TW413831B - Equipment for coating a substrate in vacuum - Google Patents

Description

413831 A7 B7 五、發明説明（） 本發明是關於一種在真空中將基體塗靥之裝置，由交 流電源與設置於可被抽真空之塗層室中兩個陰極連接而 成與靶塊發生電性作用，使自靶塊産生粉粒而沉積於基 體上。在該塗層室中可以輸入作業氣體。在交流電源與 —對陰極之間設一電路，由一變壓器，線圈和電容器組 成，作為濾波器之用。 已知有一種南於製作薄膜之微粉化裝置（DD 252 205) •由一磁鐵糸統和至少兩俩裝置於其間之電極所組成， 電極則由將予微粉化之材料構成。當電極通電之後，在 陰極和陽極交互發生氣體放電。用於此項目的時，電極 是連接至正弦波形之交流電壓，以5ΘΗΖ為佳。 此種Q知之徹粉裝置特別適合於藉由反應性徹粒化而 沉積導電層。經由此種裝置以約50 Η Z作業則應避免莅陽 極b形成閃光現象，或在金屬鍍層之狀況下發生短路（ 所謂弧光現象）。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再4.窝本頁) 另一習知噴積薄膜之設備，可依不同材料而調節薄層 沉稹之速度（DE 3912572)。為求製得極薄之驀層組合， 必須以至少兩値不同種類的相反電極設於陰極側。 此外，有一種以罨性絕緣材料例如二氧化砂（SiO)在 基體上進行反應性塗層之方法與設備（DOS 4106770), ，其是以交流電源設於一塗層室中，與包含磁鐵之陰極 連接，陰極與靶塊共同作用，其間交流電源之兩_未接 地的輸出端各與一載有靶塊之陰極連接，兩個陰極相鄰 3 * 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210 X 297公釐.） 413831_^_ 五、發明説明（) Μ設置於塗層室中電漿空間之中，與相對放置之基體間有 大致相間之空間距離。放電電壓之有效值是由一經由導 線而連接至陰極之電壓有效值測量器來景测並以直流電 壓方式經由導線而傳送至一調整器，調整器經由調整閥而 控制容器中反躔氣體在分配線路中之流景，使測得之電 壓與額定電壓相符合。 經濟部中央摞率爲員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 最後為用於在基體上作反應桂塗靥之習知設備 (DOS 41 36 655.7),這種設備中陰極與真空室在電性上是 分離的，是由兩値在電性上互相分離的部份所組成而作為 磁控管陰極。在陰極中靶塊本體和軛架與磁鐵成為一部 份，一在一電容中間電路之下，一在直流電壓供應源的 負極上；而靶塊成為另一部份•在一抗流線圈以及一個 與之並聯設置的電胆間的中間電路之下，於電路中與電 流電源結合，其間靶塊越過另一電容而與電流電源的正 極和陽極連接，此一電容.經由電胆而接地。其間為弱感應 的電容而將一電感接於電胆和抗流線圈的分歧電路上， 且該電阻值正常為2仟歐姆和10仟歐姆之間。此一比較 老舊的設備就是如此構成，其大多數荏安全的作業上® 止了電弧之出現，降低電弧能景，並改善電漿對電弧的 再點燃。 噴鍍方法之可行性是基於程序的穩定性。這表示所作 處置必須有長時間（超過3Θ0小時）穩定而不産生弧光的電 性上之數據（陰極電流，功率）和塗層的光學數據（折射 —4 ** 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 413831 A7 B7 五、發明説明（） 率層塗厚度，塗層厚度分佈）予以保證。 若陰極的長度愈大，則所需功率愈大，也愈難滿足穩 定性的要求。這是有其物理背景*施颳的電壓，氣體種 類和靶塊表面狀況如予固定，則電流隨與長度成正比而 增加。靶塊表面狀況的改變小則電壓的改變也小，由於 陰極長度大而引起倍增的高電流，導致高的功率變化， 以至於可能使陰極局部性熔化。 特殊的間題是在高功率時保持沉積塗層的氣化程度， 疸個問題是出於建築用玻璃的大表面塗層以及其他氣化 物塗層的沉積，在其中是用金靥靶塊和氣、氬混合氣體 噴鍍以獲得預定的氣化物變化。這種氣化物變化必須將 例如塗層条統的顔色或耐腐蝕性列入考慮。 在定值之功率中如要提高氣成份，則「陰棰在氧化物 模式中須成傾斜狀J 。提高氯的成份只能稍徹超過「傾 斜點J,所以陰極可以藉由功率之再提高而回復至金靥 模式。 已知陰極有兩項原則性的行為方式： 第1塑：陰極的電阻隨反應氣體成份的增加而降低。 第2型：陰極的電阻隨反應氣體成份的増加而上昇。 存在那一種型式？則侬據材料和反應氣體的種類而定。 在實際廳用上大部份利用氣成份與功率間之關偽作為 「工作點」，此點即在r傾斜點」附近。這是因為在此 範圍之内可以得到最高的氧化物塗層率。就工廠操控而 -5 ** 本紙最尺度適用中國國家標準（〇呢）六4規格（2丨0父297公釐） (諳先閱讀背面之注#Wk項再填t本頁)

413831 at B7 五、發明説明（） 言這種工作點是非常不利的•因為功率*氧或陰極環境 之少量波動會使模式驟變，因而造成不良品。 基於上述各節，變成較大的陰極會大大地增加功率上 之波動，使陰極的穩.定蓮作空間—直很小 < 因而在嚴格 要求的材料（如Si/SiiU )時大型陰極如果沒有其它 元件則在技術上將完令無法蓮作。 本發明之目的是藉由自動穩定的方法而能保證可靠作 業達到最高效率。 此項問題可由本發明適當予以解決，其為於塗層室中 可以輸人作業氣體，在交流電源和陰極對之間設置一電 路作為濾波之用，此電路由一變壓器和若干線圈與電容 器構成，而a交流電源的頻率是與濾波器之每一待定頻 率不同，並以陰極功率的大小作為陰極電阻的函數交流 電流所造成之氣體放電可形成陰極功率且具有，須選擇 最大功率時之電阻，使陰極電阻在工作點時和此一最大電 阻不同，而且電路的阻抗須限制程序狀態不致變成另一 種。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 其他特徽與細節均於後述申請專利範圍中作更詳細之 說明。 本發明可有多種實施方式，其中之一以圖式詳細表示 〇 圆式簡單説明： 第1圖陰極對（pair)之電源電路圔。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 413831 五、發明説明（） 第2圖電功率對電阻之圖解。 能量從中間頻率産生器2中的振盪線路發出〇因為振 通線圈是與供電電路接通而設計，所以必須在電路1中 設一分隔變饜器3 變壓器3在電路1中應設於何處* 對其他考慮並不重要° 在實施例中，電容器4和線匿15設於變®器的振鐘線 圈倒，而其他元件在陰極6，7之一御。另若將變歷器3直 接接於振盪線路2 ，而全部電容器與線圈裝在陰極惻， 經過試驗也很成功。 電容器8如選擇較大者*對霄路的頻率變化影響很小1 電容器8可保護變壓器3使不會有直流電進人*由於兩陰極 6，7的特性不同而會有直流電流流動*可能對變壓器3 的作用有所損害。 假如將變壓器直接連接振盪線路*電容器4之功能可由 電容器8所承擔。 電容器9和10是用於排除無線電干擾*其中電流以很 高的頼率被引導而接地。這些極高頻電流可以在電漿中 藉甶切換過程而産生。 自動穩定所賴之基本特勸是藉由電容器4和U以及線 圈5, 12和13來調整。12和13也可以組合成為一個線圈。 須分佈成兩個等大之線圈12和13,目的在使整個裝置儘 可能有對稱的結構。 1.計算用的參考值是噴鍍距離X 1的等效電阻，此後 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注$項再填寫本頁) 訂

I A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 413831 五、發明説明（） 以r表示，此電阻r是瞬間功率畤陰極6, 7間的電壓之 有效值除以在此功率時陰極電流的有效值所得之商， r=Ukat/Ikat〇 2,陰極如依第1型之特性可獲得自動穩定，其條件為 低電阻r時使陰極6, 7中的功率上舁〇為求妥切保持生産 程序穩定性所需之足夠的蓮作空間，須選取選電阻價，其 可逹到最大值，因此亦可達到自動穗定之結果，此最大 值為1^33{ = 0.5,,.0.75¥1'(茌所期望之額定功率時）。 參考圖2中Rkat時之工作點。 3 .對於工作頻率必須在陰極惻以感應方式量測電路1 的輸入電阻。 4. 電路1的輸人電阻Re在頻率小畤較Rnax還大，一直 降至頻率低於工作頻率時之最小值（第1零位）。 5. 在工作頻率中，輸入電阻Re之值達到1.414X Rinax, 這表示輸人電阻Re的虛部和實部都是等於Rmast。 6. 隨著繼續昇高的頻率，輸入電阻Re上升至一最大偾 後再下降至第2最低值（第2零位）。此第2零位的頻率 大約三倍於工作頻率。 各構件的實際數值為：

工作率頻U0KHZ

C1=0.6«F, C2=18uF, C3=108nF, C4=8nF, C5=8nF

Ll=16uH, L2=L3=23uH 變壓器的變換比為1:2。 -8- 本紙張A度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再4,·寫本頁)

413831 A7 B7 五、發明説明（ 噴鍍距離的等效電阻r是在12 5KW之情況中。 在實施例（圖2)中之額定負載2Ω。 最大負載Rraax時之電阻1 Ω。 符號對照表 1…電路 3…變壓器 5，12, 13…線圏 14…基體 2…交流電源 4, 8, 9, 10, 12…電容器 6, 7…陰極 15…塗層室 請 閲 讀 背 之 注 意 事 項 再 本 頁 詐 _ 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 ‘紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

Claims (1)

1. 4138

   A8 BS α D8 六、申請專利範圍 第85108121號「將真空中之基體塗層（Coating)之裝置」 專利案 (88年2月修正） 巧申請專利範圍： 1. 一種將真空中之基髏塗層之裝置，此裝置之特徴是包 括！ 一個可抽成真 氣體之元件，此 之基髏； 空之塗層室，其具 塗靥室支撺箸二個 有可引入一種作業 陰極及一個待塗層 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ....,-7衣_ 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 JBH, -訂- 一傾交流電源 一俩電輅，其 ,此電路將來自 具有一俩或多値 率是和來自交流 陰極在電性上 沈積茌基體上， 作業氣體及陰 R cat > ，其提供某種頻率 與交流電源相連接 交流電流之功率傳 自然頻率，此電路 電源之交流電流之 是和靶共同作用使 作業氣體則供應至 極功率在陰極之間 之交流電流； 且可接收交流電流 送至陰極，此電路 之所有這唣自然頻 頻率不同的； 靶之已噴鍍之粒子 塗層室中； 形成一種陰極電阻 在沈積期間，陰極具有可供利用之最大功率|在此 一最大功率位準時有一相對應之電阻Rmax存在於陰極 之間； 上述電路在某一功率位準之工作點處傳送陰極功率 ，此功率位準之選取方式是使此時之工作點處之陰極 -1 - 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4138

   A8 BS α D8 六、申請專利範圍 第85108121號「將真空中之基體塗層（Coating)之裝置」 專利案 (88年2月修正） 巧申請專利範圍： 1. 一種將真空中之基髏塗層之裝置，此裝置之特徴是包 括！ 一個可抽成真 氣體之元件，此 之基髏； 空之塗層室，其具 塗靥室支撺箸二個 有可引入一種作業 陰極及一個待塗層 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ....,-7衣_ 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 JBH, -訂- 一傾交流電源 一俩電輅，其 ,此電路將來自 具有一俩或多値 率是和來自交流 陰極在電性上 沈積茌基體上， 作業氣體及陰 R cat > ，其提供某種頻率 與交流電源相連接 交流電流之功率傳 自然頻率，此電路 電源之交流電流之 是和靶共同作用使 作業氣體則供應至 極功率在陰極之間 之交流電流； 且可接收交流電流 送至陰極，此電路 之所有這唣自然頻 頻率不同的； 靶之已噴鍍之粒子 塗層室中； 形成一種陰極電阻 在沈積期間，陰極具有可供利用之最大功率|在此 一最大功率位準時有一相對應之電阻Rmax存在於陰極 之間； 上述電路在某一功率位準之工作點處傳送陰極功率 ，此功率位準之選取方式是使此時之工作點處之陰極 -1 - 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 413831 A8 Βδ C8 D8 ίτ、申請專利範園 電阻R cat和最大功率位準時之陰極電阻“ax ,不同， 上述電路具有一種阻抗*其變化方式是和陰極功率 由工作點處之功率位準偏離時之變化方式相反。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中陰極功率和陰極 電阻R|cat之闊僳是陰極功率=Reat2 )其 中b。和ba是常數。 3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中在工作點位準處 之陰極電阻R Cat大約是電阻Rmax之二倍。 4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該電路之阻抗由 陰極側測得者是電感性的。 5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中在陰極之所有作 業狀態中此陰極電阻較最大功率位準時之電阻^ax還 大。 6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中須選取上述之工 作點功率位準，使1：作點功率位準處之陰極電阻R<^t 較最大功率位準處之陰極電阻Rmax還大，陰極功率大 於工作點功率位準時上述電路之阻抗會抑制陰極功率 之增加。 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) ΪΤ------厂,#:-----^----