在玻璃表面等离子体刻蚀形成纹理结构的方法_2

文档序号:9328609阅读:来源:国知局
理结构。其中,所述碳氢气体为C2H2、甲烷、苯、甲苯等各种碳氢化合物气体。
[0018]与现有技术相比,本发明提供的在玻璃表面等离子体刻蚀形成纹理结构的方法,主要是将所述玻璃工件置于等离子体气氛中,从而达到对玻璃工件表面刻蚀的目的,并采用碳源气体为刻蚀气体,在能够达到增加玻璃表面的比表面积的目的同时,可以在表面纹理内“根植” 了 C (碳)元素,对于含碳薄膜的表面粘附提供了可靠的化学键合基础,例如类金刚石薄膜在沉积玻璃表面时,可以提高玻璃的耐磨强度及耐刻画能力,增强红外透过率,作为一种典型的C膜,解决类金刚石薄膜高化学惰性而难以在界面上形成化学键的问题,使类金刚石薄膜中的C与表面纹理内的C键合,达到提高界面的结合强度的目的。该技术克服了传统玻璃表面刻蚀方法所存在的弊端,达到了节能环保的目标;另外,采用的所述刻蚀气体与碳膜沉积气体为同种气体,能够实现玻璃表面的纹理织构形成和薄膜沉积在同一过程中完成,消除了不同工艺条件下玻璃的空间转移问题,防止玻璃表面的二次污染问题,进一步提高了膜基界面的结合强度。
[0019]本发明提供的在玻璃表面等离子体刻蚀形成纹理结构的方法是将所述玻璃工件置于等离子体气氛中,从而达到对玻璃工件表面刻蚀的目的。该方法的显著特点是:刻蚀气体采用碳氢化合物气体,在等离子电场中通过碳氢离子实现对3102的分解与去除。该方法防止了化学刻蚀所带来的设备腐蚀及环境污染问题;同样避免采用含氟气体的等离子刻蚀所引起的设备腐蚀及环境污染问题;解决了利用物理刻画和激光刻蚀技术的低效率、高成本和难以微纳细微刻蚀的问题。
[0020]本发明提供的在玻璃表面等离子体刻蚀形成纹理结构的方法主要通过采用所述等离子体刻蚀设备完成,在所述等离子体发生室中,等离子体发生时,由于所述阴极板被封闭,处于所述阳极罩筒和所述玻璃工件的包容中,所述阴极板与所述阳极罩筒的内侧壁的间隙为I?2 mm,所述阴极板与所述玻璃工件之间的距离为4?5 mm,使得相互之间的间隙比较小,等离子体不能在所述绝缘封闭空间内形成,等离子体只能处于所述阳极板和所述玻璃工件之间,并对处于等离子体侧的玻璃表面进行刻蚀,形成表面纹理结构,因此,该方法不通过额外的加热器加热所述玻璃工件,依靠等离子体的辐射使得玻璃工件自然升温,并通过控制所述等离子体发生室中的气压和等离子发生源的输入功率控制加热温度,实现了采用低温等离子技术降低等离子体对玻璃的热辐射,从而达到低温快速、高效刻蚀的目的;在玻璃工件刻蚀过程中,所述等离子体刻蚀设备能够快速在玻璃工件表面形成一定粗糙度的刻蚀表面,且表面纹理密度可控,满足不同的表面纹理需求的要求,同时加工效率比较高。
[0021]因此,本发明提供的在玻璃表面等离子体刻蚀形成纹理结构的方法,不但可以在整个纹理结构形成工艺过程中无废液、废渣和废气排放,消除过程污染;由于纹理的形成过程在高真空的条件下进行,排放的过量气体很少,所用的原料气中无污染性气体,主要为Ar和H2,均不构成对大气的污染,是一个全程无污染的绿色工艺过程;而且同时比较容易实现对玻璃工件表面的细微刻蚀描画,达到既不影响玻璃的透光率,同时又增强界面的结合强度的目的。
【附图说明】
[0022]图1是本发明第一实施例采用的等离子体设备的结构示意图。
[0023]图2是玻璃工件置于图1中的阴极结构上的工作原理示意图。
[0024]图3是本发明实施例一所得的玻璃工件表面纹理结构的显微照片。
[0025]图4是本发明实施例二所得的玻璃工件表面纹理结构的显微照片。
[0026]图5是本发明实施例三所得的玻璃工件表面纹理结构的显微照片。
[0027]图6是本发明实施例四所得的玻璃工件表面纹理结构的显微照片。
[0028]图7是本发明实施例五所得的玻璃工件表面纹理结构的显微照片。
[0029]其中,各图中的元件符号1、气体原料进气口,2、等离子体发生室,3、阳极结构,4、阴极结构,5、阳极板,6、波纹管式距离调节器,7、阴极板,8、阳极罩筒,9、绝缘板,10、玻璃工件,11、阴极导入线,12、绝缘套,13、抽真空装置,14、RF射频等离子发生源,15、供气系统。
【具体实施方式】
[0030]下面通过【具体实施方式】,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0031]实施例一:
请参阅图1及图2,本发明实施例一提供一种在玻璃工件表面等离子体刻蚀形成纹理结构的方法,所述方法的详细步骤如下:
步骤一、将玻璃工件置于等离子体发生2中,并使所述等离子体发生室2内的真空压力低于 5 X 10 3 Pa;
步骤二、向所述等离子体发生室2中通入Ar气至所述等离子体发生室2内的真空压力至0.4?0.6 Pa,保持Ar气流量不变,对所述玻璃工件表面进行等离子清洗;
步骤三、保持Ar气流量不变,向所述等离子体发生室2通入刻蚀气体,所述刻蚀气体为碳氢气体和H2的混合气体,所述等离子体发生室2中的各气体的分压保持在Ar:碳氢气体:H2=1:2:10的状态,在清洗后的玻璃工件表面形成含碳的纹理结构。
[0032]其中,在所述步骤一中,提供如图1及图2所示的等离子体刻蚀设备,所述等离子体刻蚀设备包括设置有气体原料进气口 I的等离子体发生室2、与所述等离子体发生室2连通的抽真空装置13、设置在所述等离子体发生室2内部的阳极结构3和与所述阳极结构3间隔设置的阴极结构4。所述阳极结构3设置在所述等离子体发生室2的顶部并与所述等离子体发生室2电连接,所述阴极结构4设置在所述等离子体发生室2的底部并与所述等离子体发生室2电绝缘。
[0033]本实施例中,所述等离子体刻蚀设备还包括有分别与所述阳极结构3和所述阴极结构4连接的RF射频等离子发生源14,该RF射频等离子电源14的正极接地,所述等离子体发生室2的外壳也接地,并且所述阳极结构3与所述等离子体发生室2的外壳连通,形成电场回路。其中,在其他实施例中,所述等离子体发生电源还可以用高频等离子发生电源、微波等离子发生电源,或其他交变等离子发生电源代替。
[0034]本实施例中,所述抽真空装置13采用两级真空系统,主真空栗采用分子真空栗或扩散真空栗,初级栗采用旋片式真空栗,确保系统真空达到5X10 3Pa以上。
[0035]所述阳极结构3包括阳极板5和波纹管式距离调节器6。所述阳极板5与所述等离子体反应室2电连接,并与所述等离子体发生电源的阴极连接。所述波纹管式距离调节器6用于调节所述阳极板5与所述玻璃工件10之间的间距ST的,使得所述等离子体刻蚀设备通过所述波纹管式距离调节器6控制ST距离,以达到控制等离子电场强度的目的。
[0036]所述阴极结构4包括阴极板7、用于罩所述阴极板7的阳极罩筒8和位于所述阴极板7下的绝缘板9。所述阳极罩筒8为两端开口的筒状结构,所述阳极罩筒8的一端用于设置所述玻璃工件10,使所述玻璃工件10与所述阳极罩筒8和所述绝缘板9形成电气绝缘腔,从而使得所述阴极板7与所述阳极罩筒8电绝缘。本实施例中,所述阴极板7与等离子发生源的负极连接,所述玻璃工件10与所述阴极板7相隔一定的距离,并置于所述阴极板7上侧;所述阳极罩筒8为两端开口的圆筒状结构,并与所述阴极板7间由所述绝缘板9隔离,保持电气绝缘状态,所述玻璃工件10与所述绝缘板9之间间隔4?5 _,所述绝缘板9位于所述等离子体发生室2底部,所述绝缘板9与所述阳极罩筒之间的环向间隙为I?2mm ;所述阴极板7上连接有阴极导入线11,所述阴极导入线11通过绝缘套12与所述等离子体发生室2电绝缘。关于隔离式阴极结构4,在外形几何形
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