CN1327083A - 离子镀设备和离子镀方法 - Google Patents

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Abstract

在离子镀中,基片被容放在设置在真空腔内的基片座上,在真空腔内产生等离子体并形成薄膜,使用一个电源单元,通过基片座向真空腔内施加一个周期为1kHz～1GHz的偏电压,所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成,所述脉冲偏压成分对应于一个具有恒定正电压值并输出预定时间的脉冲输出。

Description

离子镀设备和离子镀方法
发明领域
本发明涉及离子镀设备和离子镀方法。
相关技术介绍
通过对真空腔内部提供一个恒定的电压以便由膜材产生放电等离子体并通过将等离子体施加在一个安置在真空腔内的基片上以在基片上沉淀薄膜来进行离子镀式薄膜成形。
这种离子镀式薄膜成形被用于在不同类型基片上形成薄膜，例如在镜子上涂附一层反射膜。图4是表示一个用于通过离子镀方法形成薄膜的设备例子的结构的示意图
参见图4，一种离子镀设备60包括一个真空腔61、一个被安置在真空腔61内以便容放基片65的基片座62、一个用于保持膜材并在真空腔61内使膜材蒸发的蒸发源63、一个用于通过基片座62向真空腔61内部提供预定电能的射频(RF)电源66、一个用于通过基片座62向真空腔61的内部提供一个恒定负偏电压的直流(DC)电源。
通过RF电源66和DC电源67提供能量，被蒸发源63蒸发的材料变成等离子体68，包含在等离子体68内的离子化材料作为薄膜地沉积在基片65上，因此，在基片65上形成了薄膜。
通过DC电源67所提供的偏电压，离子趋向于加速移向基片65并且可以使薄膜变得致密。同样通过使用偏电压，可以形成牢牢附着在基片65上的薄膜。确切地说，当DC电源67输出的电压更高时，能够使薄膜更致密并且更牢固地附着在基片65上。
然而，当如上所述地施加偏电压时，真空腔61内可能产生电弧放电。此外，当偏电压高时，更容易出现电弧放电。据信，电弧放电可能是这样发生的。
当施加偏电压时，等离子体68内的离子趋向于被拉向基片座62并在空间内受到偏压。当位于蒸发源63和基片座62之间的基片65或形成在基片65上的薄膜由绝缘材料制成或膜材是绝缘材料时，离子被绝缘材料所俘获，从电学角度出发，其周围没有被中性化，这导致局部形成一个大电场。因此，发生绝缘材料的击穿并由此产生电弧放电。
当基片65或基片65上的薄膜由绝缘材料制成时，离子趋向于在基片65的附近或薄膜上被俘获，这导致了在基片65附近或薄膜上出现电弧放电。当发生电弧放电时，在基片65上形成薄膜的过程中，杂质会混入薄膜中，这导致了薄膜不均匀性或薄膜密度降低。当电弧放电路径穿透了成形于基片65上的薄膜时，薄膜被损坏了。
发明概述
研发出本发明来解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种离子镀设备和离子镀方法，它们能在使用偏电压时阻止电弧放电以改善薄膜密度和附着性并由此阻止杂质混入薄膜以避免损坏薄膜和基片。
为实现上述目的而提供可一种离子镀设备，它包括一个能够被抽真空的真空腔；安置在真空腔内以便容放基片的基片座；一个电源单元，它通过基片座向真空腔内提供通过其将要成型于基片上的薄膜材料变成等离子体的能量并利用等离子体在基片上沉积薄膜，其中电源单元包括一个用于输出偏电压的偏压电源，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，所述偏电压的周期被设定为1kHz～1GHz。
在离子镀设备中，偏压电源的负偏压能够使等离子体内的离子加速向基片迁移。从而，一致密和强附着的薄膜被形成在基片上。此外，当基片或被形成在基片上的薄膜由绝缘材料制成时，或混合在等离子体内的薄膜材料是一种绝缘材料时，偏电压的脉冲偏压成分允许被俘获在绝缘材料上的正电荷被中和。由此一来，可以阻止杂质混入形成在基片上的薄膜并且防止损伤如薄膜上的气孔。
最好，脉冲偏压的预定时间与偏压的周期的比值是40％或更小。这是由于，如果在偏电压的一个周期内的脉冲偏压的时间相对长，等离子体可能被削弱，薄膜形成的效率被减少。
在离子镀设备中，作为脉冲偏压的脉冲输出，可以使用一个方形波脉冲，所述方形波脉冲具有一个在预定时间内的脉冲宽度和预定电压值。使用这种方形波脉冲，可以轻易地获得所期望的偏电压的脉冲偏压并且一个用于基片附近的正电荷的中和的并具有所期望的电压值和脉冲宽度的脉冲偏压被轻易地得到。
最好，偏压电源单元包括一个用于生成偏电压的基本波形的波形发生器和一个偏压电源，基于波形发生器所输出的基本波形，所述偏压电源生成一个具有恒定值的偏电压。由于，通过使用能够生成任意波形的波形发生器，可以形成具有预定波形的偏电压并可以轻易地获得期望的偏电压。
最好，偏压电源单元包括一个用于形成负偏压的直流电源和一个用于形成脉冲偏压的脉冲电源。由于直流电源和脉冲电源可以被独立地调整，负偏压成分和脉冲偏压成分可以被独立地调整。因此，可以轻易地调整偏电压。
当离子镀设备的偏压电源单元包括波形发生器和偏压电源时，设备还可以包括：一个用于输出射频能的射频电源单元；一个高通滤波器位于射频电源单元和基片座之间以使射频电源单元的输出通过高通滤波器传向基片座并阻止偏压电源单元的输出被输入射频电源单元；一个位于偏压电源单元和基片座之间的第一低通滤波器以使偏压电源单元的输出通过该低通滤波器传向基片座并阻止射频电源的输出被输入偏压电源单元。
当等离子体被生成以形成薄膜时，射频电源单元和偏压电源单元能够提供薄膜形成所需的能量。所以，通过一种相对简单的方法，可以提供所期望的能量，由于与薄膜形成相关的产量的改善，降低了总成本，包括设备的维修和操作成本。
当离子镀设备的偏压电源单元包括直流电源和脉冲电源时，设备还可以包括：一个用于输出射频能的射频电源单元；一个高通滤波器位于射频电源单元和基片座之间，以使射频电源单元的输出通过高通滤波器传向基片座并阻止偏压电源单元的输出被输入射频电源单元；一个第一低通滤波器位于偏压电源单元和基片座之间，以使偏压电源单元的输出通过该低通滤波器传向基片座并阻止射频电源的输出被输入偏压电源单元的。在此情况下，射频电源单元和偏压电源单元能够提供薄膜形成所需的能量。所以，可以通过一种相对简单的方法提供所期望的能量，由于与薄膜形成相关的产量的改善，降低了总成本，这其中包括设备的维修和工作成本。
当离子镀设备的偏压电源单元包括一个用于形成负偏压的直流电源和一个用于形成脉冲偏压的脉冲列电源时，该设备还包括：一个第二低通滤波器位于直流电源和基片座之间以使直流电源的输出通过该低通滤波器传向基片座并阻止脉冲列电源的输出被输入直流电源；一个带通滤波器位于脉冲列电源和基片座之间，以使脉冲列电源的输出通过该带通滤波器传向基片座并阻止直流电源的输出被输入脉冲列电源。借助于这种结构，用于形成负偏压的直流电源和用于形成脉冲偏压的脉冲列电源可以独立地调整，偏电压可以轻易地调整。
这种离子镀设备还包括一个用于输出射频能的射频电源单元；一个高通滤波器位于射频电源单元和基片座之间以使射频电源单元的输出通过高通滤波器传向基片座并阻止偏压电源单元的输出被输入射频电源单元，其中第二低通滤波器被用于进一步阻止射频电源的输出被输入直流电源。带通滤波器被用于进一步阻止射频电源的输出被输入脉冲列电源。在此情况下，偏电压的负偏压和脉冲偏压的独立调整可以被轻易地执行，这就是说用于薄膜形成的参数可以被彼此独立地调整。此外，可以通过一种相对简单的方法调整出理想能量。
提供一种离子镀设备，所述设备包括：一个能够被抽真空的真空腔；一个安置在真空腔内以便容放基片的基片座；一个电源单元，它通过基片座向真空腔内提供用以将要形成在基片上的薄膜材料变成等离子体的能量并利用等离子体在基片上沉淀薄膜；电源单元用于输出一个偏电压，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，所述偏电压的周期被设定为1kHz～1GHz；输出一个射频功率。该设备还包括：一个函数发生器，它用于合成一个对应于偏电压的负偏压成分的波形、一个对应于偏电压的脉冲偏压成分的波形和一个对应于射频电源的射频的波形；一个线性放大器，它用于放大函数发生器所合成的波形并提供放大后的波形。因此，不需要滤波器和滤波器的调整。可以统一管理由负偏压和脉冲偏压构成的偏电压的输出和射频的输出。由此一来，用于良好平衡的输出调整变得容易。
在离子镀设备中，电源单元用于输出射频能，用这样的方式执行初级等离子体形成工序，即真空腔被抽成6.7×10-3Pa～6.7×10-1Pa，周期为1kHz～1GHz的偏电压被输出以生成初级等离子体，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，脉冲偏压成分的绝对值小于负偏压成分的绝对值，用这样的方式执行薄膜形成工序，即真空腔被抽成这样一种状态，薄膜材料可以被蒸发，以产生用于薄膜成型的等离子体，射频能和偏电压被输出，以产生用于薄膜成型的等离子体，从而，在基片上形成薄膜。
在离子镀设备中，电源单元输出射频能，用于生成初级等离子体的工序被首先执行，然后执行用于形成薄膜成型的等离子体的工序，在基片上形成薄膜的工序中，与射频能一起被施加的偏电压的周期被设定为10kHz～500kHz。
在没有射频电源单元的设备中，用这样的方式执行初级等离子体形成工序，即真空腔被抽成6.7×10-3Pa～6.7×10-1Pa，周期为1kHz～1GHz的偏电压被输出以生成初级等离子体，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，脉冲偏压成分的绝对值小于负偏压成分的绝对值，用这样的方式执行薄膜形成工序，即真空腔被抽成这样一种状态，薄膜材料可以被蒸发，以产生用于薄膜成型的等离子体，周期为1MHz～1GHz的偏电压被输出，以产生用于薄膜成型的等离子体，从而，在基片上形成薄膜。
提供一种离子镀方法，使真空腔被抽真空到一种真空状态，在该真空腔内，设置一个用于容放基片的基片座和一个用于保持要被形成在基片上的薄膜材料的蒸发源，通过基片座向真空腔内提供预定能量，以形成等离子体，所述等离子体被用来在基片上形成薄膜，所述方法包括如下步骤：将真空腔抽成6.7×10-3Pa～6.7×10-1Pa的状态，施加一个周期为1kHz～1GHz的偏电压以产生初级等离子体，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，脉冲偏压成分的绝对值小于负偏压成分的绝对值；将真空腔抽成这样一种状态，薄膜材料可以被蒸发，以产生用于薄膜成型的等离子体，施加射频能和偏电压，以产生用于薄膜成型的等离子体。
在此方法中，在产生用于薄膜成型的等离子体的工序中，偏电压的周期被设定为10kHz～500kHz。
在此方法中，在产生初级等离子体的工序之后，在严生用于薄膜成型的等离子体的工序中，周期为1MHz～1GHz的偏电压被使用。
通过下文结合附图对本发明所作的详细说明，本发明这些目的和别的目的、特征和优点将变得清楚。
图面简介
图1A是示意图，它表示符合本发明一个实施例的离子镀设备的结构，图1B是表示符合本发明的一个实施例的偏电压的视图；
图2表示符合本发明另一个实施例的一种偏电压；
图3A～3C表示符合本发明实施例的一种偏压电源单元的结构；
图4是示意图，它表示传统的的离子镀设备。
优选实施例的具体说明
下文将结合图1～图3来介绍本发明的实施例。
图1A是示意图，它表示符合本发明一个实施例的离子镀设备10的结构。参见图1A，设备10包括一个真空腔1和一个电源单元8。电源单元8包括一个射频(RF)电源单元11和一个偏压电源单元12。
一个基片座2被安置在真空腔1的上部，用于容放基片5，薄膜将被形成在基片5上。基片座2由导电材料制成，通过基片座2，RF电源11单元和偏压电源单元12向真空腔1的内部提供电能。基片座2可以被一个电动机(图中未示)所驱动而进行转动，在基片座2转动时，薄膜被形成。
一个蒸发源3被安置在真空腔1的下部，用于保持要被形成在薄膜上的材料并在真空腔1内的一个空间内蒸发材料。至于蒸发源3，可使用在真空腔的内部空间内能蒸发薄膜材料的不同类型的蒸发源，它包括通过使用一个加热电源利用电阻加热而蒸发材料的蒸发源、通过使用电子枪而加热和蒸发材料的蒸发源、通过溅射而蒸发材料的蒸发源、通过电弧放电而蒸发材料的蒸发源，等等。
通过使用一种抽真空装置例如真空泵和一个供气装置(图中未示)，将真空腔1抽成所期望的真空状态。具体地说，根据薄膜形成过程中不同的工序，自由调整可以被进行，以获得所需要的真空状态，通过设定一期望的真空，通过使用一种在初始阶段给定的气体，一初级等离子体被生成，或设定一期望的真空，薄膜材料被变成用于薄膜形成的等离子体。
真空腔1由导电材料制成，一个壁接地。
RF电源单元11能够向真空腔1的内部提供射频能，通过蒸发源3将被蒸发的薄膜材料变成等离子体。RF电源单元11具有一个通过高通滤波器15与基片座2相连的输出端，另一个输出端接地。RF电源单元11所输出的射频能被提供给基片座2。
一个高通滤波器15安置在RF电源单元11和基片座2之间，它用于使RF电源单元11的输出通过它并进入基片座2并阻止偏压电源单元12的输出不被输入到RF电源单元11中。
对于RF电源单元11所输出的能量值或频率来说，根据薄膜形成条件如所形成的薄膜的材料种类，选择一个期望能量值或频率。
偏压电源单元12包括一个波形发生器13和一个偏压电源14，波形发生器13用于生成一个从偏压电源单元12输出的偏电压的波形。波形发生器13能够作为基本成分地产生一个具有固定恒定值的直流(DC)成分、每种频率的交流(AC)成分或不同类型的波形如方波或三角形波。波形发生器13也能将多个基本成分合成为一基本波形。偏压电源14将波形发生器13所生成的基本波形放大成一个具有预定值的偏电压。
偏压电源14具有一个通过低通滤波器16与基片座2相连的输出端，另一个输出端接地。偏压电源14所输出的偏电压被施加给基片座2，一个偏电压被提供给真空腔1的内部。
一个低通滤波器16被安置在偏压电源14和基片座2之间，它用于使偏压电源14的输出通过它而进入基片座2，并阻止RF电源单元11的输出不被输入偏压电源单元12。低通滤波器16对应于一个第一低通滤波器。
下文将介绍偏压电源单元12所输出的偏电压。图1B表示一种偏电压的波形。在图1B中，横坐标表示时间(秒)，纵坐标表示电压值(V)。横坐标上方的区域表示正电压，横坐标下方的区域表示负电压。
如图1B所示，偏电压由一个负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述负偏压成分对应于一个具有一个恒定负电压值(-VB1)并持续预定时间(T1)的直流电压，所述脉冲偏压成分对应于一个具有恒定正电压值(VP1)并持续预定时间(TW1)的方波脉冲。
在薄膜形成过程中，为了获得一个具有理想密度和理想地粘附在基片上的薄膜，这样选择负偏压成分的电压值(-VB1)和输出时间(T1)，即通过施加负偏压而在等离子体中使离子加速。电压值(-VB1)被设定为-2000V～0V。
脉冲偏压成分的电压值(VP1)和脉冲宽度(TW1)被这样选择，足以使聚集在基片5上的材料中的、形成在基片5上的薄膜中的或等离子体中的正电荷中和，同时不削弱等离子体。电压值(VP1)被设定为0V～2000V。
在图1B所示的例子中，正脉冲宽度(TW1)的输出时间与偏电压的周期的比值，也就是(TW1/(TW1＋T1))是40％，负偏压的输出时间(T1)与周期的比值，也就是(T1/(TW1＋T1))是60％。最好脉冲宽度(TW1)与偏电压的周期的比值是40％或更小。由于当比值大于40％时，等离子体可能被削弱，这将导致薄膜形成的效率降低。
图2表示偏电压的另一种波形的例子。图2的波形由一个具有负电压值(-VB2)并持续预定时间(T2)的负偏压成分和一个具有正电压值(VP2)并持续预定时间(TW2)的成分组成，通过将一个具有一个恒定负电压值的DC电压添加到一个AC电压上而获得图2的偏电压。
这样选择电压值(-VB2)和输出时间(T2)，即提供一个具有理想密度和理想地与基片附着的薄膜(一电压值(绝对值)VB2是时间T2内的平均值)。
这样选择正成分的电压值(VP2)和输出时间(TW2)，即足以使积聚在基片5上或基片5附近的正电荷中和，同时不削弱真空腔1内的等离子体(电压值VP2是时间TW2内的平均值)。
VB2和VP2的绝对值被设定为0V～2000V。
最好，图2的循环周期被设定为1kHz～1GHz。如果低于1kHz，由于所施加的脉冲偏压的频率太低，在积聚在基片5附近的离子电荷被中和之前，电场导致的击穿被形成，当大于1GHz时，脉中偏压被施加的时间的调整变得困难。
最好，偏电压的周期被设定在10kHz～500kHz。
在上述的离子镀设备10中，作为施加具有预定负值的负电压的结果，通过加速等离子体中的离子而可以在基片5上形成薄膜并能够形成一个附着力强的致密薄膜。此外，当基片5及其附近如成型于基片5上的薄膜含绝缘材料时，使用具有正电压值的脉冲偏压允许积聚在绝缘材料的正电荷被中和。因此，可以阻止电弧放电。从而，可以阻止杂质混合进入形成在基片5上的薄膜中，避免薄膜结构的不均匀。可以防止损坏薄膜、基片或类似物品。
随后，结合图3A和3B来介绍另一例子的电源单元。图3A所示的一个偏压电源单元22包括一个DC电源24，它用于输出一个恒定负DC电压以便形成一负偏压；和一脉冲电源23，它用于输出一个恒定正脉冲电压以便形成一个脉冲偏压。DC电源24的输出和脉冲电源23的输出形成偏电压。通过一个低通滤波器21，偏电压被输送给基片座2。
低通滤波器21用于使DC电源24和脉冲电源23所输出的偏电压通过它而传到基片座2，阻止RF电源单元11的输出被输入偏压电源单元22。低通滤波器21对应于一个第一低通滤波器。
当偏压电源单元具有图3A所示结构，用于形成负偏压的DC电源单元24和用于形成脉冲偏压的脉冲电源23被独立地设置。从而，负偏压和脉冲偏压容易被独立地调整。
图3B仍然表示另一例子的偏压电源单元。图3B所示的偏压电源单元26包括一个DC电源27，用于输出一个恒定负DC电压以便形成一负偏压；和一用于形成一脉冲偏压的脉冲列电源28。通过一个低通滤波器29，DC电源27的输出被输送给基片座2，通过一个带通滤波器30，脉冲列电源28的输出被输送给基片座2。这些输出所形成的偏电压被施加给基片座2。
低通滤波器29被设置在DC电源27和基片座2之间，它用于使DC电源27的输出通过它而传到基片座2，并阻止RF电源单元11和脉冲列电源28的输出被输入DC电源27。低通滤波器29对应于一个第二低通滤波器。
带通滤波器30被设置在脉冲列电源28和基片座2之间，它用于使脉冲列电源28的脉冲输出通过它而传到基片座2，并阻止RF电源单元11和DC电源27的输出被输入脉冲列电源28。
在图3B所示的偏压电源单元26中，用于形成负偏压的DC电源27和用于形成脉冲偏压的脉冲列电源28是独立的，与这些电源27、28向基片座2的输出相关的滤波器29、30也是独立的，从而容易调整偏电压。
图3C表示另一种例子的电源单元。在图3C所示的例子中，电源单元由一个线性放大器31和一个函数发生器32构成。函数发生器32适用于合成RF电源的RF波形、偏电压的负偏压成分的波形和偏电压的脉冲偏压成分的波形，以形成一个合成波形，该合成波形被线性放大器31放大并作为期望输出值被输出给基片座2。
当电源单元具有图3C所示结构时，由于不需要提供滤波器，不需要调整滤波器。此外，RF输出、偏电压的负偏压的输出和偏电压的脉冲偏压的输出可以被统一地管理，用于良好平衡的输出的调整变得容易。
当象图3A、3B的偏压电源单元22、26那样独立地输出负偏压成分和脉冲偏压成分时，在DC电源24、27的输出、脉冲电源23的输出和脉冲列电源28的输出之间进行调整，使得通过合成这些输出而形成的偏电压变成一个具有预定电压值的负偏压和一个具有预定电压值的脉冲偏压。
上述离子镀设备具有一控制器(图中未示)，在控制器的控制下，RF电源单元11输出由预定能量或频率组成的RF能，偏压电源单元12、22、26分别输出一预定负偏压或脉冲偏压，函数发生器32和线性放大器31进行所期望的操作。在控制器的控制下，抽真空装置例如真空泵和空气供给装置也进行操作，使腔1变成所期望的状态。
下文将介绍通过使用离子镀设备10，形成薄膜的操作例子。在下文所示的例子中，作为要制成薄膜的材料地使用了氟化镁(MgF2)即绝缘材料并且在基片5上形成一个由MgF2组成的薄膜。
[操作1]
MgF2被安置在蒸发源3上，真空腔1被封闭。在此情况下，设备10的操作开始。在初级阶段，进行一用于生成初级等离子体的工序。作为一种工作气体，例如氩气(Ar)被引入真空腔1，使真空腔1的真空度达到6.7×10- 3Pa(5×10-5Torr)～6.7×10-1Pa(5×10-3Torr)。在电源中，仅仅启动偏压电源单元12，施加偏电压生成放电等离子体。在此情况下，偏压电源单元12适用于输出具有预定正脉冲偏电压值(绝对值)的偏电压，该偏电压小于一个负偏电压值(绝对值)，频率为1kHz～1GHz。
随后，用于生成一薄膜成型等离子体的工序被执行。RF电源单元11被操作，开始使用RF能。RF电源单元12所输出的能量足以生成一具有所期望的浓度的用于薄膜形成的等离子体。所以，蒸发源3加热MgF2以在真空腔1内蒸发MgF2，并使真空腔1具有用于薄膜形成的所期望的真空。
从而，首先在生成初级等离子体的工序中，通过使用脉冲偏压，生成等离子体，执行薄膜形成等离子体生成工序。这是由于，如果RF电源单元11的输出足以生成所期望的在初始阶段用于薄膜形成的等离子体，可能产生电弧放电。另一方面，当首先执行用于生成初级等离子体的工序时，然后向用于生成用于薄膜形成的等离子体的工序过渡，电弧放电的产生可以被遏止。
在用于生成初级等离子体的工序中，代替使用脉中偏压地，可以调节RF电源单元11的输出和真空腔1内的真空以产生不导致电弧放电的等离子体。
[操作2]
MgF2被安置在蒸发源3上，真空腔1被封闭。在此情况下，开始设备10的操作。首先，进行一个用于生成初级等离子体的工序。作为一种工作气体地，例如氩气(Ar)被引入真空腔1内地使真空腔1的真空度达到6.7×10-3Pa(5×10-5Torr)～6.7×10-1Pa(5×10-3Torr)。在电源中，仅仅启动偏压电源单元12，施加偏电压以地生成放电等离子体。在此情况下，偏压电源单元12适用于输出具有一个脉冲偏电压值(绝对值)的偏电压，该偏电压小于一个负偏电压值(绝对值)，频率为1kHz～1GHz。
随后，用于生成一用于薄膜成型的等离子体的工序被执行。偏压电源单元12输出频率为1kHz～1GHz的电压，所以，蒸发源3加热MgF2以便在真空腔1内蒸发MgF2并使真空腔1具有用于薄膜形成的所期望的真空。
在这个实施例中，仅仅偏压电源单元12可以被用于薄膜形成，而不用操作RF电源单元11。
上述离子镀设备10可以使用很多类型的离子镀方法，例如：使用一种惰性气体如氩气；一种不使用惰性气体的离子镀方法；和一种使用活性气体的离子镀方法。
对本领域技术人员来说，在考虑了上述描述的情况下，本发明的各种改变和修改是显而易见的。因而，所以说明书应被理解为只是示范性的并且是为了教导本领域普通技术人员以本发明的最佳实施例而制定的。在实质上不超出本发明精神的情况下可以改变结构和/或功能的细节并且本申请人保留保护落入后续权利要求书范围的所有改动方案的权利。

Claims (20)

1.一种离子镀设备，包括：
一个能够被抽真空的真空腔；
一个安置在真空腔内以便容放基片的基片座；
一个电源单元，它通过基片座向真空腔内提供用以将要形成在基片上的薄膜材料变成等离子体的能量并利用等离子体在基片上沉淀薄膜；
电源单元包括一个用于输出偏电压的偏压电源，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，所述偏电压的周期被设定为1kHz～1GHz。
2.一种离子镀设备，它包括：
一个能够被抽真空的真空腔；
一个安置在真空腔内以便容放基片的基片座；
一电源单元，它通过基片座向真空腔内提供用以将要形成在基片上的薄膜材料变成等离子体的能量并利用等离子体在基片上沉淀薄膜；
电源单元包括一个用于输出偏电压的偏压电源，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，所述偏电压的周期被设定为1kHz～1GHz，
脉冲偏压的预定时间与偏电压的周期之比值为40％或更少。
3.一种离子镀设备，它包括：
一个能够被抽成真空的真空腔；
一安置在真空腔内以便容放基片的基片座；
一个电源单元，它通过基片座向真空腔内提供用以将要形成在基片上的薄膜材料变成等离子体的能量并利用等离子体在基片上沉淀薄膜；
电源单元包括一个用于输出偏电压的偏压电源，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，所述偏电压的周期被设定为1kHz～1GHz，
脉冲偏压的输出为一个方波脉冲，所述方波脉冲具有预定时间的脉冲宽度和预定电压值。
4.一种离子镀设备，它包括：
一个能够被抽成真的真空腔；
一个安置在真空腔内以便容放基片的基片座；
一个电源单元，它通过基片座向真空腔内提供用以将要形成在基片上的薄膜材料变成等离子体的能量并利用等离子体在基片上沉淀薄膜；
电源单元包括一个用于输出偏电压的偏压电源，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，所述偏电压的周期被设定为11kHz～1GHz，
脉冲偏压的预定时间与偏电压的周期之比值为40％或更少
脉冲偏压的输出为一个方波脉冲，所述方波脉冲具有预定时间的脉冲宽度和预定电压值。
5.一种根据权利要求1～4之一的离子镀设备，其特征在于：
偏压电源单元包括一个用于生成一个偏电压的基本波形的波形发生器和一个偏压电源，基于波形发生器所输出的基本波形，所述偏压电源生成一个具有恒定值的偏电压。
6.一种根据权利要求1～4之一的离子镀设备，其特征在于：
偏压电源单元包括一个用于形成负偏压的直流电源和一个用于形成脉冲偏压的脉冲电源。
7.一种根据权利要求1～4之一的离子镀设备，其特征在于：
偏压电源单元包括一个用于生成一个偏电压的基本波形的波形发生器和一个偏压电源，基于波形发生器所输出的基本波形，所述偏压电源生成一个具有恒定值的偏电压，还包括：
一个用于输出射频能的射频电源单元；
一个高通滤波器，位于射频电源单元和基片座之间以使射频电源单元的输出通过高通滤波器传向基片座并阻止偏压电源单元的输出进入射频电源单元；
一个第一低通滤波器，位于偏压电源单元和基片座之间以使偏压电源单元的输出通过低通滤波器传向基片座并阻止射频电源的输出进入偏压电源单元。
8.一种根据权利要求1～4之一的离子镀设备，其特征在于：
偏压电源单元包括一个用于形成负偏压的直流电源和一个用于形成脉冲偏压的脉冲列电源，还包括：
一个第二低通滤波器，位于直流电源和基片座之间以使直流电源的输出通过该低通滤波器传向基片座并阻止脉冲列电源的输出进入直流电源；
一个带通滤波器，位于脉冲列电源和基片座之间以使脉冲列电源的输出通过该低通滤波器传向基片座并阻止直流电源的输出进入脉冲列电源。
9.一种根据权利要求1～4之一的离子镀设备，其特征在于：
偏压电源单元包括一个用于形成负偏压的直流电源和一个用于形成脉冲偏压的脉冲电源，还包括：
一个用于输出射频能的射频电源单元；
一个高通滤波器，位于射频电源单元和基片座之间以使射频电源单元的输出通过高通滤波器传向基片座并阻止偏压电源单元的输出进入射频电源单元；
一个第一低通滤波器，位于偏压电源单元和基片座之间以使偏压电源单元的输出通过低通滤波器传向基片座并阻止射频电源的输出进入偏压电源单元。
10.一种根据权利要求1～4之一的离子镀设备，其特征在于：
偏压电源单元包括一个用于形成负偏压的直流电源和一个用于形成脉冲偏压的脉冲列电源，它还包括：
一个第二低通滤波器，位于直流电源和基片座之间以使直流电源的输出通过该低通滤波器传向基片座并阻止脉冲列电源的输出进入直流电源；
一个低通滤波器，位于脉冲列电源和基片座之间以使脉冲列电源的输出通过该低通滤波器传向基片座并阻止直流电源的输出进入脉冲列电源；
一用于输出射频能的射频电源单元；
一个高通滤波器，位于射频电源单元和基片座之间以使射频电源单元的输出通过高通滤波器传向基片座并阻止偏压电源单元的输出进入射频电源单元；
第二低通滤波器适用于进一步阻止射频电源的输出被输入直流电源；
带通滤波器适用于进一步阻止射频电源的输出被输入脉冲列电源。
11.一种离子镀设备，包括：
一个能够被抽真空的真空腔；
一个安置在真空腔内以便容放基片的基片座；
一个电源单元，它通过基片座向真空腔内提供用以将要形成在基片上的薄膜材料变成等离子体的能量并利用等离子体在基片上沉淀薄膜；
电源单元被用于输出一个偏电压，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，所述偏电压的周期被设定为1kHz～1GHz并输出射频能，它还包括：
一个函数发生器，它用于合成一个对应于偏电压的负偏压成分的波形、一个对应于偏电压的脉冲偏压成分的波形和一个对应于射频电源的射频的波形；
一个线性放大器，它用于放大函数发生器所合成的波形并提供放大后的波形。
12.一种根据权利要求1～4之一的离子镀设备，其特征在于：
偏压电源单元包括一个用于生成偏电压的基本波形的波形发生器和一个偏压电源，基于波形发生器所输出的基本波形，所述偏压电源生成一个具有恒定值的偏电压，还包括：
一个用于输出射频能的射频电源单元；
一个高通滤波器，位于射频电源单元和基片座之间以使射频电源单元的输出通过高通滤波器传向基片座并阻止偏压电源单元的输出被输入射频电源单元；
一第一低通滤波器，位于偏压电源单元和基片座之间以使偏压电源单元的输出通过低通滤波器传向基片座并阻止射频电源的输出被输入偏压电源单元，
用这样的方式执行一个初级等离子体形成工序，即真空腔被抽成6.7×10-3pa～6.7×10-1pa，周期为1kHz～1GHz的偏电压被输出，形成初级等离子体，在所述偏电压中，脉冲偏压成分的绝对值小于负偏压成分的绝对值，
用这样的方式执行薄膜形成工序，即真空腔被抽成这样一种状态，薄膜材料可以被蒸发以产生用于薄膜成型的等离子体，输出射频能和偏电压以产生用于薄膜成型的等离子体，从而在基片上形成薄膜。
13.一种根据权利要求1～4之一的离子镀设备，其特征在于：
所述偏压电源单元包括一个用于形成负偏压的直流电源和一个用于形成脉冲偏压的脉冲电源，还包括：
一个用于输出射频能的射频电源单元；
一个高通滤波器，位于射频电源单元和基片座之间以使射频电源单元的输出通过高通滤波器传向基片座并阻止偏压电源单元的输出被输入射频电源单元；
一第一低通滤波器，位于偏压电源单元和基片座之间以使偏压电源单元的输出通过该低通滤波器传向基片座并阻止射频电源的输出被输入偏压电源单元，
用这样的方式执行一个初级等离子体形成工序，即真空腔被抽成6.7×10-3pa～6.7×10-1pa，输出周期为1kHz～1GHz的偏电压，形成初级等离子体，在所述偏电压中，脉冲偏压成分的绝对值小于负偏压成分的绝对值，
用这样的方式执行薄膜形成工序，即真空腔被抽成这样一种状态，薄膜材料可以被蒸发以产生用于薄膜成型的等离子体，输出射频能和偏电压以产生用于薄膜成型的等离子体，从而在基片上形成薄膜。
14.一种根据权利要求1～4之一的离子镀设备，其特征在于：
所述偏压电源单元包括一个用于形成负偏压的直流电源和一个用于形成脉冲偏压的脉冲列电源，还包括：
一个第二低通滤波器，位于直流电源和基片座之间以使直流电源的输出通过该低通滤波器传向基片座并阻止脉冲列电源的输出被输入直流电源；
一个带通滤波器，位于脉冲列电源和基片座之间以使脉冲列电源的输出通过该低通滤波器传向基片座并阻止直流电源的输出被输入脉冲列电源，
一个用于输出射频能的射频电源单元；
一个高通滤波器，位于射频电源单元和基片座之间以使射频电源单元的输出通过高通滤波器传向基片座并阻止偏压电源单元的输出被输入射频电源单元；
第二低通滤波器适用于进一步阻止射频电源的输出被输入到直流电源中；
低通滤波器适用于进一步阻止射频电源的输出被输入脉冲列电源，
用这样的方式执行一个初级等离子体形成工序，即真空腔被抽成6.7×10-3pa～6.7×10-1pa，输出周期为1kHz～1GHz的偏电压，形成初级等离子体，在所述偏电压中，脉冲偏压成分的绝对值小于负偏压成分的绝对值，
用这样的方式执行薄膜形成工序，即真空腔被抽成这样一种状态，薄膜材料可以被蒸发以产生用于薄膜成型的等离子体，输出射频能和偏电压以产生用于薄膜成型的等离子体，从而在基片上形成薄膜。
15.一种离子镀设备，包括：
一个能够被抽真空的真空腔；
一个安置在真空腔内以便容放基片的基片座；
一个电源单元，它通过基片座向真空腔内提供用以将要形成在基片上的薄膜材料变成等离子体的能量并利用等离子体在基片上沉淀薄膜；
电源单元被用于输出一个偏电压，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，所述偏电压的周期被设定为1kHz～1GHz并输出射频能，它还包括：
一个函数发生器，它用于合成一个对应于偏电压的负偏压成分的波形、一个对应于偏电压的脉冲偏压成分的波形和一个对应于射频电源的射频的波形；
一个线性放大器，它用于放大函数发生器所合成的波形并提供放大后的波形，
用这样的方式执行一个初级等离子体形成工序，即真空腔被抽成6.7×10-3pa～6.7×10-1pa，输出周期为1kHz～1GHz的偏电压，形成初级等离子体，在所述偏电压中，脉冲偏压成分的绝对值小于负偏压成分的绝对值，
用这样的方式执行薄膜形成工序，即真空腔被抽成这样一种状态，薄膜材料可以被蒸发以产生用于薄膜成型的等离子体，输出射频能和偏电压以产生用于薄膜成型的等离子体，从而在基片上形成薄膜。
16.一种根据权利要求15的离子镀设备，其特征在于：
在基片上形成薄膜时，与射频能一起被施加的偏电压的周期被设定在10kHz～500kHz。
17.一种根据权利要求1～4之一的离子镀设备，其特征在于：
用这样的方式执行一个初级等离子体形成工序，即真空腔被抽成6.7×10-3pa～6.7×10-1pa，输出周期为1kHz～1GHz的偏电压，形成初级等离子体，在所述偏电压中，脉冲偏压成分的绝对值小于负偏压成分的绝对值，
用这样的方式执行薄膜形成工序，即真空腔被抽成这样一种状态，薄膜材料可以被蒸发以产生用于薄膜成型的等离子体，输出周期为1kHz～1GHz的偏电压以产生用于薄膜成型的等离子体，从而在基片上形成薄膜。
18.一种离子镀方法，使真空腔被抽真空到一个真空状态，在该真空腔内，设置一个用于容放基片的基片座和一个用于保持要被形成在基片上的薄膜材料的蒸发源，它通过基片座向真空腔内提供预定能量以形成等离子体，所述等离子体被用来在基片上形成薄膜，所述方法包括如下步骤：
将真空腔抽成6.7×10-3pa～6.7×10-1pa的状态，施加一个周期为1kHz～1GHz的偏电压以产生初级等离子体，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，脉冲偏压成分的绝对值小于负偏压成分的绝对值；
将真空腔抽成这样一种状态，薄膜材料可以被蒸发以产生用于薄膜成型的等离子体，输出射频能和偏电压以产生用于薄膜成型的等离子体。
19.一种根据权利要求18所述的离子镀方法，其特征在于：在产生用于薄膜成型的等离子体的工序中，偏电压的周期被设定为10kHz～500kHz。
20.一种离子镀方法，使真空腔被抽真空到一个真空状态，在该真空腔内，设置一个用于容放基片的基片座和一个用于保持要被形成在基片上的薄膜材料的蒸发源，它通过基片座向真空腔内提供预定能量以便形成等离子体，所述等离子体被用来在基片上形成薄膜，所述方法包括如下步骤：
将真空腔抽成6.7×10-3pa～6.7×10-1pa的状态，施加一个周期为1kHz～1GHz的偏电压以产生初级等离子体，所述偏电压由一个具有预定负电压值并输出预定时间的负偏压成分和一个脉冲偏压成分组成，所述脉冲偏压成分对应于一个具有正电压值并输出预定时间的脉冲输出，脉冲偏压成分的绝对值小于负偏压成分的绝对值；
将真空腔抽成这样一种状态，薄膜材料可以被蒸发以产生用于薄膜成型的等离子体，施加周期为1MHz～1GHz的偏电压以产生用于薄膜成型的等离子体。
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