Способ и устройство для покрытия поверхности субстрата посредством диэлектрического барьерного разряда

Номер патента: 23480

Опубликовано: 30.06.2016

Авторы: Леклерк Жозеф, Мишель Эрик, Тиксо Эрик

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Устройство для покрытия поверхности субстрата с помощью диэлектрического барьерного разряда, предоставляющего возможность образования нитевидной плазмы, содержащее

технологическую камеру для заполнения смесью, композиция которой является таковой, что при контакте с плазмой она разлагается на частицы, способные осаждаться в виде пленки большей частью или полностью на субстрат,

по меньшей мере два электрода, расположенных в технологической камере по обе стороны от субстрата, при этом один из электродов выполнен с возможностью подачи на него высокого напряжения переменного тока,

по меньшей мере один диэлектрический барьер, расположенный между этими по меньшей мере двумя электродами, и

ВВ/ВЧ трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с упомянутыми электродами, при этом в контур вторичной обмотки трансформатора последовательно включен источник постоянного тока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что напряжение постоянного тока, генерируемое источником постоянного тока, включенным в контур вторичной обмотки ВВ/ВЧ трансформатора, находится в диапазоне между 1 и 15 кВ.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что напряжение постоянного тока, генерируемое источником постоянного тока, включенным в контур вторичной обмотки ВВ/ВЧ трансформатора, находится в диапазоне между 15.1 и 100 кВ.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что напряжение постоянного тока, генерируемое источником постоянного тока, включенным в контур вторичной обмотки ВВ/ВЧ трансформатора, находится в диапазоне между 20 и 100 кВ, а более предпочтительно между 20 и 80 кВ.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что источник постоянного тока представляет собой выпрямительный контур, на который подается часть напряжения от вторичной обмотки ВВ/ВЧ трансформатора.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит переключатель, позволяющий положительным и отрицательным полюсам быть переключенными, так чтобы поляризовать электрод как положительно, так и отрицательно относительно субстрата-мишени.

7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что содержит средства регулирования напряжения поляризации таким образом, что указанное напряжение позволяет плазме выбирать только положительный или отрицательный полуцикл, при этом поляризация является такой, что плазма производит частицы, химически ответственные за нанесение пленки только тогда, когда электрод имеет противоположный знак этим вышеупомянутым частицам.

8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что полюса источника постоянного тока являются короткозамкнутыми с помощью конденсатора, полное сопротивление которого по меньшей мере в 1000 раз меньше, чем то, которое образовано разрядной ячейкой.

9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что содержит блокирующий конденсатор, расположенный непосредственно последовательно с трансформатором, так чтобы избежать влияния постоянного компонента тока на работу этого ВВ/ВЧ трансформатора.

10. Способ нанесения пленки на неорганический субстрат, предусматривающий использование устройства по п.1 и содержащий следующие операции:

введение или прохождение субстрата в технологической камере, в которой расположены по меньшей мере два электрода по обе стороны от субстрата, при этом по меньшей мере один диэлектрический барьер расположен между этими по меньшей мере двумя электродами;

включение источника питания, стабилизированного по амплитуде и по частоте, содержащего высоковольтный (ВВ) и высокочастотный (ВЧ) трансформатор, контур вторичной обмотки которого заканчивается подсоединенными к нему по меньшей мере двумя электродами;

генерация во вторичном контуре этого трансформатора стабилизированного электрического напряжения высокой частоты, величина которого вызывает образование нитевидной плазмы в технологической камере между по меньшей мере двумя электродами, при этом плазма состоит из электронов, нейтральных частиц, положительных и отрицательных ионов, частиц в стабильном и возбужденном состоянии;

включение источника питания постоянного тока, последовательно расположенного с ВВ/ВЧ трансформатором, для генерации постоянного напряжения, которое наложено на переменное напряжение, генерируемое трансформатором, так чтобы увеличить полярность субстрата и уменьшить полярность электродов, или наоборот, в зависимости от значения переменного напряжения;

введение в технологическую камеру смеси, состав которой таков, что при контакте с плазмой она разлагается на частицы, способные осаждаться в виде пленки большей частью или полностью на субстрат;

содержание субстрата в технологической камере в течение времени, достаточном для получения по меньшей мере на одной из его поверхностей слоя желаемой толщины.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что дополнительно предусматривает регулирование значения источника постоянного тока таким образом, что переменное напряжение не достигает значения образования плазмы в одном из полярных направлений.

12. Способ по одному из пп.10 и 11, отличающийся тем, что предусматривает инверсию полярности относительно субстрата.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что напряжение постоянного тока источника постоянного тока находится в диапазоне между 20 и 100 кВ, более предпочтительно между 20 и 80 кВ.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОКРЫТИЯ ПОВЕРХНОСТИ СУБСТРАТА ПОСРЕДСТВОМ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО БАРЬЕРНОГО РАЗРЯДА Изобретение относится к устройству для обработки поверхности субстрата с помощью диэлектрического барьерного разряда для производства нитевидной плазмы, включающему технологическую камеру, содержащую смесь, имеющую такую композицию, что при контакте с плазмой смесь разлагается с образованием частиц, которые могут большей частью или полностью осаждаться на субстрат в виде пленки, при этом в указанной камере предусмотрены по меньшей мере два электрода, расположенных по обеим сторонам субстрата, на один из которых подается высокое напряжение переменного тока, по меньшей мере один диэлектрический барьер (ДБ),расположенный между этими по меньшей мере двумя электродами, и ТНТ/ВЧ трансформатор,к вторичному контуру которого последовательно подключен источник постоянного тока, чтобы химические частицы, образуемые в плазме в форме электрически заряженных положительных или отрицательных ионов, селективно притягивались субстратом-мишенью, вставленным в реакционную камеру и расположенным между указанными по меньшей мере двумя электродами,и отталкивались электродами с соответствующим зарядом.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: АГК ГЛАСС ЮРОП (BE) Изобретение относится к способу осаждения пленок на неорганический субстрат с целью изменения его свойств. В частности, целью изобретения является осаждение пленок на стеклянные пластины. В контексте изобретения поверхностная обработка субстрата и осаждение пленок на субстрат имеют одинаковое значение. Изобретение также относится к установке, позволяющей осуществить рассматриваемый способ, в частности к установкам непрерывного действия. Для осаждения покрытий, таких как тонкие пленки, на различные типы субстратов применяются различные способы. В частности, они различаются способом генерации энергии для получения и/или связывания с субстратом необходимых композиций. Осаждение покрытий в виде тонких пленок применяется в различных областях, таких как электроника, антикоррозионные и трибологические покрытия, например жаропрочные покрытия (нитриды, карбиды и оксиды титана или алюминия), покрытия с оптическими свойствами (антиотражающие, солнцезащитные, фильтры и т. д.), покрытия обеспечивающие другие специальные поверхностные свойства(антимикробные, самоочищающиеся, гидрофильные, гидрофобные и т. д.), проводящие слои оксида олова для различных применений (фотоэлектрические, LED, OLED, органические фотоэлектрические и т.д.). Рассматриваемые субстраты могут быть самых разных типов: стекло, сталь, керамика, органические полимеры, термопластичные материалы и т.д. Существуют четыре основные технологии осаждения тонких пленок, применяемых, в частности, в стекольной промышленности: золь-гель технология, магнетронная технология, пиролитическое распыление и газофазное химическое осаждение (ГФХО). Газофазное химическое осаждение (ГФХО) заключается в подаче на горячий субстрат химически реакционноспособных частиц или прекурсоров, предварительно испаренных, которые разлагаются с помощью пиролиза при контакте с горячим субстратом. Этот способ, в общем, применяется поточно в процессе производства флоат-стекла. Таким образом получают тонкие пленки (порядка от нескольких десятков до сотен нанометров), особенно оксиды. Полученные слои являются плотными, имеют высокую чистоту и химически, а также механически в общем очень стабильны. Скорости осаждения являются высокими. Однако, диапазон материалов, которые могут быть нанесены, является ограниченным, поскольку сложно найти прекурсоры, которые являются достаточно летучими и которые будут пиролизироваться в диапазоне температур, доступных для производителей стекла (500-750 С). Одной из возможностей преодоления проблемы температуры субстрата и, следовательно, для увеличения диапазона прекурсоров,используемых в ГФХО, и, в результате, диапазона материалов, которые можно нанести, является объединение традиционного ГФХО (по возможности при более низкой температуре) с плазменным устройством. ПХГФО (плазмохимическое газофазное осаждения) может быть выполнено посредством плазмы любого типа: холодной плазмы (неравновесной) или тепловой плазмы (равновесной). Холодные плазмы обычно предпочтительны. Активные частицы плазмы (электроны, ионы, метастабильные частицы и т.д.) обычно обладают энергиями в несколько электрон-вольт (эВ) и могут, тем самым, вызывать диссоциацию или активизацию химических прекурсоров. С целью предохранения плазмы от достижения равновесия часто необходимо работать при низком давлении. Поэтому большинство ПХГФО известных технологий используют плазмы низкого давления. Однако, чтобы применять этот способ в промышленном масштабе, расходы необходимо минимизировать. С учетом вышесказанного существует растущий интерес части промышленников в переводе технологий, включающих плазму низкого давления, в технологии, включающие плазму при давлении в диапазоне, близком к атмосферному давлению. Кроме того, необходимо рассмотреть самые разные режимы процесса плазменного осаждения: режимы однородной плазмы (использующий "плазму тлеющего разряда"). Это позволяет обеспечить однородное осаждение и требует сравнительно низкий уровень энергии. Но он является более медленным и требует ограничения в более узком диапазоне частоты, чтобы сохранить устойчивость, и ограничивает композиции частиц, которые могут быть нанесены. Если энергия плазмы увеличивается, существует риск возникновения электродуговых разрядов. Размещение диэлектрика между электродами позволяет поддерживать промежуточный режим между"тлеющим разрядом" и появлением дуговых разрядов, которые необходимо поддерживать: это называется "нитеобразным" режимом. "Нити", которые являются высоко нестабильными, несут высокую энергию и, тем самым, позволяют соответственно сократить время обработки, другими словами, ускорить прохождение субстрата. Кроме того, по причине случайного действия нитей, парадоксально, но получается очень равномерный уровень распределения плотности наносимых материалов. Применение этих двух технологий широко описано в публикациях и, вследствие этого, известно специалистам в данной области техники. Цель состоит в комбинировании потенциальных возможностей обычных способов обработки газофазным химическим осаждением (ГФХО) с потенциальными возможностями плазменного процесса при атмосферном давлении. Выбор заявителя состоял в использовании диэлектрического барьерного разряда(ДБР). Последнее, на самом деле, обладает преимуществом относительно других плазменных процессов,в работе как при низком давлении, так и при атмосферном давлении и позволяет обеспечить непрерывный процесс покрытия на больших площадях поверхности, который подразумевает возможность развития потребляемой мощности порядка мегаватта. Во время образования покрытия с помощью ДБР-способа, было отмечено, что покрытие является симметричным, другими словами, что количество материала, осажденного на субстрат и на электрод,одинаково за единицу времени. Осаждение на электрод нежелательно и представляет собой большой недостаток для эксплуатации этого способа в высокопроизводительных промышленных областях применения, потому что оно быстро начинает оказывать негативное влияние на качество слоя, нанесенного на субстрат-мишень, посредством изменения межэлектродного пространства, которое является существенным параметром для обеспечения образования равномерного слоя. Вследствие этого будет необходимо частое очищение, что приведет к потерям производительности,вместе с избыточностью установок осаждения слоя в непрерывном процессе производства, чтобы позволить чередовать операции очищения. Однако отмечалось, что химические частицы, образованные в плазме, присутствуют в значительной мере в форме положительных или отрицательных ионов. Это эквивалентно высказыванию, что химические частицы, вовлеченные в процесс образования слоя на покрываемый материал, не являются электрически нейтральными. Первая задача изобретения состоит в сокращении или даже устранении нежелательных отложений на высоковольтном электроде с помощью поляризации последнего. Другая задача состоит в увеличении эффективности процесса осаждения пленки с помощью повышения напряжения в альтернативном цикле, во время которого необходимые частицы осаждаются на субстрат. Первым объектом изобретения является способ осаждения слоя на неорганический субстрат, характеризующийся тем, что он предусматривает следующие операции: введение или прохождение субстрата в технологической камере, в которой расположены по меньшей мере два электрода по обе стороны субстрата, при этом по меньшей мере один диэлектрический барьер расположен между этими по меньшей мере двумя электродами; включение источника питания, стабилизированного по амплитуде и частоте, содержащего высоковольтный (ВВ), высокочастотный (ВЧ) трансформатор, у которого концы вторичного контура имеют по меньшей мере два электрода, соединенные с ними; генерация во вторичном контуре этого трансформатора такого стабилизированного электрического напряжения высокой частоты, которое приводит к возникновению нитевидной плазмы в технологической камере между по меньшей мере двумя электродами, причем плазма образована из электронов, нейтральных частиц, положительных и отрицательных ионов, частиц в стабильном и возбужденном состоянии; включение источника питания постоянного тока, последовательно соединенного с ВВ/ВЧ трансформатором для генерации постоянного напряжения, которое накладывается на переменное напряжение,генерируемое трансформатором, так чтобы увеличивать поляризацию субстрата и уменьшать поляризацию электродов или, наоборот, в зависимости от значения переменного напряжения; введение в технологическую камеру смеси, чей состав таков, что при контакте с плазмой она разлагается с возникновением частиц, которые могут осаждаться в виде пленки, большей частью или полностью на субстрат; удерживание субстрата в технологической камере более промежутка времени, достаточного для получения по меньшей мере на одной из его поверхностей слоя необходимой толщины. Следует отметить, что способ по изобретению описан в терминах "операций", а не "стадий", другими словами, последовательность операций не обязательно выполняется в том порядке, в котором они представлены здесь. Технологическая камера может быть закрытой системой, такой, которая обеспечивает осуществление процесса, именуемого "автономным", или открытой системой, такой, которая обеспечивает осуществление процесса, именуемого "поточным" для поточного осаждения слоев на субстрат, например стекло. Обычно, напряжения находятся в диапазоне от 1 до 50 кВ. Обычно смесь, вводимая в технологическую камеру, содержит газообразные органометаллические прекурсоры, содержащие Ti, Si, Zr, Sn и Al или их смесь, способные образовывать частицы, которые можно осаждать для образования металлических слоев или металлооксидных слоев на субстрате,но не ограничивается ими. Смесь может также содержать другие вещества, такие как газы-носители, окислители, воду, легирующие присадки оксидов металлов, содержащие Sn, F, In и т. д., в пропорциях, известных специалистам в данной области техники, которые они используют в соответствии с технологией осаждения. Временная погрешность находится в общем в диапазоне от 1 с до 1 мин, предпочтительно от 10 до 50 с. Толщина полученного слоя является также различной, обычно в диапазоне от нескольких наномет-2 023480 ров до нескольких сотен нанометров, обычно от 1 до 1000 нм. Способ, кроме того, предусматривает операцию, состоящую в регулировании напряжения источника постоянного тока так, чтобы переменное напряжение не достигало значения образования плазмы в одном полярном направлении. Другим объектом изобретения является устройство для покрытия поверхности субстрата с помощью диэлектрического барьерного разряда, обеспечивающего образование нитевидной плазмы, содержащее технологическую камеру со смесью, композиция которой такова, что при контакте с плазмой она разлагается с образованием частиц, которые могут большей частью или полностью осаждаться на субстрат в виде пленки, при этом в камере расположены по меньшей мере два электрода по обеим сторонам субстрата, на один из которых подают высокое напряжение переменного тока, по меньшей мере один диэлектрический барьер (ДБ), расположенный между этими по меньшей мере двумя электродами, и ВВ/ВЧ трансформатор, к вторичному контуру которого последовательно подключен источник постоянного тока, таким образом, чтобы химические частицы, образованные в плазме в форме электрически заряженных положительных или отрицательных ионов, выборочно притягивались субстратом-мишенью,который введен в технологическую камеру и располагается между по меньшей мере двумя электродами,и отталкивались электродами с соответствующим зарядом. Последовательное включение источника постоянного тока с вторичным контуром трансформатора подразумевает исключение присутствия индуктивных сопротивлений, блокирующих переменное напряжение. Это, в частности, является преимуществом в упрощении электрической схемы и, следовательно,сокращении производственных расходов в промышленном масштабе. Источник постоянного тока, включенный последовательно во вторичный контур ВВ/ВЧ трансформатора и чье напряжение постоянного тока находится предпочтительно в диапазоне от 1 до 15 кВ, позволяет сократить нежелательное осаждение на электрод на 3-7%. В соответствии с предпочтительной конфигурацией выходное напряжение источника постоянного тока находится в диапазоне от 15.1 до 100 кВ,позволяя снизить нежелательное осаждение на электрод по меньшей мере на 7%. С помощью конкретных примеров значение напряжения постоянного тока в диапазоне от 20 до 100 кВ, более предпочтительно от 20 до 80 кВ дает снижение нежелательного осаждения по меньшей мере на 15%, в частности по меньшей мере на 35%. Точнее, для напряжений 20, 40, 60, 80 кВ, получено уменьшение в осаждении на 15, 25, 30 и 35%, соответственно. Технологическая камера может быть закрытой системой, такой, какую применяют в процессе, называемом "непоточный", или открытой, такой как в процессе, именуемом "поточный", например для линейного осаждения слоев на стекло. Субстрат может, следовательно, проходить через технологическую камеру или находиться внутри нее. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления источник постоянного тока выполняют в виде выпрямительного цепи, запитанной частью высокочастотного напряжения, взятого от ВВ/ВЧ генератора. Устройство в предпочтительном исполнении содержит переключатель, позволяющий изменять полярность положительного и отрицательного полюсов, для того чтобы подать на электрод как положительное, так и отрицательное напряжение относительно субстрата-мишени. Предпочтительно обеспечить средства регулирования полярности напряжения, такие как потенциометры, таким образом, чтобы указанное напряжение позволяло плазме выбирать положительный или отрицательный полуцикл только такой полярности, чтобы плазма генерировала частицы, химически ответственные за осаждение пленки, только когда электрод имеет знак, противоположный этим вышеупомянутым частицам. Полюса источника постоянного тока в предпочтительном исполнении являются коротко замкнутыми с помощью конденсатора, чье полное электрическое сопротивление (импеданс) по меньшей мере в 1000 раз меньше, чем то, что образовано разрядной ячейкой, причем последняя имеет обычную емкость,равнуюнескольким сотням пикофарад. Предпочтительно, чтобы устройство содержало блокирующий конденсатор, включенный последовательно и расположенный рядом с трансформатором, чтобы компонент источника постоянного тока не конфликтовал с работой этого ВВ/ВЧ трансформатора. Такие блокирующие конденсаторы обычно имеют емкость в несколько микрофарад. Одно из преимуществ способа и устройства по изобретению заключается в том, что уменьшение или даже исключение нежелательного осаждения частиц на высоковольтный электрод не оказывает влияния на плазму разряда, такое как изменение диэлектрической проницаемости и межэлектродного пространства, и что более нет необходимости в прерывании процесса очистки электрода. Другое преимущество способа по изобретению заключается в том, что поляризация высоковольтного электрода обеспечивает избыток напряжения в альтернативном цикле, во время которого происходит осаждение частиц на субстрат. Это дополнительное напряжение позволяет для данного межэлектродного расстояния увеличить эффективность материала вместе со скоростями осаждения. Это также позволяет для данной скорости осаждения или эффективности материала увеличить зазор, который разделяет электроды. Устройство и способ по данному изобретению обладают большим преимуществом в том, что они приспособлены для осаждения органических и/или неорганических слоев, таких как металлы, оксиды металлов и полимеры, на субстрат, такой как флоат-стекло, другими словами применяется "поточное" осаждение во время производства флоат-стекла, как описано выше. Изобретение также относится к применению устройства для покрытия поверхности субстрата с помощью диэлектрического барьерного разряда, позволяющего создавать нитевидную плазму и включающего технологическую камеру, содержащую смесь, композиция которой такова, что при контакте с плазмой она разлагается с образованием частиц, которые могут большей частью или полностью осаждаться на субстрат в виде пленки, камеру, в которой расположены по меньшей мере два электрода по обеим сторонам субстрата, к одному из которых прикладывают высокое напряжение переменного тока,по меньшей мере один диэлектрический барьер (ДБ), расположенный между этими по меньшей мере двумя электродами, и ВВ/ВЧ трансформатор, к вторичному контуру которого последовательно подключен источник постоянного тока для уменьшения или устранения нежелательного осаждения частиц на электрод, на которое подают высокое напряжение переменного тока. Большое преимущество заключено в том, что напряжение источника постоянного тока находится диапазоне от 20 до 100 кВ, предпочтительно от 20 до 80 кВ, что приводит к уменьшению нежелательного осаждения частиц по меньшей мере на 15%, в частности по меньшей мере на 35%. Изобретение, кроме того, относится к применению устройства для покрытия поверхности субстрата посредством диэлектрического барьерного разряда, предусматривающего получение нитевидной плазмы, при этом упомянутое устройство включает технологическую камеру, содержащую смесь, композиция которой такова, что при контакте с плазмой она разлагается с образованием частиц, которые могут большей частью или полностью осаждаться на субстрат в виде пленки, при этом в камере расположены по меньшей мере два электрода по обеим сторонам субстрата, к одному из которых прикладывают высокое напряжение переменного тока, по меньшей мере один диэлектрический барьер (ДБ), расположенный между этими по меньшей мере двумя электродами, и ВВ/ВЧ трансформатор, к вторичному контуру которого последовательно подключен источник постоянного тока для улучшения эффективности процессов осаждения пленки посредством повышения напряжения в альтернативном цикле, во время которого необходимые частицы осаждаются на субстрат. Предпочтительные признаки устройства, описанные выше, также применимы здесь в рамках использования вышеуказанного устройства. Эти объекты вместе с другими объектами изобретения далее описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, где на фиг. 1 представлена упрощенная схема в режиме поляризации; на фиг. 2 представлена упрощенная схема в режиме поляризации, полученной путем отвода тока от вторичного контура трансформатора и его выпрямления; на фиг. 3 представлен график, показывающий эффект наложения двух напряжений - постоянного и переменного. Чертежи не масштабированы. В основном одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями на чертежах. Изобретение относится к способу и устройству для поляризации, определяемой постоянным током ячейки диэлектрического барьерного разряда (ДБР), при этом устройство позволяет уменьшить или исключить любое нежелательное осаждение частиц на один из электродов этой ячейки, например по меньшей мере на 15%, в частности по меньшей мере на 35%, при напряжениях в диапазоне от 20 до 100 кВ. Электрод используется для получения плазмы, образующей химические частицы в форме электрически заряженных положительных и отрицательных ионов, образующих пленку при осаждении на субстратмишень, которая является, например, куском стекла. Эта функция может быть улучшена поляризацией электрода постоянным током, которая позволяет сократить или устранить любое нежелательное осаждение частиц на указанный электрод. Действительно, поляризация высоковольтных электродов позволяет электрическим зарядам одного знака отталкиваться и, в результате, сокращается образование нежелательного осаждения частиц на этот электрод. Действительно, в этом случае только частицы, в общем случае ионизированные молекулы, со знаком,противоположным знаку электрода, притягиваются последним и могут осаждаться на него, что в значительной мере замедляет нежелательное покрытие. Как показано на фиг. 3, напряжение поляризации может быть отрегулировано таким образом, чтобы оно позволяло плазме возникать только в одном альтернативном полуцикле (положительном или отрицательном). Это становится возможным благодаря применению поляризации, так чтобы полученное в результате напряжение между высоковольтными электродами и землей было более низким, чем напряжение для образования плазмы. Тогда можно избежать любого осаждения частиц, связанного с положительным или отрицательным альтернативным полуциклом. С того момента, как химические частицы,отвечающие за осаждение пленки, больше не образуются во течение полупериода, во время которого они притягиваются к электроду, нежелательное осаждение пленки практически устраняется. Эта поляризация обеспечивается путем последовательного включения во вторичный контур ВВ/ВЧ трансформатора источника постоянного тока с напряжением предпочтительно в диапазоне от 1 до 15 кВ,а в соответствии с предпочтительной конфигурацией от 15,1 до 100 кВ. В качестве конкретных примеров напряжение постоянного тока в диапазоне от 20 до 100 кВ, предпочтительнее от 20 до 80 кВ приводит к уменьшению нежелательного осаждения покрытий по меньшей мере на 15%, в частности по меньшей мере на 35%. Более того, для напряжений 20, 40, 60, 80 кВ получены уменьшения на 15, 25, 30 и 35% соответственно. Более точно, источник постоянного тока введен между заземлением, общим с соединением с землей, и "холодным" контактом вторичного контура высоковольтного трансформатора и компенсационной катушкой индуктивности, как показано на фиг. 1. В некоторых ситуациях, чтобы избежать влияния постоянной составляющей на работу ВВ/ВЧ трансформатора, вызванного магнитным насыщением его ферритового сердечника, предпочтительно вставить блокирующий конденсатор Сс, расположенный последовательно рядом с трансформатором. Источник постоянного тока имеет плавающие полюса для обеспечения в зависимости от различных типов пленки положительной или отрицательной поляризации. Положительные или отрицательные полюса могут переключаться, для того чтобы поляризовать электроды как положительно, так и отрицательно, относительно субстрата-мишени. Полюса источника постоянного тока зашунтированы конденсатором, полное сопротивление (импеданс) которого по меньшей мере в 1000 раз меньше, чем емкость разрядной ячейки, которая является фактически электрическим эквивалентом плазменной камеры, где производят операции поверхностного покрытия. Конденсатор, параллельно подключенный с источником постоянного тока, имеет такое значение, чтобы его полное сопротивление (импеданс) было много меньше, чем импеданс разрядной ячейки, так чтобы не оказывать негативного влияния на работу резонансного контура, образованного соединением емкостной части системы (Ср) с индуктивной частью компенсационных катушек индуктивности (Lc). В случае высоковольтных установок, необходимых для высокой производительности, может быть предпочтительно генерировать поляризационное напряжение постоянного тока путем отбора части высокочастотного напряжения. Как показано на фиг. 2, источник постоянного тока получен посредством выпрямительного контура, запитанного непосредственно частью ВВ/ВЧ напряжения, взятого у ВВ/ВЧ генератора. Специалистам в данной области техники становится очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается примерами, показанными и описанными здесь и выше. Изобретение содержит все новые признаки и включает их комбинации. Присутствие ссылочных позиций не может рассматриваться как ограничение. Использование термина "содержит" не может каким бы то ни было способом исключать присутствие элементов, отличных от тех, что указаны. Применение единственного числа для элемента не исключает присутствие множества этих элементов. Настоящее изобретение описано со ссылками на конкретные варианты осуществления, которые имеют чисто иллюстративное значение и не должны рассматриваться как ограничение. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для покрытия поверхности субстрата с помощью диэлектрического барьерного разряда, предоставляющего возможность образования нитевидной плазмы, содержащее технологическую камеру для заполнения смесью, композиция которой является таковой, что при контакте с плазмой она разлагается на частицы, способные осаждаться в виде пленки большей частью или полностью на субстрат,по меньшей мере два электрода, расположенных в технологической камере по обе стороны от субстрата, при этом один из электродов выполнен с возможностью подачи на него высокого напряжения переменного тока,по меньшей мере один диэлектрический барьер, расположенный между этими по меньшей мере двумя электродами, и ВВ/ВЧ трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с упомянутыми электродами, при этом в контур вторичной обмотки трансформатора последовательно включен источник постоянного тока. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что напряжение постоянного тока, генерируемое источником постоянного тока, включенным в контур вторичной обмотки ВВ/ВЧ трансформатора, находится в диапазоне между 1 и 15 кВ. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что напряжение постоянного тока, генерируемое источником постоянного тока, включенным в контур вторичной обмотки ВВ/ВЧ трансформатора, находится в диапазоне между 15.1 и 100 кВ. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что напряжение постоянного тока, генерируемое источником постоянного тока, включенным в контур вторичной обмотки ВВ/ВЧ трансформатора, находится в диапазоне между 20 и 100 кВ, а более предпочтительно между 20 и 80 кВ. 5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что источник постоян-5 023480 ного тока представляет собой выпрямительный контур, на который подается часть напряжения от вторичной обмотки ВВ/ВЧ трансформатора. 6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит переключатель, позволяющий положительным и отрицательным полюсам быть переключенными, так чтобы поляризовать электрод как положительно, так и отрицательно относительно субстрата-мишени. 7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что содержит средства регулирования напряжения поляризации таким образом, что указанное напряжение позволяет плазме выбирать только положительный или отрицательный полуцикл, при этом поляризация является такой,что плазма производит частицы, химически ответственные за нанесение пленки только тогда, когда электрод имеет противоположный знак этим вышеупомянутым частицам. 8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что полюса источника постоянного тока являются короткозамкнутыми с помощью конденсатора, полное сопротивление которого по меньшей мере в 1000 раз меньше, чем то, которое образовано разрядной ячейкой. 9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что содержит блокирующий конденсатор, расположенный непосредственно последовательно с трансформатором, так чтобы избежать влияния постоянного компонента тока на работу этого ВВ/ВЧ трансформатора. 10. Способ нанесения пленки на неорганический субстрат, предусматривающий использование устройства по п.1 и содержащий следующие операции: введение или прохождение субстрата в технологической камере, в которой расположены по меньшей мере два электрода по обе стороны от субстрата, при этом по меньшей мере один диэлектрический барьер расположен между этими по меньшей мере двумя электродами; включение источника питания, стабилизированного по амплитуде и по частоте, содержащего высоковольтный (ВВ) и высокочастотный (ВЧ) трансформатор, контур вторичной обмотки которого заканчивается подсоединенными к нему по меньшей мере двумя электродами; генерация во вторичном контуре этого трансформатора стабилизированного электрического напряжения высокой частоты, величина которого вызывает образование нитевидной плазмы в технологической камере между по меньшей мере двумя электродами, при этом плазма состоит из электронов, нейтральных частиц, положительных и отрицательных ионов, частиц в стабильном и возбужденном состоянии; включение источника питания постоянного тока, последовательно расположенного с ВВ/ВЧ трансформатором, для генерации постоянного напряжения, которое наложено на переменное напряжение, генерируемое трансформатором, так чтобы увеличить полярность субстрата и уменьшить полярность электродов, или наоборот, в зависимости от значения переменного напряжения; введение в технологическую камеру смеси, состав которой таков, что при контакте с плазмой она разлагается на частицы, способные осаждаться в виде пленки большей частью или полностью на субстрат; содержание субстрата в технологической камере в течение времени, достаточном для получения по меньшей мере на одной из его поверхностей слоя желаемой толщины. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что дополнительно предусматривает регулирование значения источника постоянного тока таким образом, что переменное напряжение не достигает значения образования плазмы в одном из полярных направлений. 12. Способ по одному из пп.10 и 11, отличающийся тем, что предусматривает инверсию полярности относительно субстрата. 13. Способ по п.11, отличающийся тем, что напряжение постоянного тока источника постоянного тока находится в диапазоне между 20 и 100 кВ, более предпочтительно между 20 и 80 кВ.

МПК / Метки

МПК: H05H 1/24

Метки: диэлектрического, разряда, устройство, поверхности, покрытия, субстрата, посредством, барьерного, способ

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-23480-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-pokrytiya-poverhnosti-substrata-posredstvom-dielektricheskogo-barernogo-razryada.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для покрытия поверхности субстрата посредством диэлектрического барьерного разряда</a>

Похожие патенты