一种涂布系统的制作方法

文档序号:11840573阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种涂布系统,其特征在于,所述涂布系统包括:

真空室;和

安置于所述真空室内的涂布组件,所述涂布组件包括:

气相源;

基片保持器,所述基片保持器用于保持待涂布的基片从而使得所述基片安置于所述气相源的前方;

主阴极真空电弧组件,其包括阴极室组件、阴极靶、可选主阳极和屏蔽,所述屏蔽把所述阴极靶与所述真空室隔离开,所述屏蔽定义了用于把电子发射电流或者金属气相等离子体从所述阴极靶传输到所述真空室的开口;

远程阳极,其电耦合到所述阴极靶;

主电源,其连接在所述阴极靶和所述主阳极之间;和

次电源,其连接所述阴极靶和所述远程阳极之间,所述气相源被安置在所述阴极室组件和所述远程阳极之间,所述远程阳极具有线性远程阳极尺寸,所述气相源具有线性气相源尺寸,所述阴极靶具有线性阴极靶尺寸,以及所述基片保持器具有线性保持器尺寸从而使得所述线性远程阳极尺寸、所述线性气相源尺寸和所述线性保持器尺寸彼此平行,所述线性远程阳极尺寸等于或大于所述线性气相源尺寸从而使得受限的等离子体从所述阴极靶流向所述远程阳极。

2.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述线性气相源尺寸是平行于线性阴极靶尺寸的长侧,所述线性气相源尺寸平行于所述线性阴极靶尺寸。

3.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述线性气相源尺寸是平行于线性阴极靶尺寸的短侧。

4.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述主阳极是接地的或所述屏蔽。

5.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述的涂布系统进一步包括至少一个附加气相源,其安置于所述阴极室组件和所述远程阳极之间。

6.如权利要求5所述的涂布系统,其特征在于,每个所述气相源和所述待涂布的基片之间的垂直距离大体上相等,以及所述阴极室组件和所述远程阳极之间的距离小于这样的距离:在所述这样的距离处,当所述次电源的施加电压超过所述主电源的施加电压的1.2到10倍时发生故障。

7.如权利要求5所述的涂布系统,其特征在于,多个阴极靶耦合到所述远程阳极,所述多个阴极靶中的每个阴极靶均具有平行于所述线性远程阳极尺寸的线性阴极靶尺寸。

8.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述阴极室组件的顶部与基片分离大约2到20英寸。

9.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,外部磁场沿着所述气相源和所述待涂布的基片之间的区域施加外部磁场。

10.如权利要求9所述的涂布系统,其特征在于,所述外部磁场被施加以磁绝缘所述阴极室组件的所述阴极靶。

11.如权利要求9所述的涂布系统,其特征在于,所述外部磁场被施加以磁绝缘所述远 程阳极的所述阳极。

12.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述气相源包括选自由以下所组成的组中的元件:磁控管、热蒸发器、电子束蒸发器和阴极电弧蒸发器。

13.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述阴极靶包括选自由以下所组成的组中的元件:冷真空电弧阴极、空心阴极、热离子丝阴极、电子束蒸发器和其组合。

14.如权利要求11所述的涂布系统,其特征在于,所述阴极靶由具有吸气能力的包含钛和锆合金的金属制成。

15.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述阴极室的所述屏蔽是水冷的,而且是相对于所述阴极靶负偏压的,其中所述屏蔽的偏置电势范围在-50伏特到-1000伏特。

16.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,等离子体探针安装在所述阴极室组件和所述远程阳极之间,以测量等离子体密度,所述等离子体探针提供反馈以用于控制所述次电源,其中远程阳极电流被调整以获取在所述阴极室组件和所述远程阳极之间的等离子体密度的均匀分布。

17.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述阴极靶是阴极阵列的一部分,所述阴极阵列具有多个安装在所述阴极室组件内的阴极靶,每个阴极靶的线性尺寸大体上等于所述远程阳极的所述线性尺寸。

18.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述阴极靶是盘或者条。

19.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,多个从远程阳极通过可变电阻器被连接到所述远程阳极。

20.如权利要求19所述的涂布系统,其特征在于,多个从远程阳极借助电容器被连接到所述远程阳极。

21.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统包括多个涂布组件。

22.如权利要求21所述的涂布系统,其特征在于,所述多个涂布组件基本上顺排对齐。

23.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,随着所述基片保持器沿着所述线性方向移动,所述气相源、所述阴极靶和所述远程阳极沿着线性方向分布。

24.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述真空室具有圆形横截面,所述阴极靶和所述远程阳极相对于所述真空室的中心轴分布,所述基片保持器在圆形方向上移动。

25.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述主阴极真空电弧组件包括过滤的阴极真空电弧源。

26.如权利要求25所述的涂布系统,其特征在于,所述过滤的阴极真空电弧源包括阴极靶和等离子体管道,所述等离子体管道具有长侧,所述等离子体管道具有沿着所述等离子体管道的中心线的弯曲部分,所述等离子体管道具有阴极室部分和在所述弯曲的相反侧的出口隧道部分。

27.如权利要求26所述的涂布系统,其特征在于,所述等离子体管道具有矩形横截面形状,其尺寸类似于所述阴极靶的尺寸。

28.如权利要求26所述的涂布系统,其特征在于,所述阴极室组件包括矩形管。

29.如权利要求26所述的涂布系统,其特征在于,所述阴极靶被安装在阴极室部分的一端的隔离保持器,从而使得所述阴极靶的蒸发表面面对所述等离子体管道。

30.如权利要求26所述的涂布系统,其特征在于,所述弯曲的角度大约在60到120度之间。

31.如权利要求26所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统进一步包括磁快门,其具有安置在所述等离子体管道处的聚焦电磁体和偏转磁体,所述偏转磁体安置在大约所述弯曲部分和所述阴极室的外侧,所述聚焦电磁体被安置在所述等离子体管道的所述出口。

32.如权利要求31所述的涂布系统,其特征在于,所述偏转电磁体和所述聚焦电磁体被激活时,所述磁快门打开,从而使得在所述阴极靶处所产生的电离的过滤的金属气相等离子体被通过所述等离子体管道传输到基片。

33.如权利要求31所述的涂布系统,其特征在于,气态环境在沿着远程电弧放电路径的定义于所述基片和所述真空室的壁之间的窄通道上也是高度电离的。

34.如权利要求31所述的涂布系统,其特征在于,所述气相源包括多个磁控溅射源,其把放电与远程阳极电弧放电相结合从而实现所述磁控溅射源的电离化增加。

35.如权利要求31所述的涂布系统,其特征在于,当所述偏转磁体和所述聚焦电磁体没有被激活时所述磁快门被关闭,从而使得所述阴极靶产生的金属气相等离子体被困在所述等离子体管道内,而远程阳极电弧放电在所述阴极靶和所述远程阳极之间进行,沿着所述基片和所述真空室的壁之间定义的通道,提供涂层沉积环境的电离化和激活。

36.如权利要求31所述的涂布系统,其特征在于,多个磁控溅射源和远程阳极被安置在所述真空室的中间区域的枢纽上从而使得远程电弧放电填充所述枢纽和所述真空室的壁之间的区域。

37.如权利要求31所述的涂布系统,其特征在于,所述气相源包括双向过滤电弧源,其具有双向等离子体管道,所述远程阳极安装在所述双向等离子体管道的周缘,远程阳极电弧放电沿着所述等离子体管道的外缘和所述基片之间所定义的通道而设立。

38.如权利要求37所述的涂布系统,其特征在于,所述双向等离子体管道进一步包括在所述双向等离子体管道的两端的屏蔽。

39.如权利要求37所述的涂布系统,其特征在于,所述远程阳极电弧放电由单向过滤真空电弧源支持和/或由所述双向过滤电弧源支持,从而使得远程阳极电弧放电等离子体填充定义于所述双向过滤电弧源的外壁和所述真空室的壁之间的涂层沉积区域。

40.如权利要求39所述的涂布系统,其特征在于,当耦接到磁控溅射源时,所述双向过滤电弧源和所述单向过滤电弧源被被配置为同时且相互独立地在磁快门模式下工作。

41.如权利要求39所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统进一步包括第一附加磁控管源和第二附加磁控管源安置在面对所述基片临近所述真空室的所述等离子体管道的所述出口,从而使得所述磁控溅射流与所述过滤电弧源的所述阴极靶合流。

42.如权利要求39所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统进一步包括安置在所述等离子体管道的所述出口处的两个磁控源。

43.如权利要求31所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统被配置为在顺排模式下工作。

44.如权利要求1所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统被配置为在批量模式下工作。

45.一种涂布系统,其特征在于,所述涂布系统包括:

涂布室;

具有靶脸的气相源,具有气相源长尺寸和气相脸短尺寸;

基片保持器,用于保持待涂布的基片从而使得所述基片被安置在所述涂布室内以及所述 气相源之前,所述基片保持器具有线性的保持器尺寸;

双过滤电弧单向矩形等离子体源,其作为金属气相等离子体涂层沉积源和电子发射源工作,所述单向双过滤电弧源包括具有偏转部分和出口隧道部分的矩形等离子体管道、具有第一阴极靶的第一阴极电弧室、具有第二阴极靶的第二阴极电弧室和挡板式阳极盘,所述第一阴极电弧室和所述第二阴极电弧室被所述挡板式阳极盘分开,并被安置偏转部分的相反侧;

电耦合到所述第一阴极靶和所述第二阴极靶的远程阳极,所述远程阳极具有线性远程阳极尺寸,所述气相源具有线性气相源尺寸;

主电源,其连接在所述阴极靶和主阳极之间;和

次电源,其连接在所述阴极靶和所述远程阳极之间。

46.如权利要求45所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统进一步包括围绕所述等离子体管道的偏转部分的偏转线圈。

47.如权利要求45所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统进一步包括稳定线圈,其围绕所述阴极室并限制在所述阴极靶的蒸发表面的受限阴极电弧点。

48.如权利要求45所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统进一步包括聚焦线圈,其围绕所述阴极室的出口部分,其把金属气相等离子体流集中到所述等离子体管道的偏转部分。

49.如权利要求45所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统进一步包括安装在所述等离子体管道的出口隧道部分的第一磁控管源和第二磁控管源,所述第一磁控管源和所述第二磁控管源源管理在混合过滤电弧增强磁控溅射涂层沉积工艺中由金属离子所进行的离子轰击的程度。

50.如权利要求45所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统进一步包括位于所述涂布室中间的被屏蔽的阴极电弧电子发射源。

51.如权利要求45所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统被配置为在顺排模式下工作。

52.如权利要求45所述的涂布系统,其特征在于,所述涂布系统被配置为在批量模式下工作。

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