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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 微波激勵(lì)等離子體刻蝕及清洗裝置
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 研制的微波激勵(lì)等離子體刻蝕及清洗裝置，吸收了微波等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積（MPECVD）方法的優(yōu)點(diǎn)，利用微波產(chǎn)生等離子體，在工作原理上不同于目前市場(chǎng)上流行的電容耦合式（CCP）、感應(yīng)耦合式（ICP）和電子回旋共振式（ECR）等離子體刻蝕裝置，無(wú)電極污染、工作壓強(qiáng)范圍大、等離子體密度高、活性強(qiáng)；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(yīng)腔體，不僅構(gòu)思巧妙，獨(dú)具創(chuàng)新，而且主體設(shè)備的制作成本大大降低；通過(guò)配置真空系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等外部組件，組裝制作成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的等離子體刻蝕及清洗的整套裝置。 研制的微波激勵(lì)等離子體刻蝕及清洗裝置，主要用于有機(jī)材料光電子器件的制備，也可用于工業(yè)元件的清洗等，性?xún)r(jià)比高,具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力, 對(duì)于微波等離子體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，具有積極的意義和實(shí)用價(jià)值。
- 詳細(xì)介紹：
- 通過(guò)分析現(xiàn)在市場(chǎng)上流行的等離子體刻蝕設(shè)備的特點(diǎn)，針對(duì)有機(jī)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?xún)r(jià)比的新型等離子體裝置，即微波激勵(lì)等離子體刻蝕及清洗裝置。 研制的微波激勵(lì)等離子體刻蝕及清洗裝置，吸收了微波等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積（MPECVD）方法的優(yōu)點(diǎn)，采用微波產(chǎn)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(yīng)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(yīng)室內(nèi)無(wú)高壓電極），工作壓強(qiáng)范圍大（從千分之一帕到幾個(gè)大氣壓）、等離子體密度高（10^17-10^18 m^-3）和活性強(qiáng)；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(yīng)腔體，不僅構(gòu)思巧妙，獨(dú)具創(chuàng)新，而且主體設(shè)備的制作成本大大降低；通過(guò)配置真空系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等外部組件，組裝制作成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的等離子體刻蝕及清洗的整套裝置。 研制出的微波激勵(lì)等離子體刻蝕及清洗裝置，主要用于有機(jī)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(duì)于目前市場(chǎng)上的等離子體刻蝕清洗設(shè)備,本作品的性?xún)r(jià)比高，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)于微波等離子體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，具有積極的意義和作用。此外，就等離子體清洗技術(shù)而言，相對(duì)于工業(yè)濕法清洗，具有無(wú)三廢排放、無(wú)二次污染、清洗剝離度強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)降低工業(yè)生產(chǎn)污染，節(jié)約能源和提高工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，有著積極的意義和作用。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 自行設(shè)計(jì)和研制一種高性?xún)r(jià)比的等離子體刻蝕及清洗裝置，應(yīng)用于半導(dǎo)體和光電子器件的微納加工領(lǐng)域。 基本思路： 我們采用微波激勵(lì)方式產(chǎn)生等離子體，通過(guò)改造日用微波爐的爐室結(jié)構(gòu)，制作等離子體反應(yīng)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(jī)材料光電子器件的制備和硅片等半導(dǎo)體工業(yè)元件的表面清洗。 創(chuàng)新點(diǎn)：利用微波產(chǎn)生等離子體，通過(guò)改造日用微波爐制作等離子體腔體結(jié)構(gòu)，具有多重氣流調(diào)控功能，整套刻蝕裝置的成本低，性?xún)r(jià)比高。 技術(shù)關(guān)鍵： 1）在高真空環(huán)境下，利用大面積微波耦合，產(chǎn)生高密度等離子體； 2）等離子體的氣流調(diào)節(jié)與約束控制; 3)等離子體粒子轟擊強(qiáng)度與方向的高頻偏壓控制技術(shù)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 刻蝕樣品的最大直徑5英寸，刻蝕精度為微米量級(jí)，均勻度和垂直度好，滿(mǎn)足有機(jī)材料光電子器件的微加工要求，也可用于硅片等半導(dǎo)體工業(yè)元件的快速剝離化清洗。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 當(dāng)前，市場(chǎng)上流行的等離子體刻蝕機(jī)主要有三種，即電容耦合式、感應(yīng)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(qiáng)范圍小和等離子體密度低，而感應(yīng)耦合式和電子回旋共振式兩種等離子體刻蝕機(jī)，雖然克服了上述問(wèn)題，但設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。 利用微波產(chǎn)生等離子體具有很多優(yōu)點(diǎn)，如無(wú)電極污染、工作壓強(qiáng)范圍大、等離子體密度高、活性強(qiáng)。但是，現(xiàn)行的微波等離子體裝置，主要用于化學(xué)氣相沉積法制備半導(dǎo)體薄膜，而用于光電子器件的刻蝕加工的，因?yàn)樾詢(xún)r(jià)比不高，并不多見(jiàn)。 我們采用微波激勵(lì)方式產(chǎn)生等離子體，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上廉價(jià)的日用微波爐的改造，制作等離子體反應(yīng)腔體，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在國(guó)內(nèi)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(jī)材料光電子器件的微加工制備，也可用于硅片等半導(dǎo)體工業(yè)元件的快速剝離式清洗。因此，對(duì)于微波等離子體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，具有積極的意義和作用。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2008年，課題被評(píng)為浙江省“新苗人材計(jì)劃”資助項(xiàng)目。
作品所處階段
- 已經(jīng)完成產(chǎn)品的研制
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無(wú)
作品可展示的形式
- ■實(shí)物、產(chǎn)品 ■圖紙 ■現(xiàn)場(chǎng)演示 ■圖片 ■錄像 ■樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 在本作品使用過(guò)程中,首先對(duì)反應(yīng)腔體內(nèi)的氣體抽真空,達(dá)到標(biāo)定低氣壓后通入反應(yīng)氣體，開(kāi)啟微波源產(chǎn)生等離子體。等離子體粒子在高頻偏壓的作用下加速，對(duì)樣品刻蝕加工。在工作過(guò)程中，需要控制反應(yīng)腔體內(nèi)的真空度，調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體流量、微波源功率和高頻偏壓，同時(shí)保持樣品臺(tái)的冷卻。 該作品的技術(shù)特點(diǎn)為：通過(guò)改造微波爐制作等離子體反應(yīng)腔體，微波耦合效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shè)計(jì)新穎；整套設(shè)備，體積小，操作方便。 該裝置利用微波激勵(lì)產(chǎn)生等離子體，在等離子體產(chǎn)生機(jī)理上，與目前市場(chǎng)上的等離子體刻蝕機(jī)不同，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。該作品通過(guò)微波爐改造，制作等離子體反應(yīng)腔體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)思巧妙，成本低，容易推廣。該作品主要應(yīng)用于光電子器件的微加工刻蝕制備，也可用于硅片等半導(dǎo)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(wú)二次污染。因此，該作品有良好的市場(chǎng)前景，對(duì)于等離子體刻蝕和清洗技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 目前，市場(chǎng)上流行的等離子體刻蝕機(jī)主要是電容耦合式（CCP）、感應(yīng)耦合式（ICP）和電子回旋共振式（ECR）等離子體刻蝕機(jī)。電容耦合式等離子體刻蝕機(jī)能產(chǎn)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(qiáng)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(shí)受到高頻放電電源和高頻偏壓電源的作用，對(duì)等離子體的密度和粒子的轟擊能量很難分別調(diào)節(jié)和控制。感應(yīng)耦合式等離子體刻蝕機(jī)能產(chǎn)生高密度等離子體，可以分別調(diào)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(qiáng)范圍寬，因此市場(chǎng)應(yīng)用比較廣泛。但是，感應(yīng)耦合式等離子體刻蝕機(jī)也有不足，如為了屏蔽電感線圈產(chǎn)生的電磁污染，外加屏蔽罩的體積較大，控制刻蝕過(guò)程的監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備昂貴。電子回旋共振式等離子體刻蝕機(jī)，在低壓強(qiáng)下產(chǎn)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(qiáng)電磁裝置，體積龐大，而且磁場(chǎng)分布的調(diào)控復(fù)雜，技術(shù)要求高，性?xún)r(jià)比低。 利用微波產(chǎn)生等離子體具有很多優(yōu)點(diǎn)，如無(wú)電極污染、工作壓強(qiáng)范圍大、等離子體密度高、活性強(qiáng)、安全可靠。但是，現(xiàn)行的微波等離子體裝置，主要用于化學(xué)氣相沉積法制備無(wú)機(jī)材料薄膜，如等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積（PECVD）用于晶硅太陽(yáng)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(jiàn)。 我們采用微波激勵(lì)方式產(chǎn)生等離子體，通過(guò)微波爐的改造，制作小型等離子體刻蝕裝置，主要用于有機(jī)材料光電子器件的微加工制備以及工業(yè)清洗，設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。在微波等離子體的產(chǎn)生機(jī)理和刻蝕裝置的設(shè)計(jì)上，有重要的技術(shù)創(chuàng)新。 同類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)性能和價(jià)格的對(duì)比見(jiàn)附表。
