陽極場輔磁控濺射鍍膜裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于物理氣相沉積領(lǐng)域，涉及一種增強空間等離子體的離化率和等離子體均勻性，進而提高薄膜結(jié)合力和性能的陽極場輔磁控濺射鍍膜裝置，可以用于真空金屬薄膜、氮化物薄膜和碳化物薄膜的生長。
【背景技術(shù)】
[0002]磁控濺射是電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬尚子和電子，電子飛向基片。氬尚子在電場的作用下加速轟擊革G材，派射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子(或分子）沉積在基片上成膜。
[0003]工業(yè)生產(chǎn)過程中，被鍍工件門對門的過程中，要經(jīng)歷等離子清洗、金屬粘結(jié)層和功能層三個基本步驟。目前常用的有離子源清洗，分為霍爾離子源、線性離子源、空心陰極離子源等，其中前兩種離子源多用于光學(xué)鍍膜和聚合物表面鍍膜處理，對結(jié)合力要求不高?？招年帢O離子源多用于工具鍍膜，但是其作用距離短，且需要電磁場輔助，因此設(shè)備一般不能超過700mm的大小。磁控濺射由于遠離靶時離化率急劇下降，制備的薄膜往往空隙率大，尤其是在批量鍍膜時，工件會經(jīng)歷離化率的波浪式變化，在靶附近薄膜質(zhì)量高，遠離靶質(zhì)量差，因此有必要提高磁控濺射的空間離化率。
[0004]目前提高空間離化率的方法有閉合場磁控濺射，如英國Teer公司的閉合場磁控濺射(英國專利號2258343、美國專利號5554519、歐洲專利號0521045)，利用了非平衡磁控濺射外延的磁場，通過合理的設(shè)計使相鄰的磁場閉合，形成電子通道，電子延這些磁力線旋轉(zhuǎn)，與中性粒子碰撞提高離化率。
[0005]在國內(nèi)，實用新型專利ZL201210161364. 9，專利201210474290.4，專利201220233276. O公開了閉合場磁控濺射裝置的設(shè)計，幾乎同Teer公司的一樣。專利ZL201220209547. 9則在此基礎(chǔ)上作了修改，采用內(nèi)圈放置的柱狀磁控形成閉合磁場；專利ZL98120365. 5公開了一種非平衡革El同中心磁場閉合的磁控派射裝置，中心放置的磁場與革巴磁場反轉(zhuǎn)對稱，磁力線在穿過被鍍工件，極大的提高了鍍膜區(qū)域的離化率。大連理工公開了一種等離子體增強非平衡磁控濺射方法（ZL 01116734. 3)，利用微波離子源輔助提高磁控濺射的離化率。
[0006]上述技術(shù)的缺點是必須要靠近的磁控靶達到磁場閉合的目的，裝備復(fù)雜、成本偏高；微波等離子源難以實現(xiàn)大面積的輔助沉積。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的是為了解決物理氣相沉積過程中鍍膜質(zhì)量差、薄膜不均一的問題提出一種陽極場輔磁控濺射鍍膜裝置。本實用新型通過增強空間等離子體的離化率和等離子體均勻性進而提高薄膜結(jié)合力和性能，而且陽極由一塊水冷的銅板和給銅板提供電源的裝置組成，適合于大面積薄膜的沉積。
[0008]—種陽極場輔磁控濺射鍍膜裝置，包括真空腔體、工件盤和至少兩個由電源I供電的磁控濺射靶，其特征在于在相鄰的磁控濺射靶之間設(shè)有由電源II供電的水冷陽極，在真空腔體內(nèi)形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0009]所述磁控濺射靶為矩形或旋轉(zhuǎn)柱靶。
[0010]所述磁控濺射靶為金屬或非金屬靶。
[0011]所述電源I為直流、直流脈沖、中頻、射頻或高功率脈沖電源。
[0012]所述陽極是帶進氣水冷的銅板結(jié)構(gòu)。
[0013]所述電源II是偏壓電源或電壓為50-500V的直流正電壓。
[0014]所述陽極與磁控濺射靶等高布置。
[0015]本實用新型由磁控濺射激發(fā)的電子在正電場作用下飛向陽極，在飛行過程中和中性粒子碰撞加劇離化率，由此在陽極和磁控靶之間形成離子通道，達到提高離化率和勻化腔體等離子體的目的。
[0016]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
[0017]1、本實用新型將等高的水冷陽極和磁控濺射靶復(fù)合，增強了離化率的同時提高了腔體等離子體均勻性。
[0018]2、本實用新型所述水冷陽極的使用降低了閉合場磁控必須相鄰靶布置，提高了空間利用率和鍍膜效率。
[0019]3、本實用新型所述水冷陽極也可以和偏壓電源連用達到PECVD鍍膜的效果。
【附圖說明】
[0020]圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中：1_磁控濺射靶、2-陽極、3-電源I、4_工件盤、5-電源II。
【具體實施方式】
[0022]實施例I
[0023]如圖I所示，一種陽極場輔磁控濺射鍍膜裝置，包括真空腔體、工件盤4和至少兩個由電源I 3供電的磁控濺射靶1，在相鄰的磁控濺射靶I之間設(shè)有由電源II 5供電的水冷陽極2，在真空腔體內(nèi)形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0024]磁控濺射靶I為矩形或旋轉(zhuǎn)柱靶。
[0025]磁控派射革E I為金屬或非金屬革巴。
[0026]電源I 3為直流、直流脈沖、中頻、射頻或高功率脈沖電源。
[0027]陽極2是帶進氣水冷的銅板結(jié)構(gòu)。
[0028]電源II 5是偏壓電源或電壓為50-500V的直流正電壓。
[0029]陽極2與磁控濺射靶I等高布置。
[0030]實施例2
[0031]一種陽極場輔磁控濺射鍍膜裝置，包括真空腔體、工件盤4和至少兩個由電源I 3供電的磁控濺射靶1，在相鄰的磁控濺射靶I之間設(shè)有由電源II 5供電的水冷陽極2，在真空腔體內(nèi)形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。其中矩形磁控濺射靶I尺寸200X800_2，采用多磁道水冷布置，帶輔助進氣設(shè)計；水冷陽極2尺寸100 X 800mm2，空心水冷陰極設(shè)計，帶布氣結(jié)構(gòu)；電源I 3采用IOKW直流脈沖電源或直流電源供電；水冷陽極2采用3KW直流正電壓；采用低溫分子栗系統(tǒng)抽真空和鍍膜時氣壓的維持。
[0032]實施例3
[0033]一種陽極場輔磁控濺射鍍膜裝置，包括真空腔體、工件盤4和至少兩個由電源I 3供電的磁控濺射靶1，在相鄰的磁控濺射靶I之間設(shè)有由電源II 5供電的水冷陽極2，在真空腔體內(nèi)形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。其中矩形磁控濺射靶I尺寸0100X800mm2，采用多磁道水冷布置；水冷陽極2尺寸100 X 800mm2，空心水冷陰極設(shè)計，帶布氣結(jié)構(gòu)；電源I 3采用IOKW雙極脈沖電源或者雙極高功率脈沖電源；水冷陽極2采用3KW直流正電壓；采用低溫分子栗系統(tǒng)抽真空和鍍膜時氣壓的維持。
[0034]實施例4
[0035]采用圖I所示的裝置實現(xiàn)高結(jié)合力氮化鈦薄膜的制備：
[0036]樣品清新干燥、抽真空至I. OX 10 4Pa,開始鍍膜；偏壓1000V，占空比O. 4，陽極正電壓500V，通入氬氣O. 8Pa，清洗10分鐘；打開2組磁控濺射鈦靶，偏壓800V，占空比O. 4，陽極正電壓500V，通入氬氣O. 8Pa，轟擊10分鐘；偏壓降至200V，陽極正電壓150V，氬氣
O.5Pa，氮氣O. 3Pa，沉積2小時;待降至室溫拿出樣品測試，結(jié)合力為62 N。
【主權(quán)項】
1.一種陽極場輔磁控濺射鍍膜裝置，包括真空腔體、工件盤（4)和至少兩個由電源I(3)供電的磁控濺射靶（1)，其特征在于在相鄰的磁控濺射靶（I)之間設(shè)有由電源II (5)供電的水冷陽極（2 )，在真空腔體內(nèi)形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述磁控濺射靶（I)為矩形或旋轉(zhuǎn)柱靶。3.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述磁控濺射靶（I)為金屬或非金屬靶。4.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述電源I(3)為直流、直流脈沖、中頻、射頻或高功率脈沖電源。5.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述陽極（2)是帶進氣水冷的銅板結(jié)構(gòu)。6.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述電源II(5)是偏壓電源或電壓為50-500V的直流正電壓。7.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述陽極（2)與磁控濺射靶（I)等高布置。
【專利摘要】本實用新型屬于物理氣相沉積領(lǐng)域，公開了一種陽極場輔磁控濺射鍍膜裝置，該裝置包括真空腔體、工件盤和至少兩個由電源Ⅰ供電的磁控濺射靶，在相鄰的磁控濺射靶之間設(shè)有由電源Ⅱ供電的水冷陽極，在真空腔體內(nèi)形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。本實用新型將等高的水冷陽極和磁控濺射靶復(fù)合，增強了離化率的同時提高了腔體等離子體均勻性。
【IPC分類】C23C14/35
【公開號】CN205152320
【申請?zhí)枴緾N201520836093
【發(fā)明人】張斌, 張俊彥, 高凱雄, 強力, 王健
【申請人】中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年10月27日