[發明專利]平面式磁控濺射便攜插件式增磁裝置

無效

• 申請號: 200710099492.4
• 申請日: 2007-05-23
• 公開（公告）號: CN101050520A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 刁訓剛;王懷義;杜心康;楊海剛;郝維昌;王天民
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 賈玉忠;盧紀

技術領域

本發明涉及磁控濺射薄膜制備裝置，特別是一種平面式磁控濺射便攜插件式增磁裝置。

背景技術

目前常用的磁控濺射薄膜制備技術中，平面式磁控濺射設備是一種重要的薄膜制備設備，其原理為：用于增加氣氛電離程度的永磁強磁材料被封裝在陰極靶位的不銹鋼腔體內，濺射過程中依靠通過腔體內的水的流動來冷卻強磁體以防止過熱而磁性減弱甚至完全清磁。由于不銹鋼磁體封裝腔體有一定的厚度，且磁體又不能緊密地與腔體內表面接觸，濺射靶材又有一定的厚度，當靶材料放置于陰極靶位的不銹鋼平面上時，穿過靶材料的有效磁場強度往往很低，進而在實際濺射過程中靠磁約束增加氣氛的電離程度會受到很大的限制，特別是射頻濺射非導電性介質材料薄膜時，成膜率一般勻很低，要達到一定的薄膜厚度，濺射時間往往會很長，在不改變磁控濺射設備的前提下，如何提高薄膜的成膜率，大大縮短制備周期無疑是一項非常有益的工作。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，在現有平面式磁控濺射裝置的基礎上，在不對原裝置上的設備進行改造的前提下，提供一種能夠使成膜率大大提高的平面式磁控濺射便攜插件式增磁裝置。

本發明的技術解決方案是：平面式磁控濺射便攜插件式增磁裝置，其特點在于包括：附加中心圓柱形永磁強磁體、附加環形永磁強磁體、內散熱環和外散熱環、陰極罩和陽極罩，附加中心圓柱形永磁強磁體和附加環形永磁強磁體分別和設備陰極靶位固有的內置中心圓柱形永磁強磁體和內置環形永磁強磁體同極性相互加強對應放置；在附加中心圓柱形永磁強磁體和附加環形永磁強磁體之間放置內散熱環，在附加環形永磁強磁體外放置外散熱環；靶材和外散熱環分別罩有陰極罩和陽極罩，用于固定保護靶材和外散熱環；附加中心圓柱形永磁強磁體和附加環形永磁強磁體除了與陰極靶位平面接觸外，均不與內散熱環、外散熱環和靶材接觸。

本發明的原理是：在與濺射電壓相垂直的正交磁場的作用下，通過電離氣氛中的電子在靶表面上方在正交電場一磁場的共同作用下作近于擺線的環形軌道運動，以此提高氣氛電離程度，進而提高等離子體氣氛中的正離子A_r⁺等的濃度，正離子A_r⁺等在電場加速作用下轟擊靶材，通過動量轉移過程使靶材原子(或分子)以一定的定向動能飛向置于與靶材相對放置于陽極位置的基片來制備薄膜。顯然，穿過靶材在靶表面上方的與電場正交的磁場強度的不同對濺射效率有決定性的影響，本發明就是通過增加放置在位于陰級靶位上的一個增磁裝置，該裝置與設備原磁體材料極性配置相對應一致，這樣濺射過程中，由于靶材表面上方的正交磁場大大增強了，氣氛電離率大大增加，進而可大大提高成膜率。

本發明與現有技術相比的優點在于：本發明在不對原裝置上的設備進行改造的前提下，在射頻濺射完全相同的濺射參數下，能大大提高薄膜成膜率。同時在直流濺射下，能大大降低濺射電壓，增大濺射板流，對制備低密度的功能薄膜材料帶來極大的方便。

附圖說明

圖1為本發明的結構原理圖；

圖2為利用本發明裝置的對比效果實驗圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明由附加中心圓柱形永磁強磁體1、附加環形永磁強磁體2、內散熱環3、外散熱環4、陰極屏蔽罩5、陽極屏蔽罩6組成。附加中心圓柱形永磁強磁體1和附加環形永磁強磁體2分別和設備陰極靶位固有的內置中心圓柱形永磁強磁體8和內置環形永磁強磁體9同極性相互加強對應放置，在附加中心圓柱形永磁強磁體1和附加環形永磁強磁體2之間放置內散熱環3，在附加環形永磁強磁體外放置外散熱環4，陰極罩5、陽極罩6用于固定、保護靶材7和外散熱環4。附加中心圓柱形永磁強磁體1和附加環形永磁強磁體2除了與陰極靶位平面10接觸外，均不與內散熱環3、散熱環4和靶材7接觸。

上述中的內熱環3和外散熱環4的材料均為銅；陰極罩5和陽極罩6的材料均為不銹鋼。

利用附加磁體與原磁體的同極性相互加強，當放置靶材后，穿過靶材7上方的有效橫向正交磁場能大大加強，提高了濺射氣氛的電離率，增加了氣氛電離后的正離子(A_r⁺等)對靶材7表面的轟擊強度，最終增加了濺射靶材料的被濺射出的原子或分子，使基片表面成膜率大大提高。