能稳定沉积具有各种性能的各种材料的等离子膜沉积装置制造方法及图纸

由在真空室内产生的等离子束通过汽化一种材料在物件上沉积一种膜的等离子沉积装置中，炉子被放置在真空室中，炉衬和炉子部分接触以在炉子和炉衬之间保持较低的热传导性。炉衬中放置有材料。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种等离子膜沉积装置以在真空室内通过产生的等离子束使用作阳极的炉子上安装的材料汽化而在物件上沉积一层膜。所了解的常规的等离子膜沉积装置为离子电镀装置和等离子CVD(化学气相沉积)装置。作为离子电镀设备，已了解到使用压力梯度等离子体源或HCD等离子体源用作弧光放电型的等离子体源。这样一种离子电镀设备包含一真空室，等离子束发生器(等离子源)，一个炉子，及一转向线圈。真空室安装有等离子束发生器且在真空室内配置一炉子作为阳极。转向线圈放置在真空室的外部以将由等离子体源产生的等离子束引入阳极。在所描述的类型的离子电镀设备中，等离子束产生于等离子发生器与炉子之间。将等离子束引导到设置于炉子上的材料上以用焦耳热量加热材料并因此将材料汽化。材料的汽化粒子被等离子束离子化。离子化的粒子沉积在提供有负电压、浮动电压或自偏压的基体的表面沉积。因此，膜沉积或成形于基体上。这里，材料汽化如下。等离子束导入炉子中在炉内相对于炉子和/或材料放电。当电流流过材料时，在炉内的材料瞬间加热。这通常称作放电点火。加热的材料开始汽化。之后，材料继续通过焦耳热被加热并蒸发。在这种等离子膜沉积装置中，当等离子束产生时，炉子的温度非常高。当炉子内的温度非常高时，等离子束是不稳定的且炉子可能熔化。因此，需要使用如水的冷却剂以冷却炉子。尤其是，将炉子设计成可使冷却剂流入。为了循环使用冷却剂以冷却炉子，装置设置有冷却系统，它包括一用以抽送冷却剂的泵和将泵和炉子的内部彼此连接的输送管。当这种等离子膜沉积装置使用如氧化硅(SiO)，二氧化硅(SiO2)，氧化镁(MgO)，氧化锌(ZnO)，或三氧化二铝(Al2O3)作为材料，难于使来自等离子束的电流流经材料。且由于炉子的大部分覆盖有如电绝缘材料的材料，因此很难由等离子束对炉子放电。因此，很难引起放电点火。即使放电点火发生，汽化材料也不会通过焦耳热被加热。因此，难于稳定地沉积薄膜。另外，由于容置于炉内的材料被冷却剂冷却，一部分和炉子接触的材料快速冷却。尤其是，假如汽化材料是一种具有高热传导性的物质，如铝(Al)，材料部分被冷却，不过大部分材料在高温被加热且熔化。在这种情况，具有经常在炉内发生溅，不正常放电，不稳定熔化或在炉子上出现瘤状物的残留物的缺点。因此，也很难稳定地沉积膜。因此本专利技术的目的在于提供一种等离子体膜沉积装置，它能稳定沉积如具有各种性能如电绝缘性，高熔点及高热传导率的材料的各种物质。随着描述的进行，本专利技术的另一个目的将变得更加明显。本专利技术的等离子膜沉积装置很实用以用以在真空室内由产生的等离子束通过汽化材料在物件上沉积一种膜。按照本专利技术，等离子体膜沉积装置包括放置于真空室内的炉子，及一和炉子部分接触的炉衬以在炉子和炉衬之间保持低的热传导性以容置材料。附图说明图1是常规的离子电镀装置的垂直剖面图。图2显示了按本专利技术的第一实施例的离子电镀装置的主要部分的垂直剖面图。图3显示了用于按本专利技术的第一实施例的离子电镀装置的炉子的另一个例子的垂直剖面图。图4显示了按本专利技术的第二实施例的离子电镀装置的主要部分的垂直剖面图。为了达到易于了解本专利技术的目的，参考图1，描述了常规的离子电镀装置。离子电镀装置包括一气密的真空室10。真空室10装有经过导向装置12的等离子束发生器20。等离子光束发生器20可以是，例如，压力梯度等离子枪，一转向线圈31放置在导向装置12的外部用以引导等离子束300。等离子束发生器20装有一第一中间电极27和一第二中间电极28。第一和第二中间电极27和28用于会聚等离子束且在等离子束发生器20中同轴设置。第一中间电极27具有一永磁体27a以使它的磁化轴平行于等离子束发生器20的中心轴。第二中间电极28具有一线圈28a以使它的中心轴和等离子束发生器20的中心轴一致。等离子束发生器20包括一绝缘管26将由第一和第二中间电极27和28确定的通道连接起来。绝缘管21可以是，例如，一玻璃管。一空心柱体22放置在绝缘管21中。圆柱体22由钼(Mo)制成且放置一由钛(Ta)制成的管子23。由LaB6制成的环形板24将由圆柱体22和管子23确定的空间分开。圆柱体22和管子23与导电部分25相连。导电部分25其上具有一载体气体输入口26以接收如惰性气体的载体气体。惰性气体可以是，例如，氩气。载体气体通过管子23进入真空室10。经过处理的基片100放置于真空室10中。基片100由输送装置61支撑。基片100与一直流电源相连以具有负偏压。电学上用作阳极的炉子41放置于真空室10的底部且放置在基片100的对面。将辅助电极42定位以围绕炉子41的外部圆周留出固定的空间。辅助电极42放置一永磁体。导电部分25与可变电源90的负极相连接。可变电源90的负极分别通过电阻器R1和R2与第一和第二中间电极27和28相连接。炉子41与可变电源90及电阻R1和R2相连接。气体进入口10a和气体排出口10b成形于真空室10的侧壁。气体进入口10a用于引进如惰性气体的载体气体。惰性气体可以是，如氩气(Ar)或者氦气(He)。气体排出口10b用于从真空室10排出气体。气体入口10a与没有显示的气体提供源相连接而气体排出口10b与没有显示的气体排出泵相连。在上述提到的离子电镀设备中，当通过载体气体进入口26引入载体气体时，在第一中间电极27和圆柱体22之间开始放电。因此，产生了等离子束300。等离子束300由转向线圈31和辅助阳极42中的永磁体引导并到达作为阳极的炉41和辅助阳极42。当等离子束300到达炉41时，炉41上的材料200由焦耳热加热以汽化。材料200的汽化的微粒通过等离子束300离子化。离子化的微粒沉积于提供有负电压，浮动电压，或自一偏压的基片100上。因此，在基片100上形成膜。在这种包括图1显示的装置的等离子膜沉积装置中，当产生等离子束时，炉子被加热至高温。在这个过程中，等离子束变得不稳定且炉子可能会融化。因此，需要冷却剂如水来冷却炉子。尤其是，将炉子设计成便于冷却剂流入其中的结构。为了使炉内的冷却剂循环，装置装有冷却剂回路系统。冷却剂回路系统包括用以抽运冷却剂的泵和用以循环冷却剂的管路。参照图2，按照本专利技术的第一实施例的离子电镀装置作为等离子膜沉积装置，包括与图1中显示的那些相同的部件。换句话说，离子电镀装置包括一真空室，一等离子束发生器(等离子源)，一炉子，一辅助电极42及一转向线圈。如和图1中一起提到的，等离子束发生器附着于真空室，炉子放置在真空室内。放置辅助电极以与围绕炉子41的外部圆周留下一固定的空间。辅助阳极42放置一永磁体。转向线圈放置于真空室的外部以引导由等离子源产生的等离子束进入阳极。在离子电镀装置中，在等离子束发生器和炉子41之间产生了等离子束，等离子束被引导到材料200上以通过焦耳热加热材料200且汽化材料200。材料200的汽化微粒通过等离子束离子化。离子化的微粒沉积于提供有负电压，浮动电压，或自偏压的基片的表面。因此，膜沉积或成形于基片上。炉子41和辅助阳极42由附着于真空室的底部的支撑板50支撑。炉子41通过绝缘板82由支撑板50电绝缘。辅助电极42通过绝缘板81由支撑板50电绝缘。中凹的部分41a成形于炉子41的上表面的接收材料200。中空空间41b用作冷却空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子膜沉积装置在真空室内通过产生的等离子束由汽化材料以在物件上沉积一种膜，所述的等离子膜沉积装置包括：一放置于所说的真空室内的炉子；及一炉衬，与所述的炉子部分接触以在炉子和炉衬之间保持低热传导性，以容置所说的材料。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中胜，
申请(专利权)人：住友重机械工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]