一种用于辅助电子束沉积系统的等离子体源装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于等离子体辅助沉积装置技术领域，具体涉及一种用于辅助电子束沉积系统的等离子体源装置。包括：接地屏蔽罩、限流板、阴极、阳极、底座、电磁线圈、电阻丝和脉冲电源；所述接地屏蔽罩为圆筒状结构，屏蔽罩顶部开口；所述限流板为圆形陶瓷薄板，中心位置开孔；所述阴极与接地底座通过内侧壁螺纹连接；所述阳极在阴极上方，通过限流板实现阴极区域和阳极区域分隔；所述底座通过激光焊接固定在屏蔽罩底部；所述电磁线圈固定在阳极区域外部；所述电阻丝固定在阴极区域外部。本发明专利技术在阴阳两极间电场和阳极磁场的共同作用下，显著增加了电子和中性粒子的碰撞次数，提升了等离子体束流强度，能够有效改善沉积薄膜质量。能够有效改善沉积薄膜质量。能够有效改善沉积薄膜质量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于辅助电子束沉积系统的等离子体源装置


[0001]本专利技术属于等离子体辅助沉积装置
，具体涉及一种用于辅助电子束沉积系统的等离子体源装置。

技术介绍

[0002]等离子体辅助沉积技术是沉积高质量薄膜方法中具有代表性和发展前景的技术，该技术能够有效弥补传统的电子束热蒸发技术凝聚粒子能量低、浓度低、柱状结构明显的缺点。
[0003]在等离子体辅助沉积的过程中，基底在沉积前导气体的同时被等离子体源提供的高能离子轰击。离子轰击使得基底的表面温度升高，溅射出微弱的有界粒子，并向到达基底的分子和原子传递足够的能量，提高它们向有利位置的迁移率。但是现有技术中通常是对整个基底进行加热，增加了机械应力和温度的变化，降低镀层密度。因此进一步提高等离子体辅助沉积技术在薄膜材料制备领域具有广泛的应用前景和深远的意义。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种用于辅助电子束沉积系统的等离子体源装置，能够改善沉积薄膜质量。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案实现的：
[0006]一种用于辅助电子束沉积系统的等离子体源装置，包括接地屏蔽罩、限流板、阴极、阳极、底座、电磁线圈、电阻丝、阴极支座底座、阴极腔室和脉冲电源；
[0007]所述接地屏蔽罩为底部封闭、顶部开口的圆筒状结构，所述底座安装在接地屏蔽罩的内底面上，底座中心加工有通孔，阴极腔室安装在所述通孔中；阴极腔室的外表面与所述通孔内表面接触；所述阴极支座位于阴极腔室内部，并固定安装在接地屏蔽罩的内底面上；阴极与阴极支座固定连接；
[0008]所述阴极和阳极均为中空的柱状结构，阳极底部的内壁和阴极腔室顶部的外壁固定连接；所述限流板为圆形陶瓷板，中心加工有通孔，固定安装在阴极腔室顶部；阳极和限流板合围的空间为阳极区域，阴极腔室和限流板合围的空间为阴极区域，所述阴极区域和阳极区域通过限流板中心的通孔连通；
[0009]所述电磁线圈缠绕在阳极外部，电磁线圈与恒压电源连接；所述电阻丝缠绕在阴极腔室外表面，电阻丝与射频交流电源连接；所述脉冲电源设置在阴极内部，与阴极支座连接。
[0010]进一步地，所述底座、阴极、阴极腔室、限流板和阳极在金属屏蔽罩内同轴放置。
[0011]进一步地，所述接地屏蔽罩、阴极、阳极、底座、阴极腔室、电磁线圈及电阻丝通过焊接固连为一体。
[0012]进一步地，所述焊接采用激光焊接或电子束焊接。
[0013]进一步地，所述阳极空心柱状结构的内腔为为T形内腔；所述限流板中心通孔的孔
径为20mm，所述限流板的厚度为10mm。
[0014]进一步地，所述接地屏蔽罩的材质为金属；所述阴极材料为六棚化镧，所述阳极材料为铁、铜或铝。
[0015]有益效果：
[0016](1)本专利技术提供了一种用于辅助电子束沉积系统的等离子体源装置，相比较传统等离子体源装置采用石墨电极加热整个阴极六硼化镧(LaB6)材料释放电子，本装置通过在阴极设置射频交流电源，利用感应加热的方式对阴极腔室进行局部加热，降低了机械应力和温度的变化，使阴极材料释放出更多的电子参与后续生成等离子体的过程；所述装置在阴极和阳极内腔之间设置限流板，使两极区域的离子能量和压强被独立控制，解决了传统等离子体源装置无法实现在低压条件下制备高质量薄膜的问题，同时能够将加速冲向阳极区域的散射的自由电子汇聚并形成电子束，有效促进等离子体反应；所述装置通过设置电磁线圈并在阳极区域形成一个磁场，利用洛伦兹力使得电子沿着磁感线螺旋上升，显著增加电子和中性粒子之间的碰撞次数从而电离出更多的离子，增强轰击基底的等离子体束流强度，使得沉积薄膜获得更高的质量和性能，增加镀层密度。
[0017](2)本专利技术提供了一种用于辅助电子束沉积系统的等离子体源装置，所述装置中的底座、阴极、阴极腔室、限流板和阳极在金属屏蔽罩内同轴放置，更有利于离子束流朝中心方向聚拢；所述装置中的接地屏蔽罩、阴极、阳极、底座、阴极腔室、电磁线圈及电阻丝通过焊接固连为一体，便于移动和携带。
[0018](3)本专利技术提供了一种用于辅助电子束沉积系统的等离子体源装置，所述装置中使用的阴极材料为六硼化镧，阳极材料为铁、铜或铝；六硼化镧材料加热后释放出电子；阳极铁、铜或铝外表面缠绕电磁线圈，电磁线圈与恒压电源连接形成电磁铁，利用洛伦兹力使得电子沿着磁感线螺旋上升，显著增加电子和中性粒子之间的碰撞次数，增强轰击基底的等离子体束流强度。
附图说明
[0019]图1为本专利技术所述装置的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术所述装的置俯视结构示意图；
[0021]图3为本专利技术所述装置的剖视结构示意图；
[0022]图4为本专利技术所述装置中限流板的主视结构示意图；
[0023]图5为本专利技术所述装置中限流板的俯视结构示意图；
[0024]其中，1
‑
接地屏蔽罩、2
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限流板、3
‑
阴极、4
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阳极、5
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底座、6
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电磁线圈、7
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电阻丝、8
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阴极支座、9
‑
阴极腔室。
具体实施方式
[0025]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0026]本实施例提供了一种用于辅助电子束沉积系统的等离子体源装置，如图1～图3所示，包括：接地屏蔽罩1、限流板2、阴极3、阳极4、底座5、电磁线圈6、电阻丝7、阴极支座8以及阴极腔室9；
[0027]所述接地屏蔽罩1为底部封闭、顶部开口的圆筒状结构，接地屏蔽罩1内底面加工
有2道熔深为0.4mm的环形焊缝，两道环形焊缝分别为同轴的第一环形焊缝和第二环形焊缝，第一环形焊缝的直径大于第二环形焊缝的直径；
[0028]所述底座5为环形结构，底座5的外圆周面上加工有台阶面，中心加工有通孔；底座5固定安装在接地屏蔽罩1的内底面上，底座5的外圆周面与第一环形焊缝接触处焊接固连；底座5的内圆周面顶部加工有1道熔深为0.3mm的环形焊缝(第三环形焊缝)；
[0029]所述阴极腔室9为两端开口的圆筒状结构，所述阴极腔室9放置在底座5中心的通孔内，阴极腔室9侧壁的外圆周面下端与接地屏蔽罩1内底面加工的第一环形焊缝焊接固连；所述阴极腔室9侧壁的外圆周面上端与第三环形焊缝接触处焊接固接；
[0030]所述阴极支座8位于阴极腔室9的内部，并固定安装在所述接地屏蔽罩的内底面上；所述阴极3为空心柱状结构，通过螺纹连接固定安装在阴极支座8上；所述阴极腔室9的外壁缠绕焊接有环形的电阻丝7；
[0031]如图4～图5所示，所述限流板2为圆形陶瓷薄板，厚度约为10mm；所述限流板2的中心加工有孔径为20mm的圆形通孔，限流板2加工有对称的螺栓孔；所述限流板2水平放置在阴极腔室9上端开口处，两个M2螺钉穿孔限流板2的螺栓孔，将限流板2固定安装在阴极腔室9的顶部；
[0032]所述阳极4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于辅助电子束沉积系统的等离子体源装置，其特征在于：包括接地屏蔽罩、限流板、阴极、阳极、底座、电磁线圈、电阻丝、阴极支座底座、阴极腔室和脉冲电源；所述接地屏蔽罩为底部封闭、顶部开口的圆筒状结构，所述底座安装在接地屏蔽罩的内底面上，底座中心加工有通孔，阴极腔室安装在所述通孔中；阴极腔室的外表面与所述通孔内表面接触；所述阴极支座位于阴极腔室内部，并固定安装在接地屏蔽罩的内底面上；阴极与阴极支座固定连接；所述阴极和阳极均为中空的柱状结构，阳极底部的内壁和阴极腔室顶部的外壁固定连接；所述限流板为圆形陶瓷板，中心加工有通孔，固定安装在阴极腔室顶部；阳极和限流板合围的空间为阳极区域，阴极腔室和限流板合围的空间为阴极区域，所述阴极区域和阳极区域通过限流板中心的通孔连通；所述电磁线圈缠绕在阳极外部，电磁线圈与恒压电源连接；所述电阻丝缠绕在阴极腔室外表面，电阻丝与射频交流电源连接；所述脉冲电源设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝思齐，薛元利，张瑾瑶，鹿文龙，张颖英，周源，
申请(专利权)人：陕西电器研究所，
类型：发明
国别省市：