濺射源用的充氣器的製作方法

2023-06-12 17:18:21 1

專利名稱:濺射源用的充氣器的製作方法
本發明涉及一種濺射鍍覆的專用設備。
充氣器是濺射鍍覆設備必不可少的部件之一，設計合理的充氣器有助於提高濺射鍍覆設備的工作性能和薄膜的質量。
當工件採用濺射法鍍覆金屬膜層時，需向真空室注入惰性氣體，如氬氣作為工作氣體。常用的工作氣體充氣器是向真空室內引入一根充氣管道，其出氣口布置在近離濺射源的陰極靶靶面，正對或者斜向對準靶面噴射工作氣體。當應用濺射源進行反應濺射沉積化合膜時，需向真空室注入工作氣體和活性氣體，此時常用的充氣方式是將工作氣體和活性氣體的混合氣引入真空室內。以上的充氣方式的缺陷在於1、其充氣管道全擋住部份濺射出來的原子，而在薄膜上造成陰影。
2、充氣管在一定程度上幹擾了濺射源的電場分布，甚至影響濺射源的正常工作。
3、靶面上惰性氣體分布不均勻，靶面易受汙染。
4、注入的氣體利用率較低，絕大部份的氣體沒有對濺射作出貢獻就被真空泵排出。
本發明的任務在於提供一種能使陰極靶靶面始終維持潔淨惰性氣氛和工件表面維持潔淨的活性氣氛、能進行高速反應濺射的濺射源用的充氣器。
圖面說明
圖1為布置在濺射頭上的充氣器的結構示意圖，圖中1-小法蘭，2-進氣管，3-針閥，4-氣管，5-O型密封圈，6-濺射頭底盤，7-屏蔽罩，8-陰極靶，9-小法蘭，10-進氣管，11-針閥，12-氣管，13-O型密封圈，14-導氣管，15噴氣環，16-工件。
圖2為一個工作氣體充氣器布置在濺射頭上的結構示意圖，圖中標記與圖1相同。
以下結合本發明的具體內容，但
發明內容
不限於。
如圖1所示，工作氣體充氣器A和活性氣體充氣器B安裝在濺射頭底盤〔6〕上，分別從陰極靶〔8〕的四周向靶面噴射惰性氣體和從工件〔16〕的四周向工件〔16〕表面噴射活性氣體。
工作氣體充氣器A包含一個濺射頭底盤〔6〕，一個帶O型密封圈〔5〕的小法蘭〔1〕，一個進氣管〔2〕，一個調節氣體流率的針閥〔3〕以及一個氣管〔4〕。在濺射頭底盤〔6〕上開有一個用於布置進氣管〔2〕的通孔，圍繞該通孔布置若干個螺孔，小法蘭〔1〕的上端面開有一個布置O型密封圈〔5〕的環形槽，軸向開有一個中心通孔，圍繞這一中心通孔布置若干用於埋設螺釘的通孔。進氣管〔2〕上部焊接在小法蘭〔1〕的中心通孔上，其下端與針閥〔3〕連接，針閥〔3〕的輸入端與氣體源的氣管〔4〕連接。通過固定螺釘將工作氣體充氣器A固定在濺射頭底盤〔6〕上。
需要通入工作氣體時，由針閥〔3〕調節的惰性氣體經過進氣管〔2〕、屏蔽罩〔7〕的內側間隙噴向陰極靶〔8〕的靶面，在靶面形成一個密度比真空室高的新鮮潔淨的惰性氣氛，利於濺射的有效進行。
活性氣體充氣器B包含一個開有一個豎向深孔、一個與該深孔相通的徑向孔、圍繞該深孔布置若干個螺孔的濺射頭底盤〔6〕，一個上端面開有一個用於布置O型密封圈〔13〕的環形槽、軸向開有中心通孔、圍繞該通孔布置若干個用於固定螺釘的通孔的小法蘭〔9〕，一個焊接在小法蘭〔9〕中心通孔上的進氣管〔10〕，一個同活性氣體源連接的氣管〔12〕，一個連接進氣管〔10〕和氣管〔12〕的針閥〔11〕。採用固定螺釘將帶有O型密封圈〔13〕的小法蘭〔9〕固定濺射頭底盤〔6〕上。一個開有若干噴氣孔的噴氣環〔15〕布置在工件〔16〕的四周，該噴氣環〔15〕的環徑略大於工件〔16〕的尺寸。一個長度可調的導氣管〔14〕，其上端與噴氣環〔15〕連接，下端與濺射頭底盤〔6〕的徑向深孔連接。
需要通入活性氣體時，由針閥〔11〕調節的活性氣體經過進氣管〔10〕、濺射頭底盤〔6〕的徑向深孔、導氣管〔14〕，從噴氣環〔15〕的噴氣孔噴向工件〔16〕表面，形成一個氣體密度比真空室高的新鮮潔淨的活性氣氛。
本發明的主要特徵是工作氣體充氣器A和活性氣體充氣器B安裝在濺射頭底盤〔6〕上，分別向靶面和工件〔16〕表面噴射工作氣體和活性氣體。含有工作氣體充氣器A和活性氣體充氣器B的充氣器，當關閉活性氣體充氣器B時，可單獨應用工作氣體充氣器A，用於濺射金屬薄膜。
專用於濺射金屬薄膜的充氣器示於圖2，其結構與圖1類同。
同已有的充氣器比較，本發明的充氣器具有以下優點1、充氣器安裝在濺射源上，給加工安裝、維護帶來很大方便;同濺射源組裝在一起作為一個插入件，可方便地將已有的真空鍍膜機改裝為濺射設備。
2、能在靶面上形成一個密度比真空室高的新鮮潔淨的惰性氣氛，有效地排除雜質氣體對靶面的汙染，使濺射速率提高20%。
3、工作氣體利用率提高40%左右。
4、薄膜中雜質含量降低20%左右。
5、同時布置工作氣體充氣器A和活性氣體充氣器B的濺射源，其反應濺射速率比向真空室通入混合氣的方式提高80%。
實施例1Ⅰ、採用如圖2所示的工作氣體充氣器，從屏蔽罩〔7〕的內側四周間隙處向陰極靶〔8〕靶面噴射Ar氣，靶材採用純度為99.99%的鋁，工件與靶面的距離為100mm，濺射源功率為2.5KW(D·C)。
Ⅱ、相同條件的濺射源，從原來鍍膜鐘罩的充氣口充入Ar氣。
實測結果為方案Ⅰ 方案Ⅱ沉積速率 2500
/min 2050
/min薄膜中氧含量 50PPM 90PPM氬氣流率 150SCCM ＞200SCCM氬氣壓 1Pa 1.5Pa
實施例2如圖1所示的充氣器，其工作氣體充氣器A從屏蔽罩〔7〕內側四周間隙處向陰極靶〔8〕靶面噴射Ar氣，活性氣體充氣器B從噴氣環〔15〕噴氣孔向工件〔16〕表面噴射O2氣，陰極靶為Zn靶，工件與靶面的距離為50mm，功率0.3KW(D·C)，進行反應濺射沉積ZnO薄膜。
實測結果ZnO沉積速率為750
/min。在其他條件相同的情況下，若採用常用的方案，充入Ar+O2混合氣，則ZnO沉積速率為400
/min左右。
權利要求
1.一種能向陰極靶表面和工件表面分別噴射工作氣體和活性氣體的磁控濺射源用的充氣器，其特徵在於構成該充氣器的工作氣體充氣器A和活性氣體充氣器B安裝在濺射頭底盤[6]上，分別向靶面和工件[16]表面噴射工作氣體和活性氣體。
2.按照權利要求
1所述的充氣器，其特徵在於所述的濺射頭底盤〔6〕上開有一個布置進氣管〔2〕的通孔，一個布置進氣管〔10〕的豎向深孔，一個與該豎向深孔相通的徑向深孔，圍繞上述通孔和豎向深孔分別布置若干個螺孔。
3.按照權利要求
1所述的充氣器，其特徵在於所述的工作氣體充氣器A包括一個上端面開有一個用於布置O型密封圈〔5〕的環形槽、軸向開有一個中心通孔以及圍繞中心通孔布置若干個通孔的小法蘭〔1〕，一個焊接在小法蘭〔1〕的中心通孔上的進氣管〔2〕，一個氣管〔4〕，以及一個連接進氣管〔2〕和氣管〔4〕的針閥〔3〕
4.按照權利要求
2和3所述的充氣器，其特徵在於所述的工作氣體充氣器A通過固定螺釘固定在濺射頭底盤〔6〕上。
5.按照權利要求
1和2所述的充氣器，其特徵在於所述的活性氣體充氣器B包括一個上端面開有一個用於布置O型密封圈〔13〕的環形槽、軸向開有一個中心通孔以及圍繞中心通孔的若干個通孔的小法蘭〔9〕，一個焊接在小法蘭〔9〕中心通孔的進氣管〔10〕，一個氣管〔12〕，一個連接進氣管〔10〕和氣管〔12〕的針閥〔11〕，一個同濺射頭底盤〔6〕徑向深孔相連接的導氣管〔14〕，以及一個同導氣管〔14〕相連接、布置在工件〔16〕周圍的噴氣環〔15〕，噴氣環〔15〕開有若干個能將活性氣體噴向工件〔16〕表面的噴氣孔，小法蘭〔9〕通過固定螺釘固定在濺射頭底盤〔6〕上。
6.按照權利要求
1所述的充氣器，其特徵在於所述的工作氣體充氣器A經針閥〔3〕調節的工作氣體經過進氣管〔2〕，從屏蔽罩〔7〕內側四周的間隙噴向陰極靶〔8〕的表面。
7.按照權利要求
1所述的充氣器，其特徵在於所述的活性氣體充氣器B通過針閥〔11〕調節的活性氣體經過進氣管〔10〕、導氣管〔14〕、從噴氣環〔15〕的噴氣孔噴向工件〔16〕的表面。
專利摘要
一種能向陰極靶[8]靶面和工件表面分別噴射工作氣體和活性氣體的磁控濺射源用的充氣器，採用這種充氣器能使靶面免受汙染，工作氣體利用率提高40％，薄膜中雜質含量降低20％，且不產生陰影。同通混合氣體的方案相比，濺射速率提高80％以上。
文檔編號C23C14/34GK87105700SQ87105700
公開日1988年3月30日 申請日期1987年8月18日
發明者王德苗, 任高潮, 陳抗生 申請人:浙江大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan