注射型等离子体处理设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种注射型等离子体处理设备。本发明专利技术提供一种注射型等离子体处理设备，其通过朝工件注射等离子体的方法来处理具有多种面积、尺寸和形状的工件，而不会产生因微弧电子流而导致损坏，所述等离子体是在正常压力下通过电介质阻挡放电产生的。本发明专利技术的注射型等离子体处理设备包括：功率电极板，其在电介质形成于所述功率电极板上的状态下，提供在所述反应室中；接地电极板，其形成有多个孔，界定所述反应室的壁的一部分，且与所述功率电极板协作，以在交流功率被施加到所述功率电极板时，在两者之间产生等离子体；以及气体供应单元，其将反应气体引入所述反应室中，并通过所述接地电极板中的所述孔将所述反应室中的所述等离子体注射到外部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，且更确切地说，涉及一种适合在正常压力条件下使用电介质阻挡放电(dielectric barrier discharge, DBD)对具有多种面积、尺寸和形状的工件进行等离子体处理 的。
技术介绍
一般来说，脉沖式电暈放电和电介质阻挡放电众所周知是大气压力放 电，即一种用于在正常压力条件下产生等离子体的技术。脉冲式电晕放电 是一种用于使用高压脉冲功率来产生等离子体的技术，而电介质阻挡放电 是一种用于通过向两个电极施加频率为几十Hz到几MHz的功率来产生等离 子体的技术，所述两个电极中至少有一者覆盖有介电层。在大气压力;^文电中，系统压力的增加涉及电子平均自由程的显著减少， 且因而需要极端的放电条件。因此，由于现有的大气压力放电系统需要非 常强的电场，所以会引起例如产生等离子体的电源尺寸较大的问题。因此， 需要一种用于在大气压力下容易且便宜地产生大量等离子体的技术。作为使用电介质阻挡放电(DBD)技术的大气压力等离子体处理技术， 颁发给Uchiyaina等人的第5， 124, 174号美国专利揭示了 一种技术，所述技 术用于通过将工件放置在相对的板状电极之间，并使用惰性气体在大气压 力下形成电介质阻挡放电，来赋予待处理的工件的表面亲水性。此外，颁 发给Roth等人的第5， 414, 324号美国专利揭示了 一种技术，所述技术用于 改变例如电4及间距和用于产生大气等离子体(atmospheric plasma)的气 体的成分等条件，来改进放电条件；第6,249, 400号美国专利揭示了一种 使用管状电极而不是板状电极的大气等离子体设备；且第0365898号韩国 专利揭示了一种用于使用等离子体对放置在两个相对的电极之间的工件进 行处理的技术，通过将例如He和Ar的反应气体引入到反应室中，且接着 致使所述反应气体在中间放置有介电板的两个电极之间流动，来在所述电 极之间产生所述等离子体。将参看图l来阐释前述常规技术的实例。常规等离子体处理设备100 包含反应室110，其中安置着分别形成有电介质122和142的两个相对的电 极120和140。借助在两个电极120和140之间发生的放电，以及被引入到 反应室110中并接着在两个电极之间流动的反应气体来产生等离子体。因此，可对放置在两个电极之间的工件T进行等离子体处理。
技术实现思路
技术问题然而，根据前述常规等离子体处理设备，由于应当将工件放置在两个 产生放电的电极之间，所以在处理具有较大厚度、三维复杂形状或较大面 积的工件方面存在局限性。此外，难以致使两个电极彼此隔开若干毫米， 不但不会发生均勾的辉光放电，且会在两个电极之间产生大量微弧电子流(micro arc streamer )。因此，工件《艮可能受到损坏。此外，由于与等离 子体产生区相比，室的总体积相对较大，且引入到所述室中的相当量的气 体对等离子体的产生不起作用，所以存在反应气体的消耗较大且难以快速 供应反应气体的问题。 技术解决方案因此，本专利技术的目的是提供一种注射型等离子体处理设备，其能够通 过使用朝工件注射等离子体的方法来处理具有多种面积、尺寸和形状的工 件(即，待处理的对象)，而不会产生因微弧电子流而导致的损坏，所述等 离子是在正常压力条件(即，大气压力)下通过电介质阻挡放电(DBD)产 生的。本专利技术的另一目的是提供一种注射型等离子体处理设备，其能够快速 地向等离子体产生区供应反应气体且没有较大损失，同时通过使用从反应 室注射的等离子体来对具有多种面积、尺寸和形状的工件进行处理而不会 造成损坏。本专利技术的另一目的是提供一种注射型等离子体处理设备，其具有这样 的结构其电极可容易地冷却，因为所有界定等离子体产生区的电极都暴 露于反应室外部。根据本专利技术的一个用于实现前述目的的方面，提供一种注射型等离子 体处理设备，其用于在反应室中产生等离子体，并将所述产生的等离子体 注射到工件，所述设备包括功率电极板，其在电介质形成于所述功率电 极板上的状态下，提供在反应室中；接地电极板，其形成有多个孔，界定 所述反应室的壁的一部分，并与功率电极板协作，以便在交流功率被施加 到功率电极板时，在两者之间产生等离子体；以及气体供应单元，其将反 应气体？ 1入到反应室中，并通过接地电极板中的孔将反应室中的等离子体 注射到外部。优选的是，所述气体供应单元包含气体注射口 ，所述气体注射口提供 在功率电极板与接地电极板之间的等离子体产生区中，以便将反应气体直接引入到等离子体产生区中。更优选的是，气体注射口提供在邻近于功率电极板处，并且面向下伏的等离子体产生区。或者，气体注射口可提供在反应室的侧壁处，并且面 向等离子体产生区侧。此外，可在反应室的上壁上提供功率电极板，且可在反应室的下壁上提供接地电极板，藉此在反应室的上壁与下壁之间界定等离子体产生区。此外，功率电极板可在上壁上暴露于外部，并且可借助空气冷却或其它冷却手段来冷却。此外，将孔的直径优选确定为等于或小于功率电极板与接地电极板之 间的电极间距的5倍。更优选的是，将孔的直径确定为比功率电极板与接地电极板之间的电极间距大3到5倍。此外，优选将接地电极板与工件之 间的距离确定为等于或小于孔的直径的25倍。更优选的是，将接地电极板 与工件之间的距离确定为比孔的直径大15到25倍。优选的是，将接地电 极板与功率电极板之间的电极间距确定为在0. 03 mm到45 mm的范围内。 更优选的是，将孔的直径确定为在0. 01 mm到9. 0 mm的范围内。此外，孑L 的直径可在从反应室朝工件的方向上增加。这使得穿过接地电极板中的孔 而注射的等离子体能够均匀且广泛地扩散到工件上。根据本专利技术的另一方面，提供一种等离子体处理方法，其包括以下步 骤致使功率电极板与接地电极板之间放电，并在反应室中产生等离子体； 将反应气体？ 1入到反应室中，以便通过形成于接地电极板中的多个孔注射 等离子体；以及通过使用注射的等离子体来对定位在接地电极板下方的工 件进行等离子体处理。优选的是，所述等离子体处理包含表面修饰、Si蚀刻、光致抗蚀剂蚀 刻、灭菌或薄膜沉积。更优选的是，借助形成于接地电极板中的孔的数目、 孔的直径和邻近孔之间的距离来调整所引入的反应气体的量。仍优选的是， 将孔的直径确定为等于或小于功率电极板与接地电极板之间的距离的5倍。附图说明图1是说明根据现有技术的等离子体处理设备的示意图。图2是说明根据本专利技术实施例的等离子体处理设备的示意图。图3是界定指定根据本专利技术的等离子体处理设备的处理特性的参数的视图。图4是说明根据本专利技术的等离子体处理设备中的电极间距与孔直径之 间的相关性的示意图。图5是标绘根据本专利技术的等离子体处理设备中的电极间距与孔直径之 间的相关性的曲线图。图6是说明根据本专利技术的等离子体处理设备的示意图，其中在接地电极板附近发生二次放电效应。图7是在多种条件下在接地电极板附近发生的二次放电的照片视图。图8是说明为等离子体的扩散注射而设计的接地电极板的形状的视图。 图9是标绘根据现有技术等离子体处理设备与根据本专利技术实施例的等 离子处理设备之间的反应气体消耗的比较结果的曲线图。图10是说明根据本专利技术另 一实施例的等离子体处理设备的示意图。具体实施方式下文中，将参看附图详细描述本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种注射型等离子体处理设备，其用于在反应室中产生等离子体并将所述产生的等离子体注射到工件，所述设备包括：　　　　功率电极板，其提供在所述反应室中且上面形成有电介质；　　　　接地电极板，其形成有多个孔，且界定所述反应室的壁的一部分，所述接地电极板与所述功率电极板协作，以便在交流功率被施加到所述功率电极板时，在两者之间产生等离子体；以及　　　　气体供应单元，其用于将反应气体引入到所述反应室中，并通过所述接地电极板中的所述孔将所述反应室中的所述等离子体注射到外部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈年根，白钟文，金东训，李海龙，李近浩，
申请(专利权)人：PSM有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]