具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及高频常压等离子头具有高频匹配部及分析传感器的高频常压等离子发生装置。更详细地，包括：外壳，内置有现有高频常压等离子头；高频输入端，设置在用于遮蔽内置于上述外壳的上述高频常压等离子头的上部的上板上；以及匹配部，用于对向上述高频输入端输入的高频和阻抗进行匹配。本发明专利技术的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置的特征在于，作为上述匹配部的输出的经匹配的高频输出通过分析传感器来检测向上述高频常压等离子头供给的高频的电特性。

【技术实现步骤摘要】
具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置
本专利技术涉及高频常压等离子头具有高频匹配部及分析传感器的高频常压等离子发生装置。更详细地，本专利技术的头具有匹配部及分析传感器的高频常压等离子发生装置包括：外壳，内置有现有高频常压等离子头；高频输入端，设置在用于遮蔽内置于上述外壳的上述高频常压等离子头的上部的上板上；以及匹配部，用于对向上述高频输入端输入的高频和阻抗进行匹配。本专利技术的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置的特征在于，作为上述匹配部的输出的经匹配的高频输出通过分析传感器来检测向上述高频常压等离子头供给的高频的电特性。
技术介绍
通常，在对半导体或液晶显示装置(LCD)中的结构物进行蒸镀或图案化(patterning)方面使用等离子发生装置。等离子(plasma)是指由离子、电子、自由基(radical)等形成的离子化的气体状态，这种等离子在高温状态下或借助强电场或高频电磁场(RF，electromagneticfields)生成。尤其，借助辉光放电(glowdischarge)生成等离子通过直流或因高频电磁场引起的自由电子形成，所引起的自由电子通过与气体分子碰撞来生成离子、自由基、电子等的活性因子。如上所述的活性因子在物质的表面起到物理性或化学性作用，来改变物质表面的特性。借助如上所述的活性因子刻意改变物质表面特性被称作表面处理，通常，借助等离子所进行的表面处理是指利用等离子状态的反应物质对物质的表面进行清洗或蚀刻。这种等离子处理方法可对形成等离子状态的区域在腔室内处于何种气压状态进行分类，其中，若在接近大气压(AtmosphericPressure，常压)的压力状态下生成等离子，则可在腔室内部的双电极状态下获得稳定的等离子特性，因此广泛应用于等离子表面处理，这种在接近大气压的压力状态下生成等离子并进行表面处理的装置被称为常压等离子发生装置或常压等离子处理装置。并且，如上所述的高频常压等离子发生装置根据施加高频的板的位置大多分为直接(direct)式等离子发生装置和远程(remote)式等离子发生装置，其中，远程式等离子发生装置使施加高频的板与需进行表面处理的基板面相互垂直，具有金属配线受等离子状态气体损伤少的优点，因此在工业领域广受青睐。图1为以往的高频常压等离子发生装置的立体图，在形成装置外观的外形物4设置的高频连接端子2′与高频输入电缆2相连接，气体连接端子3′与气体流入管3相连接，向高频输入电缆2输入高频输出器的高频，向气体流入管3注入用于发生等离子的氩(Ar)等气体，则气体通过内置于外形物4的头(未图示)向外形物4的下部流动，向下部流动的气体在设置于头内部并施加高频的两个板之间形成等离子状态，使所发生的等离子作用到需进行表面处理的对象物来进行对象物的表面处理，这种常压等离子发生装置已在韩国专利公开第10-2005-54606号中以常压等离子处理装置进行了公开。这种高频常压等离子发生装置从高频输出器接收高频，在高频输出器与高频常压等离子发生装置之间设置匹配器(matcher)，为了避免从高频输出器输出的高频在负荷侧返回而减少行波电力来使得效率下降或消除因返回的反射波电力而使高频输出器受损的可能性，匹配器在高频输出器与常压等离子发生装置之间起到使高频输出器与常压等离子发生装置之间的阻抗(impedance)值相匹配(matching)的功能，从而可向负荷供给消除反射波电力返回的品质最佳的高频。但是，在大型高频常压等离子头中，由于阻抗明显小，因而在用于连接阻抗匹配器的输出端子与高频常压等离子头的输入端子之间的高频同轴电缆产生极大的高温热量，致使连接器和电缆受损，导致很多高频电受损。由于上述高频同轴电缆的连接成问题，因而为了使上述阻抗匹配器的输出直接连接到高频常压等离子头的输入端子，只能把阻抗匹配器设置到高频常压等离子头的上端部，但是，这样一来将因高频常压等离子头具有宽度窄长度长的特性而导致在与宽度宽的阻抗匹配器相结合方面存在结构上的问题。
技术实现思路
本专利技术用于在大型常压等离子发生装置中解决如上所述的以往的诸多问题，本专利技术的目的在于在高频常压等离子头安装匹配器及分析传感器来提供实现一体化的常压等离子发生装置，即在用于生成等离子的常压等离子头的上端，除在中心部设置的气体注入口之外，确保其余空间，以可在所确保的空间设置阻抗匹配部的方式将突出形成于上端的气体分配配管等所有配件内置于上述常压等离子头，以此形成高频常压等离子头，在上述高频常压等离子头的上端设置上述阻抗匹配部，在上述阻抗匹配部输出端与上述高频常压等离子头的电极之间安装分析传感器，从而分析电压、电流、相位及波形等电特性，并收集相应数据。用于实现如上所述的目的的本专利技术的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置的特征在于，使匹配部在高频常压等离子头的上端实现一体化，并安装可预估常压等离子质量的分析传感器，上述匹配部用于在从外部高频发生器输出的高频与常压等离子头之间对阻抗进行匹配。专利技术效果若将具有如上所述的结构的本专利技术的采用分析传感器的匹配部一体型常压等离子发生装置的匹配部输入阻抗设置成50Ω，则可通过特性阻抗为50Ω的高频同轴电缆连接输出阻抗为50Ω的外部高频发生器的输出端与上述本专利技术的输入端之间，从而可用最小高频损失进行远距离供给。并且，根据本专利技术，通过将匹配部和头一并内置而成的一体型来消除因用于连接现有的设置于外部的匹配器的输出端子与头的高频输入端子之间的高频输入电缆而产生的发热现象，阻断在高频电缆所产生的高频电力损失，从而可明显降低由此产生的故障发生率，具有可稳定地运行等离子发生装置的效果。并且，若在常压等离子头的长度方向的侧面根据所需数量贴上沿着长度方向折叠的一个或一个以上的多个常压等离子头，并在上方安装匹配部来向常压等离子头供给高频电则更具效果，因而不仅更加便于制造大型常压等离子设备，而且可通过使高频发生器及气体供给系统实现单一化、减少其他附加设备的组装工序数量，来减少很大一部分成本。分析传感器通过连接在匹配部输出端与常压等离子头输入端之间来检测所供给的高频的特性，即检测电压、电流及相位，这些直接关系到在头发生的等离子的质量。若对此进行分析并应用到工序条件上，则具有可快速应对工序中有可能产生的问题及工序开发。附图说明图1为以往的高频常压等离子发生装置的立体图。图2为本专利技术的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置的外形立体图。图3为本专利技术的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置中的单高频常压等离子头10的立体图。图4为本专利技术的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置中的单头单匹配部60s的内部立体图。图5为本专利技术的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置中的双高频常压等离子头20的立体图。图6为本专利技术的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置中的双头单匹配部60d的内部立体图。图7为本专利技术的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置中的将第一可变电容器的真空可变电容器(VVC)替换成空气可变电容器(AVC)的双头单匹配部60d的内部立体图。图8为本专利技术的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置中的双高频常压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置，其特征在于，在用于遮蔽内置有用于生成等离子的高频常压等离子头的外壳的上部的上板上设置高频输入端和用于对向上述高频输入端输入的高频和阻抗进行匹配的匹配部，作为上述匹配部的输出的经匹配的高频输出通过附设于上述匹配部的分析传感器，来检测向上述高频常压等离子头供给的高频的电特性。

【技术特征摘要】
2015.10.23 KR 10-2015-01483581.一种具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置，其特征在于，在用于遮蔽内置有用于生成等离子的高频常压等离子头的外壳的上部的上板上设置高频输入端和用于对向上述高频输入端输入的高频和阻抗进行匹配的匹配部，作为上述匹配部的输出的经匹配的高频输出通过附设于上述匹配部的分析传感器，来检测向上述高频常压等离子头供给的高频的电特性。2.根据权利要求1所述的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置，其特征在于，上述高频常压等离子头为单高频常压等离子头(10)，在上述单高频常压等离子头(10)中，在头本体(11)的左侧剖面附着有用于防止气体及冷却介质泄漏的左侧剖面块(15)，在头本体(11)的右侧剖面附着有右侧剖面块(16)，上述右侧剖面块(16)用于通过电极引入导电体杆(17)向形成于上述单高频常压等离子头(10)下部的等离子反应器供给高频电，并防止气体及冷却介质泄漏，在上述头本体(11)的中央附着有使气体向头本体(11)的内部流动的气体集合管(13)及气体集合管流入口(12)，在上述头本体(11)的右侧上端分别附着有使冷却介质循环的冷却介质流入口(18a)及冷却介质流出口(18b)。3.根据权利要求1所述的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置，其特征在于，上述匹配部为单头单匹配部(60s)，在上述单头单匹配部(60s)中，供给面板(70)的高频输入连接器(701)与高频同轴电缆(601)相连接，在上述高频同轴电缆(601)的末端，上述高频同轴电缆(601)的外皮借助接地杆(603)接地到上述匹配器下部板(640)，芯线与附着于第一可变电容器(606)后部面的第一后部面冷却板(605)相连接，使附着于上述第一可变电容器(606)后部面的第一后部面冷却板(605)与附着于第二可变电容器(609)后部面的第二后部面冷却板(608)相向，并借助导电体相连接，通过与附着于上述第一可变电容器(606)的前部面的第一前部面冷却板(607)相连接的U字型杆线圈(618)接地到上述匹配器下部板(640)，通过附着于上述第二可变电容器(609)的前部面的第二前部面冷却板(610)与导电体支撑件(611)相连接，上述线圈导电体支撑件(611)与线圈(612)相连接，上述线圈(612)的相反侧末端部分通过第一分析传感器(616)，使上述单头单匹配部(60s)的输出通过电极引入导电体杆(17)向在匹配器下部板(640)的下方形成于上述单高频常压等离子头(10)下部的等离子反应器供给高频电。4.根据权利要求3所述的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置，其特征在于，为了改变上述第一可变电容器(606)和上述第二可变电容器(609)的容量，在上述匹配器下部板(640)进行设置，即，为了改变上述第一可变电容器(606)的容量，在第一可变电容器(606)的调节轴连结第一马达(624)，为了改变上述第二可变电容器(609)的容量，在第二可变电容器(609)的调节轴连结第二马达(625)，通过由安装于上述左侧面(643)的控制板(620)对上述第一马达(624)和上述第二马达(625)控制马达(624、625)旋转量，从而调节第一可变电容器(606)和第二可变电容器(609)的容量。5.根据权利要求3所述的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置，其特征在于，在上述单头单匹配部(60s)内，在线圈(612)与电极引入导电体杆(17)之间安装第一分析传感器(616)，上述第一分析传感器(616)检测根据基于工序条件释放的等离子的特性发生变化的高频电压、高频电流及相位，在使用内置于第一分析传感器(616)的微程序对信号进行数据处理后，通过通信端口(704)向设置于外部的计算机传输数据。6.根据权利要求5所述的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置，其特征在于，在上述供给面板(70)附着有波形监视端口(705)，通过上述波形监视端口(705)与外部波形分析设备联动分析波形特性。7.根据权利要求3所述的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置，其特征在于，附着有控制上述单头单匹配部(60s)的控制板(620)，在上述控制板(620)采用微处理器方式的情况下，检测所输入的高频电压、高频电流及相位信号来将信号转换成数字信号，并在具有微处理器板(621)的控制板(620)生成匹配所需的各种参数，以能够与负荷匹配的方式抽取上述第一马达(624)和第二马达(625)的位置值，在上述控制板(620)对马达(624、625)进行可变调节，从而使得与负荷相匹配，在进行匹配的过程中，通过数字通信单元在计算机显示器上显示各种信息，并执行手动运行及自动运行之间的切换。8.根据权利要求3所述的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置，其特征在于，附着有控制上述单头单匹配部(60s)的控制板(620)，在上述控制板(620)采用模拟方式的情况下，检测所输入的高频电压与高频电流之比，以及检测相位信号，根据信号来添加用于自动调整能够允许的阻抗的自动调整回路，附设能够选择手动调整回路和自动调整回路中的一个的开关回路，来能够选择手动调整回路或自动调整回路中的一个。9.根据权利要求3所述的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置，其特征在于，在对附着于上述单头单匹配部(60s)内部的匹配器件进行冷却方面，通过附着于供给面板(70)的冷却流入连接口(706)注入的冷却介质因冷却管和冷却配件(650)依次相连接而在对附着于上述第一后部面冷却板(605)的上述第一可变电容器(606)的后部面进行冷却之后，通过第一前后面冷却管(630)对附着于上述第一前部面冷却板(607)的上述第一可变电容器(606)的前部面进行冷却，对上述第一可变电容器(606)的前部面进行冷却的冷却介质在对与上述第一前部面冷却板(607)相连接的U字型杆线圈(616)进行冷却后对附着于上述第二前部面冷却板(610)的上述第二可变电容器(609)的前部面进行冷却，之后通过第二前后面冷却管(631)对附着于上述第二后部面冷却板(608)的上述第二可变电容器(609)的后部面进行冷却，对上述第二可变电容器(609)的后部面进行冷却的冷却介质向由铜管制成的线圈(612)内部流动并对线圈(612)进行冷却，在经由设置于上述单高频常压等离子头(10)内部的冷却介质流动通道来对上述单高频常压等离子头(10)进行冷却后，通过附着于供给面板(70)的冷却流出连接口(707)流出。10.根据权利要求1所述的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置，其特征在于，上述高频常压等离子头为双高频常压等离子头(20)，在上述双高频常压等离子头(20)中，使第一头本体(21a)及第二头本体(21b)沿着长度方向附着，在上述第一头本体(21a)的左侧剖面及第二头本体(21b)的左侧剖面分别附着有用于防止气体及冷却介质泄漏的第一左侧侧面块(25a)及第二左侧侧面块(25b)，在右侧剖面附着有右侧剖面块(26)，上述右侧剖面块(26)通过使用上述第一电极引入导电体杆(27a)及第二电极引入导电体杆(27b)分别向设置于上述第一头本体(21a)及第二头本体(21b)下部的两个等离子反应器供给高频电，并防止气体及冷却介质泄漏，在上述第一头本体(21a)的中央及第二头本体(21b)的中央，通过形成于头本体(21a、21b)内部的共四个气体流动通道并利用气体集合管(23)使通过气体流入口(22)流入的气体在设置于上述第一头本体(21a)的下部及第二头本体(21b)下部的两个等离子反应器分配流动，在上述第一头本体(21a)的右侧上端及第二头本体(21b)的右侧上端分别附着有使冷却介质循环的冷却介质流入口(28a)及冷却介质出口(28b)，来在上述双头单匹配部(60d)对匹配器件进行冷却，使所流出的冷却介质在上述双高频常压等离子头(20)内部循环。11.根据权利要求1所述的具有匹配部及分析传感器的一体型高频常压等离子发生装置，其特征在于，上述匹配部为双头单匹配部(60d)，在上述双头单匹配部(60d)中，供给面板(70)的高频输入连接器(701)与高频同轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永撤，
申请(专利权)人：永信射频电子有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR