[发明专利]阳极防护罩

说明书

相关申请

本申请要求2015年3月18日申请的标题为“Anode Shield”的美国临时申请序列号62/135,057的优先权，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及涂层系统及其使用方法，并且更特定地，涉及对涂层系统中的阳极的防护。

背景技术

对于通过将蒸气形式的所需涂层材料冷凝到制品或基材上，诸如验眼透镜、安全防护罩和窗户，从而将薄膜沉积或涂覆到制品或基材上来说，通常采用物理气相沉积技术和机器。一种物理气相沉积法是溅射涂布机。溅射涂覆采用辉光等离子体放电，其轰击所需涂层材料源或“靶材”，从而将材料的部分以蒸气的形式溅射远离靶材，以供后续沉积到制品或基材上。辉光等离子体放电通常由磁体定位在靶材周围。

溅射涂布机的一个应用是用于在光学制品或基材，诸如验眼透镜上形成抗反射涂层。抗反射涂层减少验眼透镜的前表面和后表面上的反射，并且因此对于产生具有改善的透光性、可见性和美观性的眼镜是合需要的。通常，这种抗反射涂层作为具有精确且相对较薄的厚度的一层或多层来施加。

常规或已知的溅射箱涂布机的一个问题是氧化物形式的所需涂层材料可在溅射腔室的内部积聚或形成，从而将系统阴极周围的溅射腔室区域的内部遮蔽或绝缘。在这些系统中，从靶材阴极表面穿过等离子体并到阳极平面形成连续电路。在许多系统中，阳极平面是保持到接地电位的腔室本身。此氧化物层可能最终阻碍等离子体中的电子找到电源的阳极，所述阳极通常是腔室的电接地。随着时间的推移，随着氧化物层变厚，等离子体中的电子在寻找电接地中效率和成功率越来越低。这不利地影响通过靶材进行的功率传递。这继而影响溅射膜的沉积速率和均匀性，并且整个溅射工艺变得不太可预测和均匀。

卖家Jeff C.进一步描述了这个问题，“The disappearing anode myth:strategies and solutions for reactive PVD from single magnetrons”,Surface and Coatings Technology,94-95,184-188(1997)。美国专利号6,495,000描述了在形成液晶显示器期间采用翅片式阳极设计和/或磁性阵列来重新定向电子流并抵抗上述阳极效应。美国专利号4,946,576描述了采用阳极遮板系统来抵抗阳极效应，并且美国专利号7,850,828描述了采用气体歧管和磁体来限制和重新定向电子，以便在沉积过程期间保护系统阳极免受溅射电介质材料的影响。以上每个参考文献的全部内容以引用的方式并入本文。

然而，这些先前提出的对上述阳极效应的解决方案中的每一个都涉及相对较大的涂敷溅射箱或者在溅射腔室内需要相对较大的覆盖面积的解决方案。在所使用的小涂层腔室中，例如对于在处方实验室中涂层验眼透镜，由于起始表面积小，几乎独占使用绝缘氧化物和氮化物，并且包含电浮成分以保持基材试图减少加热效应和表面电弧，所以系统对此阳极效应的敏感性扩大。

此外，在这样的小涂层系统中，由于等离子体延伸到腔室的其它区域，材料积聚和由此导致的阳极损耗可能导致意外地加热被涂层的基材和/或基材保持架。对于诸如塑料验眼透镜等基材，温度的升高是非常有害的，并且对于需要处理基材保持架的操作者来说也可能构成安全问题。阳极的损耗还将需要腔室维护以清洁表面，并恢复从靶材到阳极的电连续性。因此，建立受保护不受沉积影响的改善的阳极的任何手段将减少所需的维护并提升正常运行时间和整体生产量。这些问题的先前提出的解决方案对于在这样的小溅射腔室中的实施是不可行的。

本领域需要的是一种用于有效地维持电源的正极侧到小溅射腔室内的等离子体的可用性的装置和方法，所述正极侧可能或可能不处于接地电位。

发明内容

本发明的系统、组件和方法维持电源的正极侧到溅射腔室内的等离子体的可用性。这些目的部分通过提供溅射系统来实现，所述溅射系统包括：靶材；腔室；阳极，定位在靶材和腔室之间；以及防护罩，定位在靶材和阳极之间。在本发明的某些实施方案中，阳极包括增加阳极的至少一部分的表面积的表面纹理。

这些目的部分通过提供阳极布置来实现，所述阳极布置包括：靶材掩模，至少部分突出到溅射路径中，所述靶材掩模具有第一纵向侧和第二纵向侧；阳极防护罩，定位在靶材掩模和靶材之间；以及形成在靶材掩模和阳极防护罩之间具有大约0.5至1.5毫米厚度的空间。