[发明专利]中空式阴极放电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种阴极放电装置，特别涉及一种应用于产生低温电浆线束的中空式阴极放电装置。

背景技术

中空式阴极放电(Hollow Cathode Discharge，HCD)原理为用于产生低温电浆的常用技术。如图1所示，传统中空式阴极放电装置1是由一个中空阳极电极11包覆一个中空阴极电极13构成，该中空阴极电极13与一个高频电源产生器(例如一个频率为13.56MHz的高频功率产生器)15连接，并以氧化铝陶瓷绝缘管17与中空阳极电极11绝缘隔开。产生电浆所需的反应气体(例如氩气、氦气、氮气等)自外部以绝缘导气管18贯穿中空阳极电极11导入中空阴极电极13内，由该高频电源产生器15施以高频电源，使游离的电子获得能量并与反应气体发生碰撞。由于中空阴极电极13的几何形状拘束，使得游离电子会在内部震荡加速并碰撞反应气体产生电离(Ionization)，因而激发高密度电浆(Plasma)，并自喷口(Jet Holes)19引出形成电浆束(Plasma Jet)，此电浆束配合不同制造方法需要，可以进行不同的应用例如表面改质、薄膜沉积等。

因实际应用的需要，前述可提供单一电浆束的点状电浆源可扩展为线状甚至面状的电浆源，才能利于例如大面积基板的镀膜制造方法，一般的做法为将中空式阴极放电装置水平放置，并结合多个独立的反应腔室，反应腔室设有电浆引出喷孔，且对应于一个中空阳极电极的圆形孔引出电浆，进而产生多个独立电浆束，以达到利于沉积薄膜的目的，如欧洲第EP08828165号专利即公开相关技术。

欧洲第EP08828165号专利公开一种用于产生多个低温电浆束的设备，如图2所示的设备2是由一个中空阳极电极21绝缘包覆一个相间隔且呈管状的中空阴极电极22构成，该中空阴极电极22用以连接一个高频电源产生器以施加高频电源，且以多个隔板23区隔为多个独立的环状反应腔室24，并同轴贯穿一个与该中空阳极电极21保持绝缘的气体传输管25，以由气体导入管252导入产生电浆所需的反应气体至各该环状反应腔室24。该气体传输管25于对应各该环状反应腔室24均设有一气孔251，而该中空阴极电极22及中空阳极电极21则分别设有对应的阴极开口221与阳极喷口211，故由各该环状反应腔室24的几何形状拘束，可使得游离电子在内部震荡而激发高密度电浆并自阳极喷口211引出形成多数独立的电浆束26，从而供用于沉积薄膜。

由于各个独立的环状反应腔室24相互间由隔板23区隔开，提供的多个连续间隔的点状电浆束26，在每一独立电浆束26电浆密度极高的情况下，意味着对应该处所进行薄膜沉积的速率较高，而相邻二电浆束26之间的薄膜沉积速率较低，其间的差异甚大。为了得到均匀沉积的薄膜，所以应用时必须尽量使基板27远离阳极喷口211，以通过较长距离d的延伸使得电浆密度均化形成近似于线状的输出，如此虽然可提升镀模厚度的均匀效果，但其电浆密度亦将降低许多，因而使镀膜的沉积速率下降。

如图2及图3所示，由于各该环状反应腔室24对应输入反应气体的气体传输管25的单一气孔251，因应下方有真空腔室的真空吸力吸引电浆流出时，当制作或组立发生气孔偏向单侧情形，会造成环状反应腔室24内的反应气体无法理想地对称均匀分布。

同时，由于该气体传输管25配置贯穿中空阴极电极22的中心处，当该气体传输管25的内径增大时，环状反应腔室24随之变小，使得气体不对称分布情形更驱明显，因此该气体传输管25的内径必然受到限制且较小，如欲增长装置整体的轴向长度时，由于细长比太大导致该气体传输管25的气导(Conductance)降低，使得反应气体无法均匀分布于细长的气体传输管25中，加上各该环状反应腔室24均独立配置的缘故，因此进入各该环状反应腔室24间不均匀的反应气体，直接影响了所对应环状反应腔室24间的电浆密度差异，亦即当其整体的轴向长度愈长时，装置轴向的电浆密度将会随之变成非常不均匀，因此难以满足大面积薄膜的沉积需求。

有鉴于前述现有技术的缺点，如何提供一种装置轴向大尺寸化应用的中空式阴极放电装置，使反应气体均匀分布，以产生高密度与均匀度的电浆线束，进而克服现有技术所存在的问题，乃成为目前业界亟待克服的技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的一目的在于提供一种使反应气体均匀分布的中空式阴极放电装置。

本发明的另一目的在于提供一种具有高气导特性以利于装置轴向大尺寸化应用的中空式阴极放电装置。

本发明的再一目的在于提供一种可产生电浆线束的中空式阴极放电装置。