專利名稱：大面積平板常壓射頻冷等離子體系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種大面積平板常壓射頻冷等離子體放電系統(tǒng)，尤指 一個方形平板電極之間所形成的常壓射頻電容耦合冷等離子體放電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
等離子體技術(shù)是在近年才迅速發(fā)展起來的，并已得到廣泛的應用，例 如可用于(l)微電子工業(yè)硅片清洗，替代目前的酸和去離子水清洗。(2) 清洗所有的生化污染表面，包括被生化武器污染的表面和空間。(3)替代
濕化學法，可用于制藥和食品行業(yè)原位消毒。(4)用于醫(yī)療器件消毒和皮 膚病的治療。(5)用于清洗放射性材料表面，試驗證明等離子體技術(shù)是目 前唯一可行的手段，而目前世界上的廢棄放射性材料只能填埋處理。(6) 食品保鮮殺菌。(7)薄膜材料的制備。(8)紡織企業(yè)衣料改性。(9)材料 表面的改性。(10)刻蝕金屬、半導體和電介質(zhì)材料等。
在空氣中，要使氣體擊穿電離產(chǎn)生等離子體需要幾千伏的高壓。目前 生成等離子體主要有兩種方式 一種是利用電弧產(chǎn)生等離子體，電弧放電 時氣體溫度將高達300(TC以上，產(chǎn)生的直流熱平衡等離子體炬，可用于金 屬的切割、焊接和表面噴涂。但高溫的等離子體炬也限制了它的用途，因 為它會燒毀所有面對的物品。另一種方式是利用電暈放電產(chǎn)生等離子體， 但電暈放電難以產(chǎn)生大面積平板等離子體，在幾千伏的高壓下，電流范圍 僅為微安培量級， 一般只是用來產(chǎn)生臭氧作消毒用?，F(xiàn)有的等離子體技術(shù) 要使氣體在非高壓下?lián)舸┊a(chǎn)生等離子體，并維持穩(wěn)定大面積非熱放電，只 能在真空室中進行，從而限制了它的應用。

實用新型內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題 本實用新型的目的在于提供一種大面積平板常壓射頻冷等離子體系統(tǒng)，以實現(xiàn)對物體表面改性、表面清洗和表面消毒等應用。 (二)技術(shù)方案
為達到上述目的，本實用新型提供了一種大面積平板常壓射頻冷等離 子體系統(tǒng)，包括一外殼、射頻電源、供氣源、等離子體發(fā)生器、溫度控制 系統(tǒng)和支架，在一個外殼內(nèi)，有兩個表面彼此平行且相互絕緣的電極，-一 個與射頻電源連接叫射頻電極，另--個與地連接叫地電極；在該射頻電極 和該地電極之間形成等離子體的放電區(qū)間；在該放電區(qū)間的兩側(cè)和一端設 有絕緣材料，該兩側(cè)的絕緣材料使兩個電極位置相對固定并使電極兩側(cè)對 外密封，在一端的絕緣材料上開設有通氣孔，該通氣孔通過進氣導管與供 氣源連接；在該兩個電極的另一端開設有長條形的幵口，通過該開口可以 輸送基片進入等離子體的放電區(qū)間或從放電區(qū)間中取出基片；在地電極的 底部設有一個加熱器來調(diào)節(jié)地電極上的溫度。
上述方案中，該射頻電源是13.56MHz或27.12MHz的射頻電源，氣 體被擊穿的均方根電壓在50伏至250伏之間，該射頻放電是在常壓下進 行的。
上述方案中，該射頻電極和該地電極為長方形的金屬平板，且該平板 射頻電極和該平板地電極的表面相互平行且彼此絕緣。
上述方案中，該射頻電極和地電極之間的放電區(qū)間的間隙范圍為0.5
上述方案中，在該地電極的中部位置設有一個方形的窄槽，機械手能 通過該窄槽取放該放電區(qū)間的基片，在地電極的底部設有一個加熱器來調(diào) 節(jié)地電極上的溫度。
上述方案中，在該射頻電極內(nèi)開設有水冷系統(tǒng)，該水冷系統(tǒng)與水冷管 連接。
上述方案中，該供氣源所供氣體是氬氣，或者是氦氣與少量的反應氣 體的混合氣體，或者是氦氣與液體的混合氣體。
上述方案中，該射頻電極的外側(cè)有絕緣材料覆蓋，該絕緣材料外有一 金屬外殼。
上述方案中，該地電極與外殼連接并接地。(三)有益效果
本實用新型提供的這種大面積平板常壓射頻冷等離子體放電系統(tǒng)，是 在大氣壓下產(chǎn)生低溫均勻冷等離子體放電，用于在襯地底表面制備薄膜和 對襯底表面進行改性、表面清洗和表面刻蝕的工作，并且不會帶來二次污 染，其優(yōu)點是
1、 射頻電極和地電極之間所形成的是均勻冷等離子體放電區(qū)間。
2、 地電極上開設有一個窄槽，可以用機械手取放基片。
3、 在地電極的底部設有一個加熱器來調(diào)節(jié)地電極上的溫度。
4、 在放電區(qū)間與供氣源連通，在氬等離子體或氦等離子體中可以根 據(jù)需要通入任何其他反應氣體和液體。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行進一步的描述，其中

圖1為本實用新型實施例常壓射頻冷等離子放電系統(tǒng)的側(cè)面結(jié)構(gòu)剖視 示意圖2為本實用新型實施例常壓射頻冷等離子放電系統(tǒng)的正面結(jié)構(gòu)剖視 示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具 體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。
下面參照附圖，結(jié)合具體的實施例對本實用新型進行詳細的描述。 參閱圖1和圖2圖為本實用新型實施例的系統(tǒng)圖，圖1為本實用新型 實施例的側(cè)面結(jié)構(gòu)剖視示意圖，圖2為正剖視圖。常壓射頻低溫冷等離子 體放電系統(tǒng)包括射頻電源101、供氣源102，所述的等離子體放電主體包 括金屬平板形狀的射頻電極105，金屬板地電極107，平該射頻電極105 通過耐高壓線104與射頻電源101連接，該地電極107與外殼110連接并 接地，射頻電極105與地電極107之間設有一定的放電區(qū)間108，該區(qū)間 的寬度范圍為0.5至3.5毫米，在該放電區(qū)間108的一端設有成直角形的絕緣材料111，該直角形的絕緣材料111放置在地電極107的端部臺階
107-1處，如圖1所示，該臺階107-1處所放置的絕緣材料111是為了從該 材料一側(cè)的多個進氣通孔100進入的氣體經(jīng)過該段擴散后，進入到放電區(qū) 間108的氣體能夠均勻分布，在設頻電極105的另一端設有開口 115，在 絕緣材料111上的多個通孔100與進氣導管109連接，該進氣導管109通 過氣體減壓閥門103與供氣源102連接,供氣源102供給的氣體包括氬氣， 氦氣，氬氣或氦氣與反應氣體的混合氣體，及氬氣或氦氣可攜帶其他液體 的混合成份。
地電極107和射頻電極105分別固定在兩側(cè)的絕緣材料117上，該絕 緣材料117還密封地電極107和射頻電極105的兩側(cè)，在射頻電極105的 上表面覆蓋有絕緣材料106，絕緣材料106、射頻電極105和兩側(cè)的絕緣 材料117放置在外殼110內(nèi)，該外殼IIO與地電極連接并接地，在地電極 107的底部位置設有加熱器114，該加熱器放置在支架112上，加熱電阻 絲與電源113連接，調(diào)節(jié)電源113的電壓，可以控制地電極107的表面溫
在地電極107的中部位置上開設有一個窄槽116，通過該窄槽機械手 可以取放放電區(qū)間108的基片，地電極107在開口一端的露出一段長度是 為了放置待放入放電區(qū)間108中的基片。
由長方形的金屬材料制成，例如由不銹鋼、鋁、銅等加工制成；絕緣 材料107和絕緣體113可用陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯等絕緣材料制成，在 地電極106和射頻電極105之間的縫隙108中的放電是在常壓下進行的。
以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果 進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體 實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之 內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種大面積平板常壓射頻冷等離子體系統(tǒng)，包括一外殼、射頻電源、供氣源、等離子體發(fā)生器、溫度控制系統(tǒng)和支架，其特征在于在一個外殼內(nèi)，有兩個表面彼此平行且相互絕緣的電極，一個與射頻電源連接叫射頻電極，另一個與地連接叫地電極；在該射頻電極和該地電極之間形成等離子體的放電區(qū)間；在該放電區(qū)間的兩側(cè)和一端設有絕緣材料，該兩側(cè)的絕緣材料使兩個電極位置相對固定并使電極兩側(cè)對外密封，在一端的絕緣材料上開設有通氣孔，該通氣孔通過進氣導管與供氣源連接；在該兩個電極的另一端開設有長條形的開口，通過該開口可以輸送基片進入等離子體的放電區(qū)間或從放電區(qū)間中取出基片；在地電極的底部設有一個加熱器來調(diào)節(jié)地電極上的溫度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體系統(tǒng)，其 特征在于該射頻電源是13.56MHz或27.12MHz的射頻電源，氣體被擊 穿的均方根電壓在50伏至250伏之間，該射頻放電是在常壓下進行的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體系統(tǒng)，其 特征在于該射頻電極和該地電極為長方形的金屬平板，且該平板射頻電 極和該平板地電極的表面相互平行且彼此絕緣。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體系統(tǒng)，其 特征在于該射頻電極和地電極之間的放電區(qū)間的間隙范圍為0.5至3.5
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體系統(tǒng)，其 特征在于在該地電極的中部位置設有一個方形的窄槽，機械手能通過該 窄槽取放該放電區(qū)間的基片，在地電極的底部設有一個加熱器來調(diào)節(jié)地電 極上的溫度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體系統(tǒng)，其 特征在于在該射頻電極內(nèi)開設有水冷系統(tǒng)，該水冷系統(tǒng)與水冷管連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體系統(tǒng)，其特征在于該供氣源所供氣體是氬氣，或者是氦氣與少量的反應氣體的混 合氣體，或者是氦氣與液體的混合氣體。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體系統(tǒng)，其 特征在于該射頻電極的外側(cè)有絕緣材料覆蓋，該絕緣材料外有一金屬外 殼。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體系統(tǒng)，其特征在于該地電極與外殼連接并接地。
專利摘要本實用新型公開了一種大面積平板常壓射頻冷等離子體系統(tǒng)，包括一外殼、射頻電源、供氣源、等離子體發(fā)生器、溫度控制系統(tǒng)和支架；在一個外殼內(nèi)，有兩個表面彼此平行且相互絕緣的電極，一個與射頻電源連接叫射頻電極，另一個與地連接叫地電極；在該射頻電極和該地電極之間形成等離子體的放電區(qū)間；在該放電區(qū)間的兩側(cè)和一端設有絕緣材料，該兩側(cè)的絕緣材料使兩個電極位置相對固定并使電極兩側(cè)對外密封，在一端的絕緣材料上開設有通氣孔，該通氣孔通過進氣導管與供氣源連接；在該兩個電極的另一端開設有長條形的開口，通過該開口可以輸送基片進入等離子體的放電區(qū)間或從放電區(qū)間中取出基片；在地電極的底部設有一個加熱器來調(diào)節(jié)地電極上的溫度。
文檔編號H05H1/46GK201414256SQ20092010853
公開日2010年2月24日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者張超前, 楊景華, 王守國, 趙玲利 申請人:中國科學院微電子研究所