一種閉合磁場非平衡磁控濺射鍍膜設備制造技術(shù)

一種閉合磁場非平衡磁控濺射鍍膜設備，主要應用于高離化率的反應磁控濺射鍍膜領域。本實用新型專利技術(shù)包括鍍膜室、鍍膜室門、工件轉(zhuǎn)架、圓柱磁控靶、充氣系統(tǒng)、靶擋板及真空抽氣口，鍍膜室門通過鉸鏈固定在鍍膜室上，在鍍膜室的外壁上設有真空抽氣口，在鍍膜室的下蓋上設有工件轉(zhuǎn)架，在鍍膜室的上蓋上設有圓柱磁控靶和充氣系統(tǒng)，工件轉(zhuǎn)架與偏壓電源相連接；其特點是圓柱磁控靶的設置數(shù)量為大于或等于4的偶數(shù)個，圓柱磁控靶磁鐵的磁極面向被鍍工件設置，并使各圓柱磁控靶之間形成閉合的磁回路；奇數(shù)圓柱磁控靶的磁極是N-S-N，偶數(shù)圓柱磁控靶的磁極是S-N-S，或者奇數(shù)圓柱磁控靶的磁極是S-N-S，偶數(shù)圓柱磁控靶的磁極是N-S-N。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及ー種閉合磁場非平衡磁控濺射鍍膜設備，主要應用于高離化率的反應磁控濺射鍍膜領域。
技術(shù)介紹
磁控濺射作為ー種低溫、高速的鍍膜方式被廣泛應用于電子、機電、儀表、航天等各個領域。磁控濺射所鍍薄膜的性能分為ニ大類一種是功能性薄膜，另ー種是裝飾性薄膜；其中最重要的是功能性薄膜，功能性薄膜對成膜過程中的離化率指標要求很高，現(xiàn)有的磁控濺射鍍膜方式的離化率不能滿足某些功能性薄膜的要求，這樣就限制了磁控濺射的應用范圍。磁控濺射的基本原理是在一定的真空下(10_2pa)，向鍍膜室內(nèi)充入工作氣體到特定的真空度(I(T1Pa),然后給磁控祀施加幾百伏的負電壓；由于磁控祀本身有磁場,在磁控 靶與鍍膜室之間形成了一個正交的電磁場，鍍膜室中的游離電子在正交電磁場的作用下向正極(鍍膜室)加速行進，在行進過程中與工作氣體碰撞，把工作氣體電離，產(chǎn)生正離子和電子，正尚子在電場的作用下與祀材撞擊，祀材原子被撞擊出來，沉積在エ件上，電子繼續(xù)電離工作氣體。這個過程稱為濺射，磁控靶本身的磁場控制電子沿著磁力線螺旋形運動，來増加電子的行進路程，從而提高電子與工作氣體的碰撞次數(shù)；電子行進路程越長、電子的數(shù)量越多，磁控靶的離化率就越高；這種靶表面帶有正交電磁場的濺射叫做磁控濺射，這種靶叫磁控靶。磁控靶是磁控濺射鍍膜設備的核心，磁控靶的磁場布置和磁路設計是各個鍍膜企業(yè)的核心技木。目前，現(xiàn)有的磁控濺射鍍膜設備的磁控靶及磁路設計如圖I所示，從圖I中可以看出磁控靶的磁路設計相同，每個磁控靶參與濺射的電子在能量耗盡后就直接落到陽極鍍膜室上面；電子的利用率低，離化率自然也低。現(xiàn)有提高磁控濺射鍍膜設備的離化率的方法有I、在設備中增加燈絲組件，由燈絲組件為磁控靶提供更多的電子，由于有更多的電子參與到磁控靶的濺射當中，從而提高了磁控靶的離化率；但由于燈絲組件發(fā)射電子的能力有限，所以該種方法對離化率的提高幫助非常有限；2、在設備中增加離子源，由離子源電離工作氣體，直接為磁控靶提供大量的正離子，該種方法極大的提高了磁控靶的離化率；但是由于需要単獨配備離子源和與之配套的電源，而離子源和配套的電源價格很高，整套設備操作復雜。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有的磁控濺射鍍膜設備離化率偏低的問題，本技術(shù)提供一種離化率高的閉合磁場非平衡磁控派射鍍膜設備。為了實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用如下技術(shù)方案，ー種閉合磁場非平衡磁控濺射鍍膜設備，包括鍍膜室、鍍膜室門、エ件轉(zhuǎn)架、圓柱磁控靶、充氣系統(tǒng)、靶擋板及真空抽氣ロ，所述鍍膜室門通過鉸鏈固定在鍍膜室上，在所述鍍膜室的外壁上設有真空抽氣ロ，在鍍膜室的下蓋上設有エ件轉(zhuǎn)架，在鍍膜室的上蓋上設有圓柱磁控靶和充氣系統(tǒng)，所述エ件轉(zhuǎn)架與偏壓電源相連接；其特點是，所述圓柱磁控靶的設置數(shù)量為大于或等于4的偶數(shù)個，圓柱磁控靶磁鐵的磁極面向被鍍エ件設置，并使各圓柱磁控靶之間形成閉合的磁回路；其中，奇數(shù)圓柱磁控靶磁鐵的磁極是N-S-N，偶數(shù)圓柱磁控靶磁鐵的磁極是S-N-S，或者奇數(shù)圓柱磁控靶磁鐵的磁極是S-N-S，偶數(shù)圓柱磁控靶磁鐵的磁極是N-S-N。所述奇數(shù)圓柱磁控靶S極磁鐵的磁場強度在6000 8000高斯范圍內(nèi)，N極磁鐵的磁場強度在4000 6000高斯范圍內(nèi)。所述奇數(shù)圓柱磁控靶S極磁鐵的磁場強度為6500高斯或7500高斯，N極磁鐵的磁場強度為4500高斯或5500高斯。所述偶數(shù)圓柱磁控靶N極磁鐵的磁場強度在6000 8000高斯范圍內(nèi)，S極磁鐵 的磁場強度在4000 6000高斯范圍內(nèi)。所述偶數(shù)圓柱磁控靶N極磁鐵的磁場強度為6500高斯或7500高斯，S極磁鐵的磁場強度為4500高斯或5500高斯。為了阻擋靶材濺射出來的靶材原子，在所述鍍膜室的上蓋上設有靶擋板。如圖2和圖3所示，對于單個圓柱磁控靶而言，磁力線從N極出發(fā)回到S扱，形成一個封閉的磁場；對于相鄰的圓柱磁控靶而言，I號靶、3號靶的左右磁鐵是N極面向靶材，2號靶、4號靶的左右磁鐵是S極面向靶材，由于每個圓柱磁控靶采用的是非平衡磁場，其多余的磁力線就從I號靶、3號靶的N極出發(fā)回到2號靶和4號靶的S極，這樣就在I到4號靶之間，由磁力線形成了ー個封閉的圓環(huán)即閉合磁場；對于單個圓柱磁控靶而言，采用非平衡磁場，所以這種濺射方式是閉合磁場非平衡磁控濺射。本技術(shù)的有益效果I、本技術(shù)的單個圓柱磁控靶的磁場采用非平衡磁場設計對于所述奇數(shù)圓柱磁控祀S極磁鐵的磁場強度在6000 8000高斯范圍內(nèi)，N極磁鐵的磁場強度在4000 6000高斯范圍內(nèi)，如無特殊要求，S極磁鐵的磁場強度為6500高斯或7500高斯，N極磁鐵的磁場強度為4500高斯或5500高斯；對于偶數(shù)圓柱磁控靶N極磁鐵的磁場強度在6000 8000高斯范圍內(nèi)，S極磁鐵的磁場強度在4000 6000高斯范圍內(nèi)，如無特殊要求，N極磁鐵的磁場強度為6500高斯或7500高斯，S極磁鐵的磁場強度為4500高斯或5500高斯；對于單個圓柱磁控祀而言,磁力線從N極出發(fā)回到S極，自己形成一個封閉的磁場，由于N、S極的磁場強度不同，每個圓柱磁控靶本身的磁場是不平衡的，即奇數(shù)圓柱磁控靶S極磁場有剰余，偶數(shù)圓柱磁控靶N極磁場有剰余；2、本技術(shù)的整個設備的圓柱磁控靶之間由磁力線形成閉合的磁回路由于單個的圓柱磁控靶本身磁場是不平衡的，對于相鄰的圓柱磁控靶而言，I號靶、3號靶剩余的磁力線就從I號靶、3號靶的N極出發(fā)回到2號靶和4號靶的S極，這樣在I到4號靶之間，由磁力線形成了一個封閉的圓環(huán)。I號靶到4號靶之間的磁場相互連接，形成ー個閉合磁場，這樣在磁控派射過程中，電子就在這個閉合磁場的控制下，沿著磁力線螺旋運動，在一個圓柱磁控靶參與濺射后，在電場的作用下又來到相鄰的圓柱磁控靶參與濺射，直到電子的能量完全耗盡后，落到陽極(鍍膜室)上，電子的行進路程提高了 2 3倍，這樣就最大限度的電離工作氣體，從而提高了磁控濺射的離化率；由于離化率的提高，使在成膜過程中有更多的離子轟擊膜層，使膜層的附著力、膜層質(zhì)量有大幅度的提高；這就是閉合磁場非平衡磁控派射；3、本技術(shù)的圓柱磁控靶的布置方式靈活多祥圖2、3所示只是本技術(shù)的一種應用形式，只要圓柱磁控靶的數(shù)量是大于或等于4的偶數(shù)，即4個、6個、8個、10個等都可以應用本技術(shù)；4、被鍍エ件的溫升低由于電子是耗盡能量后才脫離濺射區(qū)域，電子與被鍍エ件撞擊時的能量與普通的磁控濺射相比要低很多，被鍍エ件的溫升只有幾十度，這對ー些對溫度敏感的被鍍エ件是至關重要的。附圖說明圖I是現(xiàn)有的磁控濺射鍍膜設備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術(shù)采用圓周鍍膜方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本技術(shù)采用直線鍍膜方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本技術(shù)的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中ト被鍍エ件，2-靶材，3-磁鐵，4-磁力線，5-電子，6_鍍膜室，7鍍膜室門，8-エ件轉(zhuǎn)架，9-圓柱磁控靶，10-充氣系統(tǒng)，11靶擋板，12真空抽氣ロ。具體實施方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本技術(shù)做進ー步的解釋說明如圖4所示，一種閉合磁場非平衡磁控濺射鍍膜設備，包括鍍膜室6、鍍膜室門7、エ件轉(zhuǎn)架8、圓柱磁控靶9、充氣系統(tǒng)10、靶擋板11及真空抽氣ロ 12，所述鍍膜室門7通過鉸鏈固定在鍍膜室6上，在所述鍍膜室6的外壁上設有真空抽氣ロ 12，在鍍膜室6的下蓋上設有エ件轉(zhuǎn)架8，在本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種閉合磁場非平衡磁控濺射鍍膜設備，包括鍍膜室、鍍膜室門、工件轉(zhuǎn)架、圓柱磁控靶、充氣系統(tǒng)、靶擋板及真空抽氣口，所述鍍膜室門通過鉸鏈固定在鍍膜室上，在所述鍍膜室的外壁上設有真空抽氣口，在鍍膜室的下蓋上設有工件轉(zhuǎn)架，在鍍膜室的上蓋上設有圓柱磁控靶和充氣系統(tǒng)，所述工件轉(zhuǎn)架與偏壓電源相連接；其特征在于所述圓柱磁控靶的設置數(shù)量為大于或等于4的偶數(shù)個，圓柱磁控靶磁鐵的磁極面向被鍍工件設置，并使各圓柱磁控靶之間形成閉合的磁回路；其中，奇數(shù)圓柱磁控靶磁鐵的磁極是N？S？N，偶數(shù)圓柱磁控靶磁鐵的磁極是S？N？S，或者奇數(shù)圓柱磁控靶磁鐵的磁極是S？N？S，偶數(shù)圓柱磁控靶磁鐵的磁極是N？S？N。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金廣福，
申請(專利權(quán))人：愛發(fā)科中北真空沈陽有限公司，
類型：實用新型
國別省市：