用等离子体ＣＶＤ涂敷或处理衬底的方法及装置制造方法及图纸

一种等离子体ＣＶＤ方法，其中，能沉积涂层材料的反应气体流过待涂敷表面，气体在装置中通过两微波输入件（７，８）馈入的微波激化成带状等离子体，该装置包括端壁（２，３）及一正方形截面的波导管（１），微波与等离子体耦合是用波导管棱边上的隙缝（６）实现的，两个交叉的微波偏振器（４，５）置于波导管中，每个偏振器让相邻的微波输入件馈入的微波通过，而不让非相邻的微波输入件输入的微波通过，端壁和相邻偏振器间的距离选定适于形成驻波。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涂敷衬底的方法，其中一种能沉积或涂层的反应气体流过待涂表面，该反应气体是由波导管中产生的微波激发的活化带状等离子体。本专利技术也涉及一种装置，用该装置可以实现本专利技术之涂敷方法及用等离子体对衬底表面作表面处理。为了改善不同材料的表面可涂敷性，人们常利用由超高频，高频或低频放电及直流放电产生的等离子体。用该技术清洁或腐蚀表面以提供可印涂的塑料表面，也就是说，借助液体改变表面的浸润性，并使涂敷衬底具有硬的，抗划伤的涂层，或者具有良好改善的光和电特性(干涉层系，彩色层，导电层)的涂层。在许多应用场合，重要的是这种处理或涂敷具有高的均匀性，并考虑了其它各种特性，如层厚，含孔度，折射率和导电性。这一点通常取决于作用在整个表面上的等离子体是否均匀。在DE-OS3830249中公开了一种对大面积的平面衬底进行涂敷的等离子体(CVD)方法。其中，等离子体电极是方阵排列的并安置在待涂表面的上方或下方，并且，两个相邻等离子体电极间的距离是处于这样的尺寸值上，即它们的等离子体柱是彼此重叠的。这种布置的缺点是由天线发出的微波能量没有以完全均匀的能量输入形式叠加到等离子体中。此外，还可能出现天线辐射波的干涉效应，这同样影响均匀性。在DE-PS3147986中公开了一个产生微波等离子体的装置，以用于处理衬底，其中使用了一波导结构，它称为“低波结构”。因为沿波导结构输入至等离子体的能量是减少的，所以这种装置也总是产生不均匀的带状等离子体。在由M.Geisler，J.Kieser，E.Raiichle，R.wilhelm，编撰的“真空科学与技术”杂志的A8，908上的文章“共振加热等离子源的长形微波电子加速器”中，公开了一种永久磁铁的带状布置(ECR)方案和一个微波馈送装置以借助长形喇叭形天线产生带状等离子体。通过衬底与带状等离子体间的相对运动虽然沿运动方向上可得到一良好均匀的处理或涂敷，而在所有变形方案中等离子体的均匀性在带状方向上都是不够的。这种低波结构的单维格阵不会使能量完全均匀地输入至等离子体中，即使这两种天线相互错开布置也是如此。除了具有如低波结构同样的问题外，这种ECR布置的内在缺点是需要低的过程压力。如果人们希望获得通常所希望的高的涂敷效率的话，就须应用泵速的真空泵，以便能够在低的过程压力下泵出大的质量流。这样就形成了不希望的高昂设备费用。此外，对有关负荷锁止系统的泄漏率要求也提高了。这种布置的另外缺点是，达到要求的工作压力需要长的启动时间。在DE-OS3926023中公开了一种制造涂层的CVD-涂敷方法和实施该方法的装置，其中，在带有待涂层的衬底的反应腔上方，设置一金属管形的带有隙缝开口的前腔。在该前腔中产生微波并激化出一种等离子体。而对输入至反应腔中的反应气体的激化是由已激化的，从等离子体流入反应腔中的组分完成的。因此，等离子体主要位于前腔中，而不是反应腔中。为了涂敷大面积的衬底，故使衬底垂直于前腔隙缝形开口运动。这种方法的缺陷在于，因为间接的激化，所以只能达到很小的涂敷效率和反应速率。这种方法不怎么适应于，例如，制造微小孔隙率的完全氧化的致密涂层。因此本专利技术之目的是提供这样一种方法和装置，它能够特别经济地进行大面积的衬底的涂敷，特别是在较短的时间内完成，并且产生之涂层不仅在致密性方面还是在均匀性方面都将优于按照现有技术中的CVD等离子涂敷方法所产生的涂层。根据对说明书及权利要求书之进一步研究，本专利技术之其它目的和优点对本
之熟练技术人员来说是很明显的。就方法而论，本专利技术涉及一种处理或涂敷衬底的方法，其中，当激化时，一种能将一种物质沉积到衬底上的反应气体流流过待涂敷表面，而这种反应气体借助于在一波导管中产生的微波而激化成一带状的等离子体，还包括(a)在一具有正方形横截面的波导管装置中，将两驻波激化并使之相互垂直地偏振，同时，相互间以1/4波长差移动;(b)通过设置在波导管装置的一条棱边上的纵向隙缝将微波与等离子体耦合。就装置而论，本专利技术涉及实现本专利技术方法的装置，其包括一个用以容纳对其一个表面待处理或涂敷的衬底的反应腔，该反应腔带有一个将反应气体输入到反应腔的气体输入件，还包括一个与反应腔相邻的波导管，并在其中分别激化出波长为λh1和λh2的微波，其中包括(a)波导管具有用第一封闭端壁封闭的第一端部和用第二封闭端壁封闭的第二端部;(b)以相距L1＝λh2/2(n+1/2)的距离装在波导管中并相互交叉的第一和第二微波偏振器;(c)用于输入微波的第一和第二微波输入件，其分别置于第一端壁和第一偏振器之间及第二端壁和第二偏振器之间，所以，每个偏振器能被相邻的微波输入件输入的微波穿过，而不能被远离该偏振器设置的微波输入件输入的微波穿过，其中，(ⅰ)在每个端壁和远离该端壁设置的偏振器之间的距离在任何情况下都允许形成驻波;(ⅱ)波导管具有一正方形的横截面和纵向边棱，在一个边棱上并在偏振器间的范围内置有一长度为S，宽度为b1的耦合隙缝，它具有一个由可通过微波的材料制成的窗件，其相对反应腔封盖住。可以发现，使用本等离子体CVD涂敷衬底的方法是远远地比传统的等离子体CVD涂敷方法获之涂层均匀得多的，由于此时，为了产生带形等离子体，在波导管中激励出的两个相互垂直偏振的驻波，它们相互间以1/4波长差移动，而将微波耦合到等离子体上是用一个纵向隙缝(耦合隙缝)完成的，该隙缝置于最好为正方形截面波导管的一个边棱上。在任何情况下，微波都是在波导管的端部馈入的。使用两个相互间以1/4的波长差移动的驻波带来之优点是一个驻波之波节正好落在另一驻波的波腹，因此，输入给等离子体的能量就基本上是均匀的了。使用两个偏振方向相互垂直的偏振波具有的优点是这两个波不相互干扰，因此是彼此独立的。对于这种形式的线性偏振波，可发现在正方形截面的波导管棱边上有相同的条件，从而有利于在波导管的一条棱边上设置耦合隙缝。已经证实，由于微波是在波导管两个相对端输入的，因此一个微波在等离子带方向以及波导管的方向上与等离子体耦合而产生的功率下降将通过在这一方向上出现的并从另一侧供入的微波的功率升高得到很大程度的补偿。由于这两个微波的功率下降总是可用依赖于阻尼的指数函数进行描述，所以，虽然事实是，在波导管的中间，功率达到最小值，但是该最小值还是远远地比现有技术方法中的下降少的多。这就意味着，沿波导管实现了一个远远改善的均匀度，因此，等离子体作用于衬底上的均匀性也得到了相当程度的改善。由于波导管的内腔与反应腔是分开的，故与DE-OS3926023对照，等离子体是完全流进反应腔中的，所以，等离子体就直接位于衬底的上方。从而可实现高的涂敷速率和反应速率。此外，衬底和等离子体的直接接触也是很有利的，因为涂层可具有较高的致密性和较小的孔隙率。波导管一个棱边中的耦合隙缝阻断了该波导管的集肤电流j。这些电流在棱边区域沿波导管纵向X的变化符合下列方程j1＝j0＊Sin(a＊x)和j2＝j0＊Cos(a＊x)其中a＝2π/λh，j0表示波导管最大的集肤电流。λh表示波导管中的波长;即当具有两个相同波长的驻波时，该波长为驻波波长，当驻波波长不同时，是两个波长之平均值。此外，阻尼作用假定为小得可略去不计。在本专利技术第一个实施例中，应用了两个不一致的微波发生器，以产生两个具有不同波长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理或涂敷衬底的方法，其中，一种能在激化时将一物质沉积到衬底上的反应气体流过待涂敷的表面，而这种反应气体借助在一个波导管中产生的微波可激化成一带状的等离子体，其还包括：（ａ）在一横截面为正方形的波导管装置中，将两个波长为λ↓［ｈ１］，λ↓［ｈ２］的驻波激化，并使之相互垂直地偏振，同时相互间以１／４波长差移动；（ｂ）由设置在波导管装置一棱边上的纵向隙缝实现微波与等离子体耦合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J奥托，
申请(专利权)人：肖特玻璃制造厂，
类型：发明
国别省市：DE[德国]