采用等離子體發(fā)生器處理對(duì)象的工具和方法
【專利摘要】用于處理對(duì)象(14)的表面的設(shè)備(10)包括：用于放置對(duì)象(14)的真空腔室(12)；和處理裝置(32)，其與包含對(duì)象(14)的表面的真空腔室(12)連通，包括至少兩個(gè)等離子體發(fā)生器(34)。該設(shè)備(10)還包含用于以獨(dú)立于任何其他發(fā)生器(34)的方式來(lái)控制任何一個(gè)發(fā)生器(34)的裝置(46)。這些控制裝置(46)包含用于激活/停止該發(fā)生器(34)的裝置(48)。本發(fā)明還涉及一種處理對(duì)象(14)的表面的方法。
【專利說(shuō)明】采用等離子體發(fā)生器處理對(duì)象的工具和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)象處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及該對(duì)象的表面的處理。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，特別是在FR-A-2 889 242中已有了一種用于處理對(duì)象的設(shè)備，該設(shè)備包括用于處理對(duì)象的至少一個(gè)表面的離子轟擊裝置。
[0003]該離子轟擊裝置允許離子結(jié)合到對(duì)象表面中，尤其是為了影響該表面的機(jī)械性質(zhì)(硬度，摩擦度，等等)。
[0004]離子轟擊裝置，如在FR-A-2 899 242中公開(kāi)的那樣，通常包括形成離子發(fā)生器的裝置和形成離子施加器的裝置。
[0005]離子施加器通常包括例如選自用于對(duì)離子束整形的靜電透鏡、隔膜、快門(mén)、準(zhǔn)直儀、離子束分析器和離子束控制器的裝置。
[0006]離子發(fā)生裝置通常包含選自，如電離腔室、電子回旋加速器共振離子源(也稱為等離子體源)、離子加速器和離子分離器的裝置。
[0007]離子轟擊通常在真空下進(jìn)行。如FR-A-2 899 242中建議的將所有離子轟擊裝置(離子發(fā)生器和離子施加器)和待處理表面容納在一個(gè)真空腔室內(nèi)。用于產(chǎn)生真空的裝置連接到該腔室。
[0008]這些用于產(chǎn)生真空的裝置必須能夠使腔室內(nèi)獲得相對(duì)高的真空度，如約10_2毫巴(mbar)到 lCT6mbar。
[0009]然而，離子轟擊設(shè)備可能用來(lái)處理不同的對(duì)象。因此必須根據(jù)最大待處理對(duì)象的體積來(lái)確定設(shè)備尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的尤其在于提供一種用于處理對(duì)象的表面的設(shè)備，該設(shè)備能夠容易地適應(yīng)于待處理對(duì)象。
[0011]為了該目的，本發(fā)明的主題是一種用于處理對(duì)象的表面的設(shè)備，典型地包括:
[0012]用于放置對(duì)象的真空腔；和
[0013]用于處理對(duì)象的表面的裝置，其與真空腔連通，包括至少兩個(gè)等離子體發(fā)生器，
[0014]其特征在于，其包括用于以不依賴于任何其它發(fā)生器的方式控制每個(gè)發(fā)生器的裝置，該控制裝置用于激發(fā)/停止該發(fā)生器。
[0015]術(shù)語(yǔ)“至少兩個(gè)”可理解為設(shè)備包括至少兩個(gè)獨(dú)立的離子發(fā)生器。該設(shè)備可能包含，如5個(gè)，甚至10個(gè)或更多的離子發(fā)生器。
[0016]得益于該設(shè)備包括多個(gè)離子發(fā)生器且每個(gè)離子發(fā)生器包括激發(fā)/停止裝置，可以預(yù)想在同一個(gè)設(shè)備中一個(gè)接一個(gè)地處理具有不同的待處理表面的零件，而僅使用對(duì)期望的表面進(jìn)行處理所必需的離子發(fā)生器。
[0017]因此，對(duì)于某一給定的待處理的表面，可能激發(fā)四個(gè)發(fā)生器，而對(duì)另一個(gè)給定的表面只激發(fā)兩個(gè)發(fā)發(fā)器。
[0018]值得注意的是，所激發(fā)的發(fā)生器的數(shù)量還可以依賴于所進(jìn)行的表面處理方式的類型。例如，其可能需要激發(fā)數(shù)量多些或少些的發(fā)生器，這依賴于是否需要進(jìn)行等離子體激活表面處理、通過(guò)等離子體強(qiáng)化化學(xué)氣相沉積(PECVD)來(lái)沉積保護(hù)層或進(jìn)行離子轟擊處理。
[0019]還應(yīng)該注意的是，相同的等離子體發(fā)生器可以各自獨(dú)立地交替地進(jìn)行等離子體處理，如，表面激活處理或PECVD處理以及離子轟擊處理。
[0020]因此，為了等離子體表面激活或礦化處理，氣體最通常使用選自空氣，氬氣(Ar)，氧氣(O2),氮?dú)?N2)，一氧化氮(N2O)，二氧化碳(CO2)，水蒸汽(H20(g))氨氣(NH3),和碘(I2),包括它們自身或其混合物。對(duì)于PECVD沉積的氣體優(yōu)選選自包含二硅氧烷(如六甲基二硅氧烷(HMDSO)或四甲基二硅氧烷(TMDSO))的組、選自包含脂肪族，脂環(huán)族和芳香族烴(如甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯和環(huán)戊烯)的組、選自包含氮衍生物(如硝基乙烷(C2H5NO2))的組以及選自包含伯醇(如甲醇(CH4O)或乙醇(C2H6O))的組，包括它們自身或其混合物。這些處理允許在對(duì)象的表面上產(chǎn)生保護(hù)層，保護(hù)層厚度非常薄，尤其是在10到IOOnm之間，其主要或單獨(dú)地由無(wú)機(jī)材料制成。對(duì)于離子轟擊處理，用來(lái)轟擊的離子將是從前驅(qū)氣體中獲得的離子，前驅(qū)氣體優(yōu)選地選自氦(He)，氬(Ar)和氮(N)，包括它們自身或其其混合物。
[0021]該設(shè)備還可以進(jìn)一步單獨(dú)地或組合地包括一個(gè)或更多個(gè)下述可選特征:
[0022]包括開(kāi)關(guān)的激活/停止裝置。
[0023]控制裝置，例如可以包括發(fā)生器功率控制裝置，發(fā)生器位置調(diào)節(jié)裝置或氣體流量控制裝置。
[0024]該設(shè)備包括用來(lái)識(shí)別待處理對(duì)象的裝置，比如用來(lái)讀取條形碼或?qū)ο蟮臉?biāo)識(shí)號(hào)碼(如二進(jìn)制碼)的光學(xué)讀取器。對(duì)象識(shí)別符可以由對(duì)象本身攜帶或者由對(duì)象的載體攜帶。尤其是，由于對(duì)象載體通常是專屬每個(gè)待處理對(duì)象的，所以對(duì)象可以通過(guò)其載體上的識(shí)別符進(jìn)行識(shí)別。
[0025]等離子體發(fā)生器尺寸小，即，它們的最大尺寸小于10cm，優(yōu)選小于5cm。
[0026]發(fā)生器并排設(shè)置并形成矩陣。
[0027]該設(shè)備進(jìn)一步包括真空濺射或真空蒸發(fā)PVD沉積裝置。縮寫(xiě)PVD (物理氣相沉積)表示一種物理氣相沉積方法，其允許厚度極薄的金屬層生成在對(duì)象表面上，尤其是厚度在I到150nm之間，優(yōu)選在10到IOOnm之間。該金屬層可以例如是鋁、銀、鉻，鎳/鉻合金，鈦，鋅及它們的氧化物或者不銹鋼(如3丁304，306，310，312，321)的層。
[0028]相同的等離子體發(fā)生器可以不相關(guān)地交替地進(jìn)行等離子體處理，比如表面激活處理或PECVD處理以及離子轟擊處理。
[0029]該設(shè)備包括離子轟擊裝置和等離子體處理裝置以及離子轟擊裝置和離子處理裝置共用的等離子體發(fā)生器。
[0030]離子轟擊裝置包括用于形成離子發(fā)生器的裝置和用于形成離子施加器的裝置。
[0031]離子施加器可能包括離子束整形靜電透鏡。
[0032]等離子體發(fā)生器尺寸小，最大尺寸小于10cm，優(yōu)選小于5cm。
[0033]離子發(fā)生器并排設(shè)置形成矩陣，如形成單行多列、多行單列或甚至多行多列的矩陣。
[0034]為了實(shí)現(xiàn)離子轟擊，離子發(fā)生器包括:[0035]兩個(gè)端子，連接到不同的電位，允許等離子體在兩個(gè)端子之間產(chǎn)生；
[0036]提取電極，其選擇希望用于轟擊的類或組；和
[0037]至少一個(gè)加速電極，其設(shè)置在(一邊)所述端子和具有期望被離子轟擊的對(duì)象表面(另一邊)中間，加速電極允許將希望用于轟擊的類或組加速。
[0038]等離子體發(fā)生器也可含有離子束整形裝置，使得在離子轟擊中由離子發(fā)生器形成的離子束進(jìn)行聚焦或發(fā)散，這些離子束整形裝置可能包括一個(gè)加速電極，該加速電極的電壓設(shè)置可以使得離子束聚焦或發(fā)散。
[0039]等離子體發(fā)生器并排設(shè)置并形成矩陣，離子束整形裝置允許各自的離子束被制成發(fā)散的，以使并排的等離子體發(fā)生器的離子束重疊。
[0040]真空腔室包含可移動(dòng)的載體，用來(lái)放置每個(gè)待處理對(duì)象。
[0041]安裝載體使其在所述真空腔室內(nèi)繞旋轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn)。
[0042]載體可以與其旋轉(zhuǎn)軸平行地平移。
[0043]載體是可移動(dòng)的，因此，在載體被置于所述真空腔室之前每一個(gè)待處理的對(duì)象可以輕易地放置在載體上。
[0044]載體是繞著旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述真空腔室內(nèi)的行星輪載體，該行星輪載體可以承載多個(gè)行星輪，所述行星輪尤其是以可旋轉(zhuǎn)方式安裝在所述行星輪載體上，每個(gè)圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，這些行星輪的旋轉(zhuǎn)軸線可以與行星輪載體的旋轉(zhuǎn)軸線平行。
[0045]所述真空腔室能夠采用泵裝置而被置于真空條件下，所述泵裝置能夠達(dá)到ICr1Iiibar 到 lCT6mbar 的真空。
[0046]該設(shè)備設(shè)置為使得在進(jìn)行離子轟擊時(shí)真空腔室，即能夠接納待處理對(duì)象的腔室，設(shè)置在10_3mbar到10_4mbar之間的真空條件下。
[0047]每個(gè)等離子體發(fā)生器含有離子化腔室。
[0048]每個(gè)等離子體發(fā)生器含有連接到泵裝置的離子化腔室，該泵裝置與真空腔室的泵裝置相互獨(dú)立。在實(shí)施例中，該設(shè)備、等離子體發(fā)生器的泵裝置以及所述真空腔室的泵裝置，被配置成同時(shí)分別將等離子體發(fā)生器的離子化腔室設(shè)置在10_6mbar到10_7mbar之間的真空條件下和將所述真空腔室的設(shè)置在10_3mbar到10_4mbar之間的真空條件下，同時(shí)保持等離子體發(fā)生器的這些離子化腔室與所述真空腔室連通。壓力差尤其可以借助于泵裝置的泵功率的差異來(lái)獲得。該壓力差用于待處理對(duì)象的離子轟擊。
[0049]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于處理對(duì)象的表面的方法，其特征在于包含如下步驟:
[0050]對(duì)對(duì)象設(shè)置至少一個(gè)參數(shù)；
[0051]識(shí)別待處理對(duì)象，該對(duì)象包括至少一個(gè)待處理表面；
[0052]將待處理對(duì)象放置到如上所述的設(shè)備的真空腔室內(nèi)；
[0053]依據(jù)所識(shí)別的對(duì)象的每個(gè)參數(shù)來(lái)選擇每個(gè)發(fā)生器進(jìn)行激活；
[0054]通過(guò)激活上一步驟所選擇的每個(gè)離子發(fā)生器來(lái)處理對(duì)象。
[0055]該方法進(jìn)一步單獨(dú)地或組合地包括一個(gè)或更多個(gè)可選特征:
[0056]處理對(duì)象的步驟，包括對(duì)表面的等離子體進(jìn)行激活的步驟、PECVD沉積的步驟和/或離子轟擊步驟。
[0057]等離子體發(fā)生器并排設(shè)置并形成矩陣，等離子體發(fā)生器包括離子束整形裝置，用于將由離子發(fā)生器形成的離子束針對(duì)于離子轟擊而進(jìn)行聚焦或發(fā)散，離子束整形裝置被設(shè)置為使得各自的離子束發(fā)散，以使并排的等離子體發(fā)生器的離子束重疊。
[0058]識(shí)別待處理對(duì)象的步驟，通過(guò)讀取用于識(shí)別對(duì)象的條形碼來(lái)進(jìn)行。
[0059]該方法包括在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)歸屬于每一個(gè)對(duì)象的參數(shù)的步驟。
[0060]由計(jì)算機(jī)程序來(lái)執(zhí)行選擇要激活的每個(gè)發(fā)生器的步驟。
[0061]該方法包括多個(gè)系列處理對(duì)象表面的相繼的步驟。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0062]通過(guò)閱讀下述僅由示例的方式給出的說(shuō)明并結(jié)合附圖將更加易于理解本發(fā)明:
[0063]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的處理設(shè)備的示意性俯視圖；
[0064]圖2是等離子體發(fā)生器的示意性剖視圖；
[0065]圖3是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的設(shè)備的示意性俯視圖；
[0066]圖4是圖3的離子發(fā)生器的布置的IV-1V截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0067]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于處理對(duì)象的表面的設(shè)備10。
[0068]設(shè)備10尤其是用來(lái)處理機(jī)動(dòng)車(chē)頭燈和燈元件(如遮光件、裝飾件、板、殼體、反射器、頭燈罩或擋風(fēng)玻璃刮板)的表面。
[0069]設(shè)備10用于處理物體的表面，尤其是在其上沉積薄膜和/或影響對(duì)象的表面的機(jī)械和/或視覺(jué)性質(zhì)。
[0070]該設(shè)備10包括真空腔室12，至少一個(gè)對(duì)象14放置在真空腔室12內(nèi)。在該實(shí)施例中，腔室12含有可移動(dòng)的載體16，該可移動(dòng)的安裝載體16被安裝成使其繞旋轉(zhuǎn)軸18在真空腔室12內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。該載體16也可以平行于其旋轉(zhuǎn)軸18進(jìn)行平移。由于該載體16是可移動(dòng)的，因此在載體16被置于真空腔室12中之前每一個(gè)待處理的對(duì)象可以被輕易地放置在載體16上。
[0071]該腔室12能夠通過(guò)使用具有主泵組件22的泵裝置20而被置于真空下，主泵組件22允許獲得約10_2mbar的真空，泵裝置20優(yōu)選還具有輔泵組件24，輔泵組件24允許獲得10 2mbar和10 6mbar之間的真空。
[0072]主泵組件22可以包括，如，與羅茨鼓風(fēng)機(jī)28串連安裝的機(jī)械旋轉(zhuǎn)泵26。機(jī)械旋轉(zhuǎn)泵26能夠器得約KT1Hibar的真空。該真空水平能夠使得羅茨鼓風(fēng)機(jī)28啟動(dòng)。羅茨鼓風(fēng)機(jī)28能夠獲得約10_2mbar的真空。
[0073]另外，在這個(gè)示例中，輔泵組件24包含能夠獲得約KT2Hibar和l(T6mbar之間的真空的泵，如擴(kuò)散泵30。
[0074]這些真空裝置20通過(guò)導(dǎo)管C和閥門(mén)V連接到設(shè)備10，導(dǎo)管C和閥門(mén)V使得可以根據(jù)所需要的處理情況來(lái)選擇性地將設(shè)備的不同部分連接到泵裝置20。
[0075]設(shè)備10包括用于在腔室12中處理對(duì)象14的表面的裝置32。在本情況下，這些處理裝置32包括5個(gè)對(duì)準(zhǔn)的等離子體發(fā)生器34，所述等離子體發(fā)生器34并排設(shè)置并包含有電極36A、36B和36C。這些發(fā)生器34尺寸很小，比如其最大尺寸要小于10cm。
[0076]得益于等離子體發(fā)生器的小尺寸，與最小尺寸約25cm的傳統(tǒng)的離子發(fā)生器相比，該發(fā)生器34能夠很容易地并排布置，而不會(huì)增加設(shè)備的體積。因此，使得離子束相距很近以提高了處理的均勻度。
[0077]有利地，這些發(fā)生器34可以布置得彼此足夠近，使得采用多個(gè)發(fā)生器均勻處理放置在腔室12中的對(duì)象14的表面成為可能。
[0078]在附圖1的實(shí)施例中，設(shè)備10使得對(duì)象的表面采用等離子體處理和利用離子轟擊來(lái)處理，發(fā)生器34是等離子體處理裝置和離子轟擊裝置共用的。
[0079]設(shè)備10進(jìn)一步包括:氣體注射裝置38、40，尤其是含有閥門(mén)39、41的氣體注射裝置38、40 ;用于控制氣體流量的裝置42，如校準(zhǔn)質(zhì)量流量控制器；和導(dǎo)管43，45，以根據(jù)所進(jìn)行的表面處理所需要的流量將選定氣體注入到預(yù)定位置。被注入的氣體可以單獨(dú)注入或者混合注入。
[0080]在該實(shí)施例中，注入兩種不同的氣體:第一氣體通過(guò)注入裝置38注入到每個(gè)等離子體發(fā)生器34中，第二氣體通過(guò)注入裝置40注入到真空腔室12，第二氣體所通過(guò)的注入裝置40包括位于真空腔室12內(nèi)、在離子發(fā)生器34和待處理對(duì)象14之間的擴(kuò)散管44。在該示例中，已經(jīng)顯示了用于將單種氣體注入到擴(kuò)散管44中的裝置40?？梢匀菀椎貫檫@些注入裝置40提供供應(yīng)以使多種不同性質(zhì)的氣體單獨(dú)地或混合起來(lái)注入到管44中。
[0081]在這種情況下，等離子體處理裝置與離子轟擊裝置使用相同的離子發(fā)生器34。
[0082]參見(jiàn)圖2，以下將介紹等離子體發(fā)生器34和其操作。為了實(shí)現(xiàn)離子轟擊處理，在連接到不同的電位并且位于發(fā)生器34之內(nèi)的兩個(gè)端子35A和35B之間產(chǎn)生等離子體后，需要通過(guò)提取電極36A來(lái)選擇希望用于轟擊的類或組，并通過(guò)兩個(gè)加速電極36B和36C來(lái)進(jìn)行加速，所述兩個(gè)加速電極36B和36C布置在(一邊)端子35A和35B和(另一邊)表面需要被離子轟擊的對(duì)象14中間。例如，端子35A連接到一個(gè)參考電位，并且與發(fā)生器34的其他部分電絕緣，端子35B所連接的電位使得能夠在兩個(gè)端子35A和35B之間產(chǎn)生等離子體。根據(jù)給這些端子提供的是DC電流還是AC電流，分別被稱為電極35A和35B或天線35A和35B。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，加速電極36C可能形成離子束整形裝置的一部分，其使得在離子轟擊過(guò)程中由等離子體發(fā)生器34形成的離子束聚焦或發(fā)散。在這種情況下，加速電極36C連接到用于設(shè)定期自身所承受的電壓的裝置。通過(guò)設(shè)定該電壓可以使離子束聚焦或發(fā)散。
[0083]為了在本實(shí)施例的設(shè)備中進(jìn)行離子處理，使用與發(fā)生器34的壁連接的端子35B，其使等離子體能夠在腔室12內(nèi)產(chǎn)生，腔室12的金屬壁用于形成連接到參考電位上的端子。連接到參考電壓的金屬元件也可以放置在腔室12內(nèi)。這個(gè)金屬元件可以替代腔室12的金屬壁或與之互補(bǔ)。
[0084]設(shè)備10也包括用來(lái)以與任何其他發(fā)生器獨(dú)立的方式控制每個(gè)發(fā)生器的裝置46，。因此，可以獨(dú)立于其它發(fā)生器34而獨(dú)立地改變每個(gè)等離子體發(fā)生器34的功率。也可以控制供應(yīng)到每一個(gè)發(fā)生器34的氣體流量。對(duì)于離子轟擊處理，這些控制裝置46還可以包括用于調(diào)節(jié)發(fā)生器位置的裝置和用于調(diào)節(jié)所發(fā)射的離子束的角度的裝置。
[0085]用于控制每個(gè)發(fā)生器的裝置46進(jìn)一步包括用來(lái)激活停止發(fā)生器34的裝置48。因此，可以選擇是否激活發(fā)生器而不依賴于任何其它發(fā)生器。這些激活/停止裝置48可以包括開(kāi)關(guān)。
[0086]設(shè)備10還包括用于將離子發(fā)生器34與真空腔室12隔離的裝置50。這些隔離裝置例如包括門(mén)50，其可以根據(jù)是否需要將發(fā)生器34與真空腔室12隔離來(lái)被打開(kāi)或關(guān)閉。[0087]因此，在加載/卸載真空腔室12的操作過(guò)程中，門(mén)50可能關(guān)閉，以使得發(fā)生器34可以保持在真空下，而腔室12回到常壓或大氣壓。
[0088]對(duì)于新的表面處理操作，所需要的僅是在將該腔室12和發(fā)生器34連通之前，將腔室12中重建合適的真空條件。
[0089]因此，在加載/卸載真空腔室12的操作過(guò)程中，可以在等離子體發(fā)生器34的中間環(huán)境中保持非常接近在腔室12中處理對(duì)象所需的真空度。這使腔室12和發(fā)生器34在每次加載/卸載操作之后恢復(fù)到適宜的真空條件所需的時(shí)間和功率得到優(yōu)化。
[0090]在這個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備10還包括用來(lái)識(shí)別待處理對(duì)象14的裝置52，如，能夠讀取用于鑒別對(duì)象14的條形碼54的光學(xué)讀取器。條形碼54在這里由載體16承擔(dān)，其對(duì)于待處理的對(duì)象14而言是特定的。
[0091 ] 控制裝置46和識(shí)別裝置52通過(guò)PLC (程序邏輯控制器)計(jì)算機(jī)程序56，或者甚至由工業(yè)計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行控制。
[0092]圖3顯示設(shè)備的第二實(shí)施例，其中在兩個(gè)實(shí)施例中共同的元件由相同的附圖標(biāo)號(hào)標(biāo)注。
[0093]在本實(shí)施例中，載體16是以可繞著旋轉(zhuǎn)軸18旋轉(zhuǎn)的方式安裝在所述真空腔室12內(nèi)的行星輪載體。該行星輪載體16可以承載以可旋轉(zhuǎn)方式安裝在載體16上的多個(gè)行星輪58，每個(gè)行星輪58圍繞旋轉(zhuǎn)軸60旋轉(zhuǎn)。這些旋轉(zhuǎn)軸60在此情況下與行星輪載體16的旋轉(zhuǎn)軸線18平行。這些行星輪58，在該示例中數(shù)量是4個(gè)，每一個(gè)用于至少承載一個(gè)待處理的對(duì)象14。該行星輪載體16可以平行于旋轉(zhuǎn)軸18進(jìn)行平移。
[0094]然而，值得注意的是，在第二個(gè)實(shí)施例中，注射裝置38，40的布置和第一個(gè)實(shí)施例中不同。尤其是在第二個(gè)實(shí)施例中，兩種氣體注入到等離子體發(fā)生器34中。另外，第二實(shí)施例中，兩種氣體在達(dá)到發(fā)生器中之前進(jìn)行混合。
[0095]在這個(gè)實(shí)施例中，由于氣體直接輸送到等離子體發(fā)生器，所以在等離子體處理過(guò)程中，發(fā)生器34的端子35A和35B用來(lái)產(chǎn)生等離子體，而不是如前面實(shí)施例中的由端子35B和腔室12的金屬壁產(chǎn)生等離子體。有利地，圖3中的設(shè)備10還包括位于真空腔室12內(nèi)部的PVD沉積裝置62。在PVD處理的過(guò)程中，需要關(guān)閉門(mén)50來(lái)將等離子體發(fā)生器34與真空腔室12隔離，因此保護(hù)它們以避免任何金屬沉積，金屬沉積久而久之可能損害發(fā)生器。另夕卜，對(duì)于這種類型的沉積，所需的真空水平不同，且關(guān)閉門(mén)50使得離子發(fā)生器34能夠保持在適當(dāng)?shù)恼婵諚l件下。
[0096]圖4是圖3中設(shè)備10的發(fā)生器34的陣列64。該陣列64包括三十個(gè)發(fā)生器34，三十個(gè)發(fā)生器34在載體66上分布成6行5列,用于被置于真空腔室12內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)被識(shí)別的對(duì)象14的給定處理。載體66具有大致矩形的形狀，基本上是平坦的?？梢岳斫猓d體66的形狀不限于矩形。可以想象，如，假如腔室12的壁是圓柱形，則載體66可近似地遵循腔室12的壁的形狀。載體66也可以具有彎曲形狀以使得能夠到達(dá)對(duì)象14的某些待處理表面，而不依賴于腔室12的形狀。
[0097]帶有陰影線的發(fā)生器34A代表在表面處理過(guò)程中激活的發(fā)生器，而其它發(fā)生器34B代表對(duì)于該處理過(guò)程不被激活的發(fā)生器?？梢宰⒁獾剑谶@個(gè)實(shí)施例中，14個(gè)發(fā)生器被激活。
[0098]對(duì)于同一對(duì)象的另一個(gè)處理，可以激活不同數(shù)量的發(fā)生器34，或甚至激活相同數(shù)量的發(fā)生器34，但是這些被激活的發(fā)生器34A具有不同的分布。
[0099]因此，根據(jù)給定的對(duì)象14和給定的處理選擇被激活的發(fā)生器34A。
[0100]應(yīng)當(dāng)注意，現(xiàn)在已經(jīng)顯示了布置成行和列的發(fā)生器34的陣列64。然而，也可以顯示交錯(cuò)配置的發(fā)生器的陣列。
[0101]值得注意的是，待處理對(duì)象14的表面可以依賴于施加于對(duì)象14的處理的類型而是不同的。因此，可以期望在對(duì)象14的一個(gè)表面上進(jìn)行PVD沉積，在對(duì)象14的另一個(gè)表面上進(jìn)行離子轟擊。然而，這些表面可能完全地或部分地重疊。
[0102]為了產(chǎn)生等離子體，還可預(yù)想使用已知方法傳遞在微波頻率下激活由石英晶體產(chǎn)生的能量。
[0103]最后，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。雖然描述了離子轟擊裝置和等離子體處理裝置共用的等離子體發(fā)生器，但是也可以預(yù)想提供多個(gè)等離子體發(fā)生器，其中至少兩個(gè)等離子體發(fā)生器用作特定的處理類型。第一和第二實(shí)施例中的載體16是可以互換的并且不限于上述說(shuō)明。第一實(shí)施例中還可以包括位于真空腔室12內(nèi)的PVD沉積裝置62以及排列成矩陣的發(fā)生器。
[0104]示例1:處理一個(gè)或?qū)彾鄠€(gè)對(duì)象14的方法
[0105]下面說(shuō)明在如上所述的設(shè)備中處理對(duì)象的表面的方法的示例。
[0106]考慮對(duì)象14的一個(gè)期望處理的表面，要確定對(duì)象14的不同的參數(shù)，如待處理的一個(gè)或更多個(gè)表面、要執(zhí)行的表面處理類型、處理的順序、對(duì)象的幾何形狀等。這些參數(shù)尤其能夠針對(duì)于給定的表面處理來(lái)選擇將要被激活的每個(gè)發(fā)生器、供給到每個(gè)發(fā)生器的功率、是否提供離子提取電極36A以及離子加速電極36B和36C、將要使用的氣體屬性以及所需要的氣體流量。
[0107]這些參數(shù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，在數(shù)據(jù)庫(kù)中這些參數(shù)與對(duì)象14的識(shí)別符相連。這種識(shí)別符可以是與對(duì)象14相關(guān)聯(lián)的條形碼54。該數(shù)據(jù)庫(kù)居于執(zhí)行PLC程序的計(jì)算機(jī)56中。還可以預(yù)想數(shù)據(jù)庫(kù)居于另一電腦中。
[0108]當(dāng)對(duì)象14準(zhǔn)備好要在設(shè)備10中進(jìn)行處理時(shí)，對(duì)象14放置在其特定載體16上，并且借助于識(shí)別裝置52來(lái)識(shí)別該對(duì)象，該識(shí)別裝置52使由對(duì)象14的載體16所攜帶的條形碼能夠被讀取。這種識(shí)別使得與對(duì)象14相關(guān)聯(lián)的參數(shù)和必須被施加于其上的處理的順序能夠從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取。處理參數(shù)被傳輸給PLC程序，所述PLC程序控制泵裝置20、用于控制每一個(gè)發(fā)生器34的裝置46和所需要的氣流。
[0109]然后，載體16和對(duì)象14的組件放置在真空腔室12中，并產(chǎn)生適宜于期望執(zhí)行的各種表面處理的真空條件，如，約10_3mbar的真空。
[0110]一旦適宜的真空條件已經(jīng)形成，門(mén)50被打開(kāi)使得原先被保持在約10_6mbar的真空水平下的發(fā)生器34與腔室12連通。
[0111]例如，采用單電荷氦離子(He+)束進(jìn)行離子轟擊處理。借助于對(duì)象14的識(shí)別，PLC程序尤其將為每個(gè)程序選擇性地激活發(fā)生器34。
[0112]例如，轟擊處理，其一方面，通過(guò)在2.45GHz頻率下激勵(lì)小的發(fā)生器34A以撞擊等離子體來(lái)進(jìn)行，另一方面，通過(guò)向其提供氦。于是，形成等離子體，He+離子借助于達(dá)到30KV電位的電極36A而被提取出，并由達(dá)到25KV電位和ImA電流的電極36B以及達(dá)到O電位(接地)和ImA電流的電極36C進(jìn)行加速。[0113]PLC程序或工業(yè)計(jì)算機(jī)能進(jìn)一步控制載體16的旋轉(zhuǎn)速度，以控制對(duì)象14每一表面的處理時(shí)間。在該情形中，旋轉(zhuǎn)速度被限定為對(duì)應(yīng)于3秒的表面處理時(shí)間，其與接收到的6 X 1015ions/cm2 (離子數(shù)/平方厘米)的He+離子劑量相對(duì)應(yīng)。
[0114]在離子轟擊處理的結(jié)束時(shí)，門(mén)50關(guān)閉并且抽取執(zhí)行到達(dá)10_5mbar，在此條件下，進(jìn)行厚度在50-70nm之間的鋁層的PVD沉積。
[0115]一旦完成了鋁層的沉積，一定量的HMDSO單體通過(guò)流量控制器42以lOOsccm(每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方厘米)的流量注入。
[0116]當(dāng)壓力已經(jīng)穩(wěn)定到5X 10_2mbar時(shí)，門(mén)50打開(kāi)，以使所有的發(fā)生器與腔室連通。
[0117]該處理所需的發(fā)生器34以2.45GHz的頻率選擇性地供應(yīng)以撞擊HMDSO等離子體。在等離子體中，該單體聚合并沉積在對(duì)象14上，在先前由PVD沉積的鋁層上形成透明的保護(hù)層。
[0118]在該示例中，發(fā)生器34的氣體注入和供給在60秒后停止，以獲得厚度在25到40nm之間的沉積物。
[0119]然后，門(mén)50關(guān)閉，腔室12恢復(fù)常壓或大氣壓，以使每個(gè)處理后的對(duì)象14從中取出。
[0120]設(shè)備10然后能夠處理一個(gè)或更多新的對(duì)象。
[0121 ] 也能夠通過(guò)與PVD或PECVD沉積同時(shí)地實(shí)施離子轟擊來(lái)改變PVD和PECVD沉積。
[0122]也可以預(yù)想通過(guò)將陣列64的發(fā)生器34分布在期望進(jìn)行的多個(gè)表面處理之間來(lái)同時(shí)進(jìn)行多個(gè)處理。
`[0123]示例2:氣體混合物
[0124]對(duì)于離子轟擊，可以預(yù)想使用氣體混合物，所述氣體混合物選自He/Ar(如氣體流量比為80/20或50/50)、He/N2 (如氣體流量比為80/20或20/80)和He/Ar/N2 (如氣體流量比為60/20/20)的混合物。
[0125]對(duì)于等離子體處理，以下混合物可以使用:空氣/Ar (如氣體流量比為60/40) ,Ar/N2 (如氣體流量比為50/50)、Ar/N20(如氣體流量比為50/50或80/20)、HMDS0/TMDS0 (如氣體流量比為80/20)、HMDS0/N20/Ar (如氣體流量比為70/10/20)、CH4/N20 (如氣體流量比為80/20)或 HMDS0/N20/02 (如氣體流量比為 80/10/10)。
[0126]另外，在氣體混合物的情況下，氣體可以通過(guò)發(fā)生器34的選擇性供應(yīng)在發(fā)生器34的上游混合。例如，對(duì)于He/Ar混合物(如氣體流量比為80/20)，兩種氣體可以或者在到達(dá)發(fā)生器34前預(yù)混合，或者80%的被激活的發(fā)生器可以供應(yīng)單電荷的氦離子He+和20%的被激活的發(fā)生器供應(yīng)單電荷的氬離子Ar+。也可以構(gòu)想向發(fā)生器34供應(yīng)氦，然后向它們供應(yīng)気。
[0127]示例3:以不同氣體講行的相繼的處理順序
[0128]還可以進(jìn)行順序處理，每一個(gè)次序在特定的情況下使用不同的氣體。
[0129]例如，以以下次序:
[0130]
I前驅(qū)氣體 I提取電壓 [Μ?I處理時(shí)間
次序 IHe30kV6 X 1015ions/cm2 2s
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理對(duì)象(14)的表面的設(shè)備(10)，典型地包括: 真空腔室(12)，所述對(duì)象(14)用于放置在所述真空腔室(12)中；和 用于處理對(duì)象(14)的表面的裝置(32)，與真空腔室(12)連通，包括至少兩個(gè)等離子體發(fā)生器(34)， 其特征在于:包括以獨(dú)立于任何其他發(fā)生器(34)的方式來(lái)控制每個(gè)發(fā)生器(34)的裝置(46)，所述控制裝置(46)包含用于激活停止該發(fā)生器(34)的裝置(48)。
2.如前一權(quán)利要求所述的設(shè)備(10)，其中激活/停止裝置(48)包含開(kāi)關(guān)。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(10)，所述控制裝置(46)例如包括發(fā)生器功率控制裝置、發(fā)生器位置調(diào)節(jié)裝置或氣體流量控制裝置。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(10)，包括用于識(shí)別待處理的對(duì)象(14)的裝置(52)，例如用來(lái)讀取該對(duì)象的標(biāo)識(shí)號(hào)或條形碼的光學(xué)閱讀器。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(10)，其中相同的等離子體發(fā)生器能夠被不相關(guān)地使用以交替地進(jìn)行等離子體處理和離子轟擊處理。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(10)，其中等離子體發(fā)生器尺寸小，它們的最大尺寸小于IOcn,優(yōu)選小于5cm。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(10)，其中等離子體發(fā)生器并排設(shè)置并形成矩陣。
8.如前述權(quán) 利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(10)，其中，所述真空腔室(12)包括可移動(dòng)的載體(16)，用來(lái)對(duì)每一個(gè)待處理的對(duì)象進(jìn)行定位。
9.如前一權(quán)利要求所述的設(shè)備(10)，其中載體(16)被安裝成能夠在所述真空腔室(12)內(nèi)繞旋轉(zhuǎn)軸(18)自由旋轉(zhuǎn)。
10.一種用于處理對(duì)象(14)的表面的方法，其特征在于:包括如下步驟: 對(duì)對(duì)象(14)設(shè)置至少一個(gè)參數(shù)； 識(shí)別待處理的對(duì)象(14)，該對(duì)象(14)包括至少一個(gè)待處理表面； 將待處理的對(duì)象(14)放置到如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(10)的真空腔室(12)內(nèi)； 依據(jù)所識(shí)別的對(duì)象(14)的每個(gè)參數(shù)來(lái)選擇激活每個(gè)發(fā)生器(34)； 通過(guò)激活上一步驟中所選擇的每個(gè)離子發(fā)生器(34)來(lái)處理對(duì)象(14)。
11.如前一權(quán)利要求所述的方法，其中處理對(duì)象(14)的步驟包括等離子體激活表面的步驟、PECVD沉積的步驟和/或離子轟擊步驟。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其中識(shí)別待處理的對(duì)象(14)的步驟通過(guò)讀取用于識(shí)別該對(duì)象的條形碼(54)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
13.如權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的方法，包括在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)對(duì)每一個(gè)對(duì)象(14)所設(shè)置的參數(shù)的步驟。
14.如權(quán)利要求10-13中任一項(xiàng)所述的方法，其中選擇每個(gè)發(fā)生器(34)進(jìn)行激活的步驟由計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行。
15.如權(quán)利要求10-14中任一項(xiàng)所述的方法，包括處理對(duì)象(14)的表面的多個(gè)相繼的步驟。
16.如權(quán)利要求10-15中任一項(xiàng)所述的方法，其中等離子體發(fā)生器(34)并排布置并形成矩陣，發(fā)生器包括離子束整形裝置(36C)，所述離子束整形裝置能夠針對(duì)于離子轟擊而使由離子發(fā)生器形成的離子束進(jìn)行聚焦或發(fā)散，離子束整形裝置調(diào)整為使得各自的離子束發(fā)散，以使并排的等離子體發(fā)生裝置 的束重疊。
【文檔編號(hào)】H01J37/32GK103890898SQ201280038054
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月29日
【發(fā)明者】馬克·布萊澤爾, 弗雷德里克·莫雷特, 弗雷德里克·布勒塔尼奧爾 申請(qǐng)人:法雷奧照明公司