關(guān)于射頻電源匹配器的產(chǎn)生低溫等離子體的應(yīng)用原理

1、 關(guān)于射頻電源介紹與應(yīng)用 射頻電源是等離子體配套電源,它是由射頻功率源,阻抗匹配器以及阻抗功率計(jì)組成,是八十年末期在我國新興的高科技領(lǐng)域,應(yīng)用于射頻濺射,pecvd 化學(xué)氣相沉積,反應(yīng)離子刻蝕等設(shè)備中. 現(xiàn)代的射頻電源有了長足發(fā)展，由八十年代的電子管電源一步步的發(fā)展成現(xiàn)在的晶體管射頻電源，功率由瓦、百瓦、千瓦、到兆瓦，頻率有2mhz/13.56mhz/27.12mhz/40.68mhz等，而應(yīng)用也從以前的真空領(lǐng)域擴(kuò)展到其他領(lǐng)域，半導(dǎo)體、美容等。1射頻電源產(chǎn)生低溫等離子體射頻電源產(chǎn)生等離子的原理，是在一個(gè)密閉的真空壓力容器內(nèi)，利用真空泵獲得一定的真空度，射頻被饋入到真空室的兩個(gè)極板之間。在兩個(gè)極

2、板之間產(chǎn)生一個(gè)變電場。氣體在電場上被電離，產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的離子。帶電離子被加速不斷的碰撞氣體分子產(chǎn)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)。就這樣產(chǎn)生了輝光，從而產(chǎn)生了等離子體。什么是等離子體是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的正負(fù)電子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，它是除去固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。等離子體是一種很好的導(dǎo)電體，利用經(jīng)過巧妙設(shè)計(jì)的磁場可以捕捉、移動(dòng)和加速等離子體。等離子體物理的發(fā)展為材料、能源、信息、環(huán)境空間，空間物理，地球物理等科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提新的技術(shù)和工藝。 看似“神秘”的等離子體，其實(shí)是宇宙中一種常見的物質(zhì)，在太陽、恒星、閃電中都存在等離子體，它占了整個(gè)宇宙的99%?，F(xiàn)在人們已經(jīng)掌握利用電場和磁

3、場產(chǎn)生來控制等離子體。例如焊工們用高溫等離子體焊接金屬。 等離子體可分為兩種：高溫和低溫等離子體。以上提到的是高溫等離子體?，F(xiàn)在低溫等離子體廣泛運(yùn)用于多種生產(chǎn)領(lǐng)域。例如：等離子電視，嬰兒尿布表面防水涂層，增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在電腦芯片中的蝕刻運(yùn)用，讓網(wǎng)絡(luò)時(shí)代成為現(xiàn)實(shí)。 高溫等離子體只有在溫度足夠高時(shí)發(fā)生的。太陽和恒星不斷地發(fā)出這種等離子體，組成了宇宙的99%。低溫等離子體是在常溫下發(fā)生的等離子體（雖然電子的溫度很高）。低溫等離子體體可以被用于氧化、變性等表面處理或者在有機(jī)物和無機(jī)物上進(jìn)行沉淀涂層處理。射頻電源的工作原理射頻收發(fā)核心電路射頻即radio frequency，通?？s寫為rf

4、。表示可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍從300khz30ghz之間。射頻簡稱rf射頻就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。射頻匹配器的工作原理匹配器是根據(jù)用戶負(fù)載的變化而調(diào)節(jié)自己的參數(shù)（電感與電容）達(dá)到阻抗匹配的目的，以減少反射的目的！射頻電源區(qū)別于其他直流電源，偏壓電源，中頻電源的優(yōu)勢 射頻濺射是適用于各種金屬和非金屬材料的一種濺射沉積方法。由于直流濺射（含磁控濺射）在濺射靶上加負(fù)電壓，因而就只能濺射導(dǎo)體材料，濺射絕緣靶時(shí)，由于放電不能持續(xù)而不能濺射絕緣物質(zhì)。為了沉積介質(zhì)薄膜，

5、采用高頻電源將使濺射過程擺脫靶材導(dǎo)電性的限制。通常采用的射頻頻率為13.56mhz。 當(dāng)交流電源的頻率低于50khz時(shí)，氣體放電的情況與直流時(shí)候的相比沒有根本的改變。當(dāng)頻率超過50khz以后，放電過程開始出現(xiàn)變化：1、在兩極之間不斷振蕩運(yùn)動(dòng)的電子可從高頻電場中獲得足夠的能量并使得氣體分子電離，而由電離過程產(chǎn)生的二次電子對(duì)于維持放電的重要性相對(duì)下降。2、高頻電場可以經(jīng)由其它阻抗耦合進(jìn)入沉淀室，而不必再要求電極一定要是導(dǎo)體。也可以認(rèn)為，由于所用電源是射頻的，射頻電流可以通過絕緣體兩面間的電容而流動(dòng)，從而能對(duì)絕緣體進(jìn)行濺射。但用金屬靶時(shí)，與上述絕緣靶的情況不同，靶上沒有自偏壓作用的影響，只有靶處在負(fù)

6、電位的半周期內(nèi)濺射才能發(fā)生。所以，在普通射頻濺射裝置中要在靶上串接一個(gè)電容，以隔斷直流成分，這樣金屬靶也能受到自偏壓作用的影響。一 射頻濺射的特點(diǎn)及優(yōu)勢用交流電源代替直流電源就構(gòu)成了交流濺射系統(tǒng)，由于常用的交流電源的頻率在射頻段。如13.56mhz，所以稱為射頻濺射。在直流射頻裝置中如果使用絕緣材料靶時(shí)，轟擊靶面得正離子會(huì)在靶面上累積，使其帶正電，靶電位從而上升，使得電極間的電場逐漸變小，直至輝光放電熄滅和濺射停止，所以直流濺射裝置不能用來濺射沉積絕緣介質(zhì)薄膜。為了濺射沉積絕緣材料，人們將直流電源換成交流電源。由于交流電源的正負(fù)性發(fā)生周期交替，當(dāng)濺射靶處于正半周時(shí)，電子流向靶面，中和其表面積累

7、的正電荷，并且積累電子，使其表面呈現(xiàn)負(fù)偏壓，導(dǎo)致在射頻電壓的負(fù)半周期時(shí)吸引正離子轟擊靶材，從而實(shí)現(xiàn)濺射。由于離子比電子質(zhì)量大，遷移率小，不像電子那樣很快地向靶表面集中，所以靶表面的點(diǎn)位上升緩慢，由于在靶上會(huì)形成負(fù)偏壓，所以射頻濺射裝置也可以濺射導(dǎo)體靶。在射頻濺射裝置中，等離子體中的電子容易在射頻場中吸收能量并在電場內(nèi)振蕩，因此，電子與工作氣體分子碰撞并使之電離產(chǎn)生離子的概率變大，故使得擊穿電壓、放電電壓及工作氣壓顯著降低。濺射特點(diǎn)：1、可在低氣壓下進(jìn)行，濺射速率高。2、不僅可濺射金屬靶，也可濺射絕緣靶，可以把導(dǎo)體，半導(dǎo)體，絕緣體中的任意材料薄膜化。3、必須十分注意接地問題。近年來，射頻濺射在研

8、制大規(guī)模集電路絕緣膜、壓電聲光功能膜、化合物半導(dǎo)體膜及高溫超導(dǎo)膜等方面有重要應(yīng)用。二 射頻應(yīng)用pecvd ( plasma enhanced chemical vapor deposition ) - 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法pecvd：是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。為了使化學(xué)反應(yīng)能在較低的溫度下進(jìn)行，利用了等離子體的活性來促進(jìn)反應(yīng)，因而這種cvd稱為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd). 實(shí)驗(yàn)機(jī)理：是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)

9、，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出高質(zhì)量sio2薄膜、si3n4薄膜、類金剛石薄膜、硬質(zhì)薄膜、光學(xué)薄膜和炭納米管（cnt）等。薄膜。優(yōu)點(diǎn)：基本溫度低；沉積速率快；成膜質(zhì)量好，針孔較少，不易龜裂。幾種pecvd裝置圖（a）是一種最簡單的電感耦合產(chǎn)生等離子體的pecvd裝置，可以在實(shí)驗(yàn)室中使用。圖（b）它是一種平行板結(jié)構(gòu)裝置。襯底放在具有溫控裝置的下面平板上，壓強(qiáng)通常保持在133pa左右，射頻電壓加在上下平行板之間，于是在上下平板間就會(huì)出現(xiàn)電容耦合式的氣體放電，并產(chǎn)生等離子體。圖（c）是一種擴(kuò)散爐內(nèi)放置若干平行板、由電容式放電產(chǎn)生等離子體的pecvd裝置。它的設(shè)計(jì)主要為了配合工廠生產(chǎn)的需要，增加爐產(chǎn)

10、量。射頻電源應(yīng)用等離子刻蝕機(jī)等離子刻蝕機(jī)，又叫等離子蝕刻機(jī)、等離子平面刻蝕機(jī)、等離子體刻蝕機(jī)、等離子表面處理儀、等離子清洗系統(tǒng)等。等離子刻蝕，是干法刻蝕中最常見的一種形式，其原理是暴露在電子區(qū)域的氣體形成等離子體，由此產(chǎn)生的電離氣體和釋放高能電子組成的氣體，從而形成了等離子或離子，電離氣體原子通過電場加速時(shí)，會(huì)釋放足夠的力量與表面驅(qū)逐力緊緊粘合材料或蝕刻表面。某種程度來講，等離子清洗實(shí)質(zhì)上是等離子體刻蝕的一種較輕微的情況。進(jìn)行干式蝕刻工藝的設(shè)備包括反應(yīng)室、電源、真空部分。工件送入被真空泵抽空的反應(yīng)室。氣體被導(dǎo)入并與等離子體進(jìn)行交換。等離子體在工件表面發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的揮發(fā)性副產(chǎn)物被真空泵抽走。等

11、離子體刻蝕工藝實(shí)際上便是一種反應(yīng)性等離子工藝。近期的發(fā)展是在反應(yīng)室的內(nèi)部安裝成擱架形式，這種設(shè)計(jì)的是富有彈性的，用戶可以移去架子來配置合適的等到離子體的蝕刻方法：反應(yīng)性等離子體（rie），順流等離子體（downstream），直接等離子體（direction plasma）。等離子刻蝕的應(yīng)用等離子體處理可應(yīng)用于所有的基材，甚至復(fù)雜的幾何構(gòu)形都可以進(jìn)行等離子體活化、等離子體清洗，等離子體鍍膜也毫無問題。等離子體處理時(shí)的熱負(fù)荷及機(jī)械負(fù)荷都很低，因此，低壓等離子體也能處理敏感性材料。等離子刻蝕機(jī)的典型應(yīng)用包括：等離子體清除浮渣光阻材料剝離表面處理各向異性和各向同性失效分析應(yīng)用 等離子刻蝕反應(yīng)材料改性

12、 包裝清洗 鈍化層蝕刻 聚亞酰胺蝕刻 增強(qiáng)粘接力 生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用聚合反應(yīng) 混合物清洗 預(yù)結(jié)合清洗構(gòu)造與工作原理等離子刻蝕機(jī)的組成一般包括等離子發(fā)生器（工業(yè)上常用rf激發(fā)法），真空室，和電極。1其工作原理是用等離子體中的自由基（radical）去轟擊（bombard）或?yàn)R射（sputter）被刻蝕材料的表面分子，形成易揮發(fā)物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)刻蝕的目的。也有部分等離子刻蝕機(jī)采用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)（reactive ion etching）濕法刻蝕相對(duì)于等離子刻蝕的缺點(diǎn)1. 硅片水平運(yùn)行，機(jī)片高（等離子刻蝕去psg槽式浸泡甩干，硅片受沖擊?。?. 下料吸筆易污染硅片（等離子刻蝕去psg后甩干）；3. 傳動(dòng)

13、滾抽易變形（pvdf，pp材質(zhì)且水平放置易變形）；4. 成本高（化學(xué)品刻蝕代替等離子刻蝕成本增加）。此外，有些等離子刻蝕機(jī)，如sce等離子刻蝕機(jī)還具備“綠色”優(yōu)勢：無氟氯化碳和污水、操作和環(huán)境安全、排除有毒和腐蝕性的液體。sce等離子刻蝕機(jī)支持以下四種平面等離子體處理模式：直接模式基片可以直接放置在電極托架或是底座托架上，以獲得最大的平面刻蝕效果。 各向同性刻蝕與非各向同性刻蝕(3張) 定向模式需要非等向性刻蝕（anisotropic etching）的基片可以放置在特制的平面托架上。下游模式基片可以放置在不帶電托架上，以便取得微小的等離子體效果。定制模式當(dāng)平面刻蝕配置不過理想時(shí)，特制的電極配

14、置可以提供關(guān)于格美電子射頻電源格美電子有限公司是一家專業(yè)從事半導(dǎo)體制造設(shè)備研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造的高科技合資企業(yè)。產(chǎn)品主要有太陽能逆變器、射頻電源、射頻自動(dòng)匹配器、射頻功率分配器，廣泛用于太陽能光伏系統(tǒng)、pecvd、真空鍍鏌、刻蝕等真空設(shè)備當(dāng)中。公司于2000年進(jìn)入半導(dǎo)體領(lǐng)域，已有11年豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。2002年，成為全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備制造商amat（美國應(yīng)用材料公司applied materials inc）認(rèn)證的供應(yīng)商，并為amat大批量制造射頻匹配器等產(chǎn)品，每年dmr比率控制在1%之內(nèi)。格美電子自成立以來，始終以技術(shù)創(chuàng)新作為企業(yè)發(fā)展的源動(dòng)力，注重研發(fā)投入和科技人才的培養(yǎng)。公司擁有一支專業(yè)的研

15、發(fā)隊(duì)伍，具有半導(dǎo)體、真空、可再生能源行業(yè)豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和領(lǐng)先的自主創(chuàng)新能力。我司已通過iso9001:2008質(zhì)量體系認(rèn)證，并始終以誠信為本，顧客滿意為中心，重視技術(shù)積淀與創(chuàng)新，不斷加強(qiáng)質(zhì)量控制。部分產(chǎn)品先后通過了半導(dǎo)體行業(yè)的isat、ssqa、ctpat、tuv 等多項(xiàng)認(rèn)證。 相關(guān)認(rèn)證信息請(qǐng)登錄/我司主要服務(wù)于半導(dǎo)體、真空、醫(yī)療和太陽能領(lǐng)域，并提供一流的綜合加工和裝配服務(wù)，專長于多元化、中小批量的精密加工產(chǎn)業(yè)。相關(guān)產(chǎn)品的oem也是我們的強(qiáng)項(xiàng)。在加工制造業(yè)里，擁有先進(jìn)的機(jī)器設(shè)備和豐富的經(jīng)驗(yàn)。我司一直致力于滿足客戶需求。我們的射頻產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國內(nèi)真空設(shè)備制

16、作行業(yè)，每年銷售額節(jié)節(jié)攀升的背后是我們穩(wěn)定品質(zhì)保障和領(lǐng)先于同行業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢。我司生產(chǎn)的射頻電源匹配器系列，采用amat的生產(chǎn)加工流程。從來料檢驗(yàn)到成品出貨有一系列的嚴(yán)格檢驗(yàn)措施和檢驗(yàn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)零件擁有可追溯性。嚴(yán)格的質(zhì)量把控衍生的是可靠的質(zhì)量保障。同時(shí)我司擁有強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，能針對(duì)不同客戶制作相對(duì)應(yīng)的方案，使我們的電源匹配器與貴公司的設(shè)備負(fù)載能夠匹配的夠好夠穩(wěn)定。我司現(xiàn)有的電源系列有hero-100，verg-200，verg-500，verg-1000,verg-2000，verg-5000以及相對(duì)應(yīng)的射頻自動(dòng)匹配器。手動(dòng)匹配器。能滿足各種射頻需求。一，我們的射頻電源應(yīng)用于pecvd 等

17、離子增強(qiáng)氣學(xué)氣相沉積我們的射頻匹配器匹配范圍寬，且能根據(jù)不同負(fù)載線圈，改變匹配器內(nèi)部阻抗。使匹配器與負(fù)債達(dá)到完全自動(dòng)匹配。且操作簡單，功率穩(wěn)定，反射功率在1%以內(nèi)。二射頻應(yīng)用于等離子刻蝕清洗設(shè)備：我司在涉足射頻電源領(lǐng)域的時(shí)候，就開始與等離子刻蝕/清洗的設(shè)備廠家合作，通過密切的合作，已經(jīng)對(duì)該系統(tǒng)具備非常豐富的經(jīng)驗(yàn)。我司電源具備自動(dòng)匹配，通信接口，客戶可以將整個(gè)設(shè)備集成控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 三 射頻應(yīng)用于非硅晶鍍膜。利用反應(yīng)氣體在等離子體中發(fā)生分解而在襯底上淀積成薄膜，實(shí)際上是在等離子體幫助下進(jìn)行的化學(xué)氣相淀積。等離子體是由高頻電源在真空系統(tǒng)中產(chǎn)生的。根據(jù)在真空室內(nèi)施加電場的方式，可將輝光放電法分為

18、直流電、高頻法、微波法及附加磁場的輝光放電。在輝光放電裝置中，非晶硅膜的生長過程就是硅烷在等離子體中分解并在襯底上淀積的過程。我司射頻電源憑借穩(wěn)定的性能，廣泛應(yīng)用于非晶硅鍍膜系統(tǒng)，采用自動(dòng)匹配器，較之手動(dòng)匹配器更方便員工操作，同時(shí)能提高產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。四 射頻應(yīng)用于等離子表面改性等離子體中粒子的能量一般約為幾個(gè)至幾十電子伏特，大于聚合物材料的結(jié)合鍵能(幾個(gè)至十幾電子伏特)，完全可以破裂有機(jī)大分子的化學(xué)鍵而形成新鍵；但遠(yuǎn)低于高能放射性射線，只涉及材料表面,不影響基體的性能。 通過等離子體表面處理，材料表面發(fā)生多種的物理、化學(xué)變化，或產(chǎn)生刻蝕而粗糙，或形成致密的交聯(lián)層，或引入含氧極性基團(tuán)，使親水

19、性、粘結(jié)性、可染色性、生物相容性及電性能分別得到改善。目前我司的射頻電源廣泛應(yīng)用于客戶的等離子表面改性系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)過程中，我司射頻電源工作穩(wěn)定，能迅速實(shí)現(xiàn)自動(dòng)匹配，得到了客戶的好評(píng)。五 射頻產(chǎn)品展示1 verg系列針對(duì)低功率、載行應(yīng)用，verg 系列射頻電源小巧、輕便，擁有空冷式設(shè)計(jì)。高質(zhì)量的組件和較少的零件數(shù)量使可靠性和產(chǎn)品生命周期均實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，從而使您的投資和制程生產(chǎn)力得到最大化的利用。一個(gè)直觀、快捷的操作菜單（可在該組件的多功能前面板上切換，并顯示在一個(gè)128 x 64像素的液晶顯示屏上）帶來了無比的便利性提高了操作人員的效率，并使培訓(xùn)成本最小化。擁有多種頻率段選擇（2m，4m，13.56m，27.12m，40.68mhz）2vena系列vena系列自動(dòng)匹配器用于0-5000w的真空鍍膜、等離子刻蝕、等離子清洗、物理氣象沉積，化學(xué)氣象沉積，磁控濺射，以及太陽能制造設(shè)備pecvd等設(shè)備當(dāng)中，主要功能是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)匹配，解決了現(xiàn)在國內(nèi)真空鍍膜設(shè)備中的一個(gè)技術(shù)空缺；具有自動(dòng)，快速，可靠，高效，準(zhǔn)確，節(jié)省人力和時(shí)間等特點(diǎn)。可選的射頻系統(tǒng)檢測模塊可實(shí)時(shí)檢測出系統(tǒng)的正反功率、駐波比、射頻信號(hào)峰值電壓、電流、直流偏置電壓等，從而使您能夠發(fā)現(xiàn)并顯著降低制程變化性。3hero 系列先進(jìn)和多功能的 hero 平臺(tái)可提供非常穩(wěn)定的射頻功率輸送性能，以及一個(gè)多樣化的