[發明專利]一種高能量脈沖式磁控濺射方法及磁控濺射裝置

無效

• 申請號: 201310024628.0
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103938166A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 盧偉賢;謝貫堯;張忠祥;易敏龍;劉耀鴻
• 申請（專利權）人: 香港生產力促進局;香港表面處理學會有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 武君

技術領域

本發明屬于涂層制備技術領域，具體涉及一種高能量脈沖式磁控濺射方法及磁控濺射裝置。

背景技術

目前在香港本地，超過300家制造業工廠采用離子電鍍技術制備鐘表、手機殼、汽車零部件、刀具及模具等。通常，采用離子電鍍技術制備的鍍層厚度一般小于2微米。近年來，各大品牌公司致力于將產品的鍍層厚度提高，一般要求大于2微米左右，以提高其高科技形象。由于等離子電鍍技術中采用有限的電離百分比，一般電離百分比大于10%，以常規的磁控濺射方法制作的厚度大于2微米的厚離子鍍層的附著力較差。此外，以陰極電弧蒸發方式制備的鍍層由于存在大顆粒噴出，導致鍍層表面較為粗糙，且鍍層的光潔度欠佳。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種利用高能量脈沖式磁控濺射方法及磁控濺射裝置獲得不同顏色的大于2微米的涂層。

本發明提供一種高能量脈沖式磁控濺射方法，包括以下幾個步驟：

步驟一：將樣品清洗置入真空腔中，安裝陰極靶材，對真空腔進行抽真空；

步驟二：通入氬氣對樣品進行等離子體清洗；

步驟三：通入氬氣作為濺射氣體，在樣品的表面進行直流濺射或脈沖濺射，形成過渡層；

步驟四：通入反應氣體，在過渡層表面進行脈沖濺射，形成涂層；

步驟五：關閉濺射陰極及電源，停止通入的反應氣體，取出表面濺射有涂層的樣品。

進一步地，所述步驟一中真空腔抽真空后氣體壓強低于1E-4mbar。

進一步地，所述步驟一中靶材為單極靶材或雙極靶材，靶材的材料為金屬、半導體或者合金。

進一步地，所述步驟二中通入氬氣對樣品進行等離子體清洗具體為：通入氬氣的氣體流量為80~120sccm，偏壓電源脈沖時間為0.4~2.3μs，偏壓電源脈沖頻率為5~350kHz，偏壓電源電壓為20~50V，偏壓電源電流為0.1~1.2A，向樣品施加偏壓10~20分鐘。優選，所述通入氬氣的氣體流量為120sccm，所述偏壓電源脈沖時間為0.8μs，所述偏壓電源脈沖頻率為240kHz，所述偏壓電源電壓為50V，所述偏壓電源電流為0.27A。

進一步地，所述步驟三中采用直流濺射過渡層時具體為：通入氬氣的氣體流量為80~120sccm，直流電源電壓為500V，直流電源電流為0.3A，直流電源功率為170W，濺射時間為10~15分鐘。

進一步地，所述步驟三中采用脈沖濺射過渡層時具體為：通入氬氣的氣體流量為80~120sccm，直流電源電流為1.5~3A，直流電源電壓為600~1016V，直流電源功率為1800~3000W，?直流電源脈沖占空比為ON/Period:?（10~80）/（130~1050）μs，脈沖濺射時間為10~15分鐘。

進一步地，所述步驟四中在過渡層的表面進行脈沖濺射成膜材料的過程具體為：通入反應氣體的氣體流量15~35sccm，直流電源電流1.5~3A，直流電源電壓600~1016V，直流電源功率為1800~3000W，?直流電源脈沖占空比為ON/Period:?（10~80）/（130~1050）μs，直流電源濺射率為1~1.8微米/小時，濺射時間大于2小時。

進一步地，所述步驟四中通過控制直流電源功率、直流電源脈沖占空比以及通入反應氣體的氣體流量，控制制備的涂層顏色。

本發明提供一種高能量脈沖式磁控濺射裝置，包括真空腔、抽真空設備、電源、中央控制單元，所述電源包括脈沖發生單元、偏壓電源和直流電源；所述偏壓電源連接于樣品上，所述直流電源連接于靶材上，所述脈沖發生單元通過數據線與中央控制單元連接，并且該脈沖發生單元由直流電源推動產生脈沖電流，并將該電流輸出至真空腔的靶材中。

本發明具有的優點在于：

1.?本發明相比傳統磁控濺射技術，參與反應的氣體和靶材粒子離化率大大提高，從而成膜的密度、均勻度等特性都大大改善；

2.?本發明消除了制造厚涂層過程的熱效應，減少成膜的內部應力；

3.相比傳統技術中通過調節氣流量來調節涂層顏色的單一方式，本發明中可以通過調節脈沖波形的方法來實現涂層顏色調節，該調節方法更為精準、范圍更大、制作過程也更為穩定；

4.?本發明可以在現有磁控濺射設備基礎上進行改造，僅需更換電源獲得，從而降低設備升級的成本。

附圖說明

圖1是本發明提出的一種高能量脈沖式磁控濺射方法的流程圖；

圖2是本發明提出的一種高能量脈沖式磁控濺射裝置的俯視圖；