[發明專利]一種離子源輔助沉積系統、沉積方法及真空鍍膜設備

有效

• 申請號: 202211032636.5
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115354289B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 田修波;柏賀達
• 申請（專利權）人: 松山湖材料實驗室
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王闖

本發明提供一種離子源輔助沉積系統、沉積方法及真空鍍膜設備，涉及真空鍍膜技術領域。離子源輔助沉積系統包括陰極、陽極、進氣管和絕緣外殼；陰極具有靶面，陰極接有陰極電源；陽極環繞靶面設置，陽極突出于靶面，陽極接有陽極電源；進氣管的出口位于陰極與陽極之間；絕緣外殼環繞靶面設置，以形成電離室，陽極位于電離室內。上述離子源輔助沉積系統能夠增加工作氣體的離化率，在小氣流量的情況下保持放電穩定性，能夠降低等離子體在向外噴射過程中與工作氣體原子碰撞的頻率，從而降低等離子體的能量損失，且等離子體的運動方向不易改變，最終保證有足夠多的等離子體到達基片，增強沉積效果，提高膜層質量。

技術領域

本發明涉及真空鍍膜技術領域，尤其涉及一種離子源輔助沉積系統、沉積方法及真空鍍膜設備。

背景技術

高功率脈沖磁控濺射技術(HiPIMS)是一種基于傳統直流磁控濺射技術新發展出來的技術，其濺射出的等離子體具有離化率高、密度大、能量高等特點，較傳統直流磁控濺射沉積的基片溫度更低、薄基結合力更強、膜層更致密且均勻性更好，被廣泛應用于高端光學、半導體、機械加工、軍事等領域，是一種極具前景的物理氣相沉積技術。

現有的HiPIMS離子源具有靶前離化率高、等離子體無大液滴產生、較純凈等優點。但由于磁場和回吸作用對等離子體的束縛，高密度等離子體主要集中于磁控靶前區域，需要飛行一段距離才能到達基片表面。隨著飛行距離的增加，濺射出來的離子不斷地與其他電子復合或與空間氣體發生碰撞，最終到達基片表面的離子比例遠低于靶前。當靶前產生的高密度高離化等離子體到達基片時，其作用效果已經大打折扣。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的之一是提供一種離子源輔助沉積系統。

本發明提供如下技術方案：

一種離子源輔助沉積系統，包括陰極、陽極、進氣管和絕緣外殼；

所述陰極具有可濺射出電子的靶面，所述陰極接有陰極電源，且所述陰極電源為脈沖電源；

所述陽極環繞所述靶面設置，所述陽極突出于所述靶面，所述陽極接有陽極電源；

所述進氣管設有至少兩個，所述進氣管環繞所述靶面分布，所述進氣管的出口位于所述陰極與所述陽極之間；

所述絕緣外殼環繞所述靶面設置，以形成電離室，所述陽極位于所述電離室內。

作為對所述離子源輔助沉積系統的進一步可選的方案，所述離子源輔助沉積系統還包括第一柵網，所述第一柵網設于所述電離室內，并與所述靶面相對，所述第一柵網與所述絕緣外殼相連，所述第一柵網接有第一電源，所述第一電源為脈沖電源，所述第一電源施加于所述第一柵網的電壓與所述陰極電源施加于所述陰極的電壓耦合異步。

作為對所述離子源輔助沉積系統的進一步可選的方案，所述第一電源施加于所述第一柵網的電壓與所述陰極電源施加于所述陰極的電壓極性相同。

作為對所述離子源輔助沉積系統的進一步可選的方案，所述離子源輔助沉積系統還包括第二柵網，所述第二柵網設于所述電離室內，且位于所述第一柵網背向所述靶面的一側，所述第二柵網與所述絕緣外殼相連，所述第二柵網接有第二電源，所述第二電源為脈沖電源，所述第二電源施加于所述第二柵網的電壓與所述第一電源施加于所述第一柵網的電壓耦合異步。

作為對所述離子源輔助沉積系統的進一步可選的方案，所述第一電源施加于所述第一柵網的電壓、所述第二電源施加于所述第二柵網的電壓均與所述陰極電源施加于所述陰極的電壓極性相同。

作為對所述離子源輔助沉積系統的進一步可選的方案，所述第二電源施加于所述第二柵網的電壓與所述第一電源施加于所述第一柵網的電壓極性相反。

作為對所述離子源輔助沉積系統的進一步可選的方案，所述陽極嵌設于所述絕緣外殼的內壁。