基本信息
- 項目名稱：
- 微波激勵等離子體刻蝕及清洗裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 研制的微波激勵等離子體刻蝕及清洗裝置，吸收了微波等離子體增強型化學氣相沉積（MPECVD）方法的優(yōu)點，利用微波產生等離子體，在工作原理上不同于目前市場上流行的電容耦合式（CCP）、感應耦合式（ICP）和電子回旋共振式（ECR）等離子體刻蝕裝置，無電極污染、工作壓強范圍大、等離子體密度高、活性強；采用日用微波爐的微波系統(tǒng)，改造加工成微波等離子體反應腔體，不僅構思巧妙，獨具創(chuàng)新，而且主體設備的制作成本大大降低；通過配置真空系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)等外部組件，組裝制作成具有自主知識產權的等離子體刻蝕及清洗的整套裝置。 研制的微波激勵等離子體刻蝕及清洗裝置，主要用于有機材料光電子器件的制備，也可用于工業(yè)元件的清洗等，性價比高,具有較強的市場競爭力, 對于微波等離子體技術的發(fā)展和應用，具有積極的意義和實用價值。
- 詳細介紹：
- 通過分析現(xiàn)在市場上流行的等離子體刻蝕設備的特點，針對有機聚合物材料光電子器件微加工的要求，研制出一種具有顯著高性價比的新型等離子體裝置，即微波激勵等離子體刻蝕及清洗裝置。 研制的微波激勵等離子體刻蝕及清洗裝置，吸收了微波等離子體增強型化學氣相沉積（MPECVD）方法的優(yōu)點，采用微波產生等離子體，在工作原理上不同于通常的電容耦合式（CCP）、感應耦合式（ICP）和電子回旋共振式（ECR）等離子體刻蝕裝置，避免了電極污染（反應室內無高壓電極），工作壓強范圍大（從千分之一帕到幾個大氣壓）、等離子體密度高（10^17-10^18 m^-3）和活性強；采用日用微波爐的微波系統(tǒng)，改造加工成微波等離子體反應腔體，不僅構思巧妙，獨具創(chuàng)新，而且主體設備的制作成本大大降低；通過配置真空系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)等外部組件，組裝制作成具有自主知識產權的等離子體刻蝕及清洗的整套裝置。 研制出的微波激勵等離子體刻蝕及清洗裝置，主要用于有機材料光電子器件的制備，也可用于工業(yè)元件的清洗等。相對于目前市場上的等離子體刻蝕清洗設備,本作品的性價比高，具有較強的市場競爭力，對于微波等離子體技術的發(fā)展和應用，具有積極的意義和作用。此外，就等離子體清洗技術而言，相對于工業(yè)濕法清洗，具有無三廢排放、無二次污染、清洗剝離度強等優(yōu)點，對降低工業(yè)生產污染，節(jié)約能源和提高工業(yè)產品質量，有著積極的意義和作用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的： 自行設計和研制一種高性價比的等離子體刻蝕及清洗裝置，應用于半導體和光電子器件的微納加工領域。 基本思路： 我們采用微波激勵方式產生等離子體，通過改造日用微波爐的爐室結構，制作等離子體反應腔體，并配置真空系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)組裝制作等離子體刻蝕裝置，用于有機材料光電子器件的制備和硅片等半導體工業(yè)元件的表面清洗。 創(chuàng)新點：利用微波產生等離子體，通過改造日用微波爐制作等離子體腔體結構，具有多重氣流調控功能，整套刻蝕裝置的成本低，性價比高。 技術關鍵： 1）在高真空環(huán)境下，利用大面積微波耦合，產生高密度等離子體； 2）等離子體的氣流調節(jié)與約束控制; 3)等離子體粒子轟擊強度與方向的高頻偏壓控制技術。 主要技術指標： 刻蝕樣品的最大直徑5英寸，刻蝕精度為微米量級，均勻度和垂直度好，滿足有機材料光電子器件的微加工要求，也可用于硅片等半導體工業(yè)元件的快速剝離化清洗。
科學性、先進性
- 當前，市場上流行的等離子體刻蝕機主要有三種，即電容耦合式、感應耦合式和電子回旋共振式。其中電容耦合式存在電極污染、工作壓強范圍小和等離子體密度低，而感應耦合式和電子回旋共振式兩種等離子體刻蝕機，雖然克服了上述問題，但設備結構復雜，價格昂貴。 利用微波產生等離子體具有很多優(yōu)點，如無電極污染、工作壓強范圍大、等離子體密度高、活性強。但是，現(xiàn)行的微波等離子體裝置，主要用于化學氣相沉積法制備半導體薄膜，而用于光電子器件的刻蝕加工的，因為性價比不高，并不多見。 我們采用微波激勵方式產生等離子體，通過對市場上廉價的日用微波爐的改造，制作等離子體反應腔體，降低了產品的生產成本，設計新穎，結構簡單，在國內尚屬首次。將改造的微波腔體配置真空系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，組裝制作小型等離子體刻蝕裝置，主要用于有機材料光電子器件的微加工制備，也可用于硅片等半導體工業(yè)元件的快速剝離式清洗。因此，對于微波等離子體技術的發(fā)展和應用，具有積極的意義和作用。
獲獎情況及鑒定結果
- 2008年，課題被評為浙江省“新苗人材計劃”資助項目。
作品所處階段
- 已經完成產品的研制
技術轉讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- ■實物、產品 ■圖紙 ■現(xiàn)場演示 ■圖片 ■錄像 ■樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 在本作品使用過程中,首先對反應腔體內的氣體抽真空,達到標定低氣壓后通入反應氣體，開啟微波源產生等離子體。等離子體粒子在高頻偏壓的作用下加速，對樣品刻蝕加工。在工作過程中，需要控制反應腔體內的真空度，調節(jié)反應氣體流量、微波源功率和高頻偏壓，同時保持樣品臺的冷卻。 該作品的技術特點為：通過改造微波爐制作等離子體反應腔體，微波耦合效率高，結構簡單，成本低廉；該裝置的微波系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)等，可分拆組合，設計新穎；整套設備，體積小，操作方便。 該裝置利用微波激勵產生等離子體，在等離子體產生機理上，與目前市場上的等離子體刻蝕機不同，具有獨特的優(yōu)點。該作品通過微波爐改造，制作等離子體反應腔體，結構簡單，構思巧妙，成本低，容易推廣。該作品主要應用于光電子器件的微加工刻蝕制備，也可用于硅片等半導體工業(yè)元件的快速清洗和其他工業(yè)清洗行業(yè)，與傳統(tǒng)濕法清洗工藝相比，環(huán)保節(jié)能，無二次污染。因此，該作品有良好的市場前景，對于等離子體刻蝕和清洗技術的應用具有重要意義。
同類課題研究水平概述
- 目前，市場上流行的等離子體刻蝕機主要是電容耦合式（CCP）、感應耦合式（ICP）和電子回旋共振式（ECR）等離子體刻蝕機。電容耦合式等離子體刻蝕機能產生大口徑的等離子體，成本較低，但是存在電極污染，并且工作壓強高，等離子體密度較低，不適合高密度等離子體刻蝕；此外，等離子體同時受到高頻放電電源和高頻偏壓電源的作用，對等離子體的密度和粒子的轟擊能量很難分別調節(jié)和控制。感應耦合式等離子體刻蝕機能產生高密度等離子體，可以分別調節(jié)和控制等離子體的密度和粒子的轟擊能量，且工作壓強范圍寬，因此市場應用比較廣泛。但是，感應耦合式等離子體刻蝕機也有不足，如為了屏蔽電感線圈產生的電磁污染，外加屏蔽罩的體積較大，控制刻蝕過程的監(jiān)測裝置結構復雜，設備昂貴。電子回旋共振式等離子體刻蝕機，在低壓強下產生高密度等離子體，耦合效率高，刻蝕精度高。但是，需要外加強電磁裝置，體積龐大，而且磁場分布的調控復雜，技術要求高，性價比低。 利用微波產生等離子體具有很多優(yōu)點，如無電極污染、工作壓強范圍大、等離子體密度高、活性強、安全可靠。但是，現(xiàn)行的微波等離子體裝置，主要用于化學氣相沉積法制備無機材料薄膜，如等離子體增強型化學氣相沉積（PECVD）用于晶硅太陽能電池減反膜的制備等，而用于光電子器件的刻蝕加工的并不多見。 我們采用微波激勵方式產生等離子體，通過微波爐的改造，制作小型等離子體刻蝕裝置，主要用于有機材料光電子器件的微加工制備以及工業(yè)清洗，設計新穎，結構簡單，生產成本低。在微波等離子體的產生機理和刻蝕裝置的設計上，有重要的技術創(chuàng)新。 同類產品技術性能和價格的對比見附表。
