[发明专利]一种弧形电极等离子体增强化学气相沉积装置

说明书

本发明提供一种弧形电极等离子体化学气相沉积装置，能够避免板间电缆与电极的相对滑动，消除了划痕缺陷。该装置的放卷室、镀膜室、收卷室三个腔室相连，形成真空腔体，真空泵与所述真空腔体相连，形成抽气系统；卷绕机构与纠偏机构相连，圆形电极和弧形电极安装在镀膜室内，基底材料紧贴圆形电极表面并与圆形电极同步转动；送气单元、射频功率源与弧形电极相连，送气单元将工作气体送入圆形电极与弧形电极之间，在射频功率源的作用下，在圆形电极和弧形电极之间产生等离子体，基膜紧贴在圆形电极上，通过卷绕机构和纠偏机构控制基膜的运动，在基膜上沉积涂层。

技术领域

本发明涉及一种弧形电极等离子体化学气相沉积(PECVD)装置，属于表面工程技术领域。可利用本发明在多种基底材料上制备硅氧烷涂层，用于低轨道航天器表面材料的原子氧防护及民用产品的高阻隔涂层。

背景技术

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术是利用等离子体辅助化学气相沉积(CVD)的方式之一，被广泛用于获取性能良好的低温薄膜。通常采用平行平板电极，在低压容器内的两极上加高频电压，产生射频放电形成等离子体，射频电源采用电容或电感耦合方式。工业应用上，通常需要较高沉积速率并保证大面积基片上的薄膜均匀性，薄膜的均匀性包括薄膜厚度的均匀分布和薄膜性能的均匀一致性。目前所应用的设备在镀制大面积薄膜时存在的主要问题是：1)射频电流在等离子体电极边缘分布的不均匀性造成等离子体电位和功率密度的分布不均匀。2)当等离子体或基片的尺寸远大于波长时，驻波效应引发等离子体的不均匀分布。3)由于等离子体的流动性和气体注入过程中以及电场分布的不均匀性，造成薄膜厚度和结构的非均匀性。4)连续镀膜过程中，平板电极容易对基底材料产生划伤。

为了得到高质量的薄膜，依赖于多种设备和工艺条件的优化。包括：腔室结构、电极形状、电极间距离、气体流量分布、电场分布、等离子体电源工作参数等相互之间的匹配和优化。而这些参数影响沉积涂层的缺陷数量、附着力、致密性、均匀性等性能。

随着卷绕式PECVD镀膜需求的增加，平行平板等离子体增强化学气相沉积设备暴露出诸多技术缺陷，如：电场分布不均匀、上下电极划伤基膜、镀膜温度不易控制等，已经不能满足高质量PECVD镀膜的需求。空间用太阳电池阵板间电缆由厚度0.28mm的铜箔和厚度25um聚酰亚胺两种材料复合而成，是一种半刚性的结构，宽度约0.25m，长度40m。如果采用平行平板PECVD镀膜设备，在镀膜过程中，电极容易划伤板间电缆表面的聚酰亚胺材料，导致镀制的膜层质量不高。

发明内容

本发明提供一种弧形电极等离子体化学气相沉积装置，能够避免板间电缆与电极的相对滑动，消除了划痕缺陷。

一种弧形电极等离子体化学气相沉积装置，其特征在于，该装置由放卷室，卷绕机构，离子源，圆形电极，镀膜室，收卷室，纠偏机构，真空系统，弧形电极，送气单元，射频功率源组成；

其中，放卷室、镀膜室、收卷室三个腔室相连，形成真空腔体，真空泵与所述真空腔体相连，形成抽气系统；卷绕机构与纠偏机构相连，圆形电极和弧形电极安装在镀膜室内，基底材料紧贴圆形电极表面并与圆形电极同步转动；送气单元将工作气体送入圆形电极与弧形电极之间，在射频功率源的作用下，在圆形电极和弧形电极之间产生等离子体，基膜紧贴在圆形电极上，通过卷绕机构和纠偏机构控制基膜的运动，在基膜上沉积涂层。

卷绕机构由放卷轴和收卷轴组成，实现基底材料的卷绕。

一种弧形电极等离子体化学气相沉积方法，通过送气单元将工作气体送入镀膜室中的圆形电极和弧形电极之间，并由真空单元将圆形电极和弧形电极间的真空度维持工艺要求的真空度；当开启射频电源后，在射频电场的作用下，圆形电极和弧形电极之间产生等离子体，将工作气体离解成活性基团，通过卷绕机构和纠偏机构控制基底材料的运行速度和张力，所述活性基团沉积在基底材料上，形成需要的膜层，实现在半刚性基底材料上卷绕镀膜。

本发明的有益效果：