>[0044]工作時(shí)，濺射直接在圓柱筒內(nèi)部完成，離子束采用引出電源引出，沉積在工件表面；由于濺射是在圓柱筒內(nèi)部完成的，只有帶電離子才能被引出，因此保障了 100%的離子沉積；并且，由于濺射等過程都是在圓柱筒內(nèi)部完成的，即便發(fā)生打弧也是圓柱筒內(nèi)部，不會對工作造成影響；此外，磁控靶設(shè)計(jì)成圓柱筒狀，其靶面面積大大提高，遠(yuǎn)高于其引出束流的面積，也就是圓柱筒底端的開口面積，有效的提高了沉積速率。并且，由于電子阻擋屏極13的設(shè)計(jì)，在電子通過不閉合磁控跑道處外溢時(shí)，被電子阻擋屏極13反射回到金屬等離子體源內(nèi)部，能夠降低工作條件、提高濺射材料離化率和靶材利用率。
[0045]實(shí)施例二
[0046]本例的金屬等離子體源與實(shí)施例一相同，只是沒有引出柵和法拉第杯。有本例的金屬等離子體源組成的離子鍍膜裝置，如圖3所示，包括真空室21、金屬等離子體源22、高功率脈沖磁控濺射電源23、偏壓電源24和工件平臺25 ;真空室21為封閉空腔，金屬等離子體源22和工件平臺25設(shè)置于真空室21中，并且金屬等離子體源22位于工件平臺25正對面；高功率脈沖磁控濺射電源23和偏壓電源24設(shè)置于真空室21外，高功率脈沖磁控濺射電源23的負(fù)極與金屬等離子體源22電連接，正極接地，偏壓電源24的負(fù)極與工件平臺25電連接，正極接地。通過偏壓電源24將離子束引出到工件平臺25的工件上，進(jìn)行離子鍍膜。
[0047]同樣的，由于電子阻擋屏極13的反彈作用，能夠有效的阻止電子外溢，起到降低放電起輝條件的目的，同時(shí)，由于反彈的離子增加了金屬等離子體源內(nèi)部濺射粒子的相互碰撞，從而提高了離化率和靶材利用率。
[0048]實(shí)施例三
[0049]本例在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，對金屬等離子體源的電子阻擋屏極進(jìn)行深入研究，具體的分別研究了電子阻擋屏極的材料、厚度，電子阻擋屏極的伸出末端到磁控靶的垂直距離H。結(jié)果顯示，電子阻擋屏極除了可以采用銅以外，只要是能夠?qū)щ姡姾竽軌驅(qū)㈦娮臃磸椀牟牧隙伎梢杂糜诒旧暾?，除銅以外還可以采用不銹鋼、A1、V、T1、Cr、Mn、N1、Zn、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Ta、W、Pt、Au、Fe、N1、Co、V、Ru、Rh、Pb、C 或稀土制備。電子阻擋屏極的伸出末端到磁控靶的垂直距離Η在5-30mm都可以有效的對逃逸電子進(jìn)行反彈。電子阻擋屏極的厚度在0.2-12mm都可以使用。
[0050]此外，電子阻擋屏極除了可以為片狀結(jié)構(gòu)以外，還可以設(shè)計(jì)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，只要能夠滿足電子不從網(wǎng)孔中穿透逃逸即可。電子阻擋屏極可以直接與磁控靶連接導(dǎo)通，也可以不導(dǎo)通，不導(dǎo)通的情況下，需另外給電子阻擋屏極施加負(fù)壓。在不導(dǎo)通的情況下，如圖4所示，電子阻擋屏極13通過絕緣片14與磁控靶12固定連接，并且電子阻擋屏極13由單獨(dú)的偏壓電源提供負(fù)電壓。需要說明的是，由于絕緣片14的引入，電子碰撞到絕緣片13后是不會反彈回金屬等離子體源的，因此，絕緣片14的寬度不能大于12_，也就是絕緣片14延伸末端到磁控靶12的垂直距離不能大于12_，否則會影響電子的反彈。此外，不導(dǎo)通的情況下，除了引入絕緣片以外，還可以將電子阻擋屏極13設(shè)置于磁控靶12兩端，通過絕緣墊圈32固定于磁控靶12兩端，如圖5所示?；蛘?，固定于磁控靶12兩端更遠(yuǎn)的地方，如圖6所示。當(dāng)然，無論是圖5還是圖6所示的連接方式，只要電子阻擋屏極是獨(dú)立的，不與其它組件導(dǎo)通，就需要其獨(dú)立連接偏壓電源，為其提供負(fù)電壓。可以理解，只要是將電子阻擋屏極13設(shè)置于磁控靶12的兩端，能夠起到將逃逸的電子反彈回金屬等離子體源內(nèi)部即可，至于電子阻擋屏極13的具體位置，可以根據(jù)具體需求進(jìn)行調(diào)整。
[0051]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對本申請所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本申請的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本申請的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬等離子體源，包括外殼(11)和磁控靶(12)，所述外殼(11)呈中空的圓柱筒狀，所述磁控靶(12)鋪設(shè)于外殼(11)的中空的內(nèi)腔中，且不與外殼(11)導(dǎo)通，其特征在于:還包括由導(dǎo)電材料制備的電子阻擋屏極(13)，所述電子阻擋屏極(13)為片狀，同樣設(shè)置于外殼(11)的中空的內(nèi)腔中，并且電子阻擋屏極(13)垂直安裝于所述磁控靶(12)的兩端；所述電子阻擋屏極(13)與所述磁控靶(12)導(dǎo)通，或者所述電子阻擋屏極(13)與所述磁控靶(12)不導(dǎo)通，電子阻擋屏極(13)單獨(dú)連接負(fù)電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬等離子體源，其特征在于:所述電子阻擋屏極(13)，其伸出的末端到所述磁控靶(12)的垂直距離(H)為5-30mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬等離子體源，其特征在于:所述電子阻擋屏極(13)的厚度為 0.2-12_。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的金屬等離子體源，其特征在于:所述電子阻擋屏極(13)由不銹鋼、Cu、Al、V、T1、Cr、Mn、N1、Zn、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、Ta、W、Pt、Au、Fe、N1、Co、V、Ru、Rh、Pb、C和稀土中的至少一種制備而成。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的金屬等離子體源，其特征在于:還包括輔助離化放電裝置，用以增加濺射材料的離化率；所述輔助離化放電裝置為射頻天線裝置、電感耦合離化裝置、電容耦合離化裝置和微波裝置中的至少一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的金屬等離子體源，其特征在于:還包括網(wǎng)孔狀的引出柵，所述引出電場正極固定在圓柱筒狀外殼(11)的一端，引出柵固定在圓柱筒狀外殼(11)的另一端，引出柵采用絕緣材料與外殼(11)固定連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6任一項(xiàng)所述的金屬等離子體源，其特征在于:還包括法拉第杯，法拉第杯與外殼(11)固定連接，且法拉第杯于引出柵之后，引出柵位于法拉第杯和外殼(11)之間。8.一種采用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的金屬等離子體源的離子鍍膜裝置。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離子鍍膜裝置，其特征在于:所述金屬等離子體源的供電方式為高功率脈沖磁控濺射、直流磁控濺射、脈沖磁控濺射、射頻磁控濺射、中頻磁控濺射以及復(fù)合脈沖磁控濺射中的至少一種。10.一種采用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的金屬等離子體源的真空鍍膜系統(tǒng)。
【專利摘要】本申請公開了一種金屬等離子體源及其應(yīng)用。本申請的金屬等離子體源包括外殼、磁控靶和電子阻擋屏極，外殼呈中空的圓柱筒狀，磁控靶鋪設(shè)于外殼的中空的內(nèi)腔中，且不與外殼導(dǎo)通，電子阻擋屏極由導(dǎo)電材料制備，同樣設(shè)置于外殼的中空內(nèi)腔中，并且電子阻擋屏極為片狀，垂直安裝于磁控靶的兩端；電子阻擋屏極與磁控靶導(dǎo)通，或者電子阻擋屏極與磁控靶不導(dǎo)通，電子阻擋屏極單獨(dú)連接負(fù)電壓。本申請的金屬等離子體源，在磁控靶兩端增加電子阻擋屏極，將逃逸的電子反射回金屬等離子體源內(nèi)部，起到降低放電起輝條件目的；反射的電子增強(qiáng)了濺射粒子碰撞，增強(qiáng)其離化率，增加了靶材表面電子分布的均勻性，提高了靶材濺射均勻性，進(jìn)而提高靶材利用率。
【IPC分類】C23C14/35
【公開號】CN105239048
【申請?zhí)枴緾N201510650195
【發(fā)明人】吳忠振, 肖舒, 崔歲寒, 馬正永, 林海, 潘鋒
【申請人】北京大學(xué)深圳研究生院
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月9日