[发明专利]材料涂敷设备

说明书

本申请是1988年2月12日申请的悬而未决的155，206号美国专利申请的部分继续申请。

本发明是关于一种材料涂敷设备，举例说，用溅射法或汽相淀积法将材料涂敷到配置在真空室中的一个基片上的设备。真空室中有一个电子发射器连同一个阳极安置在一个单独的发生器室中。发生器室与真空室连通，而引入发生器室的生产气体产生大面积等离子体，由在等离子体发生器与靶系统之间的磁铁的作用加以引导。加上可调节的电压使等离子体中的离子获得一个迎着靶面的加速度从而溅射或汽化靶面以便对基片进行涂敷。

有一种制造透明热反射镜的方法的公知技术（欧洲专利EU-PA0020256），该方法是将各色各样的氧化铟薄膜或各色各样的氧化锡薄膜淀积在一个基片上，其中采用了溅射、热蒸发、真空淀积或电子轰击等方法在聚合物基片上进行低温淀积，在淀积过程中采用氧分压，由此直接制造出上述透明度和反射能力都高的材料的薄膜。

在实施这种方法所使用的设备中，用水冷却的靶体是与配备有一个气体进口的真空室中的辐射源产生的离子束成大约45度角配置的，喷射出来的靶源材料在与靶体成一个角度且涂敷有聚合物的基片上形成一层涂敷层。

古贝尔、甘贝尔和高恩三人在阿姆斯特丹北荷兰物理出版部门出版的1984年第121期第277～282页的“核材料杂志”（Journal    of    Nuclear    Materials）中，广同等人在阿姆斯特丹北荷兰物理出版部门出版的1986年第141～143期“核材料杂志”（Journal    of    Nuclear    Materials）第193～197页中，还有古贝尔等人在阿姆斯特丹北荷兰物理出版部门出版的1987年第145～147期“核材料杂志”（Journal    of    Nuclear    Materials）第61～70页中分别公开了一种带离子束发生器的等离子体发生器。

古贝尔等人的等离子体发生器是配置在与真空室连通的独立小室中，同时独立小室近乎圆柱形的壁构成阳极，且设有生产气体的进口接头。靠近圆柱形小室一端背离实际真空室的部分壁上安置有一个加速器。往发生器中的试样或靶体上加偏压使试样腐蚀，以便研究等离子体对不同材料的影响。

古贝尔等人的发生器产生小型的圆柱形等离子体，且不能达到高的溅射速率，因为加到靶体上的电压有限。加到靶面的最高电压仅为300伏，电流密度达1安/平方厘米。

本发明提供一种借助于外部产生的、大面积、横截面形状变化着的等离子体，高速溅射和/或蒸发金属或绝缘材料的设备。加到靶体上的功率比现有技术诸如磁控管二极管之类的器件中的大得多。该设备的结构简单，且等离子体的产生与靶体无关。与现有技术的系统相比，该设备中的靶电压和靶电流可以彼此独立地加以调节。

相比之下，现有技术磁控管所需的工作压力必须在3～10毫乇范围内，而在这些压力下，溅射出来的原子其平均自由程充其量也只有一个厘米。由于行程长度如此之短，因而溅射出来的物质在到达基片之前就散开了。一般说来，要使磁控管达到实用的溅射速率需要400～600电子伏的能量，但在这些能级下，基片和靶体会显著损坏，且靶面上的各种化学反应受到抑制。参照IBM（国际商用机器公司）的4，588，490号美国专利。此外，磁控管系统是有专用的材料的，这就是说，靶面的二次电子产量确定了等离子体的性质。另外磁漂移（EXB）对溅射的影响，其中电力线（E）与磁力线（B）交叉，是周知的现象，如贝宁（美国专利2，146，025）和夏宾（美国专利4，166，018）解释过的那样。

在本发明中，有可能将涂敷系统从采用一般磁场辅助式阴极溅射转换成用外部产生的等离子体进行的阴极溅射。此外，靶体的有效厚度尽可能大，且其消蚀作用尽可能均匀。

本发明提供溅射涂敷或汽相淀积用的涂敷设备，最好是溅射涂敷用的涂敷设备，该设备包括：一与等离子束发生器连通的真空室、一处在真空室内的靶体（包括将等离子束引向和成形在靶面上的磁力装置）、一加速撞击着靶面的等离子束中的离子以形成溅射粒子的离子加速装置、一安置在小室中为待涂敷的基片提供溅射粒子的基片支座和将部分等离子束偏向基片的偏转装置。靶体可设在等离子束的路径中或路径外。

等离子束发生器包括一电子发射器、一位于发射器下游具有导入生产气体以点燃等离子束的气体进口的管形阳极、一与阳极和真空室连通的作业室，以及将等离子束成形和导入阳极和作业室的磁力装置。