一种低温等离子体产生设备的制作方法

1.本实用新型涉及等离子体声场设备领域，尤其涉及一种低温等离子体产生设备。


背景技术：

2.常见的低温等离子体设备多用于半导体器件的表面清洁，表面活化和薄膜刻蚀，现有技术中，低温等离子体的产生设备主要由供气单元、供电单元和真空维持系统阻成。工作时，在分子泵的作用下，将腔室内部的气压抽至高真空(10
‑4pa以下)，向腔室内充入反应气体，通过真空系统将密封腔室的真空度维持在100pa，然后给平行极板的正负极输入高的直流电压直至工作气体的击穿电压时，腔体类的反应气体被电离，在密闭真空中形成辉光等离子体。
3.在现有的等离子体技术中，采用正负电极的高压电离产生等离体的方案中，工作气体充满平行板的极间后，增加极间电压击穿后产生的带正电的原子和电子由于在空间内只受到两极间电场力的作用，导致带正电的原子和带负电的电子会向两级板面聚集，无法有效的形成带电原子和未电离的粒子、电子和未电离的粒子间的二次碰撞，导致等离子的生成效率偏低。同时由于只受电极间电场力的作用，导致在两极间的空间内，等离子体的能量密度分布不均匀，在等离子体处理表面时，表面处理的均匀性很差。由于大量电离气体需要很高的电源功率，所以要达到理想的等离子体的能量密度，对电源的能量要求很高。因此现有的技术的不足点可归纳为：耗能高、电离率低，极板寿命短。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，而提供一种低温等离子体产生设备。
5.为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种低温等离子体产生设备，包括：真空箱，其内部具有可产生等离子体的反应腔；气压控制单元，其包括气泵，该气泵与反应腔连接以控制反应腔内部气压；供气单元，其与反应腔连接以向反应腔内充入反应气体；供电单元，其包括电源、正极板和负极板；所述电源的正极和负极分别与正极板、负极板电连接，所述正极板和负极板间间隙设置；此外，其还包括磁场发生单元，以用于改变带电粒子的运动方向。
7.进一步地，所述磁场发生单元为永磁体，该永磁体设于正极板和负极板的侧面并产生匀强磁场。
8.进一步地，所述磁场发生单元为通电线圈，该通电线圈设于正极板和负极板的侧面并产生交变磁场。
9.进一步地，所述气压控制单元还包括apc系统，以根据反应腔内的工作状态控制真空度。
10.进一步地，所述气泵为分子泵或扩散泵。
11.进一步地，所述正极板和负极板之间的电势差为8至16kv；所述电源位于反应腔的
外侧，并通过导线电连接正极板和负极板。
12.进一步地，所述正极板和负极板之间的间隙为50mm至90mm。
13.由于采用了以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：
14.本实用新型的低温等离子体产生设备，其反应腔内被电离的带电粒子在电场力和洛伦磁力的作用下会螺旋式地靠近正极板或负极板，因此：
15.带电粒子在到达正极板或负极板前运动路线变得更长，更容易与运动路径上的气体原子发生碰撞电离，产生多个带电粒子，这些带电粒子也向正极板或负极板运动并与路径上的气体原子发生碰撞电离，从而在多次碰撞中，带电粒子将雪崩式地增加，降低产生特定等离子体密度所需要的供电电源能量，增加了电离率节约了能源；
16.此外，带电粒子在碰撞过程中，带电粒子的方向改变，动能减小，等离子将从稳定的辉光放电转向弧光放电，从而有效地增加了电极板的寿命。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。
18.图1为实施例一的总体结构示意图；
19.图2为实施例一的中带负电粒子的运动原理图；
20.图3为实施例一中带负电粒子与中性粒子的碰撞原理图。
21.附图标记：
22.1.真空箱；11.反应腔；2.气压控制单元；21.分子泵；22.apc系统；3.供电单元；31. 电源；32.正极板；33.负极板；4.供气单元；5.磁场发生单元。
具体实施方式
23.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
25.除非另作定义，本专利文件中所使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具
有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
27.实施例一：
28.请参阅图1至3，本实用新型提供一种低温等离子体产生设备，包括：真空箱1，该真空箱1为密闭设置，其内部具有可产生等离子体的反应腔11；气压控制单元2，其包括气泵，该气泵与反应腔11连接以控制反应腔11内部气压；供气单元4，其与反应腔11连接以向反应腔11内充入反应气体；供电单元3，其包括电源31、正极板32和负极板33；所述电源31 的正极和负极分别与正极板32、负极板33电连接，所述正极板32和负极板33间间隙设置；此外，其还包括磁场发生单元5，以用于改变带电粒子的运动方向。
29.如图2和3所示，本实施例中，所述磁场发生单元5为永磁体，该永磁体设于正极板32 和负极板33的侧面并产生匀强磁场，该匀强磁场为带电粒子提供洛伦磁力。因此，当电离后的带电粒子在正极板32和负极板33之间的电场中运动时，也会受到洛伦磁力的作用，并且在这两个力的合力下，带电粒子螺旋式地靠近正极板32或负极板33。进一步地，带电粒子在运动过程中会与不带电粒子发生碰撞以至于动能减小以及运动方向改变，在碰撞后，由于带电粒子一直受到电场力和洛伦磁力作用，其依然会向正极板32或负极板33运动。
30.还需要说明的是，本实施例中设置永磁体产生的匀强磁场仅为本实用新型的一种实施方式，在另一实施例中，本领域的技术人员也可在电极板的侧面设置通电线圈以产生交变磁场。即，任何在反应腔11内产生洛伦磁力的技术方案都应该落入本实用新型的保护范围内。
31.如图1所示，所述气压控制单元2还包括apc系统22，该apc系统22电连接于气泵，以根据反应腔11内的工作状态控制真空度。进一步地，本实用新型要求保护的设备在工作时，所述apc系统22首先控制气泵将反应腔11的压力抽至10
‑4pa；再当供气单元4将反应气体冲入反应腔11中，所述apc系统22将真反应腔11内的压力控制在100pa左右。需要说明的是，本实施例中所用的气泵为分子泵21。在另一实施例中，本领域的技术人员也可通过选择扩散泵作为抽真空装置。
32.如图1所示，所述电源31位于反应腔11的外侧，并通过导线电连接正极板32和负极板 33。通过在反应腔11外侧设置电源31，可方便地开关电源31以控制电离反应的进程。此外，所述正极板32和负极板33之间的电势差为8至16kv，更具体地，本实施例中的正极板32 和负极板33之间的电势差为12kv。需要说明的是，现有技术中的等离子体产生装置，其正极板32和负极板33之间的电势差一般为20kv,且电离率低于本实施例中所述的等离子体产生装置。
33.其它需要说明的是，所述正极板32和负极板33之间的间隙为50mm至90mm，更具体地，本实施例中正极板32和负极板33之间的间隙为70mm。
34.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。