柱狀螺旋磁控濺射源的製作方法
2023-12-10 23:36:17 1
專利名稱：柱狀螺旋磁控濺射源的製作方法
技術領域：
本發明涉及物理汽相沉積，特別是用於真空鍍膜的柱狀磁控濺射源。
真空鍍膜法是一種將金屬或非金屬工件置於真空室中，利用輝光放電或弧光放電將工件表面鍍上金屬或其化合物膜的方法。
濺射源是利用輝光放電法，使陰極鍍膜材料的原子濺射到鍍件的表面上沉積成膜的濺射裝置。
輝光放電法涉及在真空狀態下，在陰極(靶)和陽極(真空室壁)之間施以一般300-1000V的直流電壓後，產生直流輝光放電，工作氣體被電離，正離子被陰極加速並轟擊陰極(靶)表面，使陰極表面的原子濺射到鍍件的表面上沉積成膜。利用不同材質的陰極和控制陰極不同的濺射時間，便可在工件表面上鍍得不同材質和不同厚度的膜層。
為了改善濺射源的性能，一般在系統中設置有磁場。磁場有利於更有效地束縛電子、離子，延長了電子的運動軌跡，提高了電子對工作氣體如Ar氣的碰撞電離機率，更有效地利用了電子的能量，有利於對靶材形成高密度的正離子轟擊，使靶材濺射更加有效。所以磁場對於濺射源是至關重要的。
眾所周知，柱狀磁控濺射源比以往的小平面磁控源、大平面磁控源有其獨特的優點，是廣大鍍膜行業都在競相研製開發的新技術。
CN89215781.X公開了一種柱狀磁控濺射源，在其靶材內有若干直條形磁鋼平行於靶軸向安置在基體上。結果是靶面中部的刻蝕均勻，但兩頭的橫紋會導致過早的出現橫向深溝，一旦穿透，冷卻水會進入真空室及真空系統而損壞設備，使靶材利用不充分，利用率低，且柱靶越長，利用率越低。
本發明的目的是提供一種克服了上述缺陷的柱狀磁控濺射源。
本發明的濺射源包括濺射電源、柱狀陰極、套在陰極端部的屏蔽罩、陰極內磁體、固定磁體的基體、使磁體旋轉的傳動裝置和陰極內的冷卻通道，其中所述磁體沿陰極軸向呈螺旋線型布置。
本發明的濺射源中磁體優選呈雙螺旋線型布置，其中一條螺旋線型磁體N極向外，另一條S極向外。所述磁體最好呈兩頭封閉的雙螺旋線型布置。
本發明進一步優選的方案為基體為柱狀，表面上帶螺旋線型槽，塊狀磁體排列於槽內。
更進一步優選的方案為基體表面上帶雙螺旋線型槽，塊狀磁體排列於槽內，沿一條螺旋形槽布置的磁體塊N極向外，沿另一條布置的磁體塊S極向外。
本發明的濺射源具有放電面積大、可360°同時濺射、工作效率高、靶面刻蝕均勻、使用壽命長、靶材利用率高等特點，並使與其配套的設備結構大大簡化、真空室利用率提高、節省材料、降低成本。
下面結合附圖
和實施例進一步說明本發明。
附圖為設有本發明的濺射源的真空鍍膜裝置示意圖。
圖中標號1為陰極，它被部分剖開，2、2』為屏蔽罩，3為固定磁體的基體，4為布置成雙螺線型的磁體，5為真空室壁，6為使磁體旋轉的旋轉軸，7為陰極表面放電軌跡，8為工件偏壓電源，9為濺射電源，10為進氣口，11為抽真空口，12為工件架，13為冷卻通道。
實施例按附圖製備和安裝本發明的濺射源和鍍膜裝置，其中圓筒狀陰極外徑為64mm，長550mm，厚10mm，圓柱狀基體上開有兩頭封閉的(與圖中雙螺旋線型放電軌跡所示相同)雙螺旋線型槽，將若干小塊永久磁鐵布置於槽中，其中一條螺旋線型槽內的磁鐵塊N極向外，另一條中S極向外，用粘合劑將磁鐵固定於槽內，磁場強度控制為在陰極表面處的磁場強度水平分量為300高斯左右，放電參數為300-1000V，0.5-5A，最高10A，工件溫度＜100℃。鍍膜時，先將清洗後的工件裝卡在工件架上，抽真空後，充入氬氣，進行高壓輝光放電，氬原子被電離成氬離子，並被電場加速轟擊靶材，濺射出的靶材原子沉積在鍍件表面上形成薄膜。濺射源工作時，雙螺旋線型磁鐵在外力作用下勻速轉動，這樣在每個橫截面上有兩點放電，兩頭放電區各有一個小圓弧，其頂端水平切線方向放電區大小几乎和橫截面上兩點的放電區大小相當，於是保證了整個靶面放電均勻，使靶材使用充分，利用率極高，且柱狀靶越長利用率越高，達70％以上。因為靶材的兩頭的聯接部位不可能被利用，靶材用到一定厚度也不可能再使用，若靶材刻蝕太薄，一旦穿透，冷卻水進入真空室及真空系統會損壞設備，所以本發明中的靶材幾乎已達極限利用率。
權利要求
1.一種柱狀磁控濺射源，包括濺射電源、柱狀陰極、套在陰極端部的屏蔽罩、陰極內磁體、固定磁體的基體、使磁體旋轉的傳動裝置和陰極內的冷卻通道，其特徵是所述磁體沿陰極軸向呈螺旋線型布置。
2.如權利要求1所述的濺射源，其特徵是所述磁體呈雙螺旋線型布置，其中一條螺旋線型磁體N極向外，另一條S極向外。
3.如權利要求2所述的濺射源，其特徵是所述磁體呈兩頭封閉的雙螺旋線型布置。
4.如權利要求1所述的濺射源，其特徵是所述基體為柱狀、表面上帶螺旋線型槽，塊狀磁體排列於槽內。
5.如權利要求4所述的濺射源，其特徵是所述基體表面上帶雙螺旋線型槽，塊狀磁體排列於槽內，沿一條螺旋形槽布置的磁體塊N極向外，沿另一條布置的磁體塊S極向外。
全文摘要
本發明公開了一種柱狀磁控陰極濺射源。該濺射源中的磁體沿陰極軸向呈螺旋線型布置。本發明的濺射源整個陰極表面放電均勻、刻蝕均勻、放電面積大、靶材利用率高、使用壽命長，可廣泛用於各種真空鍍膜裝置中。
文檔編號C23C14/35GK1117089SQ94114940
公開日1996年2月21日 申請日期1994年8月18日 優先權日1994年8月18日
發明者馬志堅 申請人:馬志堅