[发明专利]离子源溅射

说明书

本发明涉及一种离子源，其包括：电极(1)；反电极(2)；装置(3)，其用于在电极(1)和反电极(2)之间产生电势；一个或多个磁体(4)，其被布置为在使用中限制在施加所述电势时在电极(1)周围产生的等离子体；以及孔隙，其在反电极中，来自所述等离子体的离子通过该孔隙可以逸出；其特征在于：用于在电极(1)和反电极(2)之间产生电势的装置(3)包括DC信号发生器，该DC信号发生器：电连接到电极(1)和反电极(2)；适于在使用时向电极(1)和反电极(2)施加基线DC电势，其中电极(1)的DC电势相对于反电极(2)的DC电势为正；以及适于在使用时施加叠加在基线DC电势上的DC脉冲(33)的时序。

技术领域

本发明涉及用于在非常有限的空间中进行溅射、离子处理、工艺控制和涂覆的离子的产生和控制。本发明还涉及本发明的本装置作为用于反馈等离子体或非等离子体过程控制的传感器的使用。使用该类型的装置作为传感器的反馈控制系统、使用这些装置和/或传感器的制造工艺和方法、以及由本发明处理的材料和部件也是本发明的部分。

本发明还涉及等离子体工艺的控制，例如，氩气(或其它惰性气体混合物)或惰性气体(诸如氦气)加上诸如氮气、氧气、碳氢化合物气体、诸如水的蒸汽、硅氧烷(如六甲基二硅氧烷)、诸如高蒸汽压单体雾的雾化组分、或任何种类的相(固、液、气)的其它混合物的反应性气体中的材料的磁控溅射。本发明还涉及用于反馈等离子体或非等离子体工艺控制的传感器的使用、使用该类型的传感器的反馈控制系统、使用这些传感器的制造工艺和方法、以及本发明的材料和部件。

背景技术

许多工业真空涂覆应用取决于对等离子体环境附近或其中的物质的工艺控制。其中之一是无源磁控溅射工艺，其中通常将具有光谱信息(特定波长的强度)的光信号或具有目标操作信息的电压信号作为反馈[发明人为J.CHAPIN、C.R.CONDON，1979年9月4日授权的专利号为4,166,784且名称为“用于真空沉积设备的反馈控制”的美国专利]。为了良好的工艺控制，通常需要一个良好的反馈系统，其中适当的传感器反馈信息与工艺变化有关。

等离子体技术中的主要问题之一在于传感器数量有限以及在进行关键的等离子体工艺期间传感器的不稳定性。气体监测装置[C.NOMINE，D.PIERREJEAN，US2006290925][V.BELLIDO-GONZALEZ，D.MONAGHAN，B.DANIEL，GB2441582]提供经由辅助等离子体监测过程的可能性，以便控制或监测主等离子体或主腔室工艺。这些装置的检测经由对辅助等离子体的光谱分析关注于气体成分混合物。然而，激发通常限于气相元素。一些控制工艺受益于具有传感器的本地电抗元件。本发明通过从作为本发明的部分的电极的离子溅射中引入这种类型的元素来实现这一点。

另外，由于小型化能力，本发明提供了使用这种装置用于在诸如同步加速器的粒径加速器的非常小直径和长管中发现的那些非常有限空间的涂覆、等离子体工艺和离子处理的可能性。

进一步地，许多工业真空涂覆应用取决于对等离子体环境附近或其中的物质的工艺控制。其中之一是无源磁控溅射工艺，其中通常将具有光谱信息(特定波长的强度)的光信号或具有目标操作信息的电压信号作为反馈[发明人为J.CHAPIN、C.R.CONDON，于1979年9月4日授权的专利号为4,166,784、名称为“用于真空沉积设备的反馈控制”的美国专利]。为了良好的工艺控制，通常需要一个良好的反馈系统，其中适当的传感器反馈信息与工艺变化有关。等离子体技术中的主要问题之一在于传感器数量有限以及在关键的等离子体工艺的运行期间传感器的不稳定性。气体监测装置[C.NOMINE，D.PIERREJEAN，US2006290925][V.BELLIDO-GONZALEZ，D.MONAGHAN，B.DANIEL，GB2441582]提供经由辅助等离子体监测工艺的可能性，以便控制或监测主等离子体或主室工艺。这些装置的检测经由对辅助等离子体的光谱分析关注于气体成分混合物。