等离子体发射监测仪及工艺气体输送系统技术方案

用于将气体输送到溅射室的气体歧管设置有端口(116)以容纳等离子体发射监测仪，以监测所述溅射室中的等离子体信息，以提供反馈控制。所述等离子体发射监测仪的准直器暴露于气流中，并且所述监测仪的涂覆因此被大大减少。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及用于在涂覆室中将薄膜的受控溅射沉积到基底上的装置及方法。更具体地，本专利技术的实施例涉及监测等离子体的发射强度并且提供对气体输送系统的控制的溅射方法及溅射装置。
技术介绍
在涂层玻璃工业中，期望将一层或多层的涂层材料薄层应用到玻璃板的一个或两个表面以将期望的特征提供给涂层玻璃成品。举例而言，通常期望应用红外线反射膜和/或其它的多层涂层系统以提供与透射比、发射率、反射比、耐久性、颜色、光催化和/或耐化学性有关的期望的特征。可以证明，溅射沉积经常是在基底上形成薄膜的最有效的方法。与诸如真空蒸镀、电镀、无电镀和化学气相沉积之类的其它的薄膜成形方法相比，溅射沉积能够关于薄膜材料的选择、薄膜的更高纯度和受控制的成分、薄膜的更大的粘合强度和均匀性以及薄膜厚度的更好控制考虑更多种类。在常规的溅射沉积系统中，基底通常被运送穿过真空室。该室包含在其外表面上由可派射材料制成或在其外表面上包括可派射材料的革E极。当被加能的离子颗粒冲击革巴极的表面时发生溅射，从而导致靶极原子的释放。在反应溅射中，这种释放的靶极原子与反应气体原子结合以形成介质材料，该介质材料进而沉积到基底上。沉积过程通常牵涉直流(“DC”)反应溅射。为了实现这种溅射，真空室中产生有电场。典型地，将DC负电压施加到靶极上而产生阴极，并且将DC正电压施加到在与靶极间隔开的位置处设置在室中的其它装置上而产生阳极。这样，阴极和阳极之间产生了电场。一种或多种气体被引入到真空室中。电场中的电子被加速，且获得足够的能量以使气体原子离子化并产生辉光放电等离子体。举例而言，诸如氩之类的惰性气体能够被用于生产这种等离子体。如果期望的话，附加的气体比如一种或多种反应气体也可被引入到室中。随着离子通过阴极套的电场被吸引到靶极上，离子轰击靶极并且释放原子。如上所述，当这种轰击和释放在存在诸如氧气或氮气之类的反应气体的情况下进行时，产生了涂层材料的反应产物(即，释放的靶极原子和反应气体原子的产物)，许多所述反应产物沉积到基底上。举例而言，将诸如氧气或氮气之类的反应气体引入到室中与释放的靶极原子形成了氧化物或氮化物。DC反应溅射的一个缺点是阳极消失的问题。当阳极逐渐地涂覆有介质材料时发生这个问题。正如人们所知，介质材料经常涂覆室中的每个表面(包括基底)并且最终将阳极涂覆。当阳极上的区域被涂覆时，在该区域中的电子的传导路径被损害，从而导致涂覆区域失去其传导电子的能力并且由此切断该过程发射的电子的电流路径。当这种情况发生时，电子典型地传导到阳极上的未涂覆的区域，或者，如果阳极由溅射的介质材料覆盖时，情况往往是电子传导到阳极上的较少涂覆区域。另一种方法牵涉将气体歧管用作阳极。通常，气体歧管与地面绝缘并且被连接至电源的输出的正极端。气体穿过进气口进入歧管中并且穿过一个或多个出气口离开。出气口周围的压力与溅射室的其它部分相比普遍偏高。当溅射发生时，大多数(如果不是全部)歧管外表面最终涂覆有介质材料。然而，从歧管出气口流出的气体防止溅射材料涂覆在出气口之上。出气口于是变成用于电子的优选的传导路径。这些路径由于向内流动电子与处于局部升高的压力下的向外流动气体碰撞而被稍微增强。该碰撞在每个出气口处产生了等离子体羽流。因为等离子体导电，每个羽流充当不能被涂覆的虚阳极。正如人们所知，溅射系统中的典型的歧管包括的管道具有一个位置处的进气口和充当出气口的孔洞(例如，沿管道的长度周期性地钻孔)。然而，因为歧管进气口和每个出气口之间存在不同的气体传导性，气体的分配是不均匀的。这能够通过改变管道直径和出气口直径之间的相对尺寸而在一定程度上被改进。随着管道直径被增大，到每个出气口的传导路径被改善，从而导致改善的气体分配。替代性地，减少穿过出气口的传导性通过增大管道内部的压力来帮助改善分配，这增强了气体的分配。然而，这些改进的任何一个都具有增大管道的气体容量的副作用。容量，即歧管中的气体的总量，能够被认为是体积和压力的乘积。通过增大管道的气体容量，针对用于控制气体的任何闭环反馈控制的响应时间被减慢。这是因为歧管中的所有气体必须在任何改变能够在处理室中起作用之前离开歧管。在反应溅射过程中，当薄膜在基底上形成时，薄膜形成条件(具体地，气体流速)具有狭窄的适用范围，并且因此在控制诸如薄层电阻中的均匀性及透射比之类的薄膜形成参数中出现了困难。气体分配的均匀性是关键的。作为改善，已知一种采用等离子体发射监测仪(即，“PEM”)的反应溅射过程。PRM为用于通过准直器聚集等离子发射、将发射穿过滤波器引入到光电倍增管或引入到分光镜并且通过电信号(通过由光电倍增管实现的发射的光电变换获得)来监测等离子体状态的设备。在采用PEM的溅射装置中，调节引入的反应气体的流速和保持等离子体常数的发射强度的功能能够通过将PEM的光电倍增管的灵敏度设定成某一特定值而被开发。PEM的一个不足是PEM暴露于等离子体并且准直器的光学探针(光进入的位置)如同真空室中的其它物体一样随着时间的推移被涂覆。为了防止或减少这一事件发生，一些等离子体发生监测仪的制造商采用在光学探针的前部流动的气体遮蔽，从而使材料偏转离开光学探针。与这种方法相关的缺点是:对充分地遮蔽光学探针所必要的气体量为大约50SCCH1左右。该气体量占溅射过程中的总气流的很大的百分比，其范围根据阴极的尺寸从每对阴极大约100到大约lOOOsccm。进入室中的气体分配的均匀性通过引入该附加的气体而被破坏。替代性地，另一种方法是远离等离子体安装准直器的光学探针并且优选地将管道安装在光学探针的前部中以限制材料在光学探针的透镜上的沉积。所述方法的缺点是其大大地减少了由光学探针聚集的信号并且因此减少了由PEM完成的测量的灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的实施例被设计成提供强发射强度数据的同时减少准直器的透镜上的积累量，而不会对室中的气体分配的均匀性有不利影响。根据本专利技术的一个方面，提供了一种在溅射室中使用的气体输送系统。所述系统包含气体歧管和准直器端口。所述气体歧管具有进气端口和多个出气端口，所述进气端口操作性地联接至气体供应设备以便接收处于选定气压下的气体，并且所述多个出气端口中的每个都位于所述溅射室内。所述进气端口经由具有至少大体上相等的传导性的路径与所述多个出气端口中的每个流体连通。所述准直器端口与所述出气端口中的一个流体连通，使得当光学探针的透镜端被容纳在所述准直器端口中时其透镜端暴露于流向与所述准直器端口流体连通的出气端口的气体，所述光学探针操作性地联接至等离子体发射监测仪。根据本专利技术的另一方面，提供了一种溅射装置，所述溅射装置包含真空室、气体供应设备、第一气体歧管和准直器端口。所述真空室包含待由溅射工艺涂覆的基底。第一靶极被安装在真空室中，并且适于被激励为阴极并且具有待被溅射以便涂覆基底的表面。所述第一气体歧管具有进气端口和多个出气端口，所述进气端口操作性地联接至气体供应设备以便接收处于选定气压下的气体，并且所述多个出气端口中的每个都位于溅射室内。所述进气端口经由具有至少大体上相等的传导性的路径与所述多个出气端口中的每个流体连通。所述准直器端口与所述多个出气端口中的一个流体连通，使得当第一光学探针的透镜端被容纳在所述准直器端口中时其透镜端暴露于流向与所述准直器端口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在溅射室中使用的气体输送系统，所述系统包括：气体歧管，所述气体歧管具有进气端口和多个出气端口，所述进气端口操作性地联接至气体供应设备以便接收处于选定气压下的气体，并且所述多个出气端口中的每个都位于所述溅射室内，所述进气端口经由具有至少大体上相等的传导性的路径与所述多个出气端口中的每个流体连通；以及准直器端口，所述准直器端口与所述出气端口中的一个流体连通，使得当光学探针的透镜端被容纳在所述准直器端口中时其透镜端暴露于流向与所述准直器端口流体连通的出气端口的气体中，所述光学探针操作性地联接至等离子体发射监测仪。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：基思·J·伯罗斯，克里斯托弗·L·格鲁贝尔，克劳斯·H·W·哈尔蒂希，
申请(专利权)人：卡迪奈尔镀膜玻璃公司，
类型：发明
国别省市：美国;US