空间。
所述的屏蔽罩与线性金属板阴极的间距《2mra，可限制等离子体产 生的范围，将等离子体限制在线性金属板阴极的正面，从而提高了提等 离子体的利用效率，并可以提高等离子体密度。
本发明同现有技术相比，结构简捷，可在0. 1至1个大气压下进行 连续清洗，均匀性达到95%以上，实现高等离子密度、低功耗、高均匀 性的表面清洗处理的功能；通过电磁场的调节可使得阴极所产生的等离 子体的密度可调，从而在保持阴极功率不变的条件下可使等离子体清洗 的速率可调，使其应用灵活；又因阴极采用了一维线性结构，占用空间 小，易于安装，整个装置具有制造成本低，并可进行大面积的连续清洗 工艺。[
]
图l本发明的剖面示意图。
图2是图l所示的俯视图。
参见附图1一图2， l为真空腔体；2为处理对象；3为线性金属板 阴极；4为中空管道；5为屏蔽罩；6为阴极电极接头；7为进气管；8 为绝缘密封件；9为电磁线圈装置。 [具体实施例]
实施例1:
采用本发明阴极装置，可在大气压下对处理对象2，如大面积玻璃
进行连续清洗，玻璃宽度为1. 5m，线性金属板阴极3的长度为1. 8ni， 宽度为50mm，在真空腔体1内，大面积玻璃与线性金属板阴极3间的距 离为5ram，通过传输装置使玻璃放于线性金属阴极板3正下方，并作匀 速直线往复运动，腔体保持l个大气压的空气氛围，电源通过阴极电极 接头6在线性金属板阴极3表面产生等离子体，通过调整阴极电源功率 来调整等离子体强度。
该方法对大面积玻璃清洗的均匀度约为85%，在上述的工艺基础上， 在本发明的电磁线圈装置9上加电流，产生电磁场使等离子体均匀性改 善，磁场强度为400高斯，在相同的阴极功率、气压和时间条件下，大 面积玻璃清洗的均匀度可提高到％%。
实施例2:
采用本发明的磁场阴极可在大气压下对处理对象2:大面积聚合物 薄膜，如塑料薄膜表面的清洗处理、玻璃连续清洗，大面积聚合物薄膜 宽度为lm，线性金属板阴极3的长度为1. 2m,宽度为80mm，大面积玻
7璃与线性金属板阴极3间的距离为8mm，通过传输装置使玻璃放于线性 金属板阴极3正下方，作单向匀速运动，通过进气管7在真空腔体内通 入氩气，使腔体内气压保持在0.8Pa，电源通过阴极电极接头6在露出 屏蔽罩5外的线性金属板阴极3表面产生等离子体，通过调整阴极电源 功率来调整等离子体强度，该方法对大面积玻璃清洗的均匀度约为88%。 在上述工艺基础上，由于在外置的电磁线圈装置9上加电流，产生 电磁场使等离子体均匀性改善，磁场强度为300高斯，在相同的阴极功 率、气压和时间条件下，大面积玻璃清洗的均匀度可提高到98%。
8
权利要求
1.一种高效率的一维线性等离子体清洗磁控阴极装置，包括阴极、中空管道(4)、阴极电极接头(6)、进气管(7)、绝缘密封件(8)、电磁线圈装置(9)，其特征在于中空的阴极电极接头(6)顶部连接中空管道(4)，阴极电极接头(6)的底部穿过真空腔体(1)的上壁后连接置于真空腔体(1)内的线性金属板阴极(3)的上表面，在真空腔体(1)与线性金属板阴极(3)之间设有一罩住线性金属板阴极(3)上方、四周及底部边缘的屏蔽罩(5)，屏蔽罩(5)上部还连接一进气管(7)，进气管(7)的顶部置于真空腔体(1)外，真空腔体(1)外的上方设有一电磁线圈装置(9)，所述的线性金属板阴极(3)内部设有流通冷却液的多孔道中空结构。
2. 根据权利要求1所述的一种高效率的一维线性等离子体清洗磁控 阴极装置，其特征在于在阴极电极接头(6)外套设有绝缘密封 件(8)。
3. 根据权利要求1所述的--种高效率的一维线性等离子体清洗磁控 阴极装置，其特征在于所述的线性金属板阴极(3)的宽度为 lO-lOOmm，长度为100-3000mm。
4. 根据权利要求1所述的- 种高效率的一维线性等离子体清洗磁控 阴极装置，其特征在于所述的电磁线圈装置(9)的磁场强度的 调节范围为0-500高斯，通过磁场强度的调节来调节等离子体密 度的范围为10"-1018m3。
5.根据权利要求1所述的一种高效率的一维线性等离子体清洗磁控 阴极装置，其特征在于所述的屏蔽罩(5)与线性金属板阴极(3)的间距《2mm。
全文摘要
本发明涉及等离子体磁控阴极技术领域，尤其涉及一种高效率的一维线性等离子体清洗磁控阴极装置，其特征在于阴极电极接头顶部连接中空管道，阴极电极接头的底部穿过真空腔体的上壁后连接置于真空腔体内的线性金属板阴极的上表面，在真空腔体与线性金属板阴极之间设有一屏蔽罩，屏蔽罩上部还连接一进气管，进气管的顶部置于真空腔体外，真空腔体外的上方设有一电磁线圈装置。本发明与现有技术相比，结构简捷，实现高等离子密度、低功耗、高均匀性的表面清洗处理；通过电磁场的调节可使得阴极所产生的等离子体的密度可调，使其应用灵活；又因阴极采用了一维线性结构，占用空间小，易安装，整个装置具有制造成本低，并可进行大面积的连续清洗工艺。
文档编号H01J37/32GK101494151SQ200910047038
公开日2009年7月29日 申请日期2009年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者刘素霞, 卓 孙, 鹏 孙, 张哲娟 申请人:苏州晶能科技有限公司