[發(fā)明專利]一種離子源輔助高功率脈沖磁控濺射沉積裝置

在審

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• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107723674A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫德恩;李靜;梁斐珂
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/56
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物理氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種離子源輔助高功率脈沖磁控濺射沉積裝置。

背景技術(shù)

磁控濺射是物理氣相沉積一種，在二極濺射中增加一個平行于靶表面的封閉磁場，借助于靶表面上形成的正交電磁場把二次電子束縛在靶表面特定區(qū)域來增強電離效率，增加離子密度和能量，從而實現(xiàn)高速濺射的過程。但是，傳統(tǒng)磁控濺射的金屬離化率一般低于10％，濺射粒子大多以原子狀態(tài)存在。由于控制和影響入射粒子荷能狀態(tài)和空間分布的手段主要是電、磁場，因此，提高等離子體離化率，使中性不可控粒子轉(zhuǎn)變?yōu)閹щ婋x子，將有利于精確控制成膜過程，從而獲得高品質(zhì)致密薄膜。高功率脈沖磁控濺射技術(shù)可以彌補這一缺點。

1999年，瑞典V.Kouznetsov等人提出高功率脈沖磁控濺射技術(shù)，利用較高的脈沖峰值功率和較低的脈沖占空比來產(chǎn)生高的濺射材料離化率。它的峰值功率是普通磁控濺射的100倍，約為1000～3000W/cm²，等離子體密度可大于10¹⁸m^-3數(shù)量級，濺射材料離化率最高可達90％以上。但是，由于靶電位較低，金屬在離化之后被大量的吸回，導(dǎo)致薄膜沉積速率大大降低，約為普通磁控濺射的20％～30％。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種離子源輔助高功率脈沖磁控濺射沉積裝置，提高沉積速率的同時獲得致密薄膜。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種離子源輔助高功率脈沖復(fù)合磁控濺射沉積裝置，包括：

真空腔室；

設(shè)置在所述真空腔室內(nèi)由偏壓電源供電的用于承載和轉(zhuǎn)動工件的工件轉(zhuǎn)架；

與所述真空腔室連接的真空泵；

設(shè)置在所述真空腔室內(nèi)璧安裝的離子源槍、與高功率脈沖磁控濺射電源相連接的第一磁控濺射靶槍、分布設(shè)置在所述第一磁控濺射靶槍兩側(cè)相向設(shè)置并與所述第一磁控濺射靶槍的連線的夾角成預(yù)定角度的第二磁控濺射靶槍；

其中，所述離子源槍與所述第一磁控濺射靶槍在所述真空腔室內(nèi)壁相向設(shè)置。

其中，所述第二磁控濺射靶槍與所述第一磁控濺射靶槍的連線的夾角為80°～100°。

其中，所述離子源槍的離子源為熱絲離子源。

其中，所述熱絲離子源為鎢絲離子源。

其中，所述離子源為線形離子源。

其中，所述線形離子源為矩形陽極層線形離子源。

其中，與所述第二磁控濺射靶槍連接的電源為直流磁控濺射電源、脈沖磁控濺射電源或中頻磁控濺射電源。

其中，所述偏壓電源為直流電源或直流脈沖偏壓電源。

其中，所述第一磁控濺射靶槍的數(shù)量為多個，多個與所述高功率脈沖磁控濺射電源連接的所述第一磁控濺射靶槍為線性排列的圓盤型靶槍，所述第二磁控濺射靶槍為矩形平面磁控靶槍。

其中，所述圓盤型靶槍為靶面直徑80mm～90mm，純度大于等于99.995％的Cr圓盤型靶槍。

本發(fā)明實施例所提供的離子源輔助高功率脈沖復(fù)合磁控濺射沉積裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供離子源輔助高功率脈沖復(fù)合磁控濺射沉積裝置，通過在真空腔室內(nèi)相向設(shè)置離子源槍與第一磁控濺射靶槍，由高功率脈沖磁控濺射電源連接的第一磁控濺射靶槍提供較高的離化金屬離子，線性離子源提供較高的離化氣體離子，兩者共同作用提高了系統(tǒng)的離化率。同時，通過分布設(shè)置在所述第一磁控濺射靶槍兩側(cè)相向設(shè)置并與所述第一磁控濺射靶槍的連線的夾角成預(yù)定角度的第二磁控濺射靶槍，使得高功率脈沖磁控濺射與普通磁控濺射相結(jié)合，發(fā)揮二者的優(yōu)勢，在提高沉積速率的同時，獲得致密薄膜。此外，第一磁控濺射靶槍與離子源槍位置相向配置，使得高速沉積化合物薄膜成為可能，這種位置分布設(shè)計，使得濺射過程與反應(yīng)過程相分離，第一磁控濺射靶槍可以在金屬模式下高速沉積，沉積薄膜經(jīng)過離子源槍時，離化的氣體離子在生長金屬薄膜表面與金屬原子發(fā)生化學反應(yīng)，形成化合物薄膜。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的離子源輔助高功率脈沖復(fù)合磁控濺射沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式