專利名稱：真空涂層形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空涂層形成裝置，用于在一基底上形成由電絕緣材料制成的薄膜涂層。
作為一種用于在一基底上形成一由導電材料或電絕緣材料構(gòu)成一薄膜涂層的真空涂層形成裝置，通常已知有如圖20所示的一種離子涂覆裝置和如圖21所示的一種等離子加強型CVD(化學氣相淀積)裝置。
在圖20所示的離子涂覆裝置中，由一壓力梯度型等離子槍11(下文中稱為等離子槍)在一真空腔室12中產(chǎn)生等離子，從而通過氣相淀積而在置于真空腔室12中的一基底13上形成一薄膜涂層。
更詳細地說，等離子槍11包括一連接到放電電源14的負極上的環(huán)形陰極15，以及環(huán)形的第一中間電極16和第二中間電極17，它們分別藉由電阻連接到放電電源14上，而接受來自陰極15側(cè)的放電氣體并將放電氣體設(shè)置成等離子狀態(tài)，以將來自第二中間電極17的等離子狀態(tài)放電氣體向真空腔室12的內(nèi)部輸送。真空腔室12連接到一未圖示出的真空泵，真空腔室12的內(nèi)部保持在預定的減壓狀態(tài)。而且，一會聚線圈18設(shè)置在伸向第二中間電極17的真空腔室12的短管狀部12A的外部，以圍繞該短管部12A。在真空腔室12的下部，設(shè)有一爐槽19，該爐槽連接到放電電源14的正極側(cè)并且由導電材料制成。在爐槽19中形成有一凹槽部，其中裝有用作薄膜涂層材料的導電或絕緣淀積材料20。另外，用于爐槽19的一磁鐵21設(shè)置在爐槽19中。
藉此結(jié)構(gòu)，形成一等離子束22，以從第二中間電極17引向淀積材料20，使淀積材料20蒸發(fā)并且淀積到基底13上的下表面上，從而形成一薄膜涂層。同時，會聚線圈18起到減小等離子束22橫截面的作用，而用于爐槽19的磁鐵21起到將等離子束22引至爐槽19的作用。
另一方面，在圖21所示的等離子加強型CVD裝置中，設(shè)置了一連接到放電電源14正極的陽極31，一設(shè)置在陽極31后部、亦即在與等離子槍11相對的一側(cè)上的陽極31所用的磁鐵32，以及一原料氣體供應(yīng)管33，用它們來代替前述裝置的爐槽19、淀積材料20和磁鐵21。等離子加強型CVD裝置的其它結(jié)構(gòu)基本上與前述裝置相同。
藉此結(jié)構(gòu)，原料氣體和反應(yīng)氣體都經(jīng)過原料氣體供應(yīng)管33輸送到真空腔室12中，并且這些氣體藉由等離子互相分離和結(jié)合而淀積到基底13上，從而在基底13上形成一薄膜涂層。
在采用如圖20和21所示的傳統(tǒng)裝置形成由電絕緣材料制成的薄膜涂層時，絕緣材料粘到爐槽19或陽極31的外表面上、或者真空腔室12的內(nèi)表面或類似部件上，具體地，爐槽19或陽極31的外表面成為電絕緣的。因此，在真空腔室12中不能保持電流，這樣電極在其各種不同部分處充電的現(xiàn)象將隨著時間的推移而變得很明顯。所以，不可能對等離子束22進行連續(xù)而穩(wěn)定的控制，而導致涂層形成穩(wěn)定性被破壞的問題。同時，當這種現(xiàn)象發(fā)生時，在電流流動不能維持的部分上的電子入射被反射，電子的反射將重復，直至通過與離子的結(jié)合使電子中性化，或者直至電子最終到達電子可電氣返回的位置上為止。
而且，由于用于控制等離子束22的磁場存在于真空腔室12中，前述的反射電子、亦即反射電子的運動受到此磁場的限制。因此，為了通過等離子槍11連續(xù)而穩(wěn)定地形成由絕緣材料制成的薄膜涂層，必須在獲得最佳的磁場分布狀態(tài)處以及絕緣涂層很少可能淀積的位置上為反射的電子提供一適當?shù)姆祷仉姌O。
除非反射電子的返回路徑急需改變，大部分反射電子將在控制等離子束22的磁場作用下沿此磁場在等離子束22的路徑中回流。換言之，等離子束22和由反射電子形成的電子束在基本上相同的路徑中往復，而與等離子束22的電子相比，反射電子由于其反射和擴散作用，而會聚效果較差且電壓加速較小。
所以，須將在反射電子用的返回電極上的入射電子束從等離子槍11上放電的等離子束22分離。沒有此分離，將發(fā)生等離子流直接流入反射電子用的返回電極的現(xiàn)象，這樣到達淀積材料側(cè)或陽極側(cè)的等離子束數(shù)量將減少，而使涂層形成效率降低。而且，在陰極15和反射電子的返回電極之間還將發(fā)生直接放電，而使此放電本身反常。從防止絕緣材料淀積的觀點來看，用于反射電子的返回電極最好設(shè)置在離開真空腔室12中的那部分、即產(chǎn)生涂層材料的那部分(在圖20中是淀積材料的位置，或者在圖21中來自原料氣體供應(yīng)管的氣體出口位置)盡可能遠的位置上，并且，從減少裝置尺寸的觀點來看，最好設(shè)置在離開會聚線圈18盡可能近的位置上。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種可以解決上述問題的真空涂層形成裝置。
為了實現(xiàn)此目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于藉由一等離子束而在一設(shè)置于真空腔室中的基底上形成薄膜涂層的真空涂層形成裝置，該真空涂層形成裝置包括一用于向一真空腔室內(nèi)部產(chǎn)生一等離子束的壓力梯度型等離子槍；以及一設(shè)置成圍繞一伸向一等離子槍出口的真空腔室的短管部并使等離子束的橫截面減小的會聚線圈，其特點是，它還包括設(shè)置在短管部內(nèi)、圍繞等離子束并以電懸浮狀態(tài)伸出的絕緣管，以及一藉由短管部內(nèi)的絕緣管圍繞等離子束且其電勢高于出口的電子返回電極。
由于電子返回電極設(shè)置成離開如所述示的淀積材料或氣體出口一段距離，絕緣材料很少可能淀積到電子返回電極上，這樣可防止發(fā)生陰極和電子返回電極之間的不正常放電。所以，形成了沿與等離子束外部的等離子束分開的路徑到達電子返回電極的反射電子流，這樣等離子束可保持連續(xù)和穩(wěn)定。這種維持的可靠性明顯地比未設(shè)置絕緣管和電子返回電極的情況要增加至少兩倍。而且，設(shè)置絕緣管可防止發(fā)生不正常放電，從而使等離子束流入電子返回電極所引起的電能損失減小。因此，還可以在等離子槍所得到的等離子束相同情況下提高涂層形成速率。另外，由于電子返回電極設(shè)置在靠近會聚線圈處，所以易于將此裝置的尺寸制得較小。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于藉由一等離子束而在一真空腔室中的一基底上形成一薄膜涂層的真空涂層形成裝置，該真空涂層形成裝置包括一用于向一真空腔室內(nèi)部產(chǎn)生一等離子束的壓力梯度型等離子槍；以及設(shè)置成圍繞伸向等離子槍出口的真空腔的短管部并且可減小等離子束橫截面的會聚線圈，其特點是，它還包括設(shè)置在短管部內(nèi)、圍繞等離子束并以電懸浮狀態(tài)下伸出的絕緣管；一圍繞短管部內(nèi)絕緣管且其電勢高于出口的第一電子返回電極；以及設(shè)置在遠離等離子束的一空間中、且其電勢與第一電子返回電極相同的第二電子返回電極。
由于第一電子返回電極設(shè)置成圍繞短管部、且第二電子返回電極設(shè)置在遠離如上所示等離子束的一空間中，所以絕緣材料很少可能淀積在爐槽或陽極上，因而可防止發(fā)生第一和第二電子返回電極之間的不正常放電。因此，本發(fā)明的上述效果變得更為顯著。而且，由于藉由第二電子返回電極捕獲了擴散到反射電子流外部的電子，所以返回到第一和第二電子返回電極上的電流與爐槽或陽極上的有效放電電流的比值近似100％，而可使涂層形成速率提高。
通過以下結(jié)合附圖的描述，可對本發(fā)明的這些目的和其它目的、特征有進一步的了解，其中

圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的、采用離子涂覆系統(tǒng)的真空涂層形成裝置；圖2示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的、采用一等離子加強型CVD系統(tǒng)的真空涂層形成裝置；圖3示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的、采用一離子涂覆系統(tǒng)的真空涂層形成裝置；圖4示出了靠近圖3所示裝置中的片狀磁鐵的等離子束的狀態(tài)；
圖5僅示出了根據(jù)本發(fā)明第四個實施例真空涂層形成裝置中的等離子槍、真空腔室的短管部以及其鄰近部分；圖6是從前方看到的圖5所示電子返回電極的一個視圖；圖7僅示出了根據(jù)本發(fā)明第五個實施例、真空涂層形成裝置中的等離子槍、真空腔室的短管部以及其鄰近部分；圖8僅示出了根據(jù)本發(fā)明第六個實施例真空涂層形成裝置中的等離子槍、真空腔室的短管部以及其鄰近部分；圖9僅示出了根據(jù)本發(fā)明第七個實施例一真空涂層形成裝置中的等離子槍、真空腔室的短管部以及其鄰近部分；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第八個實施例一真空涂層形成裝置中的一電子返回電極；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明第九個實施例一真空涂層形成裝置的擋板；圖12示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第十個實施例的、采用一離子涂覆系統(tǒng)的真空涂層形成裝置；圖13是根據(jù)本發(fā)明第十一個實施例一真空涂層形成裝置的第二個電子返回電極的側(cè)視圖；圖14是一截面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第十二個實施例一真空涂層形成裝置中的第二個電子返回電極和一擋板；圖15是一側(cè)視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第十三個實施例一真空涂層形成裝置中的第二個電子返回電極和一涂覆工具；圖16是從前方看到的圖15所示第二個電子返回電極的一個視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明第十四個實施例一真空涂層形成裝置的第二個電子返回電極的側(cè)視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明第十五個實施例一真空涂層形成裝置的第二個電子返回電極和其支撐部分；圖19示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第十六個實施例的、采用一離子涂覆系統(tǒng)的真空涂層形成裝置；圖20示意地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、采用一離子涂覆系統(tǒng)的真空涂層形成裝置；以及圖21示意地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、采用一等離子加強型CVD系統(tǒng)的真空涂層形成裝置。
以下參照附圖對本發(fā)明的實施例進行描述。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例采用一離子涂覆系統(tǒng)的真空涂層形成裝置。在圖1中，與圖20所示裝置基本上相同的部件都由相同的標號示出并省略對其的描述。
此真空涂層形成裝置具有一絕緣管1和一電子返回電極2。絕緣管1設(shè)置在一壓力梯度型等離子槍11的一個出口處并且在電懸浮狀態(tài)下伸出。電子返回電極2圍繞真空腔室12的一短管部12A中的絕緣管1并且連接到放電電源14的正極側(cè)以使其電勢高于等離子槍11出口處。在一爐槽19中的淀積材料20是一種絕緣材料。另外，例如可采用一陶瓷短管作為絕緣管1。
如上所述，在此真空涂層形成裝置中，一電子返回電極2設(shè)置在遠離淀積材料20的位置上，這樣由絕緣淀積材料20蒸發(fā)出的絕緣材料就難以粘到電子返回電極2上。而且，絕緣管1設(shè)置在由等離子槍11發(fā)散出的等離子束22和電子返回電極2之間以使它們相互隔離，這樣可防止電子返回電極2的等離子束22附帶物和陰極15和電子返回電極2之間發(fā)生不正常的放電。因而，到達電子返回電極2的一反射電子流3沿等離子束22外部的一路徑形成并與等離子束22分開，從而等離子束22可保持連續(xù)和穩(wěn)定。同時，已經(jīng)證實，此持續(xù)時間顯著地增加到未設(shè)置絕緣管1和電子返回電極2的情況下的至少2倍。而且，已經(jīng)證實，由于設(shè)置了絕緣管1以防止不正常的放電發(fā)生，所以減小了由于等離子束22流入電子返回電極2所產(chǎn)生的電能損失，此外，還已證實在從等離子槍11中發(fā)射出相同等離子束22的情況下，涂層形成速率(材料蒸發(fā)量)提高了約20％。而且，由于電子返回電極2設(shè)置在會聚線圈1附近，所以易于使裝置尺寸變小。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二個實施例采用一等離子加強型CVD系統(tǒng)的真空涂層形成裝置。在圖2中，基本上與圖1和21所示裝置中那些部件相同的部件由相同標號示出并省略對其的描述。
象圖1所示的前述真空涂層形成裝置一樣，此真空涂層形成裝置設(shè)有一絕緣管1和一電子返回電極2。
與第一個實施例一樣，藉此結(jié)構(gòu)，形成了一沿著等離子束22外部、與等離子束22分開的路徑到達電子返回電極2的反射電子流3，這樣使等離子束22保持連續(xù)和穩(wěn)定，并且涂層形成速率也提高了。此外，由于電子返回電極2設(shè)置在靠近會聚線圈18的位置上，所以容易把裝置的尺寸做成小型化。
圖3和4示出了根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的采用一離子涂覆系統(tǒng)的真空涂層形成裝置。在圖3和4中，基本上與圖1所示裝置中那些相同的部件由相同標號示出并省略對其描述。
在此真空涂層形成裝置中，一對片狀磁鐵4、4設(shè)置在絕緣管1和電子返回電極2、亦即在與等離子槍11相對的一側(cè)上，這樣具有相同極性的磁鐵4、4的磁極(N極或S極)相互相斥，從而可從兩側(cè)收斂等離子束22的橫截面。
這樣，將入射在淀積材料20上的一等離子束22做成為一片狀，以形成更寬的蒸發(fā)源。因此，此裝置可采用較大寬度的基底。
另外，可以將這些片狀磁鐵4、4應(yīng)用到采用圖2所示等離子加強型CVD系統(tǒng)的真空涂層形成裝置中。應(yīng)用這些片狀磁鐵4、4可產(chǎn)生與上述相同的效果。
圖5至11僅示出了根據(jù)本發(fā)明第四至第九個實施例真空涂層形成裝置中的等離子槍11、一真空腔室12的短管部12A以及其鄰近部件。在圖5至11中，與前述裝置中那些相同的部件由相同標號示出，并省略對其的描述。
在圖5至11所示的這些結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于離子涂覆系統(tǒng)和等離子加強型CVD系統(tǒng)，未示出的其它部分結(jié)構(gòu)基本上與圖1或2所示真空涂層形成裝置的那些結(jié)構(gòu)相同。
在圖5和6中，在電子返回電極2上，設(shè)置了一轉(zhuǎn)動擦拭件5，該裝置可擦去和除去電子返回電極2的表面上的淀積物，特別是絕緣材料。因此，電子返回電極2表面可長時期保持用于返回反射電子的良好狀態(tài)。
在圖7中，將朝向等離子槍11前側(cè)的一邊上的電子返回電極2的一個表面6形成為波紋形。這樣，可增加用于返回反射電子的表面積。
在圖8中，許多通孔部7a設(shè)置成均勻地分布在真空腔室12內(nèi)部的真空腔室12短管部12A的一個開口部分上，例如呈格子圖形，同時還設(shè)置一在中心部分具有一用于等離子束22的孔7b的擋板7。因而，到達電子返回電極2表面的氣體絕緣材料數(shù)量減小。同時，此擋板7還可與擦拭件5一起應(yīng)用或者應(yīng)用到具有波紋表面6的真空涂層形成裝置中。
藉由圖5至8所示的這些結(jié)構(gòu)，可獲得與前述第一實施例相同的效果，此外，還可實現(xiàn)一更連續(xù)和穩(wěn)定的放電。
本發(fā)明并不僅限于上述實施例中電子返回電極2或絕緣管1的位置和橫截面形狀。其各自可設(shè)置在位于短管部12A中的任何位置處以圍繞等離子束22。例如，如圖9所示，電子返回電極2和絕緣管1可設(shè)置成向上偏置到真空腔室12內(nèi)部中的短管部12A中一極限位置處。而且，就橫截面形狀而言，在圖9所示的此實施例中，較佳地，電子返回電極2具有矩形橫截面并且絕緣管1形成為在等離子槍11側(cè)邊具有一凸緣的圓柱形。
藉助于這些結(jié)構(gòu)，可有效地捕獲反射電子。
圖10示出了水冷卻結(jié)構(gòu)的一電子返回電極2。在此情況下，一水冷套23形成在電子返回電極2內(nèi)部，而冷水流入管24連接到水冷套23的一個入口上，冷水流出管25連接到水冷套23的出口上。
圖11示出了水冷結(jié)構(gòu)的一擋板7。在此情況下，一水冷套26形成在擋板7中，而一冷水流入管27連接到水冷套26的一入口，一冷水流出管28連接到水冷套26的出口。
藉此結(jié)構(gòu)，可獲得與前述實施例相同的效果，此外，還可以分別抑制電子返回電極2和擋板7中的溫度增加，從而可增大允許的輸入放電電能，而提高涂層形成速率。
在上述的實施例中，絕緣管1可由導電材料或保持在電懸浮狀態(tài)下的絕緣材料制成。
此外，雖然上文中淀積材料20是一絕緣材料，此淀積材料20也可以是導電材料，只要此淀積材料20通過與反應(yīng)氣體混合而轉(zhuǎn)變成絕緣材料。然而在此情況下，必須提供一反應(yīng)氣體輸?shù)拦苈芬詫⒎磻?yīng)氣體輸送到真空腔室12中，即如圖1、2和3中雙點劃線A所示，并且必須對爐槽19或來自在放電電源14的陽極31進行電屏蔽。同時，當?shù)矸e材料20是一絕緣材料時，爐槽19或來自放電電源14的電屏蔽不是必需的。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明第十個實施例采用一離子涂覆系統(tǒng)的真空涂層形成裝置。在圖12中，與圖1所示裝置那些相同的部件由相同標號示出，并省略對其的描述。
在此真空涂層形成裝置中，設(shè)置一比等離子槍11出口部電勢高的第一電子返回電極2A，以圍繞真空腔室12的短管部12A中的絕緣管1并且連接到放電電源14的正極側(cè)。另一方面，與第一電子返回電極2A電勢相同的第二電子返回電極2B不僅設(shè)置在遠離等離子槍11的垂直伸過淀積材料20的一側(cè)的空間中，而且比淀積材料20和基底13之間的淀積材料20更靠近基底13。
因而，在此真空涂層形成裝置中，由于第一電子返回電極2A和第二電子返回電極2B設(shè)置在遠離淀積材料20的位置上，而使由絕緣的淀積材料20蒸發(fā)出的絕緣材料難以淀積到第一電子返回電極2A和第二電子返回電極2B上。另外，絕緣管1設(shè)置在由等離子槍11發(fā)散出的等離子束22和第一電子返回電極2A之間，以使其相互屏蔽，而可防止等離子束22入射到第一電子返回電極2A上，導致陰極15和第一電子返回電極2A之間發(fā)生不正常的放電。因此，在等離子束22的外部、沿著與其分開的路徑形成了一到達第一電子返回電極2A的反射電子流3，從而使等離子束22可保持連續(xù)和穩(wěn)定。已經(jīng)證實，此持續(xù)時間顯著地增大到未設(shè)置絕緣管1和電子返回電極2A情況下的兩倍以上。
當未設(shè)置第二電子返回電極2B時，理想的狀態(tài)是流過第一電子返回電極2A、亦即反射電子流3的電流與流過由等離子束22所產(chǎn)生的流過淀積材料20的一有效放電電流的比率達到100％。然而，在僅設(shè)置第一電子返回電極2A的情況下，此實際的比率并不一定是一個足夠大的值，并且不足100％的比值、亦即實際比率與100％之間的差值將成為在基底13上形成涂層速率提高的障礙。所以，為了盡可能獲得近似100％的比率，當僅設(shè)置第一電子返回電極2A時要對返回電子的性能進行試驗。因此，可以證明在爐槽19側(cè)邊上反射的部分電子與等離子束22以及蒸發(fā)顆粒在返回到第一電子返回電極2A的路徑上發(fā)生碰撞，它們沿著由會聚線圈18所形成的磁場在真空腔室12中擴散，而并未返回到第一電子返回電極2A。還發(fā)現(xiàn)，擴散的電子不僅分散到垂直伸過遠離等離子槍11的淀積材料20的一側(cè)的空間上，而且比淀積材料20和基底13之間的淀積材料20更靠近基底13。鑒于此結(jié)果，在上述的涂層形成裝置中，除了第一電子返回電極2A之外還設(shè)置了第二電子返回電極2B。因此，返回到第一電子返回電極2A和第二電子返回電極2B的電流與有效放電電流的比率已是大于90％并接近100％的值，這樣就已提高了涂層形成速率。
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明第十一個實施例真空涂層形成裝置的第二電子返回電極2B。除了此第二電子返回電極2B之外，構(gòu)成此真空涂層形成裝置的其它部件基本上與圖12所示裝置中的那些相同。
在此實施例中，將等離子束22側(cè)的第二電子返回電極2B的表面形成為一波紋形，以使由爐槽19反射的電子返回到其表面的表面積增大。
藉此結(jié)構(gòu)，由等離子束22發(fā)散所產(chǎn)生的返回電子流與淀積材料20的比率增大。
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明第十二個實施例一真空涂層形成裝置的第二電子返回電極2B。除了此部分之外，此真空涂層形成裝置中的其它部分與圖12所示裝置中那些基本相同。
在此實施例中，第二電子返回電極2B側(cè)的等離子束22上有具有多個通孔4a的擋板與第二電子返回電極4a相隔開一段距離而并排著。
藉此結(jié)構(gòu)，可減少由絕緣淀積材料20蒸發(fā)出并且到達第二電子返回電極2B的絕緣材料數(shù)量，從而可防止在第二電子返回電極2B上形成一絕緣涂層。這可提高上述的比率。
圖15和16示出了根據(jù)本發(fā)明第十三個實施例真空涂層形成裝置中的第二電子返回電極2和其鄰近部件。除了此部分之外，在此真空涂層形成裝置中的其它部件基本上與圖12所示裝置的那些相同。
在此實施例中，設(shè)有一沿位于等離子束22前方的第二電子返回電極2B表面滑動的擦拭件5，通過其可迫使表面上的淀積物被擦去。
因此，可防止在第二電子返回電極2B表面上形成一絕緣涂層，這樣可提高上述的比率。
圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的第十四個實施例真空涂層形成裝置的第二電子返回電極2B。除了此部分之外，此真空涂層形成裝置的其它部件基本上與圖12所示真空涂層形成裝置的那些部件相同。
在此實施例中，形成呈一圓柱形體的第二電子返回電極2B，以便繞一橫向延伸的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動并與之成一體，這樣可有效地利用第二電子返回電極2B的整個表面。
因此，可提高由發(fā)散到淀積材料20上的等離子束22所產(chǎn)生返回電子流的比率。
在遠離等離子束22和基底13的一側(cè)上的此圓柱形第二電子返回電極2B的一個表面與平行于轉(zhuǎn)動軸10延伸的一未圖示的固定擦拭件將相互接觸以相對滑動，從而消除表面上的淀積物。因而，可進一步提高上述比率。
圖18示出了根據(jù)本發(fā)明第十五個實施例真空涂層形成裝置的第二電子返回電極2B。除了此部分之外，此真空涂層形成裝置的其它部件與圖12所示真空涂層形成裝置的那些部件基本上相同。
在此實施例中，第二電子返回電極2B在橫向和縱向由一滾珠螺桿8可移動地支撐。此滾珠螺桿8包括一內(nèi)螺紋部分F和兩個外螺紋部分M。內(nèi)螺紋部分F連接到與等離子束22前方的那側(cè)面相對的側(cè)面上的滾珠螺桿8的一個表面上。兩個外螺紋部分M各自沿兩個方向螺合到相互垂直構(gòu)成的兩個內(nèi)螺紋中，并且橫向和縱向延伸以由馬達m1、m2正向和反向轉(zhuǎn)動。
因此，當控制等離子束22的磁場狀態(tài)改變時，或者當工藝狀態(tài)改變時，第二電子返回電極2B移到與此變化或改變相應(yīng)的一個位置上，因而，可提高上述比率。
圖19示出了根據(jù)本發(fā)明第十六個實施例的真空涂層形成裝置。在圖19中，與圖12所示那些相同的部件由相同標號示出，并省略對其的描述。
在此實施例中，第二電子返回電極2B由上述滾珠螺桿8支撐以橫向和縱向移動。
此外，還設(shè)有用于檢測由已經(jīng)返回到第一電子返回電極2A的電子所產(chǎn)生的第一電子返回電流的一第一電流檢測儀D1，和用于檢測由已到達第二電子返回電極2B的電子所產(chǎn)生的第二電子返回電流的第二電流檢測儀D2。在此情況下，真空腔室12是接地的。而且還設(shè)有一控制器9以啟動馬達m，以使第二電子返回電極2B移動，這樣，當收到來自第一電流檢測儀D1和第二電流檢測儀D2的電流信號時，分別流過第一電子返回電極2A和第二電子返回電極2B的電流之和為一最大值，并且在接地側(cè)上流過的電流為零。
此控制器9可控制馬達m1、m2，即通過如下諸步驟來實現(xiàn)當?shù)入x子束22已在預定工藝情況下產(chǎn)生的狀態(tài)下移動第二電子返回電極2B，存儲代表第二電子返回電極2B的一個位置和流過兩個電極中各個電極的電流之和之間關(guān)系的數(shù)據(jù)，根據(jù)所存儲的數(shù)據(jù)確定流過兩個電極中各個電極的電流總和為最大值時的位置以及將第二電子返回電極2B向確定位置移動。
另外，也可以通過不斷地計算流過兩個電極中各個電極的電流之和最大值時的位置或者通過失真原因分析或類似方式確定位置以及將第二電子返回電極2B移動到所確定位置的諸步驟來控制馬達m1、m2。
藉此結(jié)構(gòu)，在此裝置中，設(shè)置電流檢測儀，可方便地在短時間內(nèi)確定由返回電子所產(chǎn)生的電流總和的位置，因而可恒定地保持提高上述比率的最佳狀態(tài)。
另外，雖然淀積材料20一般是一電絕緣材料，但也可以是導電物質(zhì)，只要該材料可與反應(yīng)氣體混合而轉(zhuǎn)變成一電絕緣材料。然而，當?shù)矸e材料20是一種導電材料時，必須使爐槽19和放電電源14相互電屏蔽，直至淀積材料20轉(zhuǎn)變成一電絕緣材料為止。與此相反，當?shù)矸e材料20是一般的電絕緣材料時，就不必使爐槽19和放電電源14相互屏蔽。
基底13可在涂層形成過程中保持靜止或轉(zhuǎn)動或水平移動。另外，當基底13在真空腔室12中保持在平板狀態(tài)下時，基底13可設(shè)置成卷在滾筒上的薄膜以便通過一個滾筒或由其它滾筒退繞。
不必說，第二電子返回電極2B不僅可應(yīng)用到離子涂覆系統(tǒng)的真空涂層形成裝置上，而且還可應(yīng)用到等離子加強型CVD系統(tǒng)的真空涂層形成裝置中。
權(quán)利要求
1.一用于藉由一等離子束而在一真空腔室中的基底上形成一薄膜涂層的真空涂層形成裝置，所述真空涂層形成裝置包括一用于向一真空腔室內(nèi)部產(chǎn)生一等離子束的壓力梯度型等離子槍；以及一設(shè)置成圍繞一伸向一等離子槍出口的真空腔室的短管部并使等離子束的橫截面減小的會聚線圈，其特征在于，它還包括設(shè)置在短管部內(nèi)、圍繞等離子束并以電懸浮狀態(tài)伸出的絕緣管，以及一藉由短管部內(nèi)的絕緣管圍繞等離子束且其電勢高于出口處的電子返回電極。
2.如權(quán)利要求1所述的真空涂層形成裝置，其特征在于，所述電子返回電極具有一擦拭件，所述擦拭件沿與等離子槍側(cè)相對的一側(cè)上的電子返回電極一個表面滑動，以從所述表面上去除淀積物。
3.如權(quán)利要求1所述的真空涂層形成裝置，其特征在于，與等離子槍側(cè)相對的那側(cè)上的電子返回電極表面形成為波紋形。
4.如權(quán)利要求1所述的真空涂層形成裝置，其特征在于，多個通孔部均勻地分布形成在短管部的整個開口部上，并設(shè)有一在其中心部具有用于等離子束的孔的擋板，以橫過等離子束。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的真空涂層形成裝置，其特征在于，所述電子返回電極具有一水冷結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求4所述的真空涂層形成裝置，其特征在于，所述擋板具有一水冷結(jié)構(gòu)。
7.一用于藉由一等離子束而在一真空腔室中的基底上形成一薄膜涂層的真空涂層形成裝置，所述真空涂層形成裝置包括一用于向一真空腔室內(nèi)部產(chǎn)生一等離子束的壓力梯度型等離子槍；以及一設(shè)置成圍繞一伸向一等離子槍出口的真空腔室的短管部并使等離子束的橫截面圖減小的會聚線圈，其特征在于，它還包括設(shè)置在短管部內(nèi)、圍繞等離子束并且以電懸浮狀態(tài)伸出的絕緣管；一圍繞短管部內(nèi)絕緣管且電其勢高于出口處的第一電子返回電極；以及設(shè)置在遠離等離子束的一空間中并且其電勢與第一電子返回電極相同的第二電子返回電極。
8.如權(quán)利要求7所述的真空涂層形成裝置，其特征在于還包括用于使所述第二電子返回電極至少橫向移動的驅(qū)動部分；一用于檢測所流過的、產(chǎn)生等離子束的有效放電電流的電流檢測儀；一用于分別檢測流過第一電子返回電極和第二電子返回電極的電流的第一電流檢測儀和第二電流檢測儀；一控制器，在收到來自檢測儀的電流信號時可使驅(qū)動部分操作以將第二電子返回電極移到一位置上，在所述位置上分別流過第一電子返回電極和第二電子返回電極的電流之和為最大。
全文摘要
一用于藉由一等離子束而在一真空腔室中的基底上形成一薄膜涂層的真空涂層形成裝置,所述真空涂層形成裝置包括:一用于向一真空腔室內(nèi)部產(chǎn)生一等離子束的壓力梯度型等離子槍;以及一圍繞一伸向一等離子槍出口的真空腔室的短管部并使等離子束的橫截面圖減小的會聚線圈,其特點是,它還包括:設(shè)置在短管部內(nèi)、圍繞等離子束并以電懸浮狀態(tài)伸出的絕緣管,以及一藉由短管部內(nèi)的絕緣管圍繞等離子束且其電勢高于出口處的電子返回電極。
文檔編號H01J37/32GK1263952SQ9912070
公開日2000年8月23日 申請日期1999年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月1日
發(fā)明者木曾田欣彌, 古屋英二, 大東良一 申請人:中外爐工業(yè)株式會社