[发明专利]一种射频多微束等离子体放电装置

说明书

本发明公开一种射频多微束等离子体放电装置，包括金属真空腔室、电极和若干个石英管，若干个石英管的顶部开设有与进气管连通的进气口，底部与金属真空腔室连通，电极包括从上至下间隔套设在石英管外侧的高压电极和地电极；高压电极和地电极相对的面均为锥形结构，各个石英管之间通过高压连接结构呈星型放射状对称分布，高压连接结构与射频功率源相连接；若干个石英管与电极均被包裹在射频屏蔽箱内。本发明的射频多微束等离子体放电装置，解决了一套射频电源和匹配网络只能控制单微束等离子体放电管、初始等离子体建立困难和用起辉棒建立初始等离子体带来的金属溅射污染等问题。

技术领域

本发明涉及射频等离子体技术领域，特别是涉及一种射频多微束等离子体放电装置。

背景技术

射频等离子体应用广泛，如低气压射频等离子体源主要用于芯片刻蚀、薄膜沉积以及离子源等；而中高气压的射频等离子体，可以用来合成纳米薄膜、纳米颗粒以及等离子体喷涂等，其采用的放电形式有射频等离子体炬和大气压等离子体射流等。

大气压射频等离子体射流。一般实现方法，就是在一个非常细小的石英管外缠绕放电线圈或者采用平面电极，然后在石英管内部通过大流量的工作气体，当在放电线圈或者平面电极上通过射频电压时，会在石英管内部产生等离子体，并喷出。而不管采用放电线圈还是平面电极形式的放电，初始等离子体建立在中高气压下都较难实现，一般采用放置一个金属针电极，在针电极上施加一个直流或交流(中频)的高压，产生种子电子，以实现中高气压下的初始等离子体建立。另外的方法就是先将气压将至百帕以下，然后施加大功率的射频电压，击穿放电后，再将气压升至中高气压。这两种形式的初始等离子体的建立过程，带有金属针电极的，金属电极浸没在等离子体中容易被溅射，污染等离子体。而降低气压击穿放电，增加了一道控制工艺，需要先联动进气及抽气阀门，控制动态气压下降；初始等离子体建立之后再联动调整气压增加。

此外，在射频等离子体射流中，一般情况下，一套射频电源和匹配网络只匹配一个放电负载，即一个放电管。如果需要很多射流同时放电，就需要同样多射频电源和匹配网络。如果采用一套射频电源和匹配网络携带多个放电负载，即多个放电管，往往会出现一个或者其中几个放电管产生等离子体，而部分放电管不产生等离子体。

发明内容

本发明的目的是提供一种射频多微束等离子体放电装置，解决了一套射频电源和匹配网络只能控制单微束等离子体放电管、初始等离子体建立困难和用起辉棒建立初始等离子体带来的金属溅射污染等问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种射频多微束等离子体放电装置，包括金属真空腔室、电极和若干个石英管，若干个所述石英管的顶部开设有与进气管连通的进气口，底部与所述金属真空腔室连通，所述电极包括从上至下间隔套设在所述石英管外侧的高压电极和地电极；所述高压电极和地电极相对的面均为锥形结构，各个所述石英管之间通过高压连接结构呈星型放射状对称分布，所述高压连接结构与射频功率源相连接；若干个所述石英管与所述电极均被包裹在射频屏蔽箱内。

进一步地，所述金属真空腔室的侧面开有测量真空的真空法兰。

进一步地，所述金属真空腔室的底面开有出气的排气法兰，所述排气法兰与抽真空系统相连接。

进一步地，所述抽真空系统采用机械泵。

进一步地，所述石英管的上端和下端分别设置有上端真空密封和下端真空密封，所述石英管的中间开有与所述进气管连接的进气管道。

进一步地，所述高压连接结构包括高压连接线路和高压连接端子，星型对称分布的若干个所述石英管分别通过所述高压连接线路与中心处的所述高压连接端子连接；所述高压连接端子通过同轴电缆与匹配网络和射频功率源相连接。

进一步地，所述地电极与公共地端相连接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：