一種常壓輝光等離子體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種常壓輝光等離子體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體技術(shù)已在材料、微電子、化工、機(jī)械及環(huán)保等眾多學(xué)科領(lǐng)域中得到較廣泛地應(yīng)用，并從60年代開始逐步形成具有廣泛應(yīng)用前景的等離子體工業(yè)。例如，在材料學(xué)科中，采用等離子體物理氣相沉積技術(shù)和化學(xué)氣相沉積技術(shù)可以合成一些新型功能薄膜材料;在微電子工業(yè)中，采用等離子體刻蝕技術(shù)可以對超大規(guī)模集成電路進(jìn)行加工;在化工學(xué)科中，采用等離子體聚合技術(shù)，可以制備出一些高分子薄膜材料。現(xiàn)在被工業(yè)界廣泛應(yīng)用的等離子體還是低壓等離子體，因?yàn)樗臃€(wěn)定，重復(fù)性高，且可以形成大面積等離子體。
[0003]盡管低壓等離子體技術(shù)具有這些優(yōu)勢，但是它們均需要嚴(yán)格密封的真空系統(tǒng)，設(shè)備昂貴，工藝過程復(fù)雜，制備成本高，而且很多應(yīng)用領(lǐng)域例如大多數(shù)材料工業(yè)和化學(xué)工業(yè)均不具備在低氣壓條件下進(jìn)行反應(yīng)的工藝條件，這些都制約了低溫等離子提在這些方面的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。而在電子領(lǐng)域，比如液晶面板領(lǐng)域，需要用等離子體對表面進(jìn)行清潔以及光刻膠去除，但是現(xiàn)在液晶面板尺寸越來越大，而如果給大尺寸的物體進(jìn)行低壓等離子體處理則所需的設(shè)備體積龐大，真空系統(tǒng)非常昂貴，所以需要尋找其它的更簡單的解決方案來替代低壓等離子體。同樣的原因也困擾著低壓等離子體在材料表面活化與處理的應(yīng)用
[0004]不同于低壓等離子體，常壓等離子體可在大氣壓下進(jìn)行，無需真空系統(tǒng)，且該技術(shù)具有能耗低、沉積/處理速率快、氣體耗量少、沉積溫度低以及可以連續(xù)處理等優(yōu)點(diǎn)。因此常壓等離子體將會在上述困擾低壓等離子體的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮作用。
[0005]但是現(xiàn)有的常壓等離子體技術(shù)通常采用中頻電源(幾十到幾百kHz)來產(chǎn)生等離子體，這種方式可以實(shí)現(xiàn)大面積的等離子體，但是它所產(chǎn)生的等離子體通常為絲狀放電而非均勻的輝光放電，因此轟擊能量比較高，比較容易損傷基材或者是在沉積或處理過程中引入電極污染物，且由于是非均勻輝光放電，它的均勻性差，這也導(dǎo)致了沉積或處理效果的不均勻連續(xù)。而如果采用RF電源來激勵(lì)產(chǎn)生等離子體，通?？梢援a(chǎn)生均勻的輝光放電等離子體，但是很難實(shí)現(xiàn)大面積放電，且等離子體產(chǎn)生條件很苛刻。因此現(xiàn)在常壓等離子體技術(shù)最大的難點(diǎn)在如何產(chǎn)生均勻大面積的輝光放電等離子體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明首次提出一種常壓輝光等離子體裝置，利用該常壓輝光等離子體裝置，能夠利用兩種頻率電源的方式來激勵(lì)產(chǎn)生等離子，這種等離子體可以有效的產(chǎn)生大面積均勻的輝光放電等離子體。
[0007]更為具體地，本發(fā)明提供一種常壓輝光等離子體裝置，包括:中頻等離子體腔室和射頻等離子體腔室;其中，進(jìn)入等離子體裝置的氣體首先流入中頻等離子體腔室，并在中頻等離子體腔室中生成等離子體后進(jìn)入射頻離子體腔室。
[0008]具有這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)氣體通過進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)入裝置后，在該裝置中首先使用中頻電源激勵(lì)在中頻等離子體腔室中產(chǎn)生等離子體，該等離子體會繼續(xù)傳播至射頻等離子體腔室，從而為射頻電源激勵(lì)產(chǎn)生等離子體過程中提供更多的種子電子，從而降低RF電源的擊穿電壓，進(jìn)而順利地產(chǎn)生湯生放電，最終在大面積內(nèi)產(chǎn)生均勻輝光放電。
[0009]進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明所提供的等離子體裝置，中頻等離子體腔室包括中頻電源、中頻電極和中頻多孔地電極;在中頻電源的激勵(lì)下，進(jìn)入中頻等離子體腔室的氣體在中頻等離子體腔室中產(chǎn)生等離子體，等離子體穿過中頻地電極進(jìn)入射頻等離子體腔室。
[0010]進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明所提供的等離子體裝置，射頻等離子體腔室包括射頻電源、射頻電極和射頻多孔地電極;進(jìn)入射頻等離子體腔室的等離子體首先經(jīng)過射頻多孔電極，并在射頻電源的激勵(lì)下，進(jìn)一步產(chǎn)生等離子并輝光放電。
[0011]較佳地，根據(jù)本發(fā)明所提供的等離子體裝置，進(jìn)一步包括:進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)；進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)置于中頻等離子體腔室的一端，并且被構(gòu)造為以預(yù)定速度將氣體排入中頻等離子體腔室;射頻等離子體腔室的一端與中頻等離子體腔室的另一端固定聯(lián)接;并且排氣系統(tǒng)設(shè)置于射頻等離子體腔室的另一端，并且被構(gòu)造成排出等離子體裝置內(nèi)的殘余氣體。
[0012]進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明所提供的等離子體裝置，在中頻等離子體腔室中，中頻電極設(shè)置于中頻等離子體腔室內(nèi)部，中頻電源與中頻電極電氣連接，并且中頻多孔地電極設(shè)置于中頻等離子體腔室的另一端。
[0013]較佳地，根據(jù)本發(fā)明所提供的等離子體裝置，在射頻等離子體腔室中，射頻電極設(shè)置于中頻等離子體腔室內(nèi)部，射頻電源與射頻電極電氣連接，并且射頻多孔地電極設(shè)置于射頻等離子體腔室的一端。
[0014]較佳地，根據(jù)本發(fā)明所提供的等離子體裝置，中頻多孔地電極與射頻多孔地電極為同一個(gè)多孔地電極，一個(gè)多孔地電極固定于中頻等離子體腔室與射頻等離子體腔室之間，并且中頻等離子體腔室與射頻等離子體腔室共用一個(gè)多孔地電極。
[0015]在本發(fā)明中，中頻多孔地電極與射頻多孔地電極為同一個(gè)地電極，并且該地電極為多孔結(jié)構(gòu)，從而地電極同時(shí)起到電隔離與電子穿透的作用。具有這樣的結(jié)構(gòu)，不僅省去了在每個(gè)等離子體腔室中設(shè)置電極的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，改善了整個(gè)等離子裝置的可維護(hù)性，降低了成本。
[0016]較佳地，根據(jù)本發(fā)明所提供的等離子體裝置，中頻等離子體腔室與射頻等離子體腔室為外徑相同的圓筒狀結(jié)構(gòu)。
[0017]較佳地，根據(jù)本發(fā)明所提供的等離子體裝置，進(jìn)氣系統(tǒng)包括設(shè)置于中頻等離子體腔室的一端的端面上的兩個(gè)進(jìn)氣口，以及從每個(gè)進(jìn)氣口延伸進(jìn)入中頻等離子體腔室的進(jìn)氣管路;其中，兩個(gè)進(jìn)氣口以相對于中頻等離子體腔室的一端的端面的中心對稱的方式布置。
[0018]具有這樣的構(gòu)造，能夠使得通過進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)入中頻等離子體腔室中的氣體在該腔室中均勻分布，從而保證了使用中頻電源激勵(lì)在中頻等離子體腔室中產(chǎn)生的等離子體在中頻等離子體腔室中也均勻分布，從而方便接下來產(chǎn)生均勻輝光放電。
【附圖說明】
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的常壓輝光等離子體裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的常壓輝光等離子體裝置的示意性截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的在常壓下很難產(chǎn)生均勻大面積的輝光放電等離子體等問題，本發(fā)明首次提出一種常壓輝光等離子體裝置，利用該常壓輝光等離子體裝置，能夠利用兩種頻率電源的方式來激勵(lì)產(chǎn)生等離子，這種等離子體可以有效的產(chǎn)生大面積均勻的輝光放電等離子體。
[0022]更為具體地，如后附說明書附圖1所示，根據(jù)本發(fā)明提供的常壓輝光等離子體裝置，包括:中頻等離子體腔室I和射頻等離子體腔室2;其中，進(jìn)入等離子體裝置的氣體首先流入中頻等離子體腔室I，并在中頻等離子體腔室I中生成等離子體后進(jìn)入射頻離子體腔室2。
[0023]具有這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)氣體進(jìn)入本發(fā)明提供的常壓輝光等離子體裝置后，首先使用中頻電源激勵(lì)在中頻等離子體腔室I中產(chǎn)生等離子體，該等離子體會繼續(xù)傳播至射頻等離子體腔室2，從而為射頻電源激勵(lì)產(chǎn)生等離子體過程中提供更多的種子電子，從而降低RF電源的擊穿電壓，進(jìn)而順利地產(chǎn)生湯生放電，最終在大面積內(nèi)產(chǎn)生均勻輝光放電。
[0024]進(jìn)一步，如后附說明書附圖1所示，根據(jù)本發(fā)明所提供的等離子體裝置，中頻等離子體腔室I包括中頻電源(未圖示)、中頻電極11和中頻多孔地電極4。具有這樣的構(gòu)造，在中頻電源的激勵(lì)下，進(jìn)入中頻等離子體腔室I的氣體在中頻等離子體腔室中產(chǎn)生等離子體，等離子體穿過中頻地電極4進(jìn)入射頻等離子體腔室2。更進(jìn)一步，射頻等離子體腔室2包括射頻電源(未圖示)、射頻電極21和射頻多孔地電極4。具有這樣的構(gòu)造，進(jìn)入射頻等離子體腔室2的等離子體首先經(jīng)過射頻多孔電極4，并在射頻電源的激勵(lì)下，進(jìn)一步產(chǎn)生等離子并輝光放電。
[0025]較佳地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所提供的等離子體裝置，進(jìn)一步包括:進(jìn)氣系統(tǒng)3和排氣系統(tǒng)(未圖示)；進(jìn)氣系統(tǒng)3設(shè)置于中頻等離子體腔室I的一端(如后附說明書附圖1，在本實(shí)施例中，為中頻等離子體腔室I的上端)，并且被構(gòu)造為以預(yù)定速度將氣體排入中頻等離子體腔室I;射頻等離子體腔室的一端(如后附說明書附圖1，在本實(shí)施例中，為射頻等離子體腔室2的上端)與中頻等離子體腔室的另一端(如后附說明書附圖1，在本實(shí)施例中，為中頻等離子體腔室I的下端)固定聯(lián)接。排氣系統(tǒng)設(shè)置于射頻等離子體腔室2的另一端(如后附說明書附圖1，在本實(shí)施例中，為射頻等離子體腔室2的下端)，并且被構(gòu)造成排出等離子體裝置內(nèi)的殘余氣體。