[发明专利]真空中底基涂层的装置

说明书

本发明涉及一种在真空中底基涂层的装置，它由一个交流电源组成，该交流电源与两个设在一真空涂层室中的阴极相连接，后者与极靶相互电作用，极靶被雾化，其雾化的粒子沉淀在底基上，其中在涂层室中引入一种生产气体，并在交流电源与阴极对之间设置了一个网络，它起滤波作用并由变压器、线圈及电容构成。

业已公知了一种制造薄层的雾化装置(DD252205)，它由一个磁系统及至少两个布置其上的、由待雾化材料作成的电极，这些电极在电方面构成了一个气体放电部分的交替的阴极及阳极。为此目的，这些电极被连接在最好为50Hz的一个正弦波交流电压上。

该公知的雾化装置应特别适用于通过反应雾化的介电层的沉淀。通过该装置用约50Hz工作应可避免在阳极上形成闪电及在金属涂层的情况下的电短路(俗称电弧放电)。

在另一种已公知的用于雾化沉积一薄膜的装置中，沉积不同材料层的速度是可调节的(DE3912572)。为了达到极薄的层群，至少设置了两个不同类型的且设在阴极侧的反电极。

另外公知了用一种电绝缘材料，例如二氧化硅(SiO₂)使一底基反应涂层的方法及装置(DOS4106770)，它由一个交流电源组成，该电源与一个设在涂层室中包括磁铁的阴极相连接，这些阴极与极靶相互作用，其中交流电源的两个非接地输出端各与一个携带一极靶的阴极相连接，其中在涂层室中的两个阴极并列地设置在一个等离子空间中，并对于相对放置的底基总具有大约相等的空间距离。这里放电电压的有效值由对通过一个导体连接在阴极上的电压有效值的检测来测量，并作为直流电压通过导线传送给一个调节器，后者通过一个调节阀这样来调节从容器到分配导管的反应气体流，即所测量的电压将与一给定电压值相一致。

最后公知了一种使底基反应涂层的装置(DOS4136655.7)，其中具有一个与真空室电隔离的由两个彼此电分离的且构成磁控管阴极的部分组成的阴极，在该装置中具有磁轭和磁铁的靶基体作为一部分(中间经由一个电容器)连接在一个直流电压源的负极上，而靶作为另一部分通过一个导线及中间连接了一个扼流圈及与其并联的电阻连接到电源上，并且其中靶经由另一电容与电源正极及阳极相连接，阳极本身(中间经由一电阻)接地，其中与无感电容相串联的电感连接到至电阻及主扼流圈的分支导线上，及电阻的值典型在2kΩ及10kΩ之间。这种较早的装置是这样构成的，以致它抑制了在涂层处理期间出现的绝大多数的电弧并使电弧能量降低，及改善了电弧以后的等离子重触发。

溅射方法的可利用性由于处理稳定性而停滞不前并正在下降。这就是说，该装置必须长时间(300小时)稳定地及无电弧地保证电数据(阴极电流，功率)及层的光学数据(折射指标，层厚，层厚分布)。

阴极的长度愈大，所需的功率愈大且愈难满足稳定性的要求。它的物理背景是，电压由压力、气体种类及靶表面的性能来决定。而电流正比于长度地上升。靶表面性能的小变化引起小的电压变化，但是与由于大的阴极长度产生的大电流相乘得到了过大的功率变化，这可能会引起靶的局部熔化。

特别成问题的是，在大功率时保持沉淀层的氧化度。这个任务是这样产生出来的，即对于建筑玻璃等大面积涂层沉淀了氧化物，其中被一种具有氧一氩混合物的金属靶溅射，以便保持一确定的氧化物变更，该氧化物变更是需要的，以便调整层系的颜色或抗腐蚀稳定性。

如果在恒定功率下提高氧份额，则“在氧化物方式中使阴极倾覆”。如果提高氧份额仅很小地超过“倾覆点”，则可通过在金属方式中提高功率使阴极恢复。    

阴极的两个基本特性是已知的：

类型1：阴极电阻随反应气体份额增加而减少。

类型2：阴极电阻随反应气体份额增加而增大。

存在哪种类型依赖于材料及反应气体种类。

大多数应用中使用氧份额与功率的一个比例作为“工作点”，它位于“倾覆点”的附近。其依据在于，在该区域中达到了最高的氧化物涂层额。对于装置的控制该工作点是非常不利的，因为很小的功率波动，可能导致氧或阴极周围环境方式的突变并由此生产出废品。

基于上述关系，即随着阴极的加大功率波动急剧地上升，阴极稳定工作的余度愈来愈小，以致在无附加措施时，对于不容易满足的材料如Si/SiO₂在技术上将根本不能再工作。

本发明的目的在于，在最高功率时借助自稳定性也能保证可靠的工作。