一种用于PEALD反应腔室内等离子体特性的检测结构

    技术2025-12-06  2


    本技术属于反应腔室内等离子特性检测,具体涉及一种用于peald反应腔室内等离子体特性的检测结构。


    背景技术:

    1、随着电子元器件的高度集成化,薄膜的纳米级尺寸控制显得尤为关键。peald是基于ald技术并采用等离子体增强薄膜沉积过程的新型技术,可显著降低薄膜沉积温度,拓宽反应源、薄膜以及基体的种类,目前已广泛应用于半导体工业的薄膜沉积系统。常规ald是利用多种前驱体反应源与基底的自限性反应实现薄膜原子级生长的技术,薄膜生长过程中载气将一种前驱体输运至基底表面发生化学吸附,吸附饱和后经惰性气体将剩余前驱体从反应腔室内去除,再通入第二种前驱体进行吸附和反应,最后再将剩余第二种前驱体经惰性气体从反应腔室内去除。以上四步为一循环,通过精准控制循环周期使得薄膜实现纳米级增厚,ald这种沉积生长的特点使其在保形性、成膜质量、均匀性、厚度精确控制等方面明显比pvd、cvd等更具优势。peald利用在反应腔室内建立等离子体增加前驱体的反应活性,显著降低薄膜沉积温度,低的沉积温度能够避免部分有机衬底在高温下分解、固化和破裂的发生,扩大了基体的可选择性;另外等离子体中高能电子的非弹性碰撞可激发、解离和电离反应前驱体,使得通常状态下不能进行的化学反应能够进行,扩大了反应源单体的可选择性。但等离子体产生的高能离子具有刻蚀效应,可能会出现离子轰击基底表面导致表面损伤的问题。因此在通过等离子体增强原子层沉积过程中对等离子体的特性进行精准控制显得尤为重要。

    2、目前,对于peald等离子体的控制通过控制放电电压电流、功率、占空比等参数来调节,反应腔室内等离子体在不同位置的分布特征依然不清楚,导致难以在等离子体特征与薄膜微结构特征、缺陷之间建立直接联系,故对反应腔室内不同空间等离子体特性的检测也显得极为关键。

    3、有鉴于此,特提出此实用新型。


    技术实现思路

    1、目前peald均采用远程等离子体源的布局方式,反应腔室内在平行于样品台的方向等离子体特性较为接近,但垂直样品台的方向等离子体特性差异大,样品台表面附近等离子体的特性严重影响所制备薄膜的微观组织结构与缺陷特征,对反应腔室内等离子体在垂直于样品台平面的分布特征直接进行监测对于薄膜的质量控制尤为重要,因此,本实用新型提供了一种用于peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,解决了peald反应腔室内二维平面大范围等离子体特性的检测。

    2、本实用新型提供的一种用于peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,包括反应腔室,在所述反应腔室内设置有两个垂直交叉的滑轨,在两个滑轨的交叉部安装有滑块,所述滑块能够沿着任意一个滑轨滑动,两个所述滑轨分别通过连接杆连接直线电机,所述直线电机固定于所述反应腔室外侧,所述滑块连接用于检测等离子体特性的朗缪尔探针。

    3、进一步地,在所述反应腔室的上面和侧面通过法兰结构分别固定有一个固定架,所述固定架由多个支撑杆和固定平台组成,多个所述支撑杆沿法兰结构的周向方向均匀布置,所述支撑杆的一端连接法兰,另一端连接固定平台,在所述固定平台上固定有直线电机。

    4、进一步地,在所述固定架内设置有波纹管,所述波纹管的一端与直线电机的顶杆固定连接,另一端与反应腔室上的法兰密封连接。

    5、进一步地,所述连接杆穿过波纹管与直线电机顶杆连接。

    6、进一步地,所述直线电机的顶杆连接端为第一圆盘结构,在所述第一圆盘结构上设置有内圈安装盲孔和外圈安装通孔,所述连接杆与直线电机连接的一端为第二圆盘结构,在所述第二圆盘结构上开设有安装通孔,所述第二圆盘结构通过螺栓与第一圆盘结构上的内圈安装盲孔固定连接,所述第二圆盘结构外侧安装有波纹管上端的法兰,所述波纹管上端的法兰通过螺栓与外圈安装通孔固定连接。

    7、进一步地,所述滑轨为具有腰型孔的长条结构,其一端由连接杆固定。

    8、进一步地,所述朗缪尔探针由探针基座和探头组成,在所述反应腔室的外侧安装有探针基座,所述探针基座与探头柔性连接,所述探头固定于所述滑块的安装孔内。

    9、进一步地,所述滑块由滑块螺母和滑块基体组成,所述滑块基体安装于两个相互交叉的滑轨中,其剩余的两个自由端设置有限位螺纹,通过螺母将滑块基体固定于两个滑轨之间,所述螺母与滑轨之间存在间距,保证滑块基体能够移动,在任意一个限位螺纹一侧设置有安装孔。

    10、进一步地,所述滑轨包括水平方向的第一滑轨和竖直方向的第二滑轨,所述第一滑轨的一端连接第一连接杆,所述第一连接杆的另一端伸出所述反应腔室与第一直线电机固定连接,所述第一直线电机固定于所述反应腔室的上面;所述第二滑轨的一端连接第二连接杆,所述第二连接杆的另一端伸出所述反应腔室与第二直线电机固定连接,所述第二直线电机固定于所述反应腔室的侧面。

    11、进一步地,所述第一连接杆和第二连接杆均为90°连接杆。

    12、本实用新型相比现有技术具有以下优点:

    13、1、本实用新型的peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,通过两个直线电机分别控制两个滑轨的上下或者左右移动,实现了滑块在反应腔室内xy平面坐标的精准定位,同时配合具有柔性探头的朗缪尔探针实现了反应腔室内等离子体特性的检测;

    14、2、本实用新型通过只使用一个朗缪尔探针配合直线电机驱动的机械机构的情况下,实现了peald反应腔室内在xy两个维度的等离子体特性检测,最大程度降低了成本;

    15、3、本实用新型通过波纹管与直线电机顶杆圆盘结构的密封连接实现了peald反应腔室的密封性,保证在直线电机动作时反应腔室不会出现漏气问题。



    技术特征:

    1.一种用于peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,包括反应腔室(1),其特征在于,在所述反应腔室(1)内设置有两个垂直交叉的滑轨,在两个滑轨的交叉部安装有滑块(10),所述滑块(10)能够沿着任意一个滑轨滑动,

    2.根据权利要求1所述的用于peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,其特征在于,在所述反应腔室(1)的上面通过第一法兰(101)固定有第一固定架(2),所述第一固定架(2)由多个第一支撑杆(22)和第一固定平台(21)组成,多个所述第一支撑杆(22)沿第一法兰(101)的周向方向均匀布置,所述第一支撑杆(22)的一端连接第一法兰(101),另一端连接第一固定平台(21),在所述第一固定平台(21)上固定有第一直线电机(3),所述第一直线电机(3)包括第一电机顶杆(31)。

    3.根据权利要求2所述的用于peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,其特征在于,在所述第一固定架(2)内设置有第一波纹管(5),所述第一波纹管(5)的一端与第一电机顶杆(31)固定连接,另一端与反应腔室(1)上的第一法兰(101)密封连接。

    4.根据权利要求3所述的用于peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,其特征在于,所述滑轨包括水平方向的第一滑轨(13),所述第一滑轨(13)的一端连接第一连接杆(4),所述第一连接杆(4)的另一端伸出反应腔室(1)与第一直线电机(3)固定连接,

    5.根据权利要求4所述的用于peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,其特征在于,所述第一电机顶杆(31)的端部为第一电机顶杆圆盘(311),在所述第一电机顶杆圆盘(311)上设置有内圈安装盲孔和外圈安装通孔,

    6.根据权利要求1所述的用于peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,其特征在于,在所述反应腔室(1)的侧面通过第二法兰(102)固定有第二固定架(6),所述第二固定架(6)由多个第二支撑杆(62)和第二固定平台(61)组成,多个所述第二支撑杆(62)沿第二法兰(102)的周向方向均匀布置,所述第二支撑杆(62)的一端连接第二法兰(102),另一端连接第二固定平台(61),在所述第二固定平台(61)上固定有第二直线电机(7),所述第二直线电机(7)包括第二电机顶杆(71)。

    7.根据权利要求6所述的用于peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,其特征在于,在所述第二固定架(6)内设置有第二波纹管(9),所述第二波纹管(9)的一端与第二电机顶杆(71)固定连接,另一端与反应腔室(1)上的第二法兰(102)密封连接。

    8.根据权利要求7所述的peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,其特征在于,所述滑轨包括竖直方向的第二滑轨(14),所述第二滑轨(14)的一端连接第二连接杆(8),所述第二连接杆(8)的另一端伸出反应腔室(1)与第二直线电机(7)固定连接,

    9.根据权利要求8所述的用于peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,其特征在于,所述第二电机顶杆(71)的端部为第二电机顶杆圆盘(711),在所述第二电机顶杆圆盘(711)上设置有内圈安装盲孔和外圈安装通孔,

    10.根据权利要求1所述的用于peald反应腔室内等离子体特性的检测结构,其特征在于,所述朗缪尔探针(11)由探针基座(112)和探头(111)组成,在所述反应腔室(1)的外侧安装有探针基座(112),所述探针基座(112)与探头(111)柔性连接,所述探头(111)固定于所述滑块(10)的安装孔(103)内,


    技术总结
    本技术涉及一种用于PEALD反应腔室内等离子体特性的检测结构,包括反应腔室,在反应腔室顶部、侧面安装有固定架,在所述固定架上固定安装有直线电机,直线电机的顶杆与滑轨的连接杆固定,同时与密封波纹管连接,所述滑轨分别在水平、垂直方向布置有两个,交叉部位由滑块连接,所述滑块在滑轨动作时被带动在XY平面移动,所述滑块与朗缪尔探针的探头连接,保证探头与滑块同步移动。本技术中的探针基座与探头之间为柔性连接,在两个直线电机的动作下实现反应腔室内二维平面大范围的任意定位,从而实现PEALD反应腔室内等离子体特性在二维平面内的精准检测。

    技术研发人员:张龙,于方丽,张海鸿,赵志刚
    受保护的技术使用者:西安航空学院
    技术研发日:20240722
    技术公布日:2024/10/24
    转载请注明原文地址:https://symbian.8miu.com/read-37490.html

    最新回复(0)