[发明专利]等离子体发生器

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体发生器，其在电极部分形成稳定的等离子体并且产生高密度等离子体。

背景技术

等离子体处于反应状态，因此按照常规其已经广泛地用在表面处理、薄膜形成、蚀刻和其它领域中。为了实现更快的处理，有必要增大等离子体密度并增加活性反应离子。甚至在DLC（类金刚石碳）涂敷中也使用等离子体发生器。甲烷或乙炔或另一种烃气在等离子体中分离以生成基团（radical）或离子或其它活性反应离子，其用于在基底材料的表面上形成DLC。当以高速形成DLC时，有必要利用具有高密度活性反应离子的高密度等离子体。

由于这个缘故，为了获得高密度等离子体，已经使用了增大气体压力来增加活性离子本身的方法、增大电场强度来改进分离程度的方法、利用磁场以便封入等离子体中的方法，以及其它方法。然而，使用利用磁场以便封入等离子体中的方法，不可能成数量级地改进通常使用的10⁸/cm³至10¹⁰/cm³的等离子体密度。此外，使用增大气体压力的方法或增大电源电压的方法，很容易从通常探寻的（sought）辉光放电（低温等离子体）转移到弧光放电（高温等离子体）并且因此在工作过程中出现问题。

与用于增大电场密度（电场密度＝电压/距离）的技术一样，缩短电极间距的技术也是有效的，但是如果缩短电极间距，除非施加更高的电压，否则不可能产生等离子体。接下来简要地说明该原因。由于帕邢（Paschen）法则，放电起始电压与（压力×电极间距离）之间存在面向下的相关曲线。由于这个缘故，如果电极间距离在相同的压力下变窄，那么开始放电所需的电压就会停止增大，并且在到目前为止开始放电的电压处不再发生放电。

结果，由于电场的集中等，弧光放电局部且不稳定地发生并且不能获得稳定的放电。在未审查的公开号为2001-23972的日本专利中所看到的现有技术中，已经尝试使用双管电极结构来获得均匀的电场，然而，仍然存在上面的问题。

发明内容

本发明是在考虑了上面的问题的情况中作出的并提供一种等离子体发生器，其在窄且小的电极部分处形成稳定的等离子体并且产生高密度等离子体。

为了解决上面的问题，本发明的权利要求1的方面（aspect）是一种等离子体发生器，其被提供有圆柱形腔室部分，该圆柱形腔室部分具有圆柱电极（1）；孔板（4），其设置在该圆柱形腔室部分中以便将该圆柱形腔室部分分隔成具有进气口（10）的第一腔室（2）和具有排气口（11）的第二腔室（3）；杆状电极（5），其设置在第二腔室（3）内部并位于圆柱电极（1）的中心轴处，以及子电极（6），其设置在第一腔室（2）处并且能够施加与该圆柱电极（1）不同的电势，该等离子体发生器在圆柱电极（1）与杆状电极（5）之间施加电场以产生等离子体，进一步在圆柱电极（1）和子电极（6）之间分离地施加电场以产生与在杆状电极（5）和圆柱电极（1）之间产生的等离子体分离的等离子体，以及具有通过孔板（4）的孔连接的第一腔室（2）和第二腔室（3）的等离子体区域。

由此，可以增大等离子体密度以便增加活性反应离子并且可以稳定而更快速度地进行处理。可以在窄且小的电极空间内提供激活电子和离子，从而提高该等离子体的粒子密度并甚至使用低电压保持放电。

本发明权利要求2的方面包括本发明权利要求1的方面，其中在杆状电极（5）和圆柱电极（1）之间产生的等离子体是辉光放电，并且在圆柱电极（1）和子电极（6）之间产生的等离子体是辉光放电或弧光放电。由此，存在与本发明权利要求1的方面类似的效果。

本发明权利要求3的方面包括本发明权利要求1的方面，其中第二腔室（3）的压力低于第一腔室（2）的压力。由此，存在与本发明权利要求1的方面类似的效果。

本发明权利要求4的方面包括本发明权利要求1的方面，其中第二腔室（3）的压力是300Pa至101kPa的压力。

本发明权利要求5的方面包括本发明权利要求1的方面，其中从进气口（10）引入的气体是稀有气体、烃和氧气中的任何一种，或者是两种或多种上述气体的组合。