一种镀膜装置及清洗工艺制造方法及图纸

本申请提供一种镀膜装置及清洗工艺，涉及材料表面处理技术领域。镀膜装置包括装置本体、工件转架、弧靶、挡板、辅助弧靶、脉冲偏压电源、脉冲弧电源、阳极电源及弧电源；工件转架转动设于装置本体中，弧靶及辅助弧靶分别设于装置本体内，且位于工件转架的同一侧，辅助弧靶位于弧靶的上方，挡板设于弧靶朝向工件转架的一侧，脉冲偏压电源与工件转架连接，脉冲弧电源连接弧靶，阳极电源与弧电源分别与辅助弧靶连接，脉冲偏压电源与脉冲弧电源脉冲同步。本申请镀膜装置辅助弧靶既可作为辅助阳极，还可作为正常的电弧靶沉积靶材使用，节省了镀膜装置内部零件的设置，降低了成本，提高了镀膜装置空间的利用率，脉冲同步可以在短时间对基底进行清洗。进行清洗。进行清洗。

【技术实现步骤摘要】
一种镀膜装置及清洗工艺


[0001]本专利技术涉及材料表面处理
，尤其涉及一种镀膜装置及清洗工艺。

技术介绍

[0002]传统的PVD技术在工件镀膜之前，通常采用偏压辉光放电氩离子轰击或者弧光金属离子轰击的方法来清洗刻蚀工件表面，以提高膜基结合力。用偏压辉光放电主要依靠偏压电源负极连接工件转架，通入氩气在高压启辉产生氩离子来轰击工件。由于简单偏压辉光放电的等离子体较弱，其气体离化率低，离子浓度都较低，对工件的轰击能量弱，需要长时间轰击清洗还不能达到较好的效果。
[0003]近年来出现弧光电子增强辉光放电表面活化的工艺，由于弧光放电中电子数量呈数量级增加，其辅助增强辉光放电强度大大增强，可以在短时间内对工件表面达到刻蚀清洗的作用，但是需要在真空腔体上布置弧靶以产生弧光，还需要在腔体内部单独增加辅助阳极来吸引电子，这样导致腔体面积利用率下降，成本增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种镀膜装置及清洗工艺，以解决上述问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：
[0006]一种镀膜装置，包括装置本体、工件转架、弧靶、挡板、辅助弧靶、脉冲偏压电源、脉冲弧电源、阳极电源及弧电源；
[0007]所述工件转架转动设于所述装置本体中，且所述工件转架的转轴方向为竖直方向，所述弧靶及所述辅助弧靶分别设于所述装置本体内，且位于所述工件转架的同一侧，所述辅助弧靶位于所述弧靶的上方，所述挡板设于所述弧靶朝向所述工件转架的一侧，所述脉冲偏压电源的负极与所述工件转架连接，以向放置于所述工件转架上的工件提供负偏压，所述脉冲弧电源的负极连接所述弧靶，以使所述弧靶产生弧光，所述阳极电源与所述弧电源分别与所述辅助弧靶连接，所述脉冲偏压电源的脉冲与所述脉冲弧电源脉冲同步。
[0008]优选地，所述镀膜装置还包括切换件，所述阳极电源与所述弧电源分别与所述切换件连接，所述切换件则与所述辅助弧靶连接。
[0009]优选地，所述辅助弧靶为平面弧靶。
[0010]优选地，所述辅助弧靶为圆形平板弧靶。
[0011]一种清洗工艺，采用上述的镀膜装置，包括：
[0012]抽气加热，将工件放置于所述工件转架上，对所述装置本体进行抽真空及加热除气；
[0013]通入惰性气体并进行刻蚀清洗工件，向所述装置本体中充入氩气，打开所述脉冲偏压电源，以所述工件为阴极，施加负偏压，开启所述脉冲弧电源，使所述阳极电源与所述辅助弧靶连接，打开所述阳极电源，对所述工件进行弧光电子增强辉光放电清洗。
[0014]优选地，所述抽气加热的步骤中，使所述装置本体内的温度加热至200℃
‑
500℃，
所述装置本体本底真空度低于5*10
‑3Pa。
[0015]优选地，所述通入惰性气体并进行刻蚀清洗工件的步骤中，向所述装置本体中充入氩气至真空气压达到0.5
‑
2Pa，所述脉冲偏压电源的负偏压为100V
‑
600V，所述脉冲弧电源的电流在60
‑
100A，所述阳极电源的电流在20
‑
80A。
[0016]优选地，调整氩气流量使所述装置本体的压力至1Pa，所述脉冲偏压电源的偏压为100V，频率为1000Hz，脉宽为500us，同时脉冲信号与所述脉冲弧电源脉冲同步；所述脉冲弧电源的弧电流为70A，频率为1000Hz，脉宽为500us，所述阳极电源的电流在30A。
[0017]优选地，按以下工艺逐步增加所述脉冲偏压电源的偏压值：偏压为100V，进行2min；偏压为150V，进行2min；偏压为200V，进行36min。
[0018]优选地，所述抽气加热的步骤之前，所述清洗工艺还包括对工件进行预处理的步骤，将所述工件放入水、酒精、丙酮溶剂中，进行清洗，去除所述工件表面的污渍。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0020]本申请提供的镀膜装置及清洗工艺，可以在不增加额外硬件成本的情况下，通过弧电源与阳极电源的切换，实现弧光电子增强辉光，可以显著增强对气体的离化率，Ar离子浓度增加，离子清洗流量大，从而提高对工件表面的刻蚀清洗程度，进而在后续的沉积镀膜中，提高镀膜涂层的致密性及结合力。脉冲偏压电源与脉冲弧电源脉冲同步，可以在脉冲弧启动工作脉冲下，即在Ar离子产生的高峰期间，对其施加偏压，对工件轰击的离子束流增大，且保持稳定，可以在短时间内达到对基底进行清洗的效果，达到更高的膜基结合力，同时可以避免偏流波动引起的工件起弧现象。并且可以在相对降低偏压的条件下，达到清洗工件的效果，从而避免对工件造成损伤；而且，由于清洗流量大，清洗时间短、能耗低，还能够保证清洗表面的洁净光滑。同时，由于辅助弧靶既可作为辅助阳极，还可作为正常的电弧靶沉积靶材使用，节省了镀膜装置内部零件的设置，降低了成本，提高了镀膜装置空间的利用率。辅助弧靶当做阳极使用时，背部还设计有水冷装置，可以有效降低阳极温度，有利于工艺稳定。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对本专利技术范围的限定。
[0022]图1为本专利技术实施例1提供的一种镀膜装置的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例1提供的一种清洗工艺的流程图；
[0024]图3为本专利技术实施例1中清洗工艺的原理图；
[0025]图4为通过本专利技术提供的清洗工艺的镀膜方法的流程图；
[0026]图5为经过本专利技术实施例1提供的清洗工艺后高速钢基底溅镀TiN镀膜的压痕图；
[0027]图6为通过传统清洗工艺的镀膜方法的流程图；
[0028]图7为经过传统偏压清洗工艺后高速钢基底溅镀TiN镀膜的压痕图。
[0029]附图标记：
[0030]100
‑
镀膜装置；1
‑
装置本体；2
‑
工件转架；3
‑
弧靶；4
‑
挡板；5
‑
辅助弧靶；6
‑
脉冲偏压电源；7
‑
脉冲弧电源；8
‑
阳极电源；9
‑
弧电源；10
‑
切换件。
具体实施方式
[0031]如本文所用之术语：
[0032]“由
……
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0033]连接词“由
……
组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镀膜装置，其特征在于，包括装置本体、工件转架、弧靶、挡板、辅助弧靶、脉冲偏压电源、脉冲弧电源、阳极电源及弧电源；所述工件转架转动设于所述装置本体中，且所述工件转架的转轴方向为竖直方向，所述弧靶及所述辅助弧靶分别设于所述装置本体内，且位于所述工件转架的同一侧，所述辅助弧靶位于所述弧靶的上方，所述挡板设于所述弧靶朝向所述工件转架的一侧，所述脉冲偏压电源的负极与所述工件转架连接，以向放置于所述工件转架上的工件提供负偏压，所述脉冲弧电源的负极连接所述弧靶，以使所述弧靶产生弧光，所述阳极电源与所述弧电源分别与所述辅助弧靶连接，所述脉冲偏压电源的脉冲与所述脉冲弧电源脉冲同步。2.根据权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述镀膜装置还包括切换件，所述阳极电源与所述弧电源分别与所述切换件连接，所述切换件则与所述辅助弧靶连接。3.根据权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述辅助弧靶为平面弧靶。4.根据权利要求3所述的镀膜装置，其特征在于，所述辅助弧靶为圆形平板弧靶。5.一种清洗工艺，其特征在于，采用如权利要求1
‑
4任一项所述的镀膜装置，包括：抽气加热，将工件放置于所述工件转架上，对所述装置本体进行抽真空及加热除气；通入惰性气体并进行刻蚀清洗工件，向所述装置本体中充入氩气，打开所述脉冲偏压电源，以所述工件为阴极，施加负偏压，开启所述脉冲弧电源，使所述阳极电源与所述辅助弧靶连接，打开所述阳极电源，对所述工件进行弧光电子增强辉...

【专利技术属性】
技术研发人员：田修波，郑礼清，李建伟，王进平，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：