專利名稱：大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，尤指一個(gè)平行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裝置。
背景技術(shù)：
等離子體技術(shù)是在近年才迅速發(fā)展起來(lái)的，并已得到廣泛的應(yīng)用，例如可用于(1)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(xué)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(yàn)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(dǎo)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(shí)氣體溫度將高達(dá)3000℃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?yàn)樗鼤?huì)燒毀所有面對(duì)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)生大面積均勻等離子體，在幾千伏的高壓下，電流范圍僅為微安培量級(jí)，一般只是用來(lái)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(jìn)行，從而限制了它的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型的常壓射頻冷等離子體噴射裝置為物體表面改性、表面清洗和制備薄膜材料等應(yīng)用。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，包括射頻電源，供氣源，等離子體電極等，所述該等離子體放電主體包括一個(gè)射頻電極和一個(gè)地電極，其中射頻電極與射頻電源連接，地電極與地連接，在該放電區(qū)間的兩側(cè)設(shè)有絕緣材料密封，該放電區(qū)間的一端設(shè)有絕緣材料密封，在該絕緣材料上設(shè)有多個(gè)通氣孔，該多個(gè)通氣孔與進(jìn)氣導(dǎo)管連通，該進(jìn)氣導(dǎo)管與供氣源連接，另一端設(shè)有開口，通過(guò)該開口可以輸送基片進(jìn)入等離子體的放電區(qū)間或從放電區(qū)間中取出。供氣源所供的氣體經(jīng)過(guò)進(jìn)氣導(dǎo)管進(jìn)入到放電區(qū)間，在該放電區(qū)間產(chǎn)生均勻冷等離子體放電。
所述的一種大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，所述該射頻電源是頻率為13.56MHz或27.12MHz。該等離子體放電是在正常大氣壓下進(jìn)行的，并且是由射頻低電壓擊穿氣體，氣體被射頻擊穿時(shí)的均方根電壓為50伏至250伏范圍，該射頻放電是在常壓下進(jìn)行的。
所述的一種大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，所述該地電極平面、該射頻電極平面、以及兩側(cè)的絕緣材料圍成一個(gè)橫截面形狀為長(zhǎng)方形的、一端開口的等離子體裝置。
所述的一種大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，其在該地電極的上表面中部位置設(shè)有一個(gè)方形的窄槽，方形窄槽內(nèi)放置基片，通過(guò)機(jī)械手可以取放放在地電極上該窄槽內(nèi)的基片，地電極在開口一端露出一段長(zhǎng)度，在地電極的底部設(shè)有一個(gè)加熱器來(lái)調(diào)節(jié)地電極上的溫度，以便控制基片的溫度。
所述的一種大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，所述該射頻電極的外側(cè)有絕緣材料覆蓋，該絕緣材料外設(shè)有一外殼。
所述的一種新型大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，所述該供氣源所供氣體是氬氣、氦氣或是氬氣或氦氣與少量的反應(yīng)氣體或液體的混合氣體。
所述的一種新型大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，其所述絕緣材料，為陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯；電極，為不銹鋼、鋁、銅制作。
本實(shí)用新型大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，其優(yōu)點(diǎn)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(shè)有一個(gè)窄槽，可以用機(jī)械手取放基片。3、在地電極的底部設(shè)有一個(gè)加熱器來(lái)調(diào)節(jié)地電極上的溫度。4、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(yīng)氣體和液體。
本實(shí)用新型是在大氣壓下產(chǎn)生低溫均勻冷等離子體放電，主要用途是在襯地底表面制備薄膜和對(duì)襯底表面進(jìn)行改性、表面清洗和表面刻蝕的工作，并且不會(huì)帶來(lái)二次污染。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例常壓射頻冷等離子放電裝置的側(cè)面結(jié)構(gòu)剖視示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例常壓射頻冷等離子放電裝置的正面結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖，結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
參閱圖1和圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的裝置圖，圖1為本實(shí)用新型實(shí)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裝置包括射頻電源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，該射頻電極105通過(guò)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(shè)有一定的放電間隙108，該間隙的寬度范圍為0.5～3.5毫米，在該放電間隙108的一端設(shè)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(tái)階107-1處，如圖1所示，該臺(tái)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(gè)進(jìn)氣通孔100進(jìn)入的氣體經(jīng)過(guò)該段擴(kuò)散后，進(jìn)入到放電區(qū)間108的氣體能夠均勻分布，在設(shè)頻電極105的另一端設(shè)有開口115，在絕緣材料111上的多個(gè)通孔100與進(jìn)氣導(dǎo)管109連接，該進(jìn)氣導(dǎo)管109通過(guò)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(yīng)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110與地電極107連接并接地，在地電極107的底部位置設(shè)有加熱器114，該加熱器114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的表面溫度。
在地電極107的中部位置上開設(shè)有一個(gè)窄槽116，方形窄槽116內(nèi)放置基片，通過(guò)機(jī)械手可以取放放電間隙108中該窄槽116內(nèi)的基片，地電極107在開口一端露出一段長(zhǎng)度是為了放置待放入放電間隙108中的基片。
射頻電極105和地電極107，由長(zhǎng)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106和絕緣體117可用陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯等絕緣材料制成，在地電極107和射頻電極105之間的縫隙108中的放電是在常壓下進(jìn)行的。
上面參考附圖結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，然而，需要說(shuō)明的是，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例作出許多改變和修改，這些改變和修改都落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，包括一外殼、射頻電源、供氣源、等離子體發(fā)生器、溫度控制裝置和支架等，其特征在于在一個(gè)外殼內(nèi)，有兩個(gè)表面彼此平行且相互絕緣的電極，一個(gè)與射頻電源連接叫射頻電極，另一個(gè)與地連接叫地電極，在該射頻電極和該地電極之間設(shè)有一定的間隙，在該間隙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(shè)有絕緣材料，該絕緣材料密封電極的兩側(cè)和一端，在兩個(gè)電極的另一端開設(shè)有長(zhǎng)條形的開口，在電極的密封端開設(shè)有通氣孔，該通氣孔與放電間隙貫通，并通過(guò)進(jìn)氣導(dǎo)管與供氣源連接；放電是在常壓下進(jìn)行的。
2.如權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，其特征在于該射頻電源頻率是13.56MHz或27.12MHz，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(jìn)行的。
3.如權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，其特征在于該射頻電極和該地電極為長(zhǎng)方形的金屬平板，該兩個(gè)電極的表面相互平行且彼此絕緣。
4.如權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，其特征在于該射頻電極和地電極之間的放電間隙范圍為1～3.5毫米。
5.如權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，其特征在于在地電極的上表面中部位置設(shè)有一個(gè)方形的窄槽，方形窄槽內(nèi)放置基片，底部設(shè)有一個(gè)加熱器，地電極在開口一端露出一段長(zhǎng)度。
6.如權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，其特征在于在該射頻電極內(nèi)開設(shè)有水冷槽，該水冷槽與水冷裝置的水冷管連接。
7.如權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，其特征在于該供氣源所供氣體是氬氣或氦氣，或者氬氣或氦氣與少量的反應(yīng)氣體或液體的混合氣體。
8.如權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，其特征在于該射頻電極的外側(cè)有絕緣材料覆蓋，該絕緣材料外有一外殼。
9.如權(quán)利要求1所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，其特征在于所述通氣孔，為復(fù)數(shù)個(gè)。
10.如權(quán)利要求1、3、4、5、6或8所述的大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，其特征在于所述絕緣材料，為陶瓷、玻璃或聚四氟乙烯；電極，為不銹鋼、鋁或銅制作。
專利摘要本實(shí)用新型大面積平板常壓射頻冷等離子體放電裝置，設(shè)有兩個(gè)表面彼此平行且相互絕緣的方形平板電極，一個(gè)與射頻電源連接，另一個(gè)與地連接，在兩電極間有間距相等的間隙，在間隙間形成常壓射頻冷等離子體放電區(qū)間，在放電區(qū)間兩側(cè)和一端設(shè)有絕緣材料，絕緣材料使兩個(gè)電極的兩側(cè)和一端密封，在電極密封端開設(shè)有多個(gè)通氣孔，該多個(gè)通氣孔與放電區(qū)間貫通并通過(guò)進(jìn)氣導(dǎo)管與供氣源連接，在電極的另一端開有長(zhǎng)條形開口，通過(guò)開口可以輸送基片進(jìn)入等離子體放電區(qū)間和取出基片，在地電極的底部設(shè)有一個(gè)加熱器調(diào)節(jié)地電極的溫度，以便控制基片的溫度。該設(shè)備能在大氣壓下生產(chǎn)均勻冷等離子體，對(duì)放入該等離子體區(qū)間的基片材料表面進(jìn)行表面改性、清洗和刻蝕等。
文檔編號(hào)H05H1/28GK2870385SQ20052000147
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月25日
發(fā)明者王守國(guó), 趙玲利 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電研究院