CN1943002A - 对物件进行等离子体处理的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种等离子体源(102)，其中，可以响应等离子体室(104)内的选定条件而将间隙(110)(即阴极与阳极之间距离)实时地调节为所希望的距离。至少一个传感器(116)监视并检测等离子体室(104)内的所述条件的任何变化。包括至少一个等离子体源(102)的装置(100)产生至少一种稳定的、并可实时调节的等离子体。在一个实施例中，装置(100)包括多个等离子体源(102)，可以实时地将这些等离子体源(102)“调谐”，以产生互相类似的等离子体，或者相反地，可以将它们“去调谐”，以产生不相类似的等离子体。装置(100)可用于等离子体处理(例如但不限于物件(160)的镀膜、蚀刻和激活)。也公开了提供所述等离子体以及使用所述等离子体处理物件(160)的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种产生基本均匀的等离子体的装置。更具体的，本发明涉及一种装置，该装置用于产生处理物件的基本均匀的等离子体。本发明尤其涉及一种能产生可控的、可调节的、用于处理物件的等离子体的装置。
背景技术
等离子体源被用于对各种物件进行各种表面处理。这些表面处理的例子包括在表面上沉积各种镀膜层，进行表面的等离子体蚀刻和等离子体激活。等离子体处理工艺的特性在很大程度上受到等离子体源的工作参数的影响。
可以使用各种等离子体源(如膨胀热等离子体源(expandingthermal plasma，也称为“ETP”)对直径在约10-15cm范围内的表面区域进行处理。在等离子体处理中，等离子体源的各条件可能会发生改变。例如，由于阴极的腐蚀，因而阴极和阳极之间的距离可能随时间而改变，或阴极电压或工作气压可能发生改变。为抵消这种变化(尤其是阴极和阳极之间距离的改变)，通常需要中断处理过程和拆卸等离子体源。
可以使用多个等离子体源组成的阵列来对更大的基底区域进行镀膜。理想情况下，阵列中各个等离子体源产生的等离子体应当具有相同的特性。然而，在实际中，经常可观察到源与源之间在等离子体特性方面的差异以及由此导致的等离子体处理的差异。这种差异在很大程度上与先前描述的各个等离子体源的差异有关。
不能实时地抵消单个等离子体源的变化。这种校正需要中断处理过程并拆卸等离子体源。当使用多个等离子体源时，通常希望使产生的等离子体的源与源之间差异为最小。因此，需要一种能产生稳定的、可控的等离子体的装置。也需要一种能使用稳定的、可控的等离子体对物件进行等离子体处理的装置。还需要一种产生等离子体的等离子体源，可调节该源来改变所产生的等离子体的性质。
发明内容
通过提供产生至少一种稳定且可实时调节的等离子体的装置，本发明满足了上述和其他需求。在一个实施例中，该装置包括多个等离子体源，可以实时地将这些等离子体源“调谐”，以产生互相类似的等离子体，或者相反地，可以将它们“去调谐”，以产生不相类似的等离子体。该装置可用于等离子体处理(例如但不限于物件的镀膜、蚀刻、加热、光照或照明以及激活)。也公开了提供上述等离子体以及使用上述等离子体处理物件的方法。本发明也提供了一种工作参数可实时调节的等离子体源。也公开了提供上述等离子体和使用上述等离子体处理物件的方法。
因此，本发明的一个方面是提供一种用于产生基本可控的等离子体的装置。该装置包括：至少一个等离子体源，该等离子体源包括：在其中产生基本可控的等离子体的等离子体室；设置在该等离子体室中的至少一个阴极和阳极，该至少一个阴极和阳极由一个可调间隙隔开；连接到上述阳极和上述至少一个阴极的电源，用于在上述阳极和上述至少一个阴极两端施加电压；等离子体气体入口，用于将产生等离子体的气体(以下称为“等离子体气体”)以等离子体气体流速从等离子气体源引入上述等离子体室内；传感器，用于监视等离子体室内的条件；通过出口与等离子体室存在流体联系的第二室，其中，在该第二室内保持比等离子体室内的第一气压低的第二气压，且其中上述基本可控的等离子体通过上述出口从等离子体室流入第二室。
本发明的第二个方面是提供一种用于产生基本可控的等离子体的等离子体源。该等离子体源包括：在其中产生上述基本可控的等离子体的等离子体室；设置在上述等离子体室的第一末端处的阳极，该第一末端具有出口，上述基本可控的等离子体通过该出口离开上述等离子体室；设置在上述等离子体室中的至少一个可调节的阴极，其中，上述至少一个可调节的阴极可以移动，以在上述阳极和上述至少一个可调节的阴极之间形成间隙；连接到上述阳极和上述至少一个可调的阴极的电源，用于在上述阳极和上述至少一个可调节的阴极两端施加电压；等离子气体入口，用于将等离子气体从等离子气体源以等离子气体流速引入到等离子体室内；至少一个传感器，用于检测并监视等离子体室内的条件。
本发明的第三个方面是提供一种产生基本可控的膨胀热等离子体的装置。该装置包括：至少一个膨胀热等离子体源，该至少一个膨胀热等离子体源包括：在其中产生上述基本可控的等离子体的等离子体室；阳极；设置在上述等离子体室中的至少一个可调节的阴极，其中，该至少一个可调节的阴极可以移动，以在上述阳极和上述至少一个可调节的阴极之间形成间隙；连接到上述阳极和上述至少一个可调节的阴极的电源，用于在上述阳极和上述至少一个可调节的阴极两端施加电压；等离子体气体入口，用于以等离子体气体流速将等离子体气体从等离子体气体源引入到等离子体室内；至少一个传感器，用于检测并监视等离子体室内的条件；以及通过出口与等离子体室存在流体联系的第二室，其中，在该第二室内保持比等离子体室内的第一气压低的第二气压，且其中上述基本可控的等离子体通过上述出口从等离子体室流入第二室。。
本发明的第四个方面是提供一种用于产生基本可控的等离子体的方法。所述方法包括以下步骤：提供至少一个等离子体源，该至少一个等离子体源包括：等离子体室、阳极、设置在该等离子体室中的至少一个可调节的阴极、连接到上述阳极和上述至少一个可调节的阴极的电源、等离子气体入口和至少一个传感器；通过上述等离子气体入口将等离子体气体提供给上述至少一个等离子体源中的等离子体室；在该等离子体室中产生等离子体；监视等离子体室内的至少一个参数；以及控制上述等离子体，其中，基于对上述至少一个参数的监视，通过调节等离子体室内的条件而控制上述等离子体。
本发明的第五个方面是提供一种使用基本可控的膨胀热等离子体对物件进行处理的方法。该方法包括以下步骤：提供至少一个膨胀热等离子体源，其中，该至少一个膨胀热等离子体源包括：等离子体室、阳极、设置在该等离子体室中的至少一个可调节的阴极、连接到上述阳极和上述至少一个可调节的阴极的电源、等离子体气体入口和至少一个传感器；通过上述等离子体气体入口将等离子体气体提供给上述至少一个等离子体源中的各个源的等离子体室；在上述等离子体室中产生等离子体；监视该等离子体室内的至少一个参数；以及控制上述等离子体，其中，基于对上述至少一个参数的监视，通过调节该等离子体室内的条件而控制上述等离子体；通过使上述等离子体经出口膨胀进入与上述等离子体室存在流体联系的第二室内而形成膨胀热等离子体，且其中上述第二室包含上述物件，并保持低于等离子体室内的第一气压的第二气压；以及将上述膨胀热等离子体入射在上述物件表面，由此对该物件进行处理。
通过阅读以下的详细描述、附图以及权利要求，可以更好地理解本发明的这些和其他方面、优点以及显著特征。
附图说明
图1是用于产生基本可控的等离子体的装置的示意图；
图2示出了在进入等离子体室内的氩气为恒定流速时测量的阴极电压与阴极长度的函数关系；
图3示出了在进入等离子体室内的氩气为恒定流速时测量的等离子体室气压与阴极长度的函数关系；
图4示出了阴极电压、等离子体室气压与时间的函数关系；
图5示出了在调谐和去调谐状态下使用多个等离子体源沉积的金刚砂膜的沉积轮廓；以及
图6示出了耐磨硅树脂镀膜层的各Taber德尔塔雾度值与基底位置相对于各ETP源的位置的函数关系。
具体实施方式
在以下的描述中，在各幅图中，相似的附图标记表示相似或对应的部件。应当理解，各术语(如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等等)是为方便起见而采用的词语，不应当将它们视为限制性的术语。
参考附图，应当理解，附图仅用于描述本发明的实施例，而非用于对本发明进行限制。
现在参考图1，其中显示了本发明的用于产生基本可控的等离子体的装置100，该装置包括第一等离子体源102、第二等离子体源202和第二室140。本发明并不限于图1所示的实施例。装置100可以包括单个等离子体源或超过两个的等离子体源。应当理解，尽管详细描述了第一等离子体源102的各种特征，并在对本发明的以下描述中引用了这些特征，但是以下描述也可以用于第二等离子体源202。
第一等离子体源102包括等离子体室104、阴极106和阳极108。阴极106设置在等离子体室104中，并在其中延伸。尽管在图1中示出了单个阴极106，但应当理解，等离子体源102也可以包括多个阴极106。阳极108位于等离子体室102的一端。出口118使得等离子体室104和第二室140之间建立了流体联系。等离子体室104中产生的基本可控的等离子体通过出口118离开等离子体室104，并进入第二室140。在一个实施例中，出口118可包括在阳极108中形成的开口。在另一个实施例中，出口可以包括至少一个“浮接”的(即与阴极106和阳极108均电绝缘)级联板122，该板用于将阳极108与等离子体室102的其余部分隔开。另外，出口118可位于等离子体室102和第二室140中之一的浮接壁中。
通过至少一个等离子体气体入口114将用于产生等离子体的气体(以下称为“等离子体气体”)注入到等离子体室104内。该等离子气体可以包括至少一种惰性或非反应气体(例如但不限于氦、氖、氩、氪、氙等惰性气体)。另外，在使用等离子体来蚀刻表面的实施例中，上述等离子体气体可包括一种反应气体(例如但不限于氢、氮、氧、氟或氯)。可通过位于等离子体气体源(未示出)和至少一个等离子体气体入口114之间的流量控制器(如质量流量控制器)来控制等离子气体的流量。通过上述至少一个等离子体气体入口114将等离子体气体注入等离子体室104，并在阴极106和阳极108之间生成电弧，在等离子体室104内产生了第一等离子体。在阴极106和阳极108之间生成电弧所需的电压是由电源112提供的。在一个实施例中，电源112是可调节的直流电源，该电源在电压高达约50伏时可提供高达约100安的电流。通过真空***(未示出)将第二室140的气压保持于远低于第一等离子体室的气压的第二气压。在一个实施例中，将第二室140的气压维持于比约1托(约133帕)低的气压，最好将其维持于比约100毫托(约0.133帕)低的气压，而将等离子体室104的气压维持于至少约0.1个大气压(约1.01×104帕)。因为第一等离子体室气压和第二室气压之间存在差值，所以第一等离子体通过出口118离开，并膨胀进入第二室140。
第二室140适于容纳将使用装置100产生的等离子体来进行处理的物件160。在一个实施例，对物件160进行的这种等离子体处理包括将至少一种反应气体注入装置100产生的等离子体，并在物件160的表面上沉积至少一层膜。上述至少一种等离子体撞击的物件160的表面可以是平面或非平面。装置100能进行其他等离子体处理，其中，撞击物件160的表面的至少一种等离子体用于但不限于对物件160的至少一个表面进行等离子体蚀刻、加热物件160、光照或照明物件160，或将物件160的表面官能化(即产生反应性的化学物种)。等离子体处理工艺的特性在很大程度上受等离子体源的工作参数的影响。这些工作参数包括等离子体室内的工作气压、等离子体电阻、阴极和阳极之间的电势、等离子体电流、阴极与阳极间的距离。
在一个实施例中，通过第一等离子体源102和第二等离子体源202中的至少其中之一产生的等离子体是膨胀热等离子体(以下也称为“ETP”)。在ETP中，通过将等离子体源气体在至少一个阴极106和阳极108之间产生的电弧中电离来产生正离子和电子，从而产生了等离子体。例如，当产生氩等离子体时，氩被电离，产生了氩离子(Ar+)和电子(e-)。然后，等离子体在低压下膨胀为更大体积，从而冷却电子和正离子。在本发明中，等离子体在等离子体室104中产生，并通过出口118膨胀进入第二室140。如前所述，第二室140的气压被保持在远低于等离子体室104的气压的水平。在ETP中，正离子和电子温度基本相等，并处于约0.1eV(约1000K)的范围内。在其他类型的等离子体中，电子的具有足够高的温度，因而足以在很大程度上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，而电子具有约1eV(10000K)或更高的温度。因此，ETP中的电子温度过低，从而其能量不足以使任何被引入ETP的气体发生直接的电离。相反地，这些气体可能会与ETP中的电子进行电荷交换或发生电离复合反应。
等离子体源102产生的等离子体的特性部分取决于间隙110，本文中，该间隙110定义为阴极106与阳极108之间的间距。图2和图3分别示出了阴极电压和等离子体室气压与阴极长度的函数关系。在本发明的该特定实施例中，随着阴极长度的增加，间隙110减小。在每幅图中，***地改变阴极与阳极间的距离，并使用以恒定流速进入等离子体室的氩气收集数据。如图3所示，等离子体的气压随阴极与阳极之间的距离减小而减小。类似地，维持该等离子体所需的电压随阴极与阳极之间距离的减小而减小，如图2所示。
在等离子体源工作期间，可能发生阴极与阳极之间距离的改变。该改变可能是因阴极或者阳极的腐蚀、在阴极或者阳极上沉积材料、机械安装或设置等离子体部件和等离子体源部件的热膨胀造成的。图4示出了作为时间(在图4中表示为在相同条件下进行的实验的次数)的函数的阴极电压和等离子体气压的变化。应当理解，某些因素-如在阴极或者阳极上沉积材料-可导致与图4所示方向相反的方向上的改变。随着时间的流逝和上述距离上的变化的出现，维持所述等离子体所需的阴极电压和等离子体气压也发生变化(即增加或减少)。这些趋势与图2和图3中所示的情形一致。通常，不能实时调节阴极与阳极之间的距离，要进行这种调节，一般需要完全拆卸等离子体源。
本发明提供了等离子体源102，其中，可响应等离子体室104内的选定条件(例如但不限于等离子体气压、阴极电压、等离子体电流和等离子体气流速率)而将间隙110(即阴极与阳极间距离)实时地调节为所希望的距离。至少一个传感器116监视并检测等离子体室104内这些条件的任何变化。选择在等离子体源102中使用的传感器取决于欲监视的特性。可用来监视等离子体室104内的条件的上述至少一个传感器116的非限制性实例包括：气压传感器，如与等离子体室104存在流体联系的传感器；用于测量和检测阴极电压的伏特计(或任何类似的电压测量设备)；以及用于测量并检测等离子体电流的安培计。将通过上述至少一个传感器116检测到的任何改变提供给控制器，然后，该控制器通过改变阴极106和阳极108中其中之一的位置来调节间隙110，以将上述选定条件维持在希望的范围内。
在一个实施例中，等离子体源102包括至少一个可调节的阴极106。通过移动阴极106，可以将间隙110设置为预定距离。如图2和图3分别所示，由上述至少一个传感器116检测并监视的阴极电压或者等离子体室气压的改变表明了间隙110的改变。例如，阴极的改变可表现为阴极电压和等离子体室气压的改变。可使用在作为反馈的统计过程控制中获取的等离子体室气压数据来对间隙110进行控制。在等离子体源102工作期间，通过响应来自上述至少一个传感器116的输入而移动可调节的阴极106，可以对阴极的改变进行补偿，以将间隙110保持在选定的距离处。通过对阴极106进行的这种调节，可以消除或在很大程度上减少因阴极的改变导致的、由等离子体源104产生的等离子体的变化。可以以人工方式或通过控制器实时地进行可调节阴极106的这种移动。
在某些实例中，可能希望随时间而改变由等离子体源102产生的等离子体的特性。工作期间改变等离子体特性的情形的非限制性实例包括在单个基底上沉积多个层，或是对单个物件进行多种等离子体处理。实时调节间隙110的能力允许以可控方式改变由等离子体源102产生的等离子体的特性，而不需要拆卸等离子体源102。
可通过连接到可移动的阴极106的气压装置来实现可调节的阴极106的移动。在一个实施例中，该气压装置包括通过固定螺钉或螺杆-螺母传动装置连接到可调节的阴极106的后部的压板(pressureplate)。取决于各种条件，通过施加或者释放压力给所述压板，可以增加或者减小间隙110，或者，通过根据需要来应用压板，可以在等离子体源102工作期间，在可调节的阴极106发生腐蚀时，将间隙110保持在恒定值。在另一个实施例中，气压装置可包括连接到可调节的阴极106的气压传动装置。取决于各种条件，该气压传动装置可通过相应地移动可调节的阴极106而增加、减小间隙110，或是将其保持在选定值。
在另一个实施例中，等离子体源102还包括螺杆-螺母传动装置或蜗杆传动装置，用于移动可调节的阴极106而调节间隙110。在又一个实施例中，可调节的阴极106包括线，且通过将送线装置连接到可调节的阴极106，可以实现可调节的阴极106的移动，从而增大、减小间隙110，或将其保持在选定值。
在一个实施例中，可以在与级联板122垂直的方向上移动可调节的阴极106。此处，可调节的阴极106的纵轴与出口118同心。另外，可调节的阴极106可以在与级联板122平行的方向上移动。
在一个实施例中，在等离子体源102工作期间，阴极106可移动，且阳极108固定。然而，在其他实施例中，可通过提供具有可移动的阳极108的第一等离子体源102来调节间隙110。可通过类似于前述的、用于移动可调节的阴极106的机构来移动阳极108。第一等离子体源102也可以既包括可移动的阴极106又包括可移动的阳极108。
在装置100包括多于一个的等离子体源的实施例中，第二等离子体源202包括与那些本文所述的第一等离子体源102的特征相应的特征。例如，等离子体源202包括阴极206、阳极208、间隙210、至少一个等离子体气体入口214、至少一个传感器216、出口218和级联板222。通过电源112或独立的电源，提供了在阴极206和阳极208之间生成电弧所需的电压。
在某些实例中，希望用等离子体均匀地处理物件160。由单个等离子体源(如ETP源)处理的区域的特性(如镀膜厚度、蚀刻度或激活)通常在等离子体源的轴线周围呈现具有高斯分布特性的轮廓。当用多个等离子体源来处理物件160时，可通过设定各个等离子体源的位置来使得所得的高斯分布发生重叠而增强均匀性。这些分布的轮廓以及其宽度和高度部分地取决于用来处理基底的等离子体的特性。而各个等离子体的特性又取决于用来在各个等离子体源内产生等离子体的各种条件，如阴极电压、等离子体气压以及阴极与阳极之间距离(间隙110)。
在一个实施例中，相对于等离子体室204内的各种条件和第二等离子体，第一等离子体室104内的各种条件(从而由第一等离子体源102产生的第一等离子体)可以调节，反之亦然。例如，通过将第一等离子体源102和第二等离子体源202的等离子体气压、阴极电压、以及间隙110、210中的至少其中之一设置为彼此相等，可以将第一等离子体源102和第二等离子体源202“调谐”，以便消除或最小化第一等离子体和第二等离子体之间的差异。然后，在工作期间，使用上述的任何一种装置调节可移动的阴极106、206，便可通过响应来自传感器116、216的输入而移动可调节的阴极106、206(或者，在某些实施例中为可调节的阳极108、208)来将间隙110和间隙210保持为相同的值。对在平面基底的较大表面上沉积具有至少一种选定特性的轮廓基本均匀的镀膜而言，对第一等离子体源102和第二等离子体源202进行这种调节是有利的。
相反的，可通过移动可调节的阴极106、206而提供尺寸不相等的间隙110、210来将第一等离子体源102和第二等离子体源202进行“去调谐”，由此提供互不相同的第一等离子体和第二等离子体。例如，可能希望将用于处理非平面基底的等离子体去调谐。在这些情况下，第一等离子体源102的工作距离(即等离子体源与基底表面之间的距离)可不同于第二等离子体源202的工作距离。因此，在它们撞击物件160的表面的点处，第一等离子体(由第一等离子体源102产生)的特性将不同于第二等离子体(由第二等离子体源202产生)的特性。可通过移动可调节的阴极106、206(或者在某些实施例中为可调节的阳极108、208)而提供尺寸不相等的间隙110、210来补偿各个等离子体源的工作距离的不同，以产生在它们各自撞击物件160的表面的点处具有基本相同的特性的第一和第二等离子体。
第一等离子体源102产生的等离子体的特性也取决于等离子体室104内的等离子体气体的气压和阴极106的电压(或者电势)。因此，通过调节等离子体室104内的等离子体气体的气压和阴极106的电压中的至少其中之一也可以控制等离子体的特性。可通过至少一个传感器116监视等离子体气体气压并进行相应的调节。调节等离子体气体气压的一种方法是通过控制经等离子体气体入口114进入等离子体室104的等离子体气体流。控制进入等离子体室104的等离子体气体流的装置包括但不限于针阀和质量流控制器。类似地，可通过上述至少一个传感器116监视阴极电压(或者电势)，并通过调节电源112而进行相应的调节。应当理解，在这些具有第二等离子体源202的实施例中，通过响应由上述至少一个传感器216提供的输入而调节等离子体室204内的等离子体气体的气压与阴极206的电压中的至少其中之一，可以以类似的方式控制第二等离子体源202产生的等离子体的特性。
在一个实施例中，本发明允许相对于等离子体室204内等离子体气体的气压和阴极206的电压而分别调节等离子体室104内等离子体气体的气压和阴极106的电压中的至少其中之一。因此，可以相对于等离子体室204内的条件以及由第二等离子体源202产生的第二等离子体而调节第一等离子体室104内的条件以及由第一等离子体源102产生的第一等离子体，反之亦然。例如，可以对由第一等离子体源产生的第一等离子体进行调谐，以消除或最小化第一等离子体与第二等离子体之间的差异，或者对其进行“去调谐”，以使上述两种等离子体互不相同。
可通过将第一等离子体源102和第二等离子体源202的等离子体气压和阴极电压中的至少其中之一调节为彼此相等来实现第一等离子体和第二等离子体的调谐。相反地，可通过将第一等离子体源102和第二等离子体源202的等离子体气压和阴极电压中的至少其中之一调节为互不相同而将第一等离子体和第二等离子体去调谐。可分别通过至少一个传感器116、216监视等离子体室104、204内的等离子体气压。使用上述的控制经等离子体气体入口114、214进入各个等离子体室104、204中的等离子体气体流的装置，可响应由上述至少一个传感器116、216提供的输入而调节等离子体室104、204内的等离子体气压。类似地，可分别通过上述至少一个传感器116、216监视阴极106、206的阴极电压，并通过调节电源112对这些电压进行相应的调节。
图5中示出了通过多个等离子体源产生的等离子体的这种“调谐”和“去调谐”的实例。在其中，示出了作为基底上的侧部位置(lateralposition)的函数的SixCy:H膜的轮廓，而该膜是通过将乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)注入由多个ETP源产生的等离子体中而沉积在基底上的。该膜的轮廓与用来沉积该膜的等离子体的一些特性(例如但不限于温度、密度、截面积和反应物浓度)对应。图5中的方形表示在两个源被“去调谐”(即在不同的等离子体气压和阴极电压下工作)时获得的膜的轮廓。上述不同的等离子体产生了沉积物厚度变化较大的一种轮廓。图5中的菱形表示当两个源的气压和电压被调谐为相等时获得的膜的轮廓。与使用被“去调谐”的等离子体源获得的轮廓相比，此时所得的轮廓呈现出较小的变化。
本发明的另一个方面是提供一种表面上设有至少一层镀膜的物件，其中，该至少一层镀膜是通过本文所述的方法使用装置100沉积生成的。该至少一层镀膜是基本均匀的，并具有在整个物件表面上变化小于10％的选定特性。该至少一种镀膜的上述选定特性可以是镀膜厚度、耐磨度、紫外线辐射吸收率、红外线辐射反射率、模量、硬度、透氧度、透水度、粘附力、表面能量、热传导率以及电导率中的其中之一。所述至少一种镀膜可以包括耐磨镀膜、紫外线过滤镀膜、红外线反射镀膜、阻氧或者阻湿镀膜、抗反射镀膜、导电镀膜、夹层、粘附层或其组合。所述镀膜和沉积方法在CharlesDominic Iacovangelo等人的题为“金属氧化物紫外线过滤器的粘附层(Adhesion Layer for Metal Oxide UV Filters)”的美国专利6,420,032、Barry Lee-Mean Yang等人的名称为“多层物件与通过电弧等离子体沉积进行制造的方法(Multilayer Article and Method of Making by ArcPlasma Deposition)”的美国专利6,426,125、Charles Dominic Iacovangelo的名称为“红外线反射镀膜(Infrared Reflecting Coatings)”的美国专利6,261,694以及Steven Marc Gasworth等人的名称为“具有改进的阻止微裂纹特性的分层物件及其制造方法(Layered Article withImproved Microcrack Resistance and Method of Making)”的美国专利6,376,064中进行了描述，此处通过引用将这些文献的全部内容包含于本文之中。
通过以下实例描述了本发明的优点和显著特征：
实例1
使用膨胀热等离子体(ETP)源的阵列在聚碳酸酯LEXAN的基底上沉积耐磨硅树脂(SiOxCy)镀膜。各ETP源包括本发明的可调节的阴极。通过将各个等离子体室内的气压的调节为相等来将上述ETP等离子体源调谐。通过将氧气(O2)和八甲基环四硅氧烷(D4)注入各个ETP中而形成上述镀膜。所得的镀膜具有约2微米的厚度。且通过1000转Taber摩擦测试确定了该镀膜的耐磨性。图6中示出了各个Taber德尔塔雾度值与基底相对于各ETP源的位置之间的函数关系。在整个大面积基底上，该镀膜呈现出雾度值的2％的均匀增加，且该增加的标准差为0.6％。
尽管为说明目的给出了典型实施例，但是不应认为之前的描述限制了本发明的范围。因此，本领域技术人员可以作出各种修改、变更和替换，而不至于背离本发明的范围和精神。
Claims (10)
1.一种用于产生基本可控的等离子体的装置100，所述装置100包括：
a)至少一个等离子体源102，所述至少一个等离子体源102包括在其中产生所述基本可控的等离子体的等离子体室104；设置在所述等离子体室104中的至少一个阴极106和一个阳极108，所述至少一个阴极106和所述阳极108由间隙110隔开，所述间隙110可调节；连接到所述阳极和所述至少一个阴极106的电源112，用于在所述阳极和所述至少一个阴极106两端施加电压；等离子体气体入口，用于将等离子体气体以等离子体气体流速从等离子体气体源引入所述等离子体室104；传感器116，用于监视所述等离子体室104内的各种条件；以及
b)通过出口118与所述等离子体室104存在流体联系的第二室140，其中，所述第二室140的气压保持为第二气压，所述第二气压低于所述等离子体室104内的第一气压，且其中所述基本可控的等离子体通过所述出口118从所述等离子体室104流入所述第二室140。
2.根据权利要求1所述的装置100，其中，所述等离子体源102是膨胀热等离子体源102。
3.一种用于产生基本可控的等离子体的等离子体源102，所述等离子体源102包括：
a)在其中产生所述基本可控的等离子体的等离子体室104；
b)设置在所述等离子体室104的第一末端的阳极108，所述第一末端具有出口118，所述基本可控的等离子体通过该出口离开所述等离子体室104；
c)设置在所述等离子体室104中的至少一个可调节的阴极106，其中，所述至少一个可调节的阴极106可以移动，以在所述阳极108和所述至少一个可调节的阴极106之间形成间隙110；
d)连接到所述阳极108和所述至少一个可调节的阴极106的电源112，用于在所述阳极108和所述至少一个可调节的阴极106两端施加电压；
e)等离子体气体入口，用于将等离子体气体以等离子体气体流速从等离子体气体源引入所述等离子体室104；以及
f)至少一个传感器116，用于检测并监视所述等离子体室104内的各种条件。
4.一种产生基本可控的膨胀热等离子体的装置100，所述装置100包括：
a)至少一个膨胀热等离子体源102，所述至少一个膨胀热等离子体源102包括：在其中产生所述基本可控的等离子体的等离子体室104；阳极108；设置在所述等离子体室104中的至少一个可调节的阴极106，其中，所述至少一个可调节的阴极106可以移动，以在所述阳极108和所述至少一个可调节的阴极106之间形成间隙110；连接到所述阳极108和所述至少一个可调节的阴极106的电源112，用于在所述阳极108和所述至少一个可调节的阴极106两端施加电压；等离子体气体入口，用于将等离子体气体以等离子体气体流速从等离子气体源引入所述等离子体室104；以及至少一个传感器116，用于检测并监视所述等离子体室104内的各种条件；以及
b)通过出口118与所述等离子体室104存在流体联系的第二室140，其中，所述第二室140保持为第二气压，所述第二气压低于所述等离子体室104内的第一气压，且其中所述基本可控的等离子体通过所述出口118从所述等离子体室104流入所述第二室140。
5.根据权利要求1或4所述的装置100，其中，所述装置100是使用所述基本可控的等离子体对物件160表面进行等离子体处理的装置100，且其中所述物件160设置在所述第二室140中，使得由所述至少一个膨胀热等离子体源102产生的所述基本可控的等离子体通过所述出口离开所述等离子体室104并撞击所述表面。
6.根据权利要求1或4所述的装置100，还包括设置在所述第二室140中的至少一个反应气体注入器，所述第二室靠近各个所述至少一个膨胀热等离子体源102的所述出口118，其中，所述反应气体注入器将反应气体引入所述基本可控的等离子体，且其中所述反应气体与所述基本可控的等离子体发生反应，以在所述物件160的表面上形成镀膜。
7.一种用于产生基本可控的等离子体的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供至少一个等离子体源102，所述至少一个等离子体源102包括：等离子体室104；阳极108；设置在所述等离子体室104中的至少一个可调节的阴极106；连接到所述阳极108和所述至少一个可调节的阴极106的电源112；等离子体气体入口；以及至少一个传感器116；
b)通过所述等离子体气体入口将等离子体气体提供给所述至少一个等离子体源102中的各等离子源的所述等离子体室104；
c)在所述等离子体室104中产生等离子体；
d)监视所述等离子体室104内的至少一个参数；以及
e)控制所述等离子体，其中，根据对所述至少一个参数的监视，通过调节所述等离子体室104内的各种条件来控制所述等离子体。
8.一种用基本可控的膨胀热等离子体对物件160进行处理的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供至少一个膨胀热等离子体源102，其中，所述至少一个膨胀热等离子体源102包括：等离子体室104；阳极108；设置在所述等离子体室中的至少一个可调节的阴极106；连接到所述阳极108和所述至少一个可调节的阴极106的电源112；等离子体气体入口；以及至少一个传感器116；
b)通过所述等离子体气体入口将等离子体气体提供给所述至少一个膨胀热等离子体源102中的各等离子体源的所述等离子体室104；
c)在所述等离子体室104中产生等离子体；
d)监视所述等离子体室104内的至少一个参数；以及
e)控制所述等离子体，其中，根据对所述至少一个参数的监视，通过调节所述等离子体室104内的各种条件来控制所述等离子体；
f)通过使所述等离子体经出口118膨胀进入与所述等离子体室104存在流体联系的第二室140而形成膨胀热等离子体，其中，所述第二室140包含所述物件160并保持为第二气压，所述第二气压低于所述等离子体室104内的第一气压；以及
g)使所述膨胀热等离子体撞击所述物件160的表面，由此对所述物件160进行处理。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述控制等离子体的步骤包括移动所述至少一个可调节的阴极106和所述阳极108，以在所述阳极108和所述至少一个可调节的阴极106之间形成间隙110。
10.一种具有设置在其表面上的至少一层镀膜的物件160，其中，所述至少一层镀膜是基本均匀的，并具有某一选定特性，该特性在整个物件160的表面上呈现的变化小于约10％，通过如下步骤而将所述镀膜沉积在所述表面上：
a)提供至少一个膨胀热等离子体源102，其中所述至少一个膨胀热等离子体源102包括：等离子体室104；阳极108；设置在所述等离子体室中的至少一个可调节的阴极106；连接到所述阳极108和所述至少一个可调节的阴极106的电源112；等离子体气体入口；以及至少一个传感器116；
b)通过所述等离子体气体入口将等离子气体提供给所述至少一个膨胀热等离子体源102中的各等离子体源的所述等离子体室104；
c)在所述等离子体室104中产生等离子体；
d)监视所述等离子体室104内的至少一个参数；
e)控制所述等离子体，其中，根据对所述至少一个参数的监视，通过调节所述等离子体室104内的各种条件而控制所述等离子体；
f)通过使所述等离子体经出口11 8膨胀进入与所述等离子体室104存在流体联系的第二室140而形成膨胀热等离子体，其中，所述第二室140包含所述物件160并保持为第二气压，所述第二气压低于所述等离子体室104内的第一气压；
g)将至少一种反应气体注入所述膨胀热等离子体；以及
h)在所述物件160的表面上沉积镀膜。
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