[發明專利]等離子體發生器

有效

• 申請號: 201010582747.4
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102098865A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 糸村大輔;寺亮之介
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王小衡;王忠忠

技術領域

本發明涉及等離子體發生器，其在電極部分形成穩定的等離子體并且產生高密度等離子體。

背景技術

等離子體處于反應狀態，因此按照常規其已經廣泛地用在表面處理、薄膜形成、蝕刻和其它領域中。為了實現更快的處理，有必要增大等離子體密度并增加活性反應離子。甚至在DLC（類金剛石碳）涂敷中也使用等離子體發生器。甲烷或乙炔或另一種烴氣在等離子體中分離以生成基團（radical）或離子或其它活性反應離子，其用于在基底材料的表面上形成DLC。當以高速形成DLC時，有必要利用具有高密度活性反應離子的高密度等離子體。

由于這個緣故，為了獲得高密度等離子體，已經使用了增大氣體壓力來增加活性離子本身的方法、增大電場強度來改進分離程度的方法、利用磁場以便封入等離子體中的方法，以及其它方法。然而，使用利用磁場以便封入等離子體中的方法，不可能成數量級地改進通常使用的10⁸/cm³至10¹⁰/cm³的等離子體密度。此外，使用增大氣體壓力的方法或增大電源電壓的方法，很容易從通常探尋的（sought）輝光放電（低溫等離子體）轉移到弧光放電（高溫等離子體）并且因此在工作過程中出現問題。

與用于增大電場密度（電場密度＝電壓/距離）的技術一樣，縮短電極間距的技術也是有效的，但是如果縮短電極間距，除非施加更高的電壓，否則不可能產生等離子體。接下來簡要地說明該原因。由于帕邢（Paschen）法則，放電起始電壓與（壓力×電極間距離）之間存在面向下的相關曲線。由于這個緣故，如果電極間距離在相同的壓力下變窄，那么開始放電所需的電壓就會停止增大，并且在到目前為止開始放電的電壓處不再發生放電。

結果，由于電場的集中等，弧光放電局部且不穩定地發生并且不能獲得穩定的放電。在未審查的公開號為2001-23972的日本專利中所看到的現有技術中，已經嘗試使用雙管電極結構來獲得均勻的電場，然而，仍然存在上面的問題。

發明內容

本發明是在考慮了上面的問題的情況中作出的并提供一種等離子體發生器，其在窄且小的電極部分處形成穩定的等離子體并且產生高密度等離子體。

為了解決上面的問題，本發明的權利要求1的方面（aspect）是一種等離子體發生器，其被提供有圓柱形腔室部分，該圓柱形腔室部分具有圓柱電極（1）；孔板（4），其設置在該圓柱形腔室部分中以便將該圓柱形腔室部分分隔成具有進氣口（10）的第一腔室（2）和具有排氣口（11）的第二腔室（3）；桿狀電極（5），其設置在第二腔室（3）內部并位于圓柱電極（1）的中心軸處，以及子電極（6），其設置在第一腔室（2）處并且能夠施加與該圓柱電極（1）不同的電勢，該等離子體發生器在圓柱電極（1）與桿狀電極（5）之間施加電場以產生等離子體，進一步在圓柱電極（1）和子電極（6）之間分離地施加電場以產生與在桿狀電極（5）和圓柱電極（1）之間產生的等離子體分離的等離子體，以及具有通過孔板（4）的孔連接的第一腔室（2）和第二腔室（3）的等離子體區域。

由此，可以增大等離子體密度以便增加活性反應離子并且可以穩定而更快速度地進行處理。可以在窄且小的電極空間內提供激活電子和離子，從而提高該等離子體的粒子密度并甚至使用低電壓保持放電。

本發明權利要求2的方面包括本發明權利要求1的方面，其中在桿狀電極（5）和圓柱電極（1）之間產生的等離子體是輝光放電，并且在圓柱電極（1）和子電極（6）之間產生的等離子體是輝光放電或弧光放電。由此，存在與本發明權利要求1的方面類似的效果。

本發明權利要求3的方面包括本發明權利要求1的方面，其中第二腔室（3）的壓力低于第一腔室（2）的壓力。由此，存在與本發明權利要求1的方面類似的效果。

本發明權利要求4的方面包括本發明權利要求1的方面，其中第二腔室（3）的壓力是300Pa至101kPa的壓力。

本發明權利要求5的方面包括本發明權利要求1的方面，其中從進氣口（10）引入的氣體是稀有氣體、烴和氧氣中的任何一種，或者是兩種或多種上述氣體的組合。