[发明专利]离子镀设备和离子镀方法

说明书

发明领域

本发明涉及离子镀设备和离子镀方法。

相关技术介绍

通过对真空腔内部提供一个恒定的电压以便由膜材产生放电等离子体并通过将等离子体施加在一个安置在真空腔内的基片上以在基片上沉淀薄膜来进行离子镀式薄膜成形。

这种离子镀式薄膜成形被用于在不同类型基片上形成薄膜，例如在镜子上涂附一层反射膜。图4是表示一个用于通过离子镀方法形成薄膜的设备例子的结构的示意图

参见图4，一种离子镀设备60包括一个真空腔61、一个被安置在真空腔61内以便容放基片65的基片座62、一个用于保持膜材并在真空腔61内使膜材蒸发的蒸发源63、一个用于通过基片座62向真空腔61内部提供预定电能的射频(RF)电源66、一个用于通过基片座62向真空腔61的内部提供一个恒定负偏电压的直流(DC)电源。

通过RF电源66和DC电源67提供能量，被蒸发源63蒸发的材料变成等离子体68，包含在等离子体68内的离子化材料作为薄膜地沉积在基片65上，因此，在基片65上形成了薄膜。

通过DC电源67所提供的偏电压，离子趋向于加速移向基片65并且可以使薄膜变得致密。同样通过使用偏电压，可以形成牢牢附着在基片65上的薄膜。确切地说，当DC电源67输出的电压更高时，能够使薄膜更致密并且更牢固地附着在基片65上。

然而，当如上所述地施加偏电压时，真空腔61内可能产生电弧放电。此外，当偏电压高时，更容易出现电弧放电。据信，电弧放电可能是这样发生的。

当施加偏电压时，等离子体68内的离子趋向于被拉向基片座62并在空间内受到偏压。当位于蒸发源63和基片座62之间的基片65或形成在基片65上的薄膜由绝缘材料制成或膜材是绝缘材料时，离子被绝缘材料所俘获，从电学角度出发，其周围没有被中性化，这导致局部形成一个大电场。因此，发生绝缘材料的击穿并由此产生电弧放电。

当基片65或基片65上的薄膜由绝缘材料制成时，离子趋向于在基片65的附近或薄膜上被俘获，这导致了在基片65附近或薄膜上出现电弧放电。当发生电弧放电时，在基片65上形成薄膜的过程中，杂质会混入薄膜中，这导致了薄膜不均匀性或薄膜密度降低。当电弧放电路径穿透了成形于基片65上的薄膜时，薄膜被损坏了。

发明概述

研发出本发明来解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种离子镀设备和离子镀方法，它们能在使用偏电压时阻止电弧放电以改善薄膜密度和附着性并由此阻止杂质混入薄膜以避免损坏薄膜和基片。

为实现上述目的而提供可一种离子镀设备，它包括一个能够被抽真空的真空腔；安置在真空腔内以便容放基片的基片座；一个电源单元，它通过基片座向真空腔内提供通过其将要成型于基片上的薄膜材料变成等离子体的能量并利用等离子体在基片上沉积薄膜，其中电源单元包括一个用于输出偏电压的偏压电源，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，所述偏电压的周期被设定为1kHz～1GHz。

在离子镀设备中，偏压电源的负偏压能够使等离子体内的离子加速向基片迁移。从而，一致密和强附着的薄膜被形成在基片上。此外，当基片或被形成在基片上的薄膜由绝缘材料制成时，或混合在等离子体内的薄膜材料是一种绝缘材料时，偏电压的脉冲偏压成分允许被俘获在绝缘材料上的正电荷被中和。由此一来，可以阻止杂质混入形成在基片上的薄膜并且防止损伤如薄膜上的气孔。

最好，脉冲偏压的预定时间与偏压的周期的比值是40％或更小。这是由于，如果在偏电压的一个周期内的脉冲偏压的时间相对长，等离子体可能被削弱，薄膜形成的效率被减少。

在离子镀设备中，作为脉冲偏压的脉冲输出，可以使用一个方形波脉冲，所述方形波脉冲具有一个在预定时间内的脉冲宽度和预定电压值。使用这种方形波脉冲，可以轻易地获得所期望的偏电压的脉冲偏压并且一个用于基片附近的正电荷的中和的并具有所期望的电压值和脉冲宽度的脉冲偏压被轻易地得到。

最好，偏压电源单元包括一个用于生成偏电压的基本波形的波形发生器和一个偏压电源，基于波形发生器所输出的基本波形，所述偏压电源生成一个具有恒定值的偏电压。由于，通过使用能够生成任意波形的波形发生器，可以形成具有预定波形的偏电压并可以轻易地获得期望的偏电压。