一种磁控溅射镀膜机制造技术

本实用新型专利技术是一种在镀膜室中央配置两个柱状阴极电弧源的旋靶管型柱状非平衡闭合磁场的磁控溅射镀膜机。在镀膜室周边安装旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶，进行镀膜。旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶内磁钢的磁极性反向排列，形成闭合磁场。在镀膜室中央安装两个柱状阴极电弧源。镀膜前，两个柱弧源互为阴阳极，利用弧光放电的高密度的电子流把氩气电离，得到高密度的氩离子流轰击净化工件。在镀膜过程中，两个柱弧源发射高密度的弧光等离子体进行辅助沉积并参与镀膜。使阴极电弧源产生弧光等离子体始终参与辉光放电的磁控溅射镀膜的加热、轰击净化、辅助沉积和镀膜的全过程。提高膜基结合力和镀出优异的薄膜材料。

A magnetron sputtering coating machine

The utility model is a magnetron sputtering coating machine with a rotating target tube shaped non balanced closed magnetic field with two cylindrical cathode arc sources in the middle of the coating chamber. Rotating target tube shaped non balanced magnetron sputtering target is installed around the coating room, and the coating is carried out. The magnetic polarity of the magnetic steel in the target column shaped non-equilibrium magnetron sputtering target is reversed to form a closed magnetic field. Two columnar cathode arc sources are installed in the center of the coating chamber. Before coating, the two column arc sources are yin and Yang poles. The high density electron flow of arc discharge is used to ionize argon and get high-density argon ion bombardment to purify the workpiece. During the coating process, the two arc sources emit high density arc plasma to assist the deposition and take part in the coating. The arc plasma produced by the cathode arc source is always involved in the whole process of heating, bombardment, purge, auxiliary deposition and coating of the magnetron sputtering coating for glow discharge. The film based bonding strength is improved and excellent film materials are plated.

【技术实现步骤摘要】
一种磁控溅射镀膜机
【0001】本技术属于真空镀膜设备。特别涉及一种磁控溅射镀膜机。技术背景目前在真空镀膜领域应用的磁控溅射镀膜过程是在辉光放电中进行的。和在弧光放电镀膜技术相比，由于辉光放电的电流密度低，氩离子密度低，溅射速率低、镀膜室内的等离子体密度低。膜层粒子总体的能量不高，膜基结合力不高，沉积化合物膜层的工艺难度很大。目前在真空镀膜领域应用的磁控溅射镀膜技术中，为了提高膜基结合力和磁控溅射镀膜空间的等离子体密度，有的采用阴极电弧源。阴极电弧源有小园靶形阴极电弧源、柱状靶形阴极电弧源。工作中，阴极电弧源产生冷场致弧光放电，发射高密度的弧光等离子体，其中含有高密度的电子、金属膜层离子和膜层原子。镀膜前，工件接弧电源的负极，加600V-800V左右的高压加速金属离子，金属离子以很高的能量轰击净化工件，轰击净化效果好。但是，较高的轰击能量会使工件表面受到损伤，而且在放电过程中阴极电弧源会喷发大熔滴，容易在工件表面积存大颗粒，降低工件表面的质量，也会使工件过热。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种磁控溅射镀膜机，既解决膜基结合力低的问题，又解决磁控溅射镀膜机中等离子体密度低的问题，还可以避免在用阴极电弧源轰击净化工件时，对工件表面造成损伤和积存大熔滴颗粒问题。本技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种磁控溅射镀膜机，镀膜室内沿镀膜室周边安装旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶和工件转架。工作状态时，旋靶管型柱状磁控溅射靶向工件转架上的工件进行镀膜。还包括：直流弧电源和交变弧电源，镀膜室的中央安装两个柱状阴极电弧源。在镀膜前，两个柱状阴极电弧源连接交变弧电源，两个柱弧源互为阴阳极。启动弧光放电以后，做为阳极的柱状阴极电弧源吸引电子，这些电子流把氩气电离，氩离子加速轰击工件表面，对工件进行轰击净化。做为阴极的柱状阴极电弧源把靶面上的污染层蒸发掉，清洗了自身的靶面。在启用柱状磁控溅射靶进行镀膜的同时，把两个柱状阴极电弧源接直流弧电源的负极，镀膜室接正极。启动弧光放电以后，柱弧源连续蒸发出膜层原子，也向工件转架上的工件进行镀膜，两个柱弧源还参与镀膜过程。进一步，镀膜室中央安装的两个柱状阴极电弧源，都是由靶管和管内的磁控结构以及用于组装靶管和磁控结构的靶封头组成。镀膜室中央安装的两个柱状阴极电弧源，可以是靶管进行旋转，靶管内的磁控结构不动，构成旋靶管型柱状阴极电弧源。也可以是靶管不动，靶管内的磁控结构进行旋转，构成旋磁型柱状阴极电弧源。其中，两个柱状阴极电弧源靶管内磁控结构中的磁钢采用铁氧体。磁钢的排布可以是直线形，也可以是螺旋线形。两个柱状阴极电弧源连接弧电源的负极，镀膜室接正极。启动弧光放电以后，两个柱状阴极电弧源产生弧光放电，靶管上的弧斑，前者的弧斑是直条形，后者的弧斑是螺旋线形。当两个柱弧源连接电极性不断交替变化的弧电源时，两个柱弧源相间交替成为阳极吸引电子，镀膜室内始终有高密度的电子流产生把氩气电离，也就始终有氩离子对工件进行轰击净化。这是把原来用阴极电弧源的金属离子轰击净化工件的过程，转变为用氩离子轰击净化工件的过。由于氩离子流密度大，轰击净化工件所加的偏压可以降低。用低能量、高密度的氩离子流轰击净化工件的效果好，氩离子质粒小，对工件的损伤小，还不会积存大熔滴颗粒。所述的磁控溅射镀膜机，在开启柱状磁控溅射靶进行镀膜的过程中，把镀膜室中央安装的两个柱状阴极电弧源接直流弧电源的负极，镀膜室接正极。启动弧光放电以后，两个柱弧源连续蒸发出膜层原子件表面沉积进行镀膜。镀膜过程中，柱状阴极电弧源的作用是镀膜源。所述的磁控溅射镀膜机，在开启柱状磁控溅射靶进行镀膜的过程中，把镀膜室中央安装的两个柱弧源接直流弧电源的负极，镀膜室接正极，启动弧光放电以后，两个柱弧源阴极电弧源发射的高密度的电子流，把金属膜层原子电离，提高膜层材料的离化率，进行辅助沉积。所述的一种磁控溅射镀膜机，其特征在于：磁控溅射靶包括靶管、安装在靶管内的磁控结构和用于组装靶管和磁控结构的靶封头。其中，靶管可以进行旋转，靶管内的磁控结构不动，组成旋靶管型柱状磁控溅射靶所述安装在靶管内的磁控结构为非平衡结构，包括强磁钢钕铁硼和与强磁钢连接的弱磁极靴。所述镀膜室内安装多个旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶，相邻两个靶管内安装磁钢的磁极性反向排列在镀膜室内，形成闭合磁场。所述镀膜室内，安装的旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶的数量是偶数个。本技术的有益效果是：因为磁控溅射技术是在辉光放电中进行的，放电的电流密度低，为mA/mm2，镀膜空间的等离子体密度低，膜层原子的金属离化率低，大约10％范围。所镀的膜层质量较差，膜基结合力低，镀化合物膜的工艺难度大。本技术，在镀膜室中央安装两个柱状阴极电弧源。阴极电弧源放电的电流密度大，约为100A/mm2，镀膜空间的等离子体密度高。膜层原子的金属离化率在60％-90％范围。阴极电弧源放电后，镀膜空间又大量的电子、金属离子和膜层原子。把产生高密度等离子体的阴极电弧源引入到辉光放电的磁控溅射镀膜过程中来，有利于提高膜基结合力，有利于获得化合物膜层。本技术在镀膜机中央设置两个柱状阴极电弧源。阴极电弧源产生冷场致弧光放电，产生高密度的弧光等离子体，其中有大量的电子和金属离子。工作状态中，首先两个柱状阴极电弧源连接交变弧电源以后，两个柱状阴极电弧源互为阴阳极。接通弧电源以后，两个柱弧源之间又大量的电子流。其中作为阳极的柱弧源吸引电子，高密度的电子流靶氩气电离，利用氩离子轰击净化工件。把原来用柱弧源的金属离子轰击净化工件的过程，转化为用气体离子轰击净化工件。氩离子比金属离子质量小，对工件的损伤小。由于采用了交变电源，两个柱弧源相间交替互为阴阳极。镀膜室内始终有高密度的电子流产生，也就始终有氩离子对工件进行轰击净化，轰击净效果好。用气体离子轰击净化工件，轰击的能量低，轰击过程缓和，对工件的损伤小，工件表面不会有大熔滴颗粒积存。本技术中，在镀膜机中央设置两个柱状阴极电弧源，除了轰击净化工件的作用以外，在和柱状磁控溅射靶一起向工件上镀膜时还有以下作用：1.从磁控溅射靶溅射下来的膜层粒子中多数是能量低的原子到达工件进行镀膜，很难反应程化合物膜，镀化合物膜的工艺难度很大。柱状阴极电弧源产生冷场致弧光放电后，镀膜空间还有大量的电子可以把溅射下来的膜层原子电离成为金属离子。这些金属离子在工件所加负偏压的吸引下，以很高能量到达工件进行镀膜，提高了膜层粒子的总体能量。可以提高膜层的致密度、容易形成化合物膜层。这种作用叫辅助沉积；2.柱状阴极电弧源自身还发射出大量的膜层离子，很容易形成化合物膜层。阴极电弧源是当今常用真空镀膜技术中，金属离化率最高的技术。当阴极电弧源和磁控溅射靶一起镀膜时，比只用磁控溅射靶镀膜，所镀膜层的膜基结合力大、膜层质量致密高、容易镀出化合物薄膜材料。3.当柱状阴极电弧源和柱状磁控溅射靶一起镀膜时，如果两种柱状镀膜源的靶材成分相同，得到相同成分的膜，柱状阴极电弧源的作用是增加同种成分的膜层厚度。如果两种柱状镀膜源的靶材成分不相同，工件的某一个位置在转到柱状磁控溅射靶前面时，镀上的是柱状磁控溅射靶成分的膜，又转到柱状阴极电弧源前面的时候，镀上的是柱状阴极电弧源靶材成分的膜。连续旋转，连续镀膜，最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁控溅射镀膜机，镀膜室内有沿镀膜室周边安装的柱状磁控溅射靶和工件转架，工作状态时，柱状磁控溅射靶向工件转架上的工件进行镀膜，其特征在于：镀膜室的中央安装两个柱状阴极电弧源；镀膜机还包括有直流弧电源和交变弧电源；在镀膜前，两个柱状阴极电弧源连接交变弧电源，两个柱弧源互为阴阳极，启动弧光放电以后，轰击净化工件；在用柱状磁控溅射靶进行镀膜的同时，把两个柱状阴极电弧源连接弧电源的负极，镀膜室接正极，启动弧光放电以后，两个柱状阴极电弧源和周边的柱状磁控溅射靶一起对工件镀膜.

【技术特征摘要】
1.一种磁控溅射镀膜机，镀膜室内有沿镀膜室周边安装的柱状磁控溅射靶和工件转架，工作状态时，柱状磁控溅射靶向工件转架上的工件进行镀膜，其特征在于：镀膜室的中央安装两个柱状阴极电弧源；镀膜机还包括有直流弧电源和交变弧电源；在镀膜前，两个柱状阴极电弧源连接交变弧电源，两个柱弧源互为阴阳极，启动弧光放电以后，轰击净化工件；在用柱状磁控溅射靶进行镀膜的同时，把两个柱状阴极电弧源连接弧电源的负极，镀膜室接正极，启动弧光放电以后，两个柱状阴极电弧源和周边的柱状磁控溅射靶一起对工件镀膜.2.根据权利要求1.所述的磁控溅射镀膜机，其特征在于：所述的两个柱状阴极电弧源，都是由靶管和管内的磁控结构以及用于组装靶管和磁控结构的靶封头组成。3.根据权利要求2.所述的磁控溅射镀膜机，其特征在于：柱状阴极电弧源可以是靶管进行旋转，靶管内的磁控结构不动，构成旋靶管型柱状阴极电弧源，也可以是靶管不动，靶管内的磁控结构进行旋转，构成旋磁型柱状阴极电弧源。4.根据权利要求2或3所述的磁控溅射镀膜机，其特征在于：两个柱状阴极电弧源靶管内磁控结构中的磁钢采用铁氧体，磁钢的排布可以是直线形，也可以是螺旋线形。5.根据权利要求1.所述的磁控溅射镀膜机，其特征在于：当两个柱弧源连接电极性不断交替变化的弧电源时，两个柱弧源交替成为阴阳极，其中总有一个是阳极，相间交替吸引电子的过程，把氩气电离，镀膜室内始终有高密度的电子流，也就始终有氩离子对工件进行轰击净化。6.根据权利要求1.所述的磁控溅射镀膜机，其特征在于：在动启镀膜室周边安装的柱状磁控溅射靶镀膜过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：王福贞，
申请(专利权)人：王福贞，
类型：新型
国别省市：北京,11