[实用新型]一种常压辉光等离子体装置

说明书

技术领域

本实用新型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。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型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，本实用新型提供一种常压辉光等离子体装置，包括：进气系统、中频等离子体腔室、射频等离子体腔室和排气系统；其中进气系统设置于中频等离子体腔室的一端，并且进气系统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；通过进气系统排入的气体经由中频等离子体腔室进入射频等离子体腔室，并最终经由排气系统排出。

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，根据本实用新型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、中频介质板和中频多孔地电极；其中，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。

进一步，根据本实用新型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、射频介质板和射频多孔地电极；其中，射频电极设置于中频等离子体腔室内部，射频电源与射频电极电气连接，并且射频多孔地电极设置于射频等离子体腔室的一端。

较佳地，根据本实用新型所提供的等离子体装置，中频多孔地电极与射频多孔地电极为同一个多孔地电极，一个多孔地电极固定于中频等离子体腔室与射频等离子体腔室之间，并且中频等离子体腔室与射频等离子体腔室共用一个多孔地电极。

在本实用新型中，中频多孔地电极与射频多孔地电极为同一个地电极，并且该地电极为多孔结构，从而地电极同时起到电隔离与电子穿透的作用。具有这样的结构，不仅省去了在每个等离子体腔室中设置电极的复杂结构，改善了整个等离子装置的可维护性，降低了成本。