TW201628465A - 電漿源及使用電漿增強化學氣相沉積以沉積薄膜塗層之方法 - Google Patents

電漿源及使用電漿增強化學氣相沉積以沉積薄膜塗層之方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供適用於薄膜塗布技術之新穎電漿源及其使用方法。更特定言之，本發明提供分別產生線性及二維電漿，適用於電漿增強化學氣相沉積之新穎線性及二維電漿源。本發明亦提供製造薄膜塗層之方法及增加該等方法之塗布效率之方法。

Description

電漿源及使用電漿增強化學氣相沉積以沉積薄膜塗層之方法
本發明大體係關於一種用於沉積薄膜且化學改質表面之電漿源。更特定言之，本發明係關於一種用於電漿增強化學氣相沉積(CVD)之線性電漿源。
本申請案主張2008年8月4日申請之美國臨時申請案第61/137,839號之優先權，該臨時申請案以全文引用的方式併入本申請案中。
所有本文所參考之美國專利及專利申請案均以全文引用的方式併入本文中。在衝突之情況下，將以包括定義之本說明書為準。
薄膜之沉積可藉由許多技術實現，最常見技術包括化學沉積、物理沉積及兩者之混合。對於化學沉積而言，熟知技術為電鍍、化學溶液沉積(CSD)及化學氣相沉積(CVD)。電鍍及CSD通常利用液態化學前驅物，而CVD通常利用氣態化學前驅物。此等技術可在大氣壓下或在真空條件下進行。對於物理沉積而言，熟知技術為熱蒸發、濺鍍、脈衝雷射沉積及陰極電弧沉積。此等物理沉積技術通常利用真空條件以沉積所要薄膜材料。就化學沉積而言，最常見技術為CVD，然而對於物理沉積而言，最常見技術為濺鍍。
CVD通常需要引入能源以產生使前驅氣體黏附或黏著於基板表 面之條件。否則，不發生對表面之黏附。舉例而言，在平坦玻璃基板上需要薄膜塗層之熱解CVD方法中，通常將玻璃基板加熱。經加熱玻璃基板充當CVD能源，且當前驅氣體接觸經加熱玻璃基板時，前驅氣體黏附於熱玻璃表面。經加熱表面亦提供使前驅氣體化學反應以形成最終薄膜塗層組合物所需之能量。
電漿亦能充當CVD型方法之能源(稱為電漿增強CVD或PECVD)。電漿包含部分離子化氣體及自由電子，且每一組份皆具有在一定程度上獨立地移動之能力。此獨立移動使電漿導電，以致其可回應電磁場。此導電性為PECVD方法提供優於其他已知化學及物理沉積技術之許多優點。
在PECVD方法中，沉積物質通常來源於前驅氣體。熟習此項技術者熟知該等前驅氣體之實例。舉例而言，若沉積Si基薄膜，則常見前驅氣體為矽烷SiH4。當使SiH4經受電漿源時，電漿可起作用以使矽烷分子之能階提高至與表面反應且以固體層形式附著之程度。更特定言之，SiH4離子化，同時其電子移動至較高能階。此過程伴隨有氫原子之後續剝離。離子化分子具有可用之開放反應位點，若在諸如氧氣之反應氣體存在下，則可易於形成SiO2薄膜。若在反應氣體不存在下存在離子化分子，則可形成矽薄膜。許多元素存在前驅氣體化學反應，且因此大量元素及物質可用於藉由PECVD沉積。可藉由PECVD沉積之薄膜類型為(但不限於)透明導電氧化物薄膜塗層、太陽控制及光學薄膜塗層(solar control and optical thin film coating)及半導體薄膜塗層。一般技術者將認識到且瞭解能藉由PECVD沉積之其他類型的薄膜塗層。
因此，產生接近表面的電漿為常見工業實務，在塗層工業中尤其如此。已研發許多器件以產生且成形電漿。大多數已知器件產生圓柱形電漿羽，該電漿羽具有用於塗層及表面處理之大量實際應用。然 而，線性電漿潛在地具有更實際應用。可使線性電漿用於大基板表面積上，其適用於大面積玻璃塗布、網狀塗布及多批塗布(multipart batch coating)。
迄今為止，大多數已知PECVD裝置係用於小規模(亦即<1平方公尺)沉積，此係因為大多數電漿源極短且僅可塗布小面積。因此，應用於大面積塗布之PECVD難以實施。然而，仍存在經設計塗布大面積表面之PECVD裝置。此等裝置包括(但不限於)磁控管源、陽極層離子源及馬多克斯源(Madocks source)。
然而，存在與使用上述PECVD裝置塗布大面積表面有關之缺點。舉例而言，磁控管源趨於相當龐大，通常150毫米寬×300毫米深，且需要磁體。此外，當用於PECVD時，磁控管源之表面趨於由所沉積之物質塗布，且因此，使磁控管絕緣，此可導致形成電弧及其他新增困難。此外，所濺鍍物質污染正沉積之物質。舉例而言，陽極層離子源有與磁控管源類似之缺點，該等缺點為該等陽極層離子源趨於龐大，需要磁體以及被塗布。此外，陽極層離子源趨於以0.1微米/秒之低速率沉積PECVD物質。舉例而言，馬多克斯源有龐大且需要磁體以及低塗布效率(約15%)之缺點。此外，所有三種上述源依賴於閉合電路電子漂移(例如霍爾效應(Hall effect))來產生均勻電漿。
可在不依賴於閉合電路電子漂移或霍爾效應之情況下產生均勻電漿。進行此操作之常見方法為具有兩個實質上彼此平行對準之電子發射表面，其中該等電子發射表面以雙極性且異相之方式經由AC電源彼此連接。當向兩個電子發射表面施加電壓差時，可產生電漿。兩個電子發射表面之間的極性以某一預定頻率由陽極轉換為陰極，且電漿展開且均勻。
已研發基於平行電子發射表面之電漿源。一種該源為中空陰極源，諸如美國專利第6,444,945號中所述者。更特定言之，美國專利第 6,444,945號中所述之電漿源包括如圖1所示由與雙極性AC電源連接之兩個陰極模型組成之結構。電漿源包括第一及第二中空陰極結構1及2。兩個中空陰極結構1及2藉由導線6與產生AC電流以驅動電漿3形成之AC電源5電連接。當一個中空陰極結構經受負電壓時，另一中空陰極結構經受正電壓，從而在中空陰極結構之間產生電壓差且使電流在結構之間流動，藉此完成電路。可視情況將磁體4接近每一中空陰極之開口安置以增強中空陰極結構1與2之間的電漿流。然而，美國專利第6,444,945號並未提出所揭示之中空陰極用於任何PECVD方法或大面積表面塗布之用途。
因此，在大面積塗布技術中仍需要可產生具有相當大的長度(亦即長度大於0.5公尺)之均勻且穩定電漿的電漿源或PECVD源。在此項技術中亦仍需要緊密且可以高塗布效率沉積塗層之PECVD源。此外，在此項技術中仍需要在操作期間消耗較少能量以使總操作成本降低之PECVD源及方法。
在本發明之一態樣中，提供一種穩定、均勻的長電漿。
在本發明之一態樣中，提供一種能形成穩定、均勻的長電漿之電漿源。
在本發明之一態樣中，提供一對充當線性電漿源之電子發射表面。
在本發明之一態樣中，提供一系列充當二維電漿源之電子發射表面。
在本發明之另一態樣中，提供一種形成穩定、均勻的長線性電漿之方法。
在本發明之另一態樣中，提供一種形成穩定、均勻的長二維電漿之方法。
在本發明之另一態樣中，提供一種充當前驅氣體之能源之電漿。
在本發明之另一態樣中，提供一種將前驅氣體傳輸至電漿源之方法。
在本發明之又一態樣中，提供一種使用穩定、均勻的長電漿形成大面積塗層之方法。
在本發明之又一態樣中，提供一種藉助於磁體所產生之緻密電漿。
在本發明之又一態樣中，提供一種彎曲緻密電漿源之方法。
在本發明之又一態樣中，提供一種增加藉由PECVD方法所沉積之塗層之塗布效率的方法。
在本發明之又一態樣中，提供一種增進二次電子流動之PECVD器件。
根據本發明之一較佳實施例之原則，藉由提供最少2個經由AC電源彼此連接之電子發射表面達成此等及其他態樣，其中AC電源向2個電子發射表面供應改變或交變雙極性電壓。更特定言之，至少2個電子發射表面經由AC電源彼此連接，以使AC電源向兩個電子發射表面供應雙極性電壓差。雙極性電源最初驅使第一電子發射表面達負電壓，從而使得形成電漿，同時驅使第二電子發射表面達正電壓以充當電壓施加電路之陽極。此電源接著驅使第一電子發射表面達正電壓且逆轉陰極及陽極之角色。當一個電子發射表面經驅使達負電壓時，在相應腔室內形成放電。另一陰極則形成陽極，從而使電子逃離電漿且行進至陽極側，藉此完成電路。
本發明之電子發射表面之排列可以兩種通用模式(正常及熱離子模式)操作。在正常模式中，使電子發射表面之溫度保持相對低且藉由水冷卻或其他冷卻方法控制。在正常模式中時，陰極需要幾百至幾 千伏特以進行操作，同時電子電流仍相對低。在熱離子模式中，由電漿加熱效應或由單獨加熱器件使電子發射表面溫度上升。當電子發射表面達到高溫時，電子發射升高至比冷陰極高至少一個數量級，從而在相對低度電壓下產生高陰極放電電流。達到熱離子模式所需之溫度及有效操作所需之電子伏特(electron voltage)部分視陰極物質之功函數而定。
需要時，可將磁體及/或其他電極與本發明之電子發射表面之排列結合使用。使用磁體及/或其他電極導致由本發明之PECVD源所產生之電漿緻密化。本發明之電漿源可用於(但不限於)需要穩定、均勻的長電漿之多種應用中之任一者，諸如用於塗布(例如)單塊玻璃及/或玻璃條帶之大面積塗層。
本發明提供優於先前技術電漿源之許多不同優點及設計特徵。此等優點及設計特徵包括(但不限於)：1)可使產生本發明之電漿之裝置極緊密，兩個電子發射表面之間的距離小達約0.5毫米且總高度小於約60毫米；2)可使電漿源為線性且長，例如>0.5公尺；3)可藉由氣體保護及/或藉由熱蒸發使電子發射表面保持清潔(例如表面未經塗布)；4)前驅氣體可經熱及/或電激發以達較高反應性；5)電漿源每單位長度能產生高電漿電流；6)電漿源可產生超過電容或二極體型系統之彼等電漿密度的電漿密度；及7)電漿源所產生之電漿可為二維的。
本文標的物之發明者驚奇地發現上述優點產生：1)二次電子表面之間的高二次電子電流；2)大面積塗層之高沉積速率；3)可為幾微米厚且應力低之大面積塗層；4)可為幾微米厚且光滑之大面積塗層；及5)為幾微米厚且混濁度低之大面積塗層。
1‧‧‧第一中空陰極結構
2‧‧‧第二中空陰極結構
3‧‧‧電漿
4‧‧‧磁體
5‧‧‧AC電源
6‧‧‧導線
11‧‧‧基板
12‧‧‧中空陰極
13‧‧‧中空陰極
14‧‧‧電絕緣材料
15‧‧‧二次電子電流區域
16‧‧‧電子振盪區域
17‧‧‧前驅氣體歧管
18‧‧‧傳輸反應氣體之管
19‧‧‧前驅氣體入口管
20‧‧‧暗區
21‧‧‧電極表面
22‧‧‧電極表面
23‧‧‧電極表面
24‧‧‧電極表面
25‧‧‧電漿電流區域
26‧‧‧氣體歧管
27‧‧‧氣體歧管
28‧‧‧氣體歧管
29‧‧‧雙極性電源
30‧‧‧電絕緣體
31‧‧‧電子發射表面
32‧‧‧開槽
33‧‧‧暗區
34‧‧‧絕緣材料
35‧‧‧饋料管
36‧‧‧前驅氣體饋料管
37‧‧‧歧管
38‧‧‧電子發射表面
39‧‧‧電子電流區域
40‧‧‧第一電子發射表面
41‧‧‧第二電子發射表面
42‧‧‧絕緣壁
43‧‧‧反應氣體歧管
44‧‧‧前驅氣體歧管
45‧‧‧孔
46‧‧‧歧管
51‧‧‧電子發射表面
52‧‧‧電子發射表面
53‧‧‧絕緣層
54‧‧‧前驅物歧管
55‧‧‧入口管
56‧‧‧孔
70‧‧‧第一電子發射表面/管
71‧‧‧第二電子發射表面/管
72‧‧‧電漿區域
74‧‧‧磁鏡區域/緻密電漿區域
75‧‧‧磁極
76‧‧‧區域
77‧‧‧區域
78‧‧‧磁極片
79‧‧‧磁極片/管
80‧‧‧塊體
81‧‧‧電子發射表面
83‧‧‧電子發射表面
84‧‧‧電子發射表面
85‧‧‧電絕緣壁
86‧‧‧磁體
87‧‧‧磁極片
88‧‧‧管
89‧‧‧絕緣壁
90‧‧‧孔
91‧‧‧區域
92‧‧‧電漿/電子振盪區域
93‧‧‧電漿/電子振盪區域
100‧‧‧第一電子發射表面
101‧‧‧第二電子發射表面
102‧‧‧水冷管
103‧‧‧電漿
104‧‧‧絕緣體
105‧‧‧第三電極
110‧‧‧電子發射表面
111‧‧‧電子發射表面
112‧‧‧水冷卻通道
113‧‧‧電漿
114‧‧‧電漿/氣體歧管
115‧‧‧氣體歧管
117‧‧‧雙極性電源
118‧‧‧導線
119‧‧‧導線
圖1展示先前技術之中空陰極裝置；圖2展示本發明之基本線性PECVD器件； 圖3展示圖2之基本線性PECVD器件之陣列；圖4展示本發明之PECVD器件中之雙中空陰極；圖5展示本發明之PECVD器件中之中空陰極陣列；圖6展示本發明之PECVD器件之「直列」排列；圖7展示本發明之PECVD器件之另一「直列」排列；圖8展示包含磁體之本發明之PECVD器件；圖9展示包含第三電極之本發明之PECVD器件；圖10展示包含一系列多孔壁之本發明之PECVD器件；及圖11展示本發明之「直列」PECVD器件。
儘管本發明可以許多不同形式實施，但本文中仍描述許多說明性實施例，應瞭解將本揭示案視為提供本發明原理之實例且該等實例並不欲將本發明限於本文所描述及/或說明之較佳實施例。各種實施例係足夠詳細地揭示以使熟習此項技術者能夠實施本發明。應瞭解，可採用其他實施例，且在不背離本發明之精神及範疇的情況下，可進行結構及邏輯變化。
如本文所提及之「暗區」意謂電極周圍之狹窄地帶或區域，其中電漿電流極低。一般而言，以暗區距離間隔開之兩個帶相反電荷電漿電極或電漿電極及接地電位導體展示在其之間實質上無電流流動。
「中空陰極」意謂通常包含主要對向陰極表面及第三近端陽極表面之電漿形成器件。使對向陰極表面隔開以使電子在表面之負電場之間振盪且藉此受限制。
「前驅氣體」意謂呈分子形式、含有待凝結為固體塗層之化學元素的氣體。前驅氣體之待凝結元素可包括金屬、過渡金屬、硼、碳、矽、鍺及/或硒。一般而言，前驅分子在藉由能源激發、部分分解或完全分解前不反應或不易附著於表面上，因此用於塗布之含有所 要化學元素之前驅氣體之化學片段能以化學方式以固體形式結合至或凝結於表面上。前驅化合物之經凝結部分可主要為純元素、元素混合物、來源於前驅化合物組份之化合物或化合物混合物。
「反應氣體」意謂氧氣及/或氮氣。通常需要將不可僅以化學方式自前驅氣體獲得之化合物沉積於表面上。通常將諸如氧氣或氮氣之反應氣體添加至CVD方法中以形成氧化物或氮化物。其他反應氣體可包含氟氣、氯氣、其他鹵素或氫氣。反應氣體與前驅氣體之區別可在於即使當激發或化學分解時仍不形成可凝結分子實體。一般而言，反應氣體或反應氣體片段不能單獨產生固體沉積物，但其可反應且以化學方式併入來源於前驅氣體或其他固體沉積物來源之固體沉積物中。
「基板」意謂待塗布或表面已藉由本發明以化學方式改質之小面積或大面積物品。本文所提及之基板可包含玻璃、塑膠、無機材料、有機材料或具有待塗布或改質表面之任何其他材料。
「電漿」意謂包含自由電子與正離子兩者之導電氣態介質。
「霍爾電流」意謂由交叉電磁場所引起之電子電流。在許多習知電漿形成器件中，霍爾電流形成電子流動之閉合循環路徑或「軌道」。
「AC電源」意謂交變來源之電力，其中電壓以正弦、方波、脈衝或一些其它波形之方式按某一頻率變化。電壓變化通常由負至正。當呈雙極性形式時，兩條導線之功率輸出通常約180°異相。
「熱離子」意謂發射受高表面溫度大大加速之表面電子發射。熱離子溫度通常為約600℃或高於600℃。
「功函數」意謂以電子伏特(eV)計，電子由固體表面移至緊接固體表面外之點所需之最低能量。
「二次電子」或「二次電子電流」分別意謂由於粒子轟擊固體表面得到之固體表面電子發射及由此產生之電流。
本文標的物之發明者驚奇地發現可在不依賴於閉合電路電子漂移(例如霍爾效應)之情況下產生對PECVD方法有益之長(例如，>0.5公尺)、穩定且均勻之線性電漿。此可藉由提供最少2個經由AC電源彼此連接之電子發射表面達成，其中AC電源向2個電子發射表面供應改變或交變雙極性電壓。更特定言之，至少2個電子發射表面經由AC電源彼此連接，以使AC電源向兩個電子發射表面供應雙極性電壓差。雙極性電源最初驅使第一電子發射表面達負電壓，從而使得形成電漿，同時驅使第二電子發射表面達正電壓以充當電壓施加電路之陽極。此電源接著驅使第一電子發射表面達正電壓且逆轉陰極及陽極之角色。當一個電子發射表面經驅使達負電壓時，在相應腔室內形成放電。另一陰極則形成陽極，從而使電子逃離電漿且行進至另一側，藉此完成電路。
本發明之電子發射表面產生電漿且兩個表面又進一步受電子或離子衝擊。電子或離子衝擊電子發射表面產生由電子發射表面發射之二次電子。二次電子發射十分重要，此係因為二次電子流有助於產生緻密電漿。在兩個電子發射表面之間存在之區中電流包含電子及/或離子流。可使此區之距離視待使用之塗布參數而改變。此距離可在約1毫米至約0.5公尺之間且部分藉由設計電漿形成裝置及電子發射表面周圍之操作氣體壓力來確定。
為增加電子發射表面之電子發射，電子發射表面可包含諸如塗釷鎢或其他類似材料之低功函數材料。或者，可將電子發射表面加熱至約600℃至約2000℃之溫度範圍以增加電子發射，例如熱離子發射。一較佳溫度範圍為約800℃至約1200℃。當電子發射表面保持於高溫時，僅需較低電壓即可產生電漿。當在高溫下時，電壓之範圍可為約10伏特至約1000伏特。一較佳範圍為約30伏特至約500伏特。當電子發射表面藉由水或其他冷卻方法冷卻時，需要較高電壓來產生電 漿。當在該等較低溫度下時，電壓之範圍可為約100伏特至約2000伏特。一較佳範圍為約300伏特至約1200伏特。
電子發射亦可藉由形成中空陰極或電子振盪效應來增加。當形成由處於相同電位之兩個對向表面組成之任何單一電子發射表面時，電子可在彼等兩個對向表面之間振盪且限於其間。電子發射表面之間的最佳距離隨壓力遞減而增加。典型操作壓力可為約大氣壓至約10-4毫巴。本發明之較佳操作壓力為約1毫巴至約10-3毫巴。因此，在約1毫巴之操作氣體壓力下，最佳距離可為約2毫米至約30毫米。較佳距離為約3毫米至約10毫米。在約10-3毫巴之操作氣體壓力下，最佳距離可為約10毫米至約100毫米。較佳距離為約10毫米至約30毫米。可使本發明之電漿之長度長達或短至改變電子發射表面之長度所需的長度。可使本發明之電漿極長(>0.5公尺)。較佳地，本發明之電漿長度大於1公尺。
電極發射表面亦可包含多孔導電材料，諸如金屬、石墨、碳化矽、二硼化鈦。當電子發射表面之設計併有此等多孔材料時，反應氣體亦可經由此等表面傳輸。此反應氣體注入方法趨於阻止前驅氣體與壁接觸且形成塗層。
若需要，則可增加電子發射表面之數目以形成電子發射表面之陣列，諸如圖3及圖5中所描繪者。本文標的物之發明者驚奇地發現該等電子發射表面陣列能形成具有不僅長而且顯著寬之電漿。換言之，諸如圖3及圖5中所描繪之陣列能夠形成二維電漿。該陣列型PECVD源提供優於僅具有兩個電子發射表面之彼等PECVD源之優點。本文標的物之發明者亦意外地發現，可使用正及負偏壓電子發射表面之間存在之「暗區」將前驅氣體及/或反應氣體傳輸至交變電子電流區中。已知電漿不會離散至該等「暗區」中，且因此可在前驅氣體及/或反應氣體無任何顯著降解或反應之情況下使前驅氣體及/或反應氣 體傳輸至接近基板，之後到達所要塗布之基板的表面。
儘管並非產生本發明之均勻、長且穩定的電漿所必需，但磁體可用於本文所述之電漿源且提供若干優點，該等優點包括(但不限於)以下：1)可使用磁體而不形成顯著霍爾電流；2)可藉由會聚磁場線形成緻密電漿；3)用以產生緻密電漿之磁場線可傳遞至接近基板表面或甚至穿過基板表面；4)可在電子發射表面之間的電流路徑中形成磁「鏡」；及5)可使緻密電漿與另一電極接觸。
本發明之裝置及電漿源之上述優點在大面積塗層(諸如大面積玻璃塗層)領域具有直接影響。將玻璃基板用薄膜塗布，該等薄膜包括(但不限於)：1)介電薄膜；2)透明導電薄膜；3)半導電薄膜；及4)太陽控制薄膜。關於上述塗層群，諸如結晶度、張應力及孔隙率之特性可藉由調整本發明之電漿源之某些沉積參數來改適。
關於透明導電薄膜大面積塗層，結晶度直接影響透明導電薄膜之導電度。習知當基板處於高溫下時，大多數透明導電層係藉由濺鍍或CVD來沉積。基板之高溫給予所沉積之透明導電材料重排為對於電導率而言最佳之結晶度所需之能量。升高基板(諸如玻璃基板)溫度之需要產生許多缺點。此等缺點包括(但不限於)：1)加熱及冷卻基板；2)可實行基板之加熱及冷卻之裝置；3)與基板之加熱及冷卻有關之成本；及4)加熱及冷卻基板所需之時間趨於長(至少1小時)。本發明之PECVD器件之電漿源避免此等缺點，此係因為可在不需要使基板處於高溫之情況下沉積透明導電薄膜。並非僅處於高溫下之基板為促進重排為光學結晶度之能源，彼能量亦可由電漿本身提供，且可消除上述缺點。
關於介電薄膜大面積塗層，PECVD型方法難以實施大表面積塗層。該等大面積表面塗層之大多數介電薄膜係藉由濺鍍型方法沉積。已使用此等方法產生相對薄(約0.1微米或更小)之介電塗層。因此，迄 今為止，大表面積塗層之厚介質塗層(約0.1微米或更大)受到限制。本發明之PECVD器件之電漿源避免此限制，此係因為其能夠使用高沉積速率，例如至少約0.2微米/秒或更高。較佳沉積速率為約0.3微米/秒。最佳沉積速率為約0.5微米/秒。當本發明之PECVD器件適於大面積表面塗層時，此高沉積速率又允許較厚介電塗層。
關於半導體薄膜大面積塗層，諸如用於光伏打應用之玻璃上之薄膜矽，習知半導電薄膜沉積方法受材料沉積之緩慢速率限制。本發明之PECVD器件之電漿源避免此限制，此係因為能夠使用高沉積速率，例如至少約0.2微米/秒或更高。當本發明之PECVD器件適於大面積表面塗層時，此高沉積速率又允許厚半導體薄膜塗層。
可藉由本發明之PECVD器件及方法沉積之不同材料尤其不限於介電材料、透明導電材料及/或半導電材料。需要時，可用本發明之PECVD器件及方法沉積有機材料。舉例而言，經受來自本文所述PECVD器件之電漿之有機單體將提供足夠能量以進行聚合。
不欲以任何方式限制本發明之以下實施例。熟習此項技術者將認識到且瞭解如何在不背離本發明之精神或範疇之情況下改適本文所述之器件及方法。
圖2展示本發明之一實施例，其描繪連接至交流雙極性電源(未圖示)以使電子發射表面51及52之電壓彼此電異相之兩個電子發射表面51及52之排列。電壓可由300伏特變至1200伏特且通常當一個表面加負偏壓時，另一者加正偏壓。然而，兩個電子發射表面可任意加正偏壓或負偏壓，只要存在足夠電壓差以驅動電漿形成即可。極性可以某一預定頻率(通常在約10Hz至108Hz之間)轉換。本發明之一較佳頻率範圍為約103Hz至107Hz。圖2所展示之本發明之實施例表明PECVD源之緊密性質，其為約18毫米寬及30毫米高。此等尺寸比大多數已知及習知電漿源小得多。圖2之PECVD器件之底部與基板11之距離可為 約3毫米至約100毫米。較佳距離為約6毫米至約50毫米。基板11通常以預定速率移動至電漿源下方，但需要時，可為固定的。
可經由入口管55將前驅氣體注入至前驅物歧管54中，以使前驅氣體接著經由一列孔56進入電漿電流區域且接著與電漿相互作用。有利地，所產生之電漿提供可用於以極高速率活化、離子化及/或分解前驅氣體分子，以致可在大面積基板11上沉積高效塗層之大量能量。當圖2之器件適用於PECVD時，可實現超過關於其他線性、大面積沉積源所報導之彼等沉積速率之沉積速率。令人驚奇地，沉積速率可高達0.5微米/秒或更高。絕緣層53將電漿產生侷限於電子發射表面51與52之間的區域中。換言之，絕緣層53限制電漿以免離開由電子發射表面51及52所界定之區且進入環境中。
令人驚奇地，兩個表面51及52之間所形成之電漿沿表面之長度線性且均勻地展開。操作圖2之PECVD器件，產生約200毫米長之電漿。然而，電漿可為若干公尺長且仍維持穩定性及均勻性。如熟習此項技術者鑒於本文揭示內容所認識到且瞭解，本發明之PECVD器件之特定尺寸可由本文所討論之彼等尺寸修改以改變電漿長度。表面之間的區域中之電漿電流可能相對高，在每25毫米之長度1安培或2安培之範圍內。器件之總功率消耗高且可為每單位長度10千瓦。
圖2及剩餘圖僅出於說明之目的展示本文描述為開端式之歧管及PECVD源之其他組件。通常，如熟習此項技術者所認識到且瞭解，末端將閉合以容納反應氣體、前驅氣體及電漿中之任一者。
圖3中展示本發明之PECVD源之一實施例。圖3與圖2之類似之處在於兩個實施例皆描繪彼此平行安置之電子發射表面。然而，在圖3中，電極發射表面之數目由2個增至10個以形成電子發射表面陣列。如熟習此項技術者鑒於本文之揭示內容所認識到且瞭解，電子發射表面之精確數目不受特定限制且可視需要進行調整。通常可使用4至20 個電子發射表面，但需要時亦可使用20個以上。電子發射表面對之數目增加時，PECVD器件之沉積速率能力亦增加。若電子發射表面之數目增至4個，則至少約0.2微米/秒之已有高可能沉積速率可能加倍，或若增至6個，則可能成為三倍(例如，2個電子發射表面對應於至少約0.2微米/秒之沉積速率；4個電子發射表面對應於至少約0.4微米/秒之沉積速率；6個電子發射表面對應於至少約0.6微米/秒之沉積速率)。當將更多電子表面對添加至陣列中時，此沉積速率之增加可繼續按比例增加。
為在每一鄰近電子發射表面之間產生電子流區域，將電子發射表面交替電連接至雙極性電源或脈衝電源(未圖示)之電極。較佳地，進行該連接以使得對於任何給定表面而言，任一側上兩個表面之電壓與中間之電壓異相。因此，第一電子發射表面40及第二電子發射表面41係藉由交變或脈衝電壓供電且彼此異相。剩餘陣列中之後續電子發射表面可以使得陣列之所有其他表面電同相之方式加偏壓。進行電連接以使得除陣列之任一端之電子發射表面外每一電子發射表面在任一側具有異相電子發射表面。將絕緣壁42安置於電子發射表面之外以抑制陣列外之電漿形成。
PECVD器件遠離基板11之側面為一系列用於反應氣體及前驅氣體之歧管。每一電子電流區均存在反應氣體歧管43且該等歧管經安置以使得反應氣體可沿電子發射表面流動。前驅氣體歧管44經安置以使得前驅氣體主要流過電子電流流動區之中心。反應氣體歧管43及前驅物歧管44之此安置將減少前驅材料於電子發射表面41及40上之沉積。因此，每一電子流動區均具有三個相關歧管。前驅氣體歧管44可饋入不同前驅氣體以使得當基板11移動經過圖3之PECVD源時，於基板11上形成多層沉積。作為一非限制性實例，若需要玻璃/SiO2/TiO2/SnO2之玻璃塗層系統，則三個連續前驅氣體歧管可供應分別包含矽、鈦及 錫之適當前驅氣體。
反應氣體歧管43亦可饋入不同氣體材料。作為一非限制性實例，若需要氮氧化合物型層，則反應氣體歧管可供應氧氣及氮氣。反應氣體及前驅氣體由歧管43及44流經絕緣壁42中之孔45。圖3中三個歧管46中斷以展示用於氣體流入電流流動區之孔45列。
如熟習此項技術者鑒於本文揭示內容所認識到且瞭解，對於大面積基板之塗布或表面處理而言，可使陣列伸長至至少2公尺至3公尺之長度。在圖3中，伸長將出現於向上的方向上，或到達紙平面以外。
整個陣列可藉由一個電源(未圖示)驅動。令人驚奇地，由一個電源，不僅得到沿每一表面之長度均勻分布之電漿，而且其在陣列之電子發射表面之間均勻分布，藉此產生二維電漿。電漿之此二維均勻擴展意外地允許PECVD以約0.5微米/秒或更高之高沉積速率將材料沉積於基板表面上。
本文所述標的物之發明者發現可驚奇地將伸長之中空陰極用作塗布大面積表面之PECVD源。與本文所述之電子發射表面類似，中空陰極為通常彼此平行之兩個表面，其中該等表面由電壓加偏壓且彼此異相。當以適當電壓加偏壓時，表面產生電漿且表面隨後受電子或其他離子衝擊。
圖4展示本發明之雙中空陰極。中空陰極12緊密接近另一中空陰極13安置。應注意中空陰極包含電子發射材料。電絕緣材料14圍繞中空陰極安置且限制電漿以免行進至中空陰極外到達環境中。圖4中展示在中空陰極之間發生電子振盪之區域16及二次電子電流區域15。PECVD源安置有傳輸欲被沉積之前驅氣體之前驅氣體歧管17及前驅氣體入口管19。亦提供管18以傳輸反應氣體。
在圖4之PECVD器件中，在每一中空陰極12與13之間，存在被稱 為暗區之區20。圖4中所示之雙中空陰極之間的暗區不包含電漿或不允許陰極之間的電流流動，且因此，提供用於前驅氣體流動之通道。使前驅氣體流動至雙中空陰極之間的暗區20中可為有利的，此係因為在暗區20中不存在電漿確保前驅氣體在到達待塗布之基板11之前不會反應或降解。換言之，在暗區中不會發生前驅物或反應氣體之離子化。視情況，需要時，暗區20可由絕緣材料填充(若區內不需要氣流)。暗區20之寬度視壓力而定，且在約1毫巴至約10-3毫巴之壓力範圍內可為約0.3毫米至約3毫米。
對於大面積基板之塗布或表面處理而言，可使中空陰極伸長至至少2公尺至3公尺之長度。在圖4中，伸長將出現於向上的方向上，或到達紙平面以外。
圖5中展示本發明之中空陰極PECVD源之一實施例。圖5與圖4之類似之處在於兩個實施例均描繪鄰近安置之中空陰極。然而，在圖5中，中空陰極之數目已由2個增至4個以形成鄰近安置之中空陰極之陣列。如熟習此項技術者鑒於本文之揭示內容所認識到且瞭解，中空陰極之精確數目不受特定限制且可視需要進行調整。通常可使用4至8個中空陰極，但需要時亦可使用8個以上。
圖5之中空陰極裝備有有助於在兩個表面之間振盪的電子發射表面31及38。在圖5之器件中，將電子發射表面31與交變相電壓電連接。電子發射表面38與電子發射表面31異相。因此，陣列之每一電子發射表面在任一側將具有電壓異相之電子發射表面。開槽32用於電流及電漿流至鄰近電子發射表面。中空陰極之間的區33表示暗區。暗區33可視情況由固體絕緣體填充。暗區之寬度視壓力而定且在約1毫巴至約10-3毫巴之壓力範圍內可為約0.3毫米至約3毫米。暗區33可用於前驅氣體自前驅物饋料管36與歧管37流至電子發射表面31及38與基板11之間的電子電流區域39。使在陣列之每一末端處及陣列背面之中空 陰極之外表面藉由絕緣材料34覆蓋以減少電漿在圖5之PECVD器件之背面或側面形成。
可經由管35將反應氣體直接供應至電子振盪區域中。亦可經由管35供應不同反應氣體。作為一非限制性實例，若需要氮氧化合物型層，則反應氣體歧管可供應氧氣及氮氣。
前驅氣體歧管36可供應不同前驅氣體以使得當基板11移動經過圖5之PECVD源時，於基板11上形成多層沉積。作為一非限制性實例，若需要玻璃/SiO2/TiO2/SnO2之玻璃塗層系統，則三個連續前驅氣體歧管可供應分別包含矽、鈦及錫之適當前驅氣體。在單一材料需要極高沉積速率之情況下，可將相同前驅氣體注入一個以上前驅物歧管36中。接著可將用此組態達成之至少約0.2微米/秒之沉積速率乘以中空陰極對之數目(例如，一對中空陰極對應於至少約0.2微米/秒之沉積速率；兩對中空陰極對應於至少約0.4微米/秒之沉積速率；三對中空陰極對應於至少約0.6微米/秒之沉積速率)。
對於大面積基板之塗布或表面處理而言，可使中空陰極伸長至至少2公尺至3公尺之長度。在圖5中，伸長將出現於向上的方向上，或到達紙平面以外。
圖6中展示可稱為「直列」PECVD源之本發明之PECVD源。圖6之PECVD源適合於使前驅氣體及/或反應氣體穿過電漿電流之區域25。將包含複數個電極表面21、22、23及24之導電壁鄰近安置且電子振盪在此等壁之電極表面之間(諸如在電極表面21及22及23及24之間)發生。可使用雙極性電源29來連接電極表面21及22及23及24。當電極表面21及22相對於電極表面23及24經加負偏壓時，發生電子振盪。接著將此各自偏壓以某一頻率逆轉極性以使得表面23及24相對於表面21及22經加負偏壓。此極性逆轉經由電漿區域25形成交變電漿電流。儘管未圖示，但包含電極表面21、22、23及24之導電壁可藉由電絕緣體 覆蓋外表面以抑制電漿在壁外形成。
電極表面21、22、23及24可藉由電絕緣體30彼此電隔離。電絕緣體30亦可安置於包含電極表面23及24之導電壁與氣體歧管26、27及28之間。歧管26可用於前驅氣體傳輸，藉此前驅物氣體沿包含電極表面21、22、23及24之導電壁之間的中心行進。反應氣體歧管27及28允許反應氣體沿此等壁行進以阻止前驅物不當沉積。
因此，「直列」PECVD源之排列可視為反應氣體及/或前驅氣體不得不「通過」之「電漿接合體」(plasma gamet)。在此排列中，由於氣體到達基板11必須穿過之距離及曝露於電漿區域中之最高電漿能量下，故反應氣體及/或電漿氣體被激發之可能性顯著增加。對於大面積基板之塗布或表面處理而言，可使裝置伸長至至少2公尺至3公尺之長度。在圖6中，伸長將出現於向上的方向上，或到達紙平面以外。
圖7展示亦可稱為「直列」PECVD源之本發明之PECVD源。圖7之PECVD源適合於允許前驅氣體及/或反應氣體穿過電子振盪及電漿形成之區域25。將包含複數個電極表面21、22、23及24之導電壁鄰近安置且在此等壁之電極表面之間(諸如在電極表面21及22及23及24之間)發生電子振盪。可使用雙極性電源來連接電極表面21及22及23及24。當電極表面21及22相對於電極表面23及24經加負偏壓時，發生電子振盪。以某一頻率使表面21、22、23及24之間的各自偏壓極性逆轉。儘管未圖示，但包含電極表面21、22、23及24之導電壁可藉由電絕緣體覆蓋以抑制電漿在壁外形成。
電極表面21、22、23及24可藉由電絕緣體30彼此電隔離。電絕緣體30亦可安置於包含電極表面23及24之導電壁與氣體歧管26、27及28之間。圖7展示出於說明之目的呈打開形式之形成電漿之壁及歧管的末端。通常，如熟習此項技術者鑒於本文揭示內容所認識到且瞭解，末端將閉合以容納反應氣體、前驅氣體及電漿中之任一者。歧管 26可用於前驅氣體傳輸，藉此前驅物氣體沿包含電極表面21、22、23及24之導電壁之間的中心行進。反應氣體歧管27及28允許反應氣體沿此等壁行進以阻止前驅物不當沉積。
因此，圖7之「直列」PECVD源之排列可視為與圖6之排列相比更具「電漿接合體」性，此係因為反應氣體及/或前驅氣體到達基板11必須穿過之距離比圖6長。對於大面積基板之塗布或表面處理而言，可使裝置伸長至至少2公尺至3公尺之長度。在圖7中，伸長將出現於向上的方向上，或到達紙平面以外。
圖8展示包括添加磁體之本發明之PECVD源。添加磁場有助於引導電子脫離電子發射表面之間的正常直電流路徑。因此，可在距電漿產生裝置略遠處形成緻密電漿。若磁場線併有「磁鏡」效應，則可形成令人驚奇地緻密且高能定域化之電漿。亦可使此緻密區域伸長為用於大面積基板之表面改質或塗布之均勻高能量電漿條帶。
在電漿物理學領域已知該磁鏡現象。在存在電場與磁場以加速且引導電子運動之處存在磁鏡效應。若磁場線在某一點會聚，則向會聚移動且移動至會聚中之電子趨於被反射且使得至反方向。在磁會聚之區域內，每單位面積之電子密度增加以產生負電偏壓之區域。由於負電荷存在，所以可使正離子加速遠離此區域且此等離子可能又衝擊表面。
在圖8之電漿源中，電子由第一電子發射表面70及由第二電子發射表面71產生。在圖8中，電子發射表面為包含用於限制振盪電子電漿之壁的中空管。管79向管70及71供應氣體。通常，此將為惰性氣體、反應氣體或其混合物。可用其他類型電子發射表面替代產生振盪電子電漿之電子發射表面。在管70及71中製造開槽(未圖示)以產生所產生電漿之電子及離子之排出路徑。電子發射表面藉由交變電流雙極性電源(未圖示)供電。此產生穿過電漿路徑72及穿過磁鏡區域74之交 變、來回電子流。當將裝置伸長時電子之交變流動趨於擴展且均勻分布電漿。發明者驚奇地發現接近4公尺之電漿長度可保留均勻且穩定之電漿特徵。在此等長度上緻密電漿區域74令人驚奇地均勻且對基板11之表面賦予令人驚奇地大量之能量。在基板11為(例如)3毫米厚玻璃單塊或玻璃條帶之情況下，溫度在幾秒內升高至足以線性地沿電漿線切割玻璃。需要使基板11保持移動以避免局部熱損傷，尤其在基板為玻璃、聚合物或易受熱損傷之任何其他材料之情況下。
藉由在基板的與電子發射表面相對一側上具有一或多個磁極75使緻密電漿區域74與基板11保持接觸。磁場之一部分由電子發射表面附近開始，穿過電漿區域72接著穿過區域77中之基板11到達基板後方之磁極。磁路之其他部分包含流過磁極片78及79之場。此等磁極片78及79通常由導磁材料(諸如鐵)製成。在磁極片部分78與79之間，磁場穿過基板11進入區域76。
可藉由增加基板11後方的磁極數目實現更大能量或能量擴展於較大區域。通常，為有助於磁路，在基板11後方維持奇數個磁極。若併入多對電子發射表面以及額外磁極，則許多其他組態均可能。熟習此項技術者鑒於本文揭示內容將認識到且瞭解此等額外組態。
圖8中之塊體80可對應於許多不同硬體組件。在其最簡單形式中，其可為出於壓力控制、氣體限制、遮罩或其他機械用途之目的封閉電漿區之壁。塊體80可為沉積原子之額外來源，諸如濺鍍源、蒸發源或用於分布前驅氣體之氣體歧管。熟習此項技術者鑒於本文揭示內容將認識到且瞭解該等組態。
若此致密電漿與基板表面及來自沉積源、穿過緻密電漿區域74之沉積原子在黏附至基板之前接觸，則圖8之器件尤其有利。若沉積原子或分子穿過緻密電漿區域74，則賦予沉積材料之額外能量可產生被賦予沉積層之合意特性。賦予沉積層之有利特性可包括(但不限於) 增強之障壁特性、層密度及增強之結晶度。此外，亦可藉由現有塗層之後處理及快速退火實現或增強結晶。
圖8之器件亦可藉由電漿能量、離子轟擊或電漿內含有之高反應性氣體物質有效以化學方式改質表面。對於大面積基板之塗布或表面處理而言，可使裝置伸長至至少2公尺至3公尺之長度。在圖8中，伸長將出現於向上的方向上，或到達紙平面以外。
圖9展示包括添加第三電極之本發明之PECVD源。此第三電極可用於藉由應用施加於此第三電極之電壓加速離子離開由雙電子發射表面形成之電漿。此電壓與施加於電子發射表面之電壓分開且可為不變正或負偏壓(直流電)或以某一交變電壓形式改變。交變電壓可連續變化或脈衝變化。其可能與電子發射表面之電壓同步。如熟習此項技術者鑒於本文揭示內容所認識到且瞭解，適當電壓需求將由圖9之PECVD源之所要應用來確定。第三電極可經組態具有磁場以按某一特定方式限制或引導電子。熟習此項技術者將認識到且瞭解設備及第三電極之安置之其他組合。
在圖9中，電漿由第一電子發射表面100及第二電子發射表面101形成。電子發射表面100及101為電子振盪型。其可視情況為藉由4個水冷管102冷卻之水。在兩個電子發射表面100及101中每一者之對向表面之間及之內形成電漿103。導電第三電極105藉由任一末端上之絕緣體104絕緣以免直接電接觸電子發射表面。可使特別長但寬度及高度又極緊密之離子束加速朝向或遠離電極105。
可藉由使第三電極105與能具有大電流、高電壓負脈衝之電源連接實現圖9之PECVD源之實際應用。當以此方式加脈衝時，正離子被加速朝向第三電極105之表面，從而導致濺鍍此表面或因離子轟擊而導致侵蝕此表面。濺鍍原子主要被引導離開電極表面以於基板表面11上形成塗層。以此方法塗布使得通常難以藉由磁控管濺鍍進行材料 (諸如磁性材料)之沉積。電漿103由於其密度及高電漿電流而對於此應用而言為特殊有效離子源。不可藉由其他硬體有效獲得此濺鍍方法之可能長度。對於大面積基板之塗布或表面處理而言，可使裝置伸長至至少2公尺至3公尺之長度。在圖9中，伸長將出現於向上的方向上，或到達紙平面以外。
圖9之PECVD源亦可用作離子轟擊源。藉由穩定電壓(直流電)或交變電壓對第三電極105加正偏壓，可使離子加速朝向基板。
圖10展示本發明之PECVD源之另一實施例。圖10展示雙中空陰極設計，其中形成兩個電子振盪區域92及93且在其間具有電漿電流之對向電子發射表面81、82、83及84包含多孔導電材料。令人驚奇地，當對向電子發射表面81、82、83及84並非由固體導電壁組成時，仍維持電子振盪效應。表面81、82、83及84可包含導線網篩結構、燒結多孔金屬、鑽孔板或提供一定輸送量之氣體或電漿組份之任何導電材料。在一些情況下，多孔電子發射表面之孔隙之有利之處在於為經加速粒子(諸如離子)提供直通路徑以穿過固體而不與固體相撞。電子發射表面之孔隙率可高達約75%至低至約0.1%。較佳範圍為約50%至約1%。孔隙可包含多種形狀，包括(但不限於)槽狀開孔、正方形孔或圓孔。電子發射表面可由導電泡沫或燒結材料製成。
氣體進入電漿區域可以多種方式組態。在圖10中，操作氣體經由管88接著經由電絕緣壁85中之孔90注入。隔開絕緣壁85可隔開相距約2毫米至相距約1公尺。令人驚奇地，與隔開無關，電漿均勻展開。若使源伸長(圖10之向上方向)，則其可製成長度為約10毫米至約4公尺。電漿在此整個長度上均勻擴展，且需要時，可製造大二維平面之電漿。
在圖10中，展示具有隨附磁極片87之可選磁體86。在此組態中，藉由使基板11與電漿形成裝置相對之一側上安置的磁體之場線會 聚將電漿92及93集中於基板11上。磁場線在電漿92接觸表面之區域中及穿過導磁磁極片87之區域91中穿過基板。絕緣壁89隔離電漿區域與磁體。
圖11展示本發明之PECVD源。圖11展示重複成陣列之圖6之電子發射表面。在此組態中，以一列重複形成振盪電子電漿之對向表面110及111對。電子發射對之數目可為1對(如圖6中所示)至10對。可經由兩條導線118及119將所有均電連接至一個雙極性電源117。可將最靠近基板11之整列對向電子表面111藉由導線119電連接在一起以產生電漿114。整列對向電子發射表面110可經由另一導線118由與列111異相之交變電壓電連接在一起以產生電漿113。令人驚奇地，儘管受一個電源驅動，但電漿在寬度方向上跨越所有陣列對均勻分布。當使源伸長至長達4公尺時，電漿在長度上亦均勻。
前驅氣體及反應性氣體可經由單獨氣體歧管114及115分布。前驅氣體較佳經由中心歧管114注入。反應性氣體較佳經由歧管115以使反應性氣體沿電子發射表面110及111流動之方式注入以減少此等表面之塗布。視情況，電子發射表面110及111可經由水冷卻通道112冷卻。
當使用一種前驅物時，可使用圖11之陣列來將塗層材料以極高沉積速率沉積於基板11上。可達到目前超過習知PECVD器件之能力的沉積速率(約0.5微米/秒)。裝置亦可在向不同電子發射表面對注入不同前驅氣體情況下操作以產生多層塗層堆疊。使用習知PECVD塗布技術由一個器件(可窄至50毫米但長達4公尺)產生多層堆疊之能力亦不可獲得。
實例1
以下描述由圖5之PECVD器件製造之二氧化矽塗層。PECVD器件具有約150毫米之總長度及約50毫米之寬度。將中空陰極電極之底部至玻璃基板之上表面的距離固定為11毫米。將總計4個中空陰極鄰近 安置且連接至AC電源。經由饋料管36向暗區33供應前驅氣體且以100sccm之速率供應。前驅氣體為100%四甲基二矽氧烷。經由饋料管35向中空陰極區供應反應氣體。反應氣體為100%氧氣且以300sccm之速率供應。基板11為一片鈉鈣漂浮玻璃且固定固持於圖5之PECVD源下方。所用AC電源為Advanced Energy PE-II,40kHz AC電源。基板11上所塗布區域之大小為50毫米×100毫米。表1給出塗布方法之結果。
如可由表1可觀察到，將二氧化矽薄膜塗層沉積於固定玻璃基板上歷時10秒產生6微米厚之二氧化矽薄膜。此計算出沉積速率為0.6微米/秒。並無發明者當前已知之其他PECVD器件能夠具有如此高之沉積速率。用光學顯微鏡定性檢查二氧化矽薄膜之光學特性展示塗層具有高光滑度及低混濁度。此外，藉由使二氧化矽塗層與基板分離且觀測塗層之任何「翹曲」來定性評估張應力。若在塗層中存在顯著張應力，則預期會翹曲。然而，並未觀測到翹曲，且因此，將實例1之二氧化矽塗層視為具有低張應力。
儘管本發明已關於特定實施例加以描述，但其並不限於所闡述之特定詳情，而是包括對熟習此項技術者而言不言自明之各種變化及修改，所有該等變化及修改均屬於由以下申請專利範圍界定之本發明的範疇。
11‧‧‧基板
51‧‧‧電子發射表面
52‧‧‧電子發射表面
53‧‧‧絕緣層
54‧‧‧前驅物歧管
55‧‧‧入口管
56‧‧‧孔

Claims (1)

  1. 一種利用電漿增強化學氣相沉積(PECVD)形成一塗層之方法，該方法包含：(a)提供一電漿源，該電漿源包括一第一中空陰極及一第二中空陰極，該第一及第二中空陰極經設置為相互鄰近且藉由一空間相隔開；(b)利用該電漿源產生一電漿，該電漿係線性且在實質上不存在霍爾電流(Hall current)之情況下於其長度上實質上係均勻形成；(c)鄰近該電漿提供具有至少一個待塗布表面之一基板；(d)使一第一氣體通過該空間；(e)對該第一氣體進行提供能量(energizing)、部分分解(partially decomposing)或完全分解(fully decomposing)；及(f)利用PECVD在該基板之該至少一表面上沉積該塗層；其中該沉積包括結合(bonding)及凝結(condensing)該第一氣體之一化學片段(chemical fragment)，該化學片段含有用於塗布(coating)在該基板之該至少一表面上之一所要化學元素。
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