一种PEMS等离子体增强磁控溅射镀膜设备制造技术

本发明专利技术提供一种PEMS等离子体增强磁控溅射镀膜设备，涉及一种真空溅射镀膜技术领域。该发明专利技术包括真空室、上盖升降机构和电源，真空室内设置有阴极钨丝、磁极板、磁控靶和工件台，阴极钨丝通过灯丝固定柱固定在真空室的顶端中心处，阴极钨丝围绕真空室的中心处有序排列，磁极板包括上磁极板和下磁极板，上磁极板设置在真空室的顶端，下磁极板设置在真空室的底端，工件台位于下磁极板的上方，磁控靶包括左磁控靶和右磁控靶，左磁控靶设置在真空室的左端，右磁控靶设置在真空室的右端，左磁控靶和右磁控靶相对设置。本发明专利技术设计一个能够增加电子数，并通过磁场束缚电子运动轨迹，进一步增加电子与膜材原子或分子碰撞几率从而提高离化率的设备。

PEMS plasma enhanced magnetron sputtering coating equipment

The invention provides a PEMS plasma enhanced magnetron sputtering coating device, which relates to the technical field of vacuum sputtering coating. The invention comprises a vacuum chamber, the upper cover lifting mechanism and a power vacuum chamber is provided with a cathode tungsten wire, magnetic pole plate, a magnetron and a workpiece table top fixed in the center of tungsten cathode through the vacuum chamber of the filament is fixed column at the center of the tungsten cathode, around the vacuum chamber arranged orderly, pole plate comprises an upper plate and a lower magnetic pole in the magnetic plate is arranged at the top of the vacuum chamber, magnetic plate is arranged in the vacuum chamber at the bottom of the workpiece table is located above the lower pole plate, a magnetron magnetron target including left and right magnetron target, left magnetron target is arranged on the vacuum chamber of the left and right setting magnetron target at the right end of the vacuum chamber, the left and right magnetron magnetron target relative set. The invention designs a device which can increase the number of electrons and bind the motion trajectory of electrons by a magnetic field to further increase the collision probability of electrons and membrane materials, atoms or molecules so as to improve the ionization rate.

【技术实现步骤摘要】
一种PEMS等离子体增强磁控溅射镀膜设备
本专利技术涉及一种真空溅射镀膜
，特别是涉及一种PEMS等离子体增强磁控溅射镀膜设备。
技术介绍
随着磁控溅射镀膜技术在近几年的飞速发展，该技术在机械、航天航空、装饰和食品包装等领域的应用越来越广泛，成为真空镀膜技术中的主流技术。其原理是在真空室中，利用电场使工作气体电离，并通过与电场正交的磁场束缚电离出来的离子在靶材附近不断轰击靶材，将靶材上的材料溅射沉积在工件表面。等离子体增强磁控溅射(PlasmaEnhancedMagnetronSputtering)镀膜技术，简写为PEMS，在原有的磁控溅射镀膜技术的基础上，通过独立的电子发射源，达到了使等离子体增强的效果，使离化率提高，获得表面致密、附着性更好的薄膜。其原理是利用钨丝或者空心阴极管作为独立的电子发射源，在真空室内壁与钨丝之间施加电压，并在钨丝上加载电流，钨丝受热后发射大量电子，电子在电场的作用下，加速飞向真空真空室内壁。在电子运动过程中，电子与通入的气体分子Ar产生碰撞，使气体电离，并在真空室内产生等离子体。在等离子体中Ar+受到靶材的吸引加速轰击靶材，使靶材材料溅射沉积在工件表面。同时，利用上述原理也可达到对工件表面预清洗的效果。尽管等离子体增强磁控溅射镀膜技术可以达到增强等离子体，提高离化率的效果，但膜材原子或分子的离化率仍然无法满足高新科技产品的需求。因此，在此基础上如何进一步提高离化率成为重中之重。
技术实现思路
针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术提供一种PEMS等离子体增强磁控溅射镀膜设备，目的是设计一个能够增加电子数量，并通过磁场束缚电子运动轨迹，进一步增加电子与膜材原子或分子碰撞几率，从而提高离化率的设备。为了解决上述问题，本专利技术提供一种PEMS等离子体增强磁控溅射镀膜设备，其中，包括真空室、上盖升降机构和电源，所述真空室内设置有阴极钨丝、磁极板、磁控靶和工件台，所述阴极钨丝通过灯丝固定柱固定在所述真空室的顶端中心处，所述阴极钨丝围绕所述真空室的中心处有序排列，所述磁极板包括上磁极板和下磁极板，所述上磁极板设置在所述真空室的顶端，所述下磁极板设置在所述真空室的底端，所述工件台位于所述下磁极板的上方，所述磁控靶包括左磁控靶和右磁控靶，所述左磁控靶设置在所述真空室的左端，所述右磁控靶设置在所述真空室的右端，所述左磁控靶和所述右磁控靶相对设置。优选的，所述真空室的内壁上设置有多个磁铁，所述磁铁之间设置有磁铁隔板，所述磁铁的顶端与所述上磁极板连接，所述磁铁的底端与所述下磁极板连接，所述磁铁的内侧设置有内隔板，所述磁铁的外侧设置有外隔板，所述内隔板内侧设置有阳极筒。优选的，所述磁铁围绕所述真空室的内壁内侧呈圆周紧密排列，共四排，每个所述磁铁竖直放置，所述磁铁的上方为S极，所述磁铁的下方为N极，每两排所述磁铁之间由所述磁铁隔板相隔。优选的，所述真空室为圆筒型结构，所述真空室包括真空室上盖、真空室壁和真空室底板，为达到最佳冷却效果，所述真空室上盖、所述真空室壁和所述真空室底板均为双层水冷结构。优选的，所述电源包括偏压电源、等离子体增强电源和磁控靶电源，所述等离子体增强电源均与所述阴极钨丝连接，所述偏压电源与所述工件台连接，所述磁控靶电源包括左磁控靶电源和右磁控靶电源，所述左磁控靶电源与所述左磁控靶连接，所述右磁控靶电源与所述右磁控靶连接。优选的，所述工件台的下端设置有移动导轨，能够电动移动，所述移动导轨上设置有行程位置指控装置，使代加工工件不仅可以往复移动，而且可以自转。优选的，所述真空室上盖上设置有阴极法兰，所述阴极钨丝设置在所述阴极法兰上，所述阴极钨丝共有十二根，每根所述阴极钨丝相对于所述真空室上盖、所述真空室壁圆心的距离均不相同，由此可在不同位置发射电子，使等离子体更加均匀，具有更大强度。优选的，所述上盖升降机构与所述真空室上盖连接，控制所述真空室上盖的上下移动。优选的，所述磁控靶为方形磁控靶，所述磁控靶的调节距离大于50mm，为达到最佳冷却效果，所述磁控靶还配置有水冷装置。优选的，所述磁铁为永磁体或电磁体中的一种。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术将原本只在磁控靶附近的辉光放电区域扩散到整个真空室，使离化率提高，从而增强工作气体及膜材原子或分子的离化效果，使成膜致密性、附着力与镀膜速度大幅提高；同时也可对工件与真空室进行清洗，清洗效果增强；此外，被离化的膜材原子或分子具有很强的绕射性，可以镀制外形复杂的工件。附图说明图1是本专利技术的实施例结构示意图；图2是本专利技术的实施例真空室的结构及安装示意图；图3是本专利技术的实施例真空室内电场与磁场方向说明示意图。主要元件符号说明：1-真空室2-阴极钨丝3-工件台4-磁控靶5-上磁极板6-下磁极板7-磁铁隔板8-磁铁9-阳极筒10-上盖升降机构11-偏压电源12-等离子体增强电源13-磁控靶电源具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图与实例对本专利技术作进一步详细说明，但所举实例不作为对本专利技术的限定。如图1至图3所示，本专利技术的实施例包括真空室1、上盖升降机构10和电源，真空室1内设置有阴极钨丝2、磁极板、磁控靶4和工件台3，阴极钨丝2通过灯丝固定柱固定在真空室1的顶端中心处，阴极钨丝2围绕真空室1的中心处有序排列，磁极板包括上磁极板5和下磁极板6，上磁极板5设置在真空室1的顶端，下磁极板6设置在真空室1的底端，工件台3位于下磁极板6的上方，磁控靶4包括左磁控靶和右磁控靶，左磁控靶设置在真空室1的左端，右磁控靶设置在真空室1的右端，左磁控靶和右磁控靶相对设置。真空室1的内壁上设置有多个磁铁8，磁铁8之间设置有磁铁隔板7，磁铁8的顶端与上磁极板5连接，磁铁8的底端与下磁极板6连接，磁铁8的内侧设置有内隔板，磁铁8的外侧设置有外隔板，内隔板内侧设置有阳极筒9。磁铁8围绕真空室1的内壁内侧呈圆周紧密排列，共四排，每个磁铁8竖直放置，磁铁8的上方为S极，磁铁8的下方为N极，每两排磁铁8之间由磁铁隔板7相隔；同时设有水冷通道，以免磁铁8退磁或电磁线圈损坏。上磁极板5与下磁极板6均为极靴，从整体来看，使磁铁8产生的磁场转变为上磁极板5为S极，下磁极板6为N极，达到使整个真空室1充满磁场的效果。真空室1为圆筒型结构，真空室1包括真空室上盖、真空室壁和真空室底板，为达到最佳冷却效果，真空室上盖、真空室壁和真空室底板均为双层水冷结构，真空室1密封并与外部抽气设备连接。电源包括偏压电源11、等离子体增强电源12和磁控靶电源13，等离子体增强电源12均与阴极钨丝2连接，偏压电源11与工件台3连接，磁控靶电源13包括左磁控靶电源和右磁控靶电源，左磁控靶电源与左磁控靶连接，右磁控靶电源与右磁控靶连接。工件台3的下端设置有移动导轨，能够电动移动，移动导轨上设置有行程位置指控装置，使代加工工件不仅可以往复移动，而且可以自转；在真空室1另外一个方向上，有与工件台3对应的管道和移动机构，与工件台3同步移动。真空室上盖上设置有阴极法兰，阴极钨丝2设置在阴极法兰上，阴极钨丝2共有十二根，每根阴极钨丝2相对于真空室上盖、真空室壁圆心的距离均不相同，由此可在不同位置发射电子，使等离子体更加均匀，具有更大强度。上盖升降机构10与真空室上盖连接，控制真空室上盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PEMS等离子体增强磁控溅射镀膜设备，其特征在于，包括真空室、上盖升降机构和电源，所述真空室内设置有阴极钨丝、磁极板、磁控靶和工件台，所述阴极钨丝通过灯丝固定柱固定在所述真空室的顶端中心处，所述阴极钨丝围绕所述真空室的中心处有序排列，所述磁极板包括上磁极板和下磁极板，所述上磁极板设置在所述真空室的顶端，所述下磁极板设置在所述真空室的底端，所述工件台位于所述下磁极板的上方，所述磁控靶包括左磁控靶和右磁控靶，所述左磁控靶设置在所述真空室的左端，所述右磁控靶设置在所述真空室的右端，所述左磁控靶和所述右磁控靶相对设置。

【技术特征摘要】
1.一种PEMS等离子体增强磁控溅射镀膜设备，其特征在于，包括真空室、上盖升降机构和电源，所述真空室内设置有阴极钨丝、磁极板、磁控靶和工件台，所述阴极钨丝通过灯丝固定柱固定在所述真空室的顶端中心处，所述阴极钨丝围绕所述真空室的中心处有序排列，所述磁极板包括上磁极板和下磁极板，所述上磁极板设置在所述真空室的顶端，所述下磁极板设置在所述真空室的底端，所述工件台位于所述下磁极板的上方，所述磁控靶包括左磁控靶和右磁控靶，所述左磁控靶设置在所述真空室的左端，所述右磁控靶设置在所述真空室的右端，所述左磁控靶和所述右磁控靶相对设置。2.如权利要求1所述的PEMS等离子体增强磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述真空室的内壁上设置有多个磁铁，所述磁铁之间设置有磁铁隔板，所述磁铁的顶端与所述上磁极板连接，所述磁铁的底端与所述下磁极板连接，所述磁铁的内侧设置有内隔板，所述磁铁的外侧设置有外隔板，所述内隔板内侧设置有阳极筒。3.如权利要求2所述的PEMS等离子体增强磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述磁铁围绕所述真空室的内壁内侧呈圆周紧密排列，共四排，每个所述磁铁竖直放置，所述磁铁的上方为S极，所述磁铁的下方为N极，每两排所述磁铁之间由所述磁铁隔板相隔。4.如权利要求3所述的PEMS等离子体增强磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述真空室为圆筒型结构，所述真空室包括真空室上盖、真空室壁和真空室底板，为达到最佳冷却效果，所述真空室上盖、所述真空室壁和所述真空室底板均为...

【专利技术属性】
技术研发人员：渠洪波，
申请(专利权)人：沈阳科友真空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21