[发明专利]一种常压辉光等离子体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种常压辉光等离子体装置。

背景技术

等离子体技术已在材料、微电子、化工、机械及环保等众多学科领域中得到较广泛地 应用，并从60年代开始逐步形成具有广泛应用前景的等离子体工业。例如，在材料学科 中，采用等离子体物理气相沉积技术和化学气相沉积技术可以合成一些新型功能薄膜材 料；在微电子工业中，采用等离子体刻蚀技术可以对超大规模集成电路进行加工；在化工 学科中，采用等离子体聚合技术，可以制备出一些高分子薄膜材料。现在被工业界广泛应 用的等离子体还是低压等离子体,因为它更加稳定,重复性高,且可以形成大面积等离子体。

尽管低压等离子体技术具有这些优势，但是它们均需要严格密封的真空系统，设备昂 贵，工艺过程复杂，制备成本高，而且很多应用领域例如大多数材料工业和化学工业均不 具备在低气压条件下进行反应的工艺条件，这些都制约了低温等离子提在这些方面的大规 模工业应用。而在电子领域,比如液晶面板领域,需要用等离子体对表面进行清洁以及光刻 胶去除,但是现在液晶面板尺寸越来越大,而如果给大尺寸的物体进行低压等离子体处理则 所需的设备体积庞大,真空系统非常昂贵,所以需要寻找其它的更简单的解决方案来替代低 压等离子体。同样的原因也困扰着低压等离子体在材料表面活化与处理的应用

不同于低压等离子体，常压等离子体可在大气压下进行，无需真空系统，且该技术具 有能耗低、沉积/处理速率快、气体耗量少、沉积温度低以及可以连续处理等优点。因此常 压等离子体将会在上述困扰低压等离子体的应用领域发挥作用。

但是现有的常压等离子体技术通常采用中频电源(几十到几百kHz)来产生等离子体， 这种方式可以实现大面积的等离子体，但是它所产生的等离子体通常为丝状放电而非均匀 的辉光放电，因此轰击能量比较高，比较容易损伤基材或者是在沉积或处理过程中引入电 极污染物，且由于是非均匀辉光放电，它的均匀性差，这也导致了沉积或处理效果的不均 匀连续。而如果采用RF电源来激励产生等离子体，通常可以产生均匀的辉光放电等离子 体，但是很难实现大面积放电，且等离子体产生条件很苛刻。因此现在常压等离子体技术 最大的难点在如何产生均匀大面积的辉光放电等离子体。

发明内容

为了解决上述问题，本发明首次提出一种常压辉光等离子体装置，利用该常压辉光等 离子体装置，能够利用两种频率电源的方式来激励产生等离子，这种等离子体可以有效的 产生大面积均匀的辉光放电等离子体。

更为具体地，本发明提供一种常压辉光等离子体装置，包括：中频等离子体腔室和射 频等离子体腔室；其中，进入等离子体装置的气体首先流入中频等离子体腔室，并在中频 等离子体腔室中生成等离子体后进入射频离子体腔室。

具有这样的结构，当气体通过进行系统进入装置后，在该装置中首先使用中频电源激 励在中频等离子体腔室中产生等离子体，该等离子体会继续传播至射频等离子体腔室，从 而为射频电源激励产生等离子体过程中提供更多的种子电子，从而降低RF电源的击穿电 压，进而顺利地产生汤生放电，最终在大面积内产生均匀辉光放电。

进一步，根据本发明所提供的等离子体装置，中频等离子体腔室包括中频电源、中频 电极和中频多孔地电极；在中频电源的激励下，进入中频等离子体腔室的气体在中频等离 子体腔室中产生等离子体，等离子体穿过中频地电极进入射频等离子体腔室。

进一步，根据本发明所提供的等离子体装置，射频等离子体腔室包括射频电源、射频 电极和射频多孔地电极；进入射频等离子体腔室的等离子体首先经过射频多孔电极，并在 射频电源的激励下，进一步产生等离子并辉光放电。

较佳地，根据本发明所提供的等离子体装置，进一步包括：进气系统和排气系统；进 气系统设置于中频等离子体腔室的一端，并且被构造为以预定速度将气体排入中频等离子 体腔室；射频等离子体腔室的一端与中频等离子体腔室的另一端固定联接；并且排气系统 设置于射频等离子体腔室的另一端，并且被构造成排出等离子体装置内的残余气体。

进一步，根据本发明所提供的等离子体装置，在中频等离子体腔室中，中频电极设置 于中频等离子体腔室内部，中频电源与中频电极电气连接，并且中频多孔地电极设置于中 频等离子体腔室的另一端。