CN101233792B - 等离子体发生装置和使用等离子体发生装置的膜沉积方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是为了低成本容易地产生较长的等离子体，以及为了使用单个的等离子体发生装置执行多种膜沉积方法。本发明提供一种等离子体发生装置，在其真空内部中配置有筒形电极，所述筒形电极在其一部分中包括开口，并且当将气体引入其中并且向其施直流负电压时在其中产生等离子体。
Description
技术领域
本发明涉及一种等离子体发生装置，用于通过向在装置的真空内部中放置的电极施加电压来产生等离子体，以及一种使用该等离子体发生装置的膜沉积方法。
背景技术
可以将等离子体用于在制造半导体、显示元件、磁性记录元件、耐磨元件等时形成薄膜。
在其中将所述膜形成于诸如引线之类的沿一个方向较长的基底表面上的情形下，能够产生较长等离子体的等离子体发生装置是有必要的。
使用等离子体的膜沉积的示例包括PVD(物理气相沉积)和CVD(化学气相沉积)。各种膜沉积方法需要不同的膜沉积装置。
专利文件1：日本专利申请特许公开No.2004-216246
专利文件2：日本专利公开No.2980058
专利文件3：日本专利申请特许公开No.H10-203896
专利文件4：日本专利申请特许公开No.2004-190082
发明内容
本发明要解决的问题
本发明的主要目的是提供一种等离子体发生装置，能够在具有较长长度的目标上按照简单和便宜的方式形成膜，并且适用于不同的膜沉积方法，以及一种其中使用所述等离子体发生装置的膜沉积方法。
解决该问题的手段
1)根据本发明的等离子体发生装置在其真空内部中配置有多个筒形 电极，其中将气体引入到所述筒形电极中，并且向筒形电极施加直流负电压作为等离子体发生电压，包括：气体引入装置，能选择与膜沉积类型相对应的气体，并且将选择的气体引入到筒形电极中；压力控制装置，能依赖于膜沉积的类型而控制筒形电极的内部压力，多个筒形电极被以内部相互连通的状态相邻地排列设置；通过气体引入装置选择气体，并且通过压力控制装置控制筒形电极的内部压力，使得：等离子体发生装置可以用作PVD装置，用于通过引入非反应气体和至多100Pa的低压力的控制来溅射组成筒形电极的材料，在膜沉积目标的表面上形成膜；等离子体发生装置可以用作反应PVD装置，用于通过引入反应气体和至多100Pa的低压力的控制来溅射组成筒形电极的材料，在膜沉积目标的表面上形成膜；以及等离子体发生装置可以用作等离子体CVD装置，用于通过引入用于碳膜沉积的气体的和至少500Pa的高压力的控制，在膜沉积目标的表面上形成碳膜。
优选地，所述筒形电极包括具有至少线圈形状、网状、栅栏状(barrier shape)或篮状(basket shape)的外围壁。
优选地，所述筒形电极在两端开口，并且具有朝着该两端方向延伸的形状，以便允许将具有板状或线状的膜沉积目标放置在其内部。
优选地，所述筒形电极由金属构成。
优选地，所述筒形电极由固态碳构成。
优选地，所述筒形电极具有圆形截面表面。
优选地，所述筒形电极具有多边形截面表面。
根据本发明的等离子体发生装置，其中使用所述筒形电极，可以在所述目标具有这种板状或线状的长形状的情况下，将所述筒形电极形成为与膜沉积目标一致的长筒形形状，并且可以将膜沉积目标放置在用于膜沉积的装置内部。
因此，在其中为了在膜沉积目标上形成膜而需要具有较长长度的等离子体的情况下，可以将所述筒形电极延伸为具有较长的长度，使得可以产生较长的等离子体。为了产生所述较长的等离子体，只需要延伸筒形电极的长度。结果，可以控制用于产生长等离子体的成本。
根据本发明，其中筒形电极的两端都是开口的，并且将膜沉积目标插入到筒形电极中，在其中膜沉积目标是象线那样长的情况下，可以将筒形电极和膜沉积目标彼此相对移动，并且可以便宜地将所述膜形成于较长的膜沉积目标上，消除了延伸等离子体长度的必要性。
根据本发明的等离子体发生装置，通过控制压力和选择气体类型，可以将一个装置应用于诸如PVD、反应PVD、和CVD之类的多种膜沉积方法。
所述筒形电极的一端或两端可以是开口的或闭合的。
所述膜沉积目标的形状没有特别地限制。
所述膜沉积目标的形状的示例包括板状、线状等。
所述膜沉积目标的截面形状没有特别地限制。
所述膜沉积目标的形状的示例包括圆形、半圆形、椭圆形、多边形等。
筒形电极的形状没有特别地限制。
在其中筒形电极的外壁具有线圈形状或网状的情况下，可以通过螺旋直径和螺旋间距的调节来产生具有所需密度的等离子体。另外，可以有效地吸收当产生等离子体时筒形电极的热膨胀，并且可以减轻由所述热膨胀产生的应力，使得可以改进所述筒形电极的寿命。
在其中所述筒形电极的外壁具有栅栏状或篮状的情况下，可以在筒形电极和具有线状或板状的膜沉积目标之间均匀和密集地产生等离子体。
2)根据本发明的等离子体发生方法，其中使用在1)中所使用的等离子体发生装置，包括：第一步骤，用于将膜沉积目标放置在筒形电极内部；第二步骤，用于减小筒形电极的内部压力；第三步骤，用于将气体引入到筒形电极中；以及第四步骤，用于向所述筒形电极施加直流负电压。
优选地，所述等离子体发生方法还包括第五步骤，用于施加偏置电压，用于控制对于膜沉积目标的膜沉积速度。
优选地，所述等离子体发生方法还包括第六步骤，用于施加偏置电压，用于控制所述膜沉积目标的膜质量。
本发明的有益效果
根据本发明，可以容易和便宜地产生长等离子。同时，在本发明中，可以通过控制压力和选择气体类型，可以将一个等离子体发生装置应用于多种膜沉积方法。
附图说明
图1示出了根据本发明优选实施例的等离子发生设备的示例；
图2示出了等离子体发生设备的外观。
图3示出了其中通过等离子体发生装置产生等离子体的状态的照片。
图4示出了筒形电极的修改实施例。
图5示出了筒形电极的另一个实施例。
图6示出了筒形电极的另一个实施例。
图7示出了在其上形成碳膜的线状的阴极的侧视图。
图8示出了配置有如图8中所示的线状阴极的场致发射灯的截面图。
图9示出了等离子发生装置的另一个示例。
图10示出了等离子体发生装置的另一个示例。
图11是示出了通过等离子体发生装置实现的膜沉积的SEM照片。
图12是示出了通过等离子体发生装置实现的膜沉积结构的截面图；
图13示出了具有在图12中所示的针状的碳膜的截面形状；
图14示出了等离子体发生装置的另一个示例。
图15示出了等离子体发生装置的另一个示例。
图16示出了等离子体发生装置的另一个示例。
图17示出了等离子体发生装置的另一个示例。
图18是在图17中所示的等离子体发生装置中，其中沿水平轴示出了偏置电源电压并且沿垂直轴示出了导线表面上的膜沉积速度的曲线图。
图19是在图17中所示的等离子体发生装置中，其中沿水平轴示出了偏置电源电压并且沿垂直轴示出了导线表面上的膜的质量的曲线图。
参考符号说明：
10等离子发生装置
20筒形电极
22导线(膜沉积目标)
具体实施方式
在下文中，参考附图描述根据本发明优选实施例的等离子体发生装置。
等离子发生装置的示例
图1示出了等离子体发生装置的组成，以及图2示出了等离子体发生装置的外观。等离子体发生装置10包括筒形腔室12。所述腔室12是导电的或电绝缘的。所述腔室12包括气体引入部分14和气体排出部分16。所述腔室12包括目视检查窗口18。气体引入装置9与气体引入部分14相连。气体引入装置9从气瓶8中选择与膜沉积方法的类型相对应的气体，并且调节选定气体的压力和流量，然后将所述气体引入到气体引入部分14中。气瓶8也可以包括在气体引入装置中。压力控制装置13经由排气控制阀门(真空阀)11与气体排出部分16相连。在压力控制装置13的控制下，依赖于排气控制阀门11的打开程度，可以将真空腔室2内部的压力控制为保持在10Pa至 10000Pa的范围内。
例如，在根据该优选实施例的等离子发生装置10用作PVD装置的情况下，等离子体发生气体是诸如氩气或氦气之类的非反应气体。例如，在其中将根据本该优选实施例的等离子体发生装置10用作反应PVD装置的情况下，等离子体发生气体是诸如氧之类的反应气体，以及当用作CVD装置时是碳基气体。
将腔室12的内部压力适当地设定为10Pa至10000Pa的范围中。例如，在其中将根据该优选实施例的等离子体发生装置10用作PVD装置或反应PVD装置的情况下，将所述内压力设定为例如至多100Pa，以及当用作CVD装置时设定为例如至少500Pa。
将筒形电极20设置在腔室12内部。
筒形电极20形成为线圈形状。
将作为膜沉积目标的导线22设置在筒形电极20的内部空间中。筒形电极20沿一个方向线性延伸。筒形电极20的内部空间组成了用于产生沿一个方向延伸的长筒形等离子体的空间。导线22设置在所述内部空间中，并且具有又长又薄的形状。
筒形电极20的内部外围表面和导线22的外部外围表面彼此面对，其间沿它们延伸的方向具有预定的间隔。筒形电极20的一个末端与可变电压直流电源24相连，向其施加直流负电压。
在这样组成的等离子体发生装置10中，通过抽真空系统13使腔室12减压，并且从气体引入部分14引入等离子发生气体，然后向筒形电极20施加直流电源14的负电压。结果，在筒形电极20的内部空间中产生了等离子26。
图3示出了在等离子发生装置10中的筒形电极20的内部空间中的等离子体26的发生的照片。经由腔室12的目视检查窗口18获得的这些照片示出了腔室12的内部。在图3A的照片中，直流电源24的电压是700V，将甲烷/氢气选择作为待引入的气体，并且所述压力是80Pa。在图3B的照片中，直流电源24的电压是700V，选择甲烷/氢气，并且压力是170Pa。筒形电极20的材料是SUS，导线22的材料是镍。尽管在照片中没有示出参考符号，可以从腔室12的外部经由目视检查窗口18清楚地对腔室中的筒形电极20、线 22和等离子26进行照相。
下面描述通过所述等离子发生装置10在线上形成膜的方法。将导线22放置在筒形电极2的内部。线22的两端均可以与交流电源23相连以便加热所述线22。通过气体引入部分14引入氢气和甲烷气体。
当减小腔室12的内部压力并且向筒形电极20施加直流电源24的负电势时，在筒形电极20的内部空间中产生等离子26，并且从而分解了甲烷气体。结果，将碳膜形成于线22的表面上。
在图3的照片中，将导线22放置在筒形电极20的内部空间中作为膜沉积目标。可以将所述碳膜形成于导线22的表面上。
筒形电极20可以具有闭合的筒形外壁，所述外壁没有配置如图4所示的任何开口，或者具有栅栏状的外壁圆周地配置有多个独立开口，如图5所示。可以采用网状来代替栅栏状。
可以将其上形成碳膜的导线22用作冷阴极电子源。可以将冷阴极电子源结合到场致发射灯中。在场致发射灯中，通过在冷阴极电子源和阳极之间施加电场，从冷阴极电子源发射电子。所发射的电子碰撞到磷光体，从而激发磷光体。结果，出现光发射。
在线22的表面上形成的碳膜的示例包括碳纳米管、碳纳米壁膜和针状碳膜(needle-shape carbon film)。
在该优选实施例中，当筒形电极20弯曲时，碳膜可以形成于导线22的表面上，并且如图6所示，导线22也弯曲以便与筒形电极20的弯曲形状相对应，并且将其放置在所述筒形电极20中。
如上所述，根据该优选实施例，筒形电极22具有约2m的长度，将例如长达2m的导线22放置在筒形电极20中，并且在筒形电极20的内部空间中，沿所述筒形电极20的内部空间的形状产生长等离子体26。结果，碳膜可以形成于导线22的表面上。
如上所述，根据所述等离子发生装置，当控制压力并且选择气体类型时，可以将一种装置应用于诸如PVD、反应PVD和CVD之类的膜沉积方法中。更具体地，首先该等离子体发生装置使用压力控制装置真空地控制(vacuum-control)所述压力以形成诸如至多100Pa的低压力，使用气体引入装置引入诸如氩气或氦气之类的非反应气体，以及使用电压施加装置 向所述筒形电极施加直流负电压。因此，通过其中的高电场将气体转换为筒形电极20内部的等离子体，从而产生了气体分子离子。所产生的离子碰撞到筒形电极中，受到筒形电极的负电势吸引，并且从而将原子从筒形电极放出(溅射)。通过所溅射的原子将所述膜形成于膜沉积目标的表面上。换句话说，根据本发明的等离子体发生装置可以用作PVD装置。
其次，该等离子体发生装置使用压力控制装置控制压力以形成至多100Pa的低压力，使用气体引入装置引入诸如氧气之类的反应气体，以及使用电压施加装置向筒形电极施加直流负电压。因此，在筒形电极内部产生等离子体。所产生的等离子体溅射诸如铁和镍之类的组成筒形电极的材料，并且将由诸如铁和镍的氧化物构成的膜形成于在筒形电极中放置的膜沉积目标的表面上。换句话说，可以将根据本发明的等离子体发生装置用作反应PVD装置。
再次，该等离子发生装置使用压力控制装置控制压力以形成至少500Pa的高压力，使用气体引入装置引入例如包括氢气和甲烷气体的混合气体，以及使用电压施加装置向筒形电极施加直流负电压。因此，在筒形电极内部产生等离子体。通过在筒形电极内部放置的膜沉积目标的表面上所产生的等离子体形成碳膜。换句话说，可以将根据本发明的等离子体发生装置用作等离子体CVD装置。
在该等离子体发生装置中，例如，在其中将碳化合物基的气体引入到筒形电极中使得将碳膜形成于诸如长线或基体材料之类的膜沉积目标的表面上的情况下，可以按照这样的简化方式实现膜沉积：根据膜沉积目标的长度延伸所述筒形电极，以及将膜沉积目标放置在筒形电极的内部。结果，可以降低膜沉积的成本。
可以将该等离子体发生装置应用于制造场致发射灯的冷阴极电子源。在冷阴极电子源中，将包括多个精细突出物的碳膜形成于导线的表面上。
可以将其中引入碳基气体的该等离子体发生装置用作直流等离子体CVD装置，用于在膜沉积目标的表面上形成碳膜。
可以将其中引入刻蚀气体的该等离子体发生装置用作直流等离子体刻蚀装置。可以将其中引入镀敷气体(plating gas)的该等离子体发生装置用作直流等离子体镀敷装置。
配置有CVD气体气瓶、刻蚀气体气瓶和镀敷气体气瓶的单个该等离子体发生装置可以产生至少三种不同类型的膜沉积的等离子体。
等离子体发生装置的另一个示例
在根据该优选实施例的等离子体发生装置10中，筒形电极20可以由固态碳构成，在这种情况下，筒形电极20的整个电极部分不需要只由固态碳构成。
在根据该优选实施例的等离子体发生装置10中，当使用氢气作为引入气体时产生氢等离子体。等离子体中的氢离子高速碰撞到筒形电极20中，所述筒形电极是其中施加了直流负电压的固态碳源。通过碰撞产生的能量使得碳从筒形电极20中突然飞出(pop out of)。作为目标颗粒的突然飞出的碳与等离子体中的氢离子化学结合(CHx)以形成碳氢化合物，例如，所述碳氢化合物碰撞到在筒形电极20内部放置的膜沉积目标中，例如导线22。氢从已经碰撞到导线22中的碳氢化合物中突然飞出，同时碳保持在导线22的表面上并且沉积在其上。结果，将碳膜形成于导线22的表面上。
根据等离子体发生装置10，可以无需引入任何气体就将碳膜形成于导线22的表面上。另外，例如当使用氩气作为引入气体时，可以通过等离子体PVD将碳膜形成于导线22的表面上。
图8示出了配置有由如图7所示的线22的场致发射灯的截面结构，在其上形成碳膜28作为线形阴极30。
如图8所示，场致发射灯包括在具有2-25mm直径和6cm-2m长度的灯管34内部具有约1-2mm直径和6cm至2m长度的线形阴极30。将磷光体吸附阳极32设置在灯管34的内表面上。磷光体吸附阳极32包括阳极32a和磷光体32b。在图8中所示的场致发射灯的可能示例中，将通过电子碰撞激发并且产生紫外射线的气体密封到灯管34中，并且将用于把紫外射线转换为可见光的光致发光磷光体设置在灯管34的内部外围表面上。
除了上述之外，在该优选实施例中，尽管未示出，可以按照这种方式将碳膜形成于导线的表面上：将一对矩形电极设置为腔室内彼此面对，将导线设置在电极之一中，将氢气和碳基气体引入到腔室中，以及在电极时间施加直流负电压使得产生等离子体。
在该优选实施例中，可以通过如图9所示的交流源23加热导线22。例如，组成筒形电极20的线圈的线直径是2mm至25mm，并且线圈的线间间隔是2mm至20mm。
等离子体发生装置的另一个示例
图10示出了等离子体发生装置10的另一个示例。在该示例中，从高频电源25向筒形电极20的两端施加高频电压。例如，高频电源25的功率频率是13.56MHz、4MHz、27.12MHz、40.68MHz等。将其中在直流负电压上叠加了高频电压的电压(叠加电压)施加到筒形电极20。将直流电源24的正电极接地。组成筒形电极20的线圈的线直径和线间间隔没有特别的限制。
在这样构成的等离子体发生装置10中，当对腔室12减压，使得从气体引入部分14中引入甲烷气体和氢气作为引入气体，以及向筒形电极20施加叠加电压时，在筒形电极20内部产生等离子体26。然后，通过等离子26将碳膜形成于在筒形电极20的内部放置的导线22的表面上。
图11示出了在以下条件下形成的碳膜的SEM照片1和2。SEM照片2是SEM照片1的特写照片。在SEMP照片1中，在阳极和阴极之间所施加的电压是30kV，并且放大率是1000倍。SEM照片2的放大率是4300倍。
图12是在SEM照片中所示的碳膜结构的示意图。所述膜沉积的条件如下：甲烷气体的流量是5ccm；氢气的流量是300ccm；直流功率是3000W；高频功率是500W；导线22的温度是750℃；腔室12的压力是2000Pa；偏置电压是-120V；以及沉积时间是10分钟。
碳膜包括网状碳膜F1、由网状碳膜F1包围的一个或多个针状碳膜F2、以及按照以下方式形成的壁状碳膜F3：所述膜从下部到其中间位置沿网状碳膜F2缠绕。针状碳膜F2具有这样的形状：其半径从任意位置朝着其边缘减小。
更具体地，在针状碳膜F2中，Fowler-Nordheim的公式中的电场集中系数β表达为h/r的公式，假定任意位置处的半径和从任意位置到其边缘处的高度分别是r和h。另外，针状碳膜F2具有这样的形状：其半径从任意位置到其边缘减小。
针状碳膜F1连续地形成于基底S上。当从平面方向观察时，所述膜的 整个形状是实质上是网状的。网状碳膜F1的高度(H)实质上最多10nm，并且网状碳膜F1的宽度(W)约为4nm至8nm。在基底2上被网状碳膜F1包围的区域中，针状碳膜F2如同针那样延伸并且具有边缘，其中电场集中以形成从其中发射电子的电子发射点。因为针状碳膜F2被网状碳膜F1包围，限制或限定了电子发射点之间的距离。
将针状碳膜F2形成为具有比网状碳膜F1的高度(H)更高的高度(h)，例如约是60μm。当从其侧面观看时，壁状碳膜F3具有这样的形状：其宽度朝着底部实质上增加。例如，所述形状是锥形形状。然而，在几何方面所述形状并不是准确的锥形形状，并且术语锥形形状只用于容易理解。所述膜的形状实际上是水平地较宽、螺旋形的或任意其他类似形式。在任意形状中，壁状碳膜F3在较大的底部面积中与基底S形成良好的接触，使得可以相对于基底S机械稳固地支撑所述针状碳膜F2，并且可以足够地获得所述针状碳膜F2相对于基底S的电学接触。
在这样构成的根据该优选实施例的碳膜的情况下，尽管针状碳膜F2的纵横比如同碳纳米管那样大，将壁状碳膜F3形成为从下部至其中间位置沿针状碳膜F2延伸并且缠绕。因此，可以相对于基底S机械稳固地支撑针状碳膜F2，并且阻止所述针状碳膜落到基底S上。结果，改进了作为照射灯的电子源的可靠性，并且尽管针状碳膜F2的直径较小，因为通过壁状碳膜F3可以形成对于基底的电学接触用于提供电流，可以获得照射灯的电子发射源所要求的照射灯的电子发射特征。
另外，在所述碳膜中，针状碳膜F2的边缘周围的电势表面显著改变，从而电场强烈地集中，同时电场强度不会在网状碳膜F1中出现。另外，通过网状碳膜F1将针状碳膜F2与相邻的针状碳膜F2分离适当的距离(D)，例如约100μm，使得各个膜的电场集中效应不会彼此干扰。因为所述针状碳膜F2没有如同传统碳纳米管那样靠近地形成，针状碳膜F2的聚集对于它们在每一个网状碳膜F1处的电场集中几乎没有影响。
在根据该优选实施例的碳膜结构中，所述场类似地在针状碳膜F2中集中。然后，将所述针状碳膜F2通过在基底S上形成的网状碳膜F1包围，这限制了针状碳膜F2之间的空间。因此，可以绕开紧密地形成多个针状碳膜F2的问题，并且可以完全利用每一个针状碳膜F2的电场集中的性能。结果，可以提供优异的电子发射特征。
因为基底S上的针状碳膜F2的位置通过壁状碳膜F3显著地进行了稳定，可以稳定地发射电子。另外，其中形成多个针状碳膜的方向可以容易地对齐。因此，可以从横跨整个基底的多个针状碳膜F2上均匀地发射电子。因此，当在场致发射照明灯中使用针状碳膜F2作为阴极电子源时，所述灯内部的磷光体可以发射具有均匀亮度的光。另外，因为通过壁状碳膜F3相对于基底S机械稳固地支撑针状碳膜F2，所述膜F2不可能落到基底S上。结果，可以改进作为照明灯的电子发射源的稳定性。另外，通过壁状碳膜F3实现了针状碳膜F2相对于基底的接触，用于提供电流。
所述针状碳膜F2具有这样的针状形状：将电场集中系数β表达为h/r的公式，其中任意位置处的半径和从任意位置至其边缘的高度分别是r和h，并且朝着边缘半径减小。这样，针状碳膜F2是这样的碳膜，使得场致发射机会不会饱和。
等离子体发生装置的另一个示例
图14示出了等离子体发生装置的另一个示例。将所述等离子体发生装置结合在膜沉积装置中。膜沉积装置适用于在通过压力/流量调节电路9调节所述气体的压力和流量之后，将用于从气瓶8产生等离子体的气体经由引入部分14引入到腔室12中。
压力控制装置13经由排气控制阀门11与腔室12的排气部分14相连，从而调节腔室12的内部压力。在压力控制装置13的控制下，依赖于排气控制阀门11的打开程度来控制腔室12内部的压力。
在腔室12中，将筒形电极20设置为彼此相邻，使得其外部外围表面彼此电接触。这些筒形电极20由按照筒形形状缠绕的金属网(网格)构成。将作为第一沉积目标的示例的导线22放置在筒形电极20中的每一个内部。
向筒形电极20施加用于激发等离子体的直流电源的负电势。直流电源24的正电极接地，以及腔室12接地。可以将直流电源24在例如100-2000V的电压范围内可变地调节。
在这样构成的膜沉积装置中，当在前述压力范围内减小腔室12的内部压力使得从气体引入部分14引入气体，并且向筒形电极20施加直流电源24的负电势时，在每一个筒形电极20内部产生等离子体，分解气体。结果，将膜形成于导线22的表面上。
的负电势时，在每一个筒形电极20内部产生等离子体，分解气体。结果，将膜形成于导线22的表面上。
如上所述，在该等离子体发生装置中，其中将多个筒形电极设置为彼此相邻，可以没有泄漏地将等离子体密封到具有均匀高密度的每一个筒形电极内部。
在所述多个筒形电极20中，即使在如图15所示彼此存在距离的情况下，当从直流电源24向筒形电极施加电压时，可以在每一个筒形电极20内部产生等离子体。
将图14中所示的多个筒形电极按照这样的独立方式彼此相邻设置：其内部部分彼此分离。可以将所述多个筒形电极20以内部相互连通的状态排列设置，如图16所示。
所述筒形电极20的截面表面可以是圆形的、多边形的、椭圆形或任意其他形状。可以将大量筒形电极20设置在腔室中。
在迄今为止的等离子体发生装置中，其中将例如导线22设置在每一个筒形电极20的内部，在每一个所述筒形电极20中产生等离子体，并且向其中引入气体，使得可以将具有均匀厚度和高质量的膜形成于导线22的整个表面上。结果，本发明对于其中使用所述导线22的任意产品的大规模生产有贡献。
等离子体发生装置的另一个示例
图17示出了配置有偏置电源40的等离子体发生装置10的另一个示例。偏置电源40的负电极与作为膜沉积目标的导线22相连，而其正电极与腔室12相连并且接地。
图18是示出了其中沿水平轴示出了偏置电源40的电压以及沿垂直轴示出了导线22的表面上沉积的膜的曲线。如图18所示，当偏置电源40的电压增加时，可以增加其中在导线22的表面上沉积膜的速度。
图19是其中沿水平轴示出了偏置电源40的电压以及沿垂直轴示出了导线22的表面上沉积的膜的质量的曲线图。如图19所示，当将偏置电源4的电压调节为位于在例如100-200V的范围内，可以改进膜质量。
工业应用性
根据本发明的等离子体发生装置可以在长的膜沉积目标上产生具有较长长度的等离子体，并且通过控制压力和选择气体类型执行不同类型的膜沉积。
Claims (8)
1.一种等离子体发生装置，在其真空内部中配置有多个筒形电极，所述等离子体发生装置将气体引入到所述筒形电极中，并且向筒形电极施加直流负电压作为等离子体发生电压，包括：
气体引入装置，能够选择与膜沉积类型相对应的气体，并且将选择的气体引入到所述筒形电极中；以及
压力控制装置，能够依赖于膜沉积的类型而控制筒形电极的内部压力，其中：
多个所述筒形电极被以内部相互连通的状态并相邻地排列设置；
通过所述气体引入装置选择气体，并且通过所述压力控制装置控制所述筒形电极的内部压力，使得：
所述等离子体发生装置可以用作物理气相沉积装置，用于通过引入非反应气体和至多100Pa的低压力的控制来溅射组成所述筒形电极的材料，在膜沉积目标的表面上形成膜；
所述等离子体发生装置可以用作反应物理气相沉积装置，用于通过引入反应气体和至多100Pa的低压力的控制来溅射组成所述筒形电极的材料，在膜沉积目标的表面上形成膜；以及
所述等离子体发生装置可以用作等离子体化学气相沉积装置，用于通过引入用于碳膜沉积的气体的和至少500Pa的高压力的控制，在膜沉积目标的表面上形成碳膜。
2.根据权利要求1所述的等离子体发生装置，其中：
所述筒形电极包括形状至少为线圈形状、网状、栅栏状或篮状的外围壁。
3.根据权利要求1所述的等离子体发生装置，其中：
所述筒形电极在两端开口，并且与膜沉积目标对应地具有朝着该两端方向延伸的形状。
4.一种等离子体发生方法，其中使用如权利要求1中所述的等离子体发生装置，包括：
第一步骤，用于将所述膜沉积目标放置在所述筒形电极中；
第二步骤，用于减小所述筒形电极的内部压力；
第三步骤，用于将气体引入到所述筒形电极中；以及
第四步骤，用于向所述筒形电极施加所述直流负电压。
5.根据权利要求4所述的等离子体发生方法，还包括第五步骤，用于施加偏置电压，所述偏置电压用于控制对于所述膜沉积目标的膜沉积速度。
6.根据权利要求4所述的等离子体发生方法，还包括第五步骤，用于施加偏置电压，用于控制所述膜沉积目标的膜质量。
7.根据权利要求4所述的等离子体发生方法，其中在第四步骤中将高频电压叠加到所述直流负电压上。
8.根据权利要求4所述的等离子体发生方法，还包括第五步骤，用于将所述膜沉积目标放置在所述筒形电极内部，以及通过交流电源加热所述膜沉积目标。
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