CN1764738A - 用于在平坦表面上沉积大面积涂层的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
一种方法和设备(200)，用于利用多个等离子体源(212)的阵列(210)和公共反应气体注入器(220)在大面积平坦表面(234)上沉积均匀涂层(232)。设备(200)包括：多个等离子体源(212)的至少一个阵列，其中多个等离子体源(212)中的每一个包括设置在等离子体室(202)内的阴极(214)、阳极(216)和用于非反应等离子体源气体的入口(218)；以及设置在含基板(230)的沉积室(204)内的公共反应气体注入器(220)。公共反应气体注入器(220)借助单一输送***向多个等离子体源(212)产生的多个等离子体中的每一个提供均匀流量的至少一种反应气体。该至少一种反应气体与多个等离子体反应，从而在基板(230)上形成均匀涂层(232)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在平坦表面上沉积均匀涂层的设备和方法。更加具体而言，本发明涉及一种使用多重等离子体源在平坦表面上沉积均匀涂层的方法和设备。再具体而言，本发明涉及一种用于通过经公共注入***向通过多重膨胀热等离子体源产生的多个等离子体中注入反应气体而在平坦表面上沉积均匀涂层的方法和设备。
背景技术
等离子体源能够以高沉积速度在基板上沉积各种涂层，诸如透明耐磨涂层、透明UV过滤涂层、以及多层涂层外壳。在这样的沉积过程中，反应气体与等离子体反应从而形成沉积在基板上的物种。单个等离子体源，诸如膨胀热等离子体(以下也称作“ETP”)源，可用于均匀涂覆直径在约10至15cm范围的区域。
多重等离子体源的阵列可以用于涂覆更大的基板面积。这种大面积涂覆工作通常涉及在宏观平-或平坦-表面上沉积涂层。为了在这种平坦表面上获得均匀涂层，该多重等离子体源可以隔开成二维图案，例如直线或z字形阵列。
在使用多重等离子体源涂覆大面积时，通常通过独立的传输***为每个等离子体源提供反应气体，即，每个等离子体源具有需要单独的流量控制的单独的反应气体源。然而，在将等离子体沉积技术扩展到涂覆更大尺寸的表面时，使用独立的反应物源和流量控制器会导致涂覆工艺中的显著不确定性，并导致涂层均匀性的下降。另外，随着用于涂覆工艺的等离子体源的数量增加，为每个等离子体源配备独立的传输***和流量控制的成本明显增大。
其中每个等离子体源具有独立反应气体注入***的多重等离子体源的阵列不能均匀涂覆大的平坦表面，且不经济。因此，所需要的是一种使用多重等离子体源均匀涂覆大面积、平坦基板的方法和设备。
发明内容
本发明通过提供用于在大面积、平坦表面上使用多重等离子体源的阵列和公共前体-或反应气体-注入器沉积均匀涂层的方法和设备来满足这些及其它需求。通过经单个传输***向多重等离子体源提供反应气体(或多种气体)，可以轻易地对多重等离子体中的每一个保持反应气体的均匀流量。
因此，本发明的一个方面在于提供一种用于在基板的平坦表面上沉积均匀涂层的设备。该设备包括：用于产生多个等离子体的多个等离子体源的至少一个阵列，其中该多个等离子体源的每个包括设置在等离子体室内的阴极、阳极、以及用于非反应(non-reactive)等离子体源气体的入口；用于容纳该基板的沉积室，其中沉积室与等离子体室流体连通，且其中等离子体室保持在第一预定压强，而沉积室保持在第二预定压强，第二预定压强小于第一预定压强；以及设置在沉积室中用于向该多个等离子体中的每一个内提供均匀流率(flow rate)的至少一种反应气体的至少一个公共反应气体注入器。
本发明的第二方面在于提供一种公共反应气体注入器，其用于向由多个等离子体源的阵列产生的多个等离子体中注入均匀流量的至少一种反应气体。该公共反应气体注入器包括：包括具有内部空间的管壁结构的反应气体入口，该至少一种反应气体通过该内部空间从至少一反应气体源供给；靠近第一等离子体的第一多个口，每个第一多个口经过该管壁结构从内部空间至反应气体入口的外表面延伸，其中第一多个口被取向，从而该至少一种反应气体从内部空间经第一多个口通过，并以第一流率引导至第一等离子体中；以及靠近第二等离子体的第二多个口，每个第二多个口经该管壁结构从该内部空间至该反应气体入口的外表面延伸，其中第二多个口被取向，从而该至少一种反应气体从该内部空间经第二多个口通过，并以第二流率引导至第二等离子体中，第二流率基本等于第一流率。
本发明的第三方面在于提供一种用于在基板的平坦表面上沉积均匀涂层的设备。该设备包括：用于产生多个等离子体的多个等离子体源的至少一个阵列，其中多个等离子体源的至少一个为膨胀热等离子体源，其中多个等离子体源的每一个包括设置在等离子体室内的阴极、阳极、以及用于非反应等离子体源气体的入口；用于容纳基板的沉积室，其中沉积室与等离子体室流体连通，其中等离子体室保持在第一预定压强，而沉积室保持在第二预定压强，第二预定压强小于第一预定压强；以及设置在沉积室中用于向多个等离子体中的每一个中注入均匀流量的至少一种反应气体的至少一个公共反应气体注入器。该公共反应物注入器包括：包括具有内部空间的管壁结构的反应气体入口，该反应气体通过该内部空间从至少一反应气体源供给；靠近第一等离子体的第一多个口，每个第一多个口经该管壁结构从内部空间至反应气体入口的外表面延伸，其中第一多个口被取向，从而该反应气体从内部空间经第一多个口通过，并以第一流率引导至第一等离子体中；以及靠近第二等离子体的第二多个口，每个第二多个口经所述管壁结构从该内部空间至该至少一反应气体入口的外表面延伸，其中第二多个口被取向，从而该反应气体从该内部空间经第二多个口通过，并以第二流率引导至第二等离子体中，第二流率基本等于第一流率。
本发明的第四方面在于提供一种在基板的平坦表面上沉积均匀涂层的方法。该方法包括步骤：为沉积室提供具有平坦表面的基板；将沉积室抽至预定的沉积压强；从多个等离子体源的至少一个阵列产生多个等离子体；经至少一个公共反应气体注入器向多个等离子体中的每一个中注入至少一种反应气体，使得进入第一等离子体的该至少一种反应气体的第一流率基本等于进入第二等离子体的该至少一种反应气体的第二流率；使该至少一种反应气体和多个等离子体朝向基板流入沉积室；以及该至少一种反应气体与多个等离子体反应从而在基板的非平坦表面上形成涂层。
本发明的第五方面在于提供一种向由多个等离子体源的阵列产生的多个等离子体中注入反应气体使得进入第一等离子体的该至少一种反应气体的第一流率基本等于进入第二等离子体的该至少一种反应气体的第二流率的方法。该方法包括步骤：从反应气体源向公共反应气体注入器供给至少一种反应气体；该至少一种反应气体经靠近第一等离子体的公共反应气体注入器的第一多个口通过，其中第一多个口被取向，从而至少一种反应气体以第一预定流率引导至第一等离子体中；以及该至少一种反应气体经靠近第二等离子体的公共反应气体注入器的第二多个口通过，其中第二多个口被取向，从而至少一种反应气体以第二预定流率引导至第二等离子体中，其中第二预定流率基本等于第一预定流率。
本发明的第六方面在于提供一种具有沉积在平坦表面上的均匀涂层的基板，其中该均匀涂层通过以下步骤沉积：为沉积室提供具有平坦表面的基板，其中沉积室与多个等离子体源的至少一个阵列流体连通，其中多个等离子体源中的至少一个为膨胀热等离子体源，其具有设置在等离子体室内的阴极、阳极、以及用于非反应等离子体源气体的入口，等离子体室与沉积室流体连通；将沉积室抽至预定的沉积压强并将等离子体室抽至预定第一压强，其中预定沉积压强小于预定第一压强；在多个等离子体源中产生多个等离子体，且使该多个等离子体流入沉积室；随着多个等离子体流入沉积室经至少一个公共气体注入器向多个等离子体中的每一个注入至少一种反应气体，使得该至少一种反应气体到第一等离子体中的第一流率基本等于该至少一种反应气体到第二等离子体中的第二流率；使该至少一种反应气体和多个等离子体朝向基板进入沉积室；以及该至少一种反应气体与多个等离子体的每一个反应从而在基板的平坦表面上形成涂层。
由以下详细说明、附图及所附权利要求，本发明的这些及其它方面、优点和独有特征将变得明显。
附图说明
图1为用于使用膨胀热等离子体源阵列在宏观平坦的表面上沉积均匀涂层的设备的示意图，其中反应气体通过独立的反应气体注入器提供给每个等离子体源；
图2为本发明的用于使用膨胀热等离子体源阵列在宏观平坦的基板上沉积均匀涂层的设备的示意图；
图3为示出本发明公共反应气体注入器的顶面图和截面图的示意图；
图4为比较使用本发明的公共反应气体注入器和独立气体注入器沉积的非晶氢化碳化硅(a-SiC：H)涂层的厚度分布的图，其中反应气体为乙烯基三甲硅烷(VTMS)；
图5为利用ETP源的阵列获得的a-SiC：H涂层的厚度分布的图，其中通过本发明的公共反应气体注入环为ETP源阵列提供八甲基环四硅氧烷(D4)反应气体；以及
图6为比较使用单个公共反应物注入器和根据本发明的多个公共反应物注入器在聚碳酸酯基板上利用D4和氧气(O2)的混合物沉积的非晶氢化碳氧化硅(a-SiOxCy：H)涂层的厚度分布的图。
具体实施方式
以下说明中，相同的附图标记在附图所示的几个图中始终表示相同或相应的部件。还应理解，诸如“顶”、“底”、“向外”、“向内”的术语是方便的词语，而不构成限制性术语。
总地参照各附图，特别是参照图1，将理解，该些图示的目的在于介绍本发明的优选实施例，不是要对本发明构成限制。用于使用包括多个膨胀热等离子体源112的阵列110在宏观平坦-或平-的表面上沉积均匀涂层的设备100在图1中示意性地示出。图1所示的设备100已在Barry Lee-Mean Yang等人的美国专利申请09/681,820“Apparatus and Method for Large AreaChemical Vapor Deposition Using Expanding Thermal Plasma G enerators”和Marc Schaepkens的美国专利申请09/683,148“Apparatus and Method forDepositing Large Area Coatings on Non-Planar Surfaces”中描述，两者都作为参考在这里全文引入。该多个ETP源112的每一个被供给至少一种反应气体，该反应气体与所产生的ETP反应，从而在基板(未示出)的表面上形成涂层。该至少一种反应气体通过单独的反应气体注入器120以相同的流率供给给该多个ETP源112中的每一个。该至少一种反应气体在由该多个ETP源112中的每一个产生的等离子体中反应，从而产生形成涂层的物种。
在使用多重等离子体源涂覆大面积时，反应气体通常通过独立的传输***提供给每个等离子体源，即每个等离子体源具有需要单独流量控制的单独的反应气体源。通常，单独的反应气体注入器120提供给该多个ETP源112中的每一个，如图1所示。在图1所示的实施例中，该至少一种反应气体经过单独的环形注入器120(图1中的顶视图和截面图中示出)进入由该多个ETP源112中的每一个产生的等离子体中的每一个内。该至少一种反应气体中的每一种从单独的反应气体源126提供给单独的环形注入器120，单独的流量控制器124调节从单独的反应气体源126中的每一个到单独的环形注入器120中的每一个的该至少一种反应气体的流量。或者，可以以单独的喷嘴(未示出)取代单独的环形注入器120。
在将等离子体沉积技术扩展到涂覆较大尺寸的表面时，单独的环形注入器120、单独的反应物源126、以及流量控制器124的使用会导致涂覆工艺中的显著不确定性，并导致涂覆均匀性的最终降低。另外，随着涂覆工艺中使用的等离子体源的数量增加，为每个等离子体源配备单独的传输***和流重控制的成本变得极大。
通常期望制备一涂层，该涂层在整个涂覆表面上具有至少一种选定性质的均匀分布。此性质包括但不限于涂层厚度、耐磨性、辐射吸收性、以及辐射反射性。通过诸如ETP源的单个等离子体源沉积的涂层中，这些性质的分布的每一种具有关于等离子体源的轴的高斯分布。高斯分布的尺寸和形状部分地依赖于等离子体的温度，其又依赖于用于产生等离子体的功率和进入该等离子体中的该至少一种反应气体的流率。对于在相同功率下和基本相等的进入该多个等离子体的每一个中的至少一种反应气体的流率下产生的等离子体，通过将该多个等离子体源布置成阵列使得由单个等离子体源产生的高斯分布相交叠，可以获得平坦表面上给定涂层性质的均匀分布。
图2中示出了根据本发明的在非平坦表面上沉积均匀涂层的设备200。设备200包括多个等离子体源212的至少一个阵列210。该设备可以包括与实际和涂覆非平坦基板230所需一样多的阵列。类似地，每个阵列210可以包括与实际或所需一样多的等离子体源212。在一个实施例中，该多个等离子体源212包括至少一个ETP等离子体源。虽然图2示出了具有六个等离子体源212的单个阵列210，但多个阵列210、以及具有多于六个等离子体源212的至少一个阵列210也被视为在本发明的范围内。例如，阵列210可以包括多达约12个等离子体源212。阵列210可以为线性阵列或二维阵列，诸如但不限于等离子体源212的交错阵列、Z字形阵列、栅格、以及多边形(例如三角形、六边形、八边形等)。
该多个等离子体源212的每一个包括设置在等离子体室202内的阴极214、阳极216、以及等离子体源气体入口218。该等离子体源气体为不活泼气体，诸如惰性气体，即氩、氦、氖、氪、或氙。或者，可以使用其它化学惰性的气体作为等离子体源气体，诸如但不限于氮气和氢气。优选地，氩气用作等离子体源气体。通过在阴极214与阳极216之间激发电弧同时经过等离子体源气体入口218向电弧中引入等离子体源气体，等离子体在该多个等离子体源212的每一个处产生。
在一个实施例中，该多个等离子体源212中的至少一个为膨胀热等离子体(以下也称作“ETP”)。在ETP中，等离子体通过在至少一个阴极与阳极之间产生的电弧中离子化等离子体源气体从而形成正离子与电子而产生。例如，在产生氩等离子体时，发生如下反应：
然后，该等离子体膨胀到处于低压的大容积内，由此冷却电子和正离子。在本发明中，等离子体在等离子体室202中产生，并经开口206膨胀到沉积室204中。如前所述，沉积室204保持在明显比等离子体室202低的压强下。因此，ETP中的电子过于冷，由此具有不足以导致ETP内该至少一种反应气体的直接离解的能量。取而代之地，引入等离子体中的该至少一种反应气体可以经历与ETP内的电子的电荷交换和离解复合反应。在ETP中，正离子和电子温度近似相等且在约0.1eV(约1000K)的范围内。在其它类型的等离子体中，电子具有充分高的温度从而重大地影响等离子体的化学性质。在这样的等离子体中，正离子通常具有约0.1eV的温度，电子具有约1eV或10000K的温度。
等离子体室202通过开口206与沉积室204流体连通。沉积室204与真空***(未示出)流体连通，该真空***能够将沉积室204保持在比等离子体室202低的压强下。在一实施例中，沉积室204保持在低于约1乇(约133Pa)的压强下，优选在低于约100毫乇(约0.133Pa)的压强下，而等离子体室202保持在至少约0.1大气压(约1.01×104Pa)的压强下。等离子体室202优选保持在约1大气压(约1.01×105Pa)的压强下。
至少一个公共反应气体注入器220位于沉积室204内，用于以预定的流率向由阵列210中的多个等离子体源212产生的多个等离子体中的每一个内提供至少一种反应气体。公共反应气体注入器220在图3中的截面图和顶视图中示出。该至少一种反应气体通过反应气体注入器***(图3中的222)从至少一个反应气体源(图3中的226)提供到公共反应气体注入器220，该反应气体注入器***包括流量控制器(图3中的224)从而调节从反应气体源226到公共反应气体注入器220的该至少一种反应气体的流量。该至少一个反应气体源224可以是单一反应气体源，此时可以使用单一流量控制器222，或者是多种，其中各种反应气体或前体在注入到该多个等离子体内前被混合。
当等离子体经开口206进入沉积室204内时，该至少一种反应气体经过公共反应气体注入器220提供给由阵列210中的多个等离子体源212产生的多个等离子体中的每一个。该至少一种反应气体以基本相同的流率从公共反应气体注入器220流入等离子体的每一个。该至少一种反应气体可以包括单一反应气体或多种反应气体的混合物，且可以从单一反应气体源或分开的多个反应气体源226通过分开的多个反应气体注入器***222提供给单一的公共反应气体注入器220或分开的多个公共反应气体注入器220。
公共反应气体注入器220包括公共注入环220，其在图4中的截面图和顶视图中示出。可以为每种反应气体提供单独的公共注入环220，或者可以将单一的公共注入环220用于多种反应气体的混合物的注入。公共注入环220由具有内部空间的管壁结构(tubular-walled structure)形成，经过该内部空间，该至少一种反应气体从反应气体源226供给至由阵列210中的多个等离子体源212产生的多个等离子体中的每一个。公共注入环220可以由厚度约5/8英寸(约15.9mm)的不锈钢管形成。公共注入环220包括靠近多个等离子体的每一个定位的多个口(未示出)。该多个口的每一个经管壁结构从管壁结构的内部空间延伸至公共注入环220的外表面。该多个口被取向，使得该至少一种反应气体从内部空间经该多个口通过且进入该多个等离子体的每一个。公共注入环220包括间隔约0.5英寸(约12.7mm)的螺纹孔，以允许***具有穿过其加工的口的调节螺钉(set screw)。此口可具有约0.040英寸(约1.02mm)的直径。
公共反应气体注入器220可以具有环形以外的构造。例如，公共反应气体注入器220可以由如上所述的具有多个口的管壁结构形成为单条或其它几何形状，例如但不限于三角形、矩形和蜿蜒形。
通常，经过一个口或多个口的流率与该口上的压降ΔP(即公共反应气体注入器内的压强与沉积室204内的压强之差)与该口的流导(conductance)之比成比例：
流率∝ΔP/流导。
当公共反应气体注入器220内的压强与沉积室204内的压强相对恒定时，ΔP恒定。于是，通过提供具有相等数量的相同直径的口的公共反应气体注入器220可实现至多个等离子体中的每一个的反应气体的基本相等的流量，该口将至少一种反应气体引导到多个等离子体中的每一个中。由此，对于相等尺寸的口，靠近第一等离子体的口的线密度将基本等于靠近第二等离子体的口的线密度。在ΔP恒定时实现基本相等的流率还可以通过匹配靠近多个等离子体的每一个的多个口的流导来实现。流导也可以通过调整口的线密度、口直径、或口长度来匹配。
在某些情况下，在整个公共反应气体注入器220中，压强可能不恒定。此情形会产生反应气体进入由多个等离子体源212产生的多个等离子体内的不相等的流量。例如，引导到由更远离反应气体源226的等离子体源(图3中标记为“A”)产生的等离子体中的反应气体的量可以比引导到更靠近反应气体源226的等离子体源(图3中标记为“B”)中的少。在这些情形下，可以通过改变公共反应气体注入器220中口直径、口的线密度和多个口的流导中的至少一个来使反应气体到多个等离子体中的每一个的流率相等。例如，通过使公共反应气体注入器220在等离子体源A附近具有比位于等离子体源B附近的口的数量更多数量的口，可以使反应气体到由等离子体源A和B产生的等离子体内的流率相等。或者，通过使公共反应气体注入器220在等离子体源A附近比在等离子体源B附近具有更大的口的线密度，可以使流率相等。通过使公共反应气体注入器220在等离子体源A附近具有其直径大于等离子体源B附近的口的直径的口，可以使反应气体的流率相等。最后，使公共反应气体注入器220在等离子体源A附近具有流导更低的口可以用于使至等离子体源A和B产生的等离子体的流率相等。
在本发明中，例如，通过以其中未加工有口的常规螺钉替换具有口的调节螺钉中的一些，可以改变沿公共反应气体注入环220的口的线密度从而使流量相等。口的流导还可以通过使用具有穿过其加工的口的延长的调节螺钉来改变。
一旦被注入到多个等离子体中的每一个内，该至少一种反应气体在多个等离子体中的每一个内经历至少一种反应。这种反应可以包括但不限于电荷交换反应、离解复合反应、以及***反应。于是来自该多个等离子体内发生的反应的产物结合，从而在容纳在沉积室204中的基板230的表面234上沉积涂层232。基板230可以静止地安装于基板座(未示出)上，或与移动致动器(未示出)连接，该移动致动器相对于阵列210移动(或“扫描”)基板230。
以下示例用于说明本发明提供的特征和优点，并非要对本发明进行限制。
示例1
通过比较使用提供有本发明的公共反应气体注入环的ETP源阵列沉积在平(即平坦)的聚碳酸酯基板上的涂层与使用提供有独立反应气体注入器的ETP源阵列沉积的涂层，提供了对本发明的实验支持。用其中乙烯基三甲硅烷(VTMS)前体被传输至多个独立ETP源的喷嘴的ETP源阵列获得的非晶氢化碳化硅(以下称作“a-SiC：H”)涂层的厚度分布与使用设置有本发明的公共反应气体注入环的ETP源阵列以VTMS获得的a-SiC：H涂层的厚度分布比较。图4中示出了涂层的厚度分布。用本发明的公共注入环获得的涂层的ETP源之间位置处厚度的标准偏差与平均厚度的比(∑/平均)(3％)比使用用于ETP源的每一个的独立的反应气体注入器获得的膜的(13％)低。由此，使用本发明的公共注入气体环获得的涂层表现出比使用独立反应气体注入器获得的涂层更高程度的均匀性。
示例2
以ETP源阵列获得a-SiC：H涂层的厚度分布，其中八甲基环四硅氧烷(D4)反应气体通过本发明的公共反应气体注入环提供给由ETP源阵列产生的等离子体。图5示出了所沉积的涂层的厚度分布。结果显示，利用D4的沉积导致涂层具有ETP源间厚度的5％(∑/平均)。于是，通过经本发明的公共注入气体环向ETP产生的等离子体提供反应气体D4获得的涂层表现出较高的均匀性。
示例3
由D4和氧气(O2)的混合物在聚碳酸酯基板上沉积可作为耐磨涂层的非晶氢化碳氧化硅(以下称作“a-SiOxCy：H”)涂层。在一个实验中，该涂层通过经单一公共反应气体注入环注入D4和O2来沉积。在另一个实验中，该涂层通过经分开的公共反应气体注入环注入O2和D4来沉积。所沉积的涂层的涂层厚度分布在图6中比较。图6中的厚度分布无统计差异，由此说明，单独的多种反应气体可以通过单一公共反应气体注入器或分开的多个公共气体注入器提供给由多个ETP等离子体源产生的等离子体，从而获得高度均匀的涂层。
虽然已经为说明的目的展示了典型实施例，但上述介绍不应被认为是对本发明的范围的限制。因此，本领域技术人员可以进行各种调整、应用和替换而不脱离本发明的主旨和范围。例如，本发明不必限于多个ETP源的阵列，而是可以用于任何可用于涂覆大面积基板的多个等离子体源的阵列。
Claims (44)
1.一种用于在基板(230)的平坦表面(234)上沉积均匀涂层(232)的设备(200)，所述设备(200)包括：
a)用于产生多个等离子体的多个等离子体源(212)的至少一个阵列(210)，其中所述多个等离子体源(212)的每个包括设置在等离子体室(202)内的阴极(214)、阳极(216)、以及用于非反应等离子体源气体的入口(218)；
b)用于容纳所述基板(230)的沉积室(204)，其中所述沉积室(204)与所述等离子体室(202)流体连通，且其中所述等离子体室(202)保持在第一预定压强，所述沉积室(204)保持在第二预定压强，所述第二预定压强小于所述第一预定压强；以及
c)设置在所述沉积室(204)中用于向所述多个等离子体中的每一个内提供均匀流率的至少一种反应气体的至少一个公共反应气体注入器(220)。
2.根据权利要求1所述的设备(200)，其中所述多个等离子体源(212)中的至少一个为膨胀热等离子体源。
3.根据权利要求1所述的设备(200)，其中所述至少一个阵列(210)包括所述多个等离子体源(212)的至少一个线性阵列。
4.根据权利要求1所述的设备(200)，其中所述至少一个阵列(210)包括所述多个等离子体源(212)的至少一个二维阵列。
5.根据权利要求1所述的设备(200)，其中所述第一预定压强为至少约0.1大气压。
6.根据权利要求5所述的设备(200)，其中所述第一预定压强为约1大气压。
7.根据权利要求1所述的设备(200)，其中所述第二预定压强小于约1乇。
8.根据权利要求1所述的设备(200)，其中所述第二预定压强小于约100毫乇。
9.根据权利要求1所述的设备(200)，其中所述等离子体源气体包括氩、氮、氢、氦、氖、氪和氙中的至少一种。
10.一种公共反应气体注入器(220)，用于向由多个等离子体源(212)的阵列(210)产生的多个等离子体中注入均匀流量的至少一种反应气体，所述公共反应物注入器包括：
a)反应气体入口，包括具有内部空间的管壁结构，所述至少一种反应气体经该内部空间自反应气体源供给；
b)靠近第一等离子体的第一多个口(240)，所述第一多个口(240)中的每一个经过所述管壁结构从所述内部空间延伸至所述反应气体入口的外表面，其中所述第一多个口(240)被取向，从而所述至少一种反应气体从所述内部空间经所述第一多个口(240)通过，并以第一流率被引导至所述第一等离子体中；以及
c)靠近第二等离子体的第二多个口(242)，所述第二多个口(242)中的每一个经过所述管壁结构从所述内部空间延伸至所述至少一个反应气体入口的外表面，其中所述第二多个口(242)被取向，从而所述至少一种反应气体从所述内部空间经所述第二多个口(242)通过，并以第二流率被引导至所述第二等离子体中，所述第二流率基本等于所述第一流率。
11.根据权利要求10所述的反应物注入器，其中所述第一多个口(240)包括具有第一线密度的第一预定数量的口，所述第二多个口(242)包括具有第一线密度的第二预定数量的口。
12.根据权利要求11所述的反应物注入器，其中所述第一预定数量等于所述第二预定数量。
13.根据权利要求11所述的反应物注入器，其中所述第一线密度等于所述第二线密度。
14.根据权利要求11所述的反应物注入器，其中所述第一多个口(240)的每一个具有第一流导，所述第二多个口(242)的每一个具有第二流导，所述第二流导与所述第一流导相等。
15.根据权利要求11所述的反应物注入器，其中所述第一预定数量与所述第二预定数量不同。
16.根据权利要求11所述的反应物注入器，其中所述第一多个口(240)的每一个具有第一流导，所述第二.多个口(242)的每一个具有第二流导，所述第二流导与所述第一流导不同。
17.根据权利要求11所述的反应物注入器，其中所述反应物注入器包括围绕所述阵列(210)的注入环。
18.一种用于在基板(230)的表面(234)上沉积均匀涂层(232)的设备(200)，所述设备(200)包括：
a)用于产生多个等离子体的多个等离子体源(212)的至少一个阵列(210)，其中所述多个等离子体源(212)的至少一个为膨胀热等离子体源，其中所述多个等离子体源(212)的每一个包括设置在等离子体室(202)内的阴极(214)、阳极(216)、以及用于非反应等离子体源气体的入口(218)；
b)用于容纳所述基板(230)的沉积室(204)，其中所述沉积室(204)与所述等离子体室(202)流体连通，其中所述等离子体室(202)保持在第一预定压强，所述沉积室(204)保持在第二预定压强，所述第二预定压强小于所述第一预定压强；以及
c)设置在所述沉积室(204)内用于向所述多个等离子体中的每一个中注入均匀流量的至少一种反应气体的至少一个公共反应气体注入器(220)，所述公共反应气体注入器(220)包括：(i)反应气体入口，包括具有内部空间的管壁结构，所述反应气体经过该内部空间自至少一个反应气体源供给；(ii)靠近第一等离子体的第一多个口(240)，所述第一多个口(240)中的每一个经过所述管壁结构自所述内部空间延伸至所述反应气体入口的外表面，其中所述第一多个口(240)被取向，从而所述反应气体从所述内部空间经所述第一多个口(240)通过并以第一流率被引导至所述第一等离子体中；以及(iii)靠近所述第二等离子体的第二多个口(242)，所述第二多个口(242)中的每一个经过所述管壁结构从所述内部空间延伸至所述至少一个反应气体入口的外表面，其中所述第二多个口(242)被取向，从而所述反应气体从所述内部空间经所述第二多个口(242)通过并以第二流率被引导至所述第二等离子体中，所述第二流率基本等于所述第一流率。
19.根据权利要求18所述的设备(200)，其中所述第一多个口(240)包括具有第一线密度的第一预定数量的口，所述第二多个口(242)包括具有第二线密度的第二预定数量的口。
20.根据权利要求19所述的设备(200)，其中所述第一预定数量等于所述第二预定数量。
21.根据权利要求19所述的设备(200)，其中所述第一预定数量不同于所述第二预定数量。
22.根据权利要求19所述的设备(200)，其中所述第一多个口(240)的每一个具有第一流导，所述第二多个口(242)的每一个具有第二流导，所述第二流导与所述第一流导相等。
23.根据权利要求19所述的设备(200)，其中所述第一多个口(240)的每一个具有第一流导，所述第二多个口(242)的每一个具有第二流导，所述第二流导与所述第一流导不同。
24.根据权利要求18所述的设备(200)，其中所述至少一个公共反应气体注入器(220)包括围绕所述阵列(210)的注入环。
25.根据权利要求18所述的设备(200)，其中所述至少一个阵列(210)包括所述多个等离子体源(212)的至少一个线性阵列。
26.根据权利要求18所述的设备(200)，其中所述至少一个阵列(210)包括所述多个等离子体源(212)的至少一个二维阵列。
27.根据权利要求18所述的设备(200)，其中所述第一预定压强为至少约0.1大气压。
28.根据权利要求27所述的设备(200)，其中所述第一预定压强为约1大气压。
29.根据权利要求18所述的设备(200)，其中所述第二预定压强小于约1乇。
30.根据权利要求29所述的设备(200)，其中所述第二预定压强小于约100毫乇。
31.根据权利要求18所述的设备(200)，其中所述等离子体源气体包括氩、氮、氢、氦、氖、氪和氙中的至少一种。
32.一种在基板(230)的平坦表面(234)上沉积均匀涂层(232)的方法，该方法包括步骤：
a)向沉积室(204)提供具有平坦表面(234)的基板(230)；
b)将该沉积室(204)抽至预定的沉积压强；
c)由多个等离子体源(212)的至少一个阵列(210)产生多个等离子体；
d)经至少一个公共反应气体注入器(220)向该多个等离子体中的每一个中注入至少一种反应气体，从而进入第一等离子体的该至少一种反应气体的第一流率基本等于进入第二等离子体的该至少一种反应气体的第二流率；
e)使该至少一种反应气体和该多个等离子体朝向该基板(230)流入该沉积室(204)内；以及
f)使该至少一种反应气体与该多个等离子体反应从而在该基板(230)的平坦表面(234)上形成该涂层(232)。
33.根据权利要求32所述的方法，其中该多个等离子体源(212)的至少一个为膨胀热等离子体源，其具有设置在等离子体室(202)内的阴极(214)、阳极(216)、以及用于非反应等离子体源气体的入口(218)。
34.根据权利要求33所述的方法，其中使该至少一种反应气体和该多个等离子体朝向该基板(230)流入该沉积室(204)内的步骤包括步骤：
a)保持该沉积室(204)在第二预定压强，其中该第二预定压强小于该等离子体室(202)中的第一压强；以及
b)使该多个等离子体从该等离子体室(202)朝向该基板(230)膨胀到该沉积室(204)中。
35.根据权利要求32所述的方法，其中向该多个等离子体中注入反应气体的步骤包括：
a)将该至少一种反应气体从反应气体源供给至该至少一个公共反应气体注入器(220)；
b)使该至少一种反应气体经过该公共反应气体注入器(220)内靠近该第一等离子体的第一多个口(240)和靠近该第二等离子体的第二多个口(242)；
c)经该第一多个口(240)将该至少一种反应气体以第一流率引导进该第一等离子体内；以及
d)经该第二多个口(242)将该至少一种反应气体以第二流率引导进该第二等离子体内，该第一流率基本等于该第二流率。
36.根据权利要求35所述的方法，其中该第一多个口(240)包括第一预定数量的口，该第二多个口(242)包括第二预定数量的口，且其中该第一预定数量等于该第二预定数量。
37.根据权利要求35所述的方法，其中该第一多个口(240)包括第一预定数量的口，该第二多个口(242)包括第二预定数量的口，且其中该第一预定数量与该第二预定数量不同。
38.根据权利要求35所述的方法，其中该第一多个口(240)的每一个具有第一流导，该第二多个口(242)的每一个具有第二流导，其中该第一流导等于该第二流导。
39.根据权利要求35所述的方法，其中该第一多个口(240)的每一个具有第一流导，该第二多个口(242)的每一个具有第二流导，其中该第一流导与该第二流导不同。
40.一种向由多个等离子体源(212)的阵列(210)产生的多个等离子体中注入至少一种反应气体使得进入第一等离子体的该至少一种反应气体的第一流率基本等于进入第二等离子体的该至少一种反应气体的第二流率的方法，该方法包括步骤：
a)将该至少一种反应气体从反应气体源供给至公共反应气体注入器(220)；
b)使该至少一种反应气体经过该公共反应气体注入器(220)中靠近该第一等离子体的第一多个口(240)，其中该第一多个口(240)被取向，从而该至少一种反应气体以第一预定流率被引导至该第一等离子体中；以及
c)使该至少一种反应气体经过该公共反应气体注入器(220)中靠近该第二等离子体的第二多个口(242)，其中该第二多个口(242)被取向，从而该至少一种反应气体以第二预定流率被引导至该第二等离子体中，其中该第二预定流率基本等于该第一预定流率。
41.根据权利要求40所述的方法，其中使该至少一种反应气体经过该公共反应气体注入器(220)中的第一多个口(240)的步骤包括使该至少一种反应气体经过第一预定数量的口，且其中使该至少一种反应气体经过第二多个口(242)的步骤包括使该至少一种反应气体经过第二预定数量的口。
42.根据权利要求40所述的方法，其中该第一预定数量与该第二预定数量不同。
43.根据权利要求40所述的方法，其中该第一多个口(240)的每一个具有第一流导，该第二多个口(242)的每一个具有第二流导，其中该第二流导与该第一流导不同。
44.一种具有沉积在平坦表面(234)上的均匀涂层(232)的基板(230)，其中该均匀涂层(232)通过以下步骤沉积：
a)向沉积室(204)提供具有该表面(234)的该基板(230)，其中该沉积室(204)与多个等离子体源(212)的至少一个阵列(210)流体连通，其中该多个等离子体源(212)中的至少一个为膨胀热等离子体源，其具有设置在等离子体室(202)内的阴极(214)、阳极(216)、以及用于非反应等离子体源气体的入口(218)，该等离子体室(202)与该沉积室(204)流体连通；
b)将该沉积室(204)抽至预定沉积压强，并将该等离子体室(202)抽至预定第一压强，其中该预定沉积压强小于该预定第一压强；
c)在该多个等离子体源(212)中产生多个等离子体，且使该多个等离子体流入所述沉积室(204)内；
d)当该多个等离子体流入该沉积室(204)内时经至少一个公共气体注入器向该多个等离子体中的每一个内注入至少一种反应气体，使得该至少一种反应气体进入第一等离子体中的第一流率基本等于该至少一种反应气体进入第二等离子体中的第二流率；
e)使该至少一种反应气体和该多个等离子体朝向该基板(230)流入该沉积室(204)内；以及
f)使该至少一种反应气体与该多个等离子体的每一个反应从而在该基板(230)的该表面(234)上形成该涂层(232)。
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