專(zhuān)利名稱(chēng)：耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及薄膜制備領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種耦合磁場(chǎng)輔助的電弧離子鍍 沉積裝置，用以提高薄膜的沉積速率和沉積均句性，減少靶材大顆粒的發(fā)射，提 高耙材刻蝕均勻性。
背景技術(shù)：
電弧離子鍍是工業(yè)4tm生產(chǎn)以及科學(xué)研究中最重要的技術(shù)之一，由于其結(jié)構(gòu)
簡(jiǎn)單，離化率高(70%-80%)，入射粒子能量高，繞射性好，可實(shí)現(xiàn)低溫沉積等 一系列優(yōu)點(diǎn)，使電弧離子鍍技術(shù)得到快速發(fā)展并獲得廣泛應(yīng)用，展示出很大的經(jīng) 濟(jì)效益和工業(yè)應(yīng)用前景。
真空電弧放電是低壓大電流放電，真空電弧的行為被陰極表面許多快速游動(dòng)， 高度明亮的陰極斑點(diǎn)所控制。陰極斑點(diǎn)及弧根的運(yùn)動(dòng)決定了整個(gè)電弧的運(yùn)動(dòng)，相 鄰弧斑的次第燃起和熄滅構(gòu)成了弧斑的運(yùn)動(dòng)。盡管對(duì)弧斑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的過(guò)程還沒(méi)有 確切的了解，但是為了更好的提高沉積薄膜的質(zhì)量和有效的利用靶材，提高放電 穩(wěn)定性，必須對(duì)弧斑的運(yùn)動(dòng)以及等離子體的傳輸進(jìn)行合理的控制。
目前的電弧離子鍍技術(shù)主要是在靶材附近施加磁場(chǎng)來(lái)控制弧斑的運(yùn)動(dòng)，來(lái)提 高放電穩(wěn)定性和靶材刻蝕率。主要有在小尺寸圓柱靶下加軸向磁場(chǎng)，大的平面靶 施加拱形磁場(chǎng)。由于電弧離子鍍主要靠靶面上的陰極斑點(diǎn)的放電來(lái)沉積所需薄膜 的，因此是一種點(diǎn)狀源，這些傳統(tǒng)的單純?cè)诎忻娓浇┘哟艌?chǎng)的方法雖然可以有 效地控制弧斑在靶面的運(yùn)動(dòng),但是并沒(méi)有解決等離子在傳輸空間分布的不均勻性， 同時(shí)，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，造成了部分離子隨著靶材周?chē)艌?chǎng)的分布運(yùn)動(dòng)而流 失，造成了基體處離子密度的下降。而且長(zhǎng)時(shí)間的刻蝕容易在靶面上形成刻蝕軌 道，造成靶材刻蝕的不均勻。
電弧離子鍍技術(shù)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是由于電弧離子鍍中大顆粒的存在，嚴(yán) 重影響了涂層和薄膜的性能和壽命。因此有關(guān)如何解決陰極電弧鍍中大顆粒問(wèn)題 對(duì)陰極電弧的發(fā)展影響很大，成為后期發(fā)展的主要論題，也成為限制電弧離子應(yīng)用范圍的主要因素。目前應(yīng)用較多的是磁過(guò)濾技術(shù)，但是磁過(guò)濾技術(shù)降低了等離 子的傳輸效率，降低了沉積速率，同時(shí)需要增加額外的設(shè)備，成本高。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置， 用以提高薄膜的沉積速率和沉積均勻性，減少薄膜中大顆粒的含量，提高薄膜質(zhì) 量，減少靶材大顆粒的發(fā)射，提高靶材刻蝕均勻性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，電弧離子鍍沉積裝置設(shè)有兩 套磁場(chǎng)發(fā)生裝置， 一套放置于靶材后面，另一套放置于真空室內(nèi)，通過(guò)兩套耦合 的磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的耦合磁場(chǎng)輔助對(duì)基體進(jìn)行沉積。所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，放置于靶材后面的磁場(chǎng)發(fā)生裝置 為在中間安裝鍍鎳純鐵的電磁線(xiàn)圈或者環(huán)形7乂磁體。所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，放置于真空室內(nèi)的磁場(chǎng)發(fā)生裝置 為一個(gè)耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈，耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈放置于真空室內(nèi)的基體一側(cè)或另一所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，放置于真空室內(nèi)的磁場(chǎng)發(fā)生裝置 為兩個(gè)耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈，耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈分別放置于真空室內(nèi)的基體一側(cè)或 兩側(cè)。所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，放置于真空室內(nèi)的靶材外周設(shè)置 有導(dǎo)磁環(huán)。所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，放置于真空室的磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn) 生的磁場(chǎng)極性與放置于靶材后面的磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性相同。所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，電磁線(xiàn)圈的電流形式是直流、交 流或者脈沖的，電流大小通過(guò)調(diào)壓電源調(diào)節(jié)。所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，電磁線(xiàn)圈與靶材同軸，電磁線(xiàn)圈 的位置可調(diào)，通過(guò)調(diào)節(jié)電磁線(xiàn)圈電流的大小來(lái)調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，通過(guò)調(diào)節(jié) 電流的方向來(lái)改變磁極的方向。本實(shí)用新型采用電弧離子鍍沉積裝置通過(guò)乾材對(duì)基體進(jìn)行沉積，磁場(chǎng)發(fā)生裝 置為兩套， 一套放置于靶材后面，主要用以控制弧斑的運(yùn)動(dòng)，另外一套放置于真 空室內(nèi)，主要用以約束等離子體的傳輸，提高傳輸效率和基體附近的離子密度，改善基體附近離子分布的均勻性，達(dá)到提高薄膜沉積速率和沉積均勻性的目的。 兩套磁場(chǎng)裝置配合使用，形成從耙材到基體分布的耦合磁場(chǎng)，達(dá)到一種遠(yuǎn)離平衡 態(tài)的沉積條件，提高沉積薄膜的質(zhì)量。
本實(shí)用新型的磁場(chǎng)發(fā)生裝置有以下特點(diǎn)
1. 放置于靶材后面的磁場(chǎng)發(fā)生裝置尺寸小于靶材直徑(常規(guī)64mm),直接 浸泡在循環(huán)冷卻水中，可以使用可調(diào)節(jié)電流大小的電磁線(xiàn)圈或者使用環(huán)形永磁體, 本實(shí)用新型中使用的電磁線(xiàn)圈中間固定有鍍鎳純鐵，用來(lái)提高磁感應(yīng)強(qiáng)度，鍍鎳 的目的是防止純鐵生銹，降低磁感應(yīng)的強(qiáng)度。使用的環(huán)形永磁體是釹鐵硼磁性材 料，磁性強(qiáng)。靶材周?chē)子袑?dǎo)磁環(huán)，用以增加靶面橫向磁場(chǎng)的分量的強(qiáng)度，提高 弧斑的運(yùn)動(dòng)速度。
2. 放置于靶材后面的磁場(chǎng)發(fā)生裝置使用中間固定高導(dǎo)磁的鍍鎳純鐵的電磁 線(xiàn)圈可以通過(guò)調(diào)節(jié)線(xiàn)圈電流的大小來(lái)調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，通過(guò)調(diào)節(jié)電流的方 向來(lái)改變磁極的方向。使用釹鐵硼環(huán)形永磁體可以通過(guò)改變永磁體與乾材的位置 來(lái)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，磁極的位置不易更換。條件允許的情況下推薦使用前者，前 者可以改善傳統(tǒng)的沉積工藝，通過(guò)提高磁場(chǎng)強(qiáng)度減少顆粒發(fā)射，通交變電流可以 使得弧斑在整個(gè)靶面均勾刻蝕，提高靶材利用率。后者在冷卻水中長(zhǎng)時(shí)間浸泡容 易退磁。
3. 放置于真空室的磁場(chǎng)發(fā)生裝置尺寸大沐據(jù)樣品的尺寸制作)，使用的是 QZY-2高溫漆包線(xiàn)纏繞的電磁線(xiàn)圈，線(xiàn)圈外面纏繞耐高溫的玻璃絲布。線(xiàn)圈引線(xiàn) 使用的是高溫線(xiàn)，并套有瓷管進(jìn)行保護(hù)。線(xiàn)圈與靶材同軸，線(xiàn)圈的位置可以調(diào)節(jié), 可以通過(guò)調(diào)節(jié)線(xiàn)圈電流的大小來(lái)調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，通過(guò)調(diào)節(jié)電流的方向來(lái) 改變磁極的方向。
4. 放置于真空室的磁場(chǎng)發(fā)生裝置可以由一個(gè)電磁線(xiàn)圈或者兩個(gè)電磁線(xiàn)圈組 成。為了達(dá)到不同的目的，樣品擺放的位置可以調(diào)節(jié)。對(duì)于一個(gè)線(xiàn)圈的裝置，樣 品可以放置于線(xiàn)圈的后面、線(xiàn)圈的中間、線(xiàn)圈的前面，由于磁力線(xiàn)的位形不一樣， 可以達(dá)到制備不同性能的薄膜。對(duì)于兩個(gè)線(xiàn)圈的裝置，樣品可以放置于兩個(gè)線(xiàn)圈 的后面、兩個(gè)線(xiàn)圈的中間、兩個(gè)線(xiàn)圈的前面。
5. 放置于真空室的磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性與放置于靶材后面的磁場(chǎng) 發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性相同，對(duì)于真空室內(nèi)只有一個(gè)線(xiàn)圈的情況，磁極按 S-N-S-N或者N-S-N-S分布，對(duì)于真空室內(nèi)有兩個(gè)線(xiàn)圈的情況，磁極按S-N-S-N-S-N或者N-S-N-S-N-S分布。線(xiàn)圈的極性可以通過(guò)調(diào)節(jié)電流的方向來(lái)改 變。
6.放置于真空室的磁場(chǎng)發(fā)生裝置與放置于靶材后面的磁場(chǎng)發(fā)生裝置的磁場(chǎng) 可以單獨(dú)調(diào)節(jié)或者共同調(diào)節(jié)；為了達(dá)到不同的沉積效果，電磁線(xiàn)圈的電流形式可
以是直流，交流或者脈沖的，電流大小可以通過(guò)調(diào)壓電源調(diào)節(jié)；本實(shí)用新型的耦 合磁場(chǎng)輔助沉積裝置配合施加在樣品上脈沖偏壓共同使用，可以擴(kuò)大調(diào)節(jié)參數(shù)的 范圍，為制備不同性能的薄膜提供條件。 本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 本實(shí)用新型通過(guò)兩套耦合的磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的耦合磁場(chǎng)，解決了傳統(tǒng)電 弧離子鍍工藝中等離子在傳輸空間分布的不均勻性，提高了薄膜的沉積速率和沉 積均勻性。同時(shí)可以減少靶材顆粒的發(fā)射和薄膜中大顆粒的含量，提高薄膜質(zhì)量。 拓展了制備工藝參數(shù)的范圍，為制備不同性能的薄膜提供條件。
2. 本實(shí)用新型中放置于靶材后面的磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以控制弧斑 的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)增加線(xiàn)圈電流的大小配合耙材周?chē)膶?dǎo)磁環(huán)，可以提高乾面橫向磁 場(chǎng)分量的大小，提高弧斑的運(yùn)動(dòng)速度，減少大顆粒的發(fā)射，通過(guò)改變線(xiàn)圈電流的 形式，比如通交流電，可以使弧斑在整個(gè)乾面上均勻刻蝕，提高靶材利用率。
3. 本實(shí)用新型中兩套磁場(chǎng)的耦合使用，可以改善等離子在傳輸空間分布。通 過(guò)調(diào)節(jié)放置于真空室的磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小，可以改變基體處離子的密 度、分布，改變薄膜的沉積速率以及薄膜的性能。
4. 本實(shí)用新型中樣品在不同位置的擺放可以達(dá)到不同的制備效果。不同位置 的磁場(chǎng)位形，大小不同，離子的運(yùn)動(dòng)軌跡不同，沉積薄膜的性能會(huì)有所不同。
5. 本實(shí)用新型中在放置于真空室的磁場(chǎng)發(fā)生裝置中通交流電或者脈沖電流， 會(huì)引起帶電粒子在傳輸空間的振蕩。增加帶電粒子之間的碰撞，提高離化率。同 時(shí)，可以給等離子傳輸空間的大顆粒充電，在偏壓的作用下排除顆粒在薄膜上的 沉積。
6. 本實(shí)用新型的耦合磁場(chǎng)輔助沉積裝置配合施加在樣品上脈沖偏壓共同使 用，可以擴(kuò)大調(diào)節(jié)參數(shù)的范圍，為制備不同性能的薄膜提供條件。同時(shí)，可以通 過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)達(dá)到制備高質(zhì)量薄膜的要求。
圖1是實(shí)施例1電弧離子鍍沉積裝置示意圖。圖2 (a) - (b)是實(shí)施例l磁場(chǎng)分布示意圖。其中，圖2 (a)靶材附近磁力 線(xiàn)分布圖；圖2 (b)真空室內(nèi)從乾材到基體的磁場(chǎng)分布圖。圖3 (a) - (b)是薄膜的沉積速率變化圖。其中，圖3 (a)基體處距離耙基 中心不同位置薄膜的沉積速率；圖3 (b)沉積速率隨靶材表面靶沿處橫向磁場(chǎng)分 量的變化圖。圖4是實(shí)施例2電弧離子鍍沉積裝置示意圖。圖5是實(shí)施例2真空室內(nèi)從乾材到基體的磁力線(xiàn)分布圖。圖6是實(shí)施例2真空室內(nèi)從乾材到基體的磁場(chǎng)大小分布圖。圖7是實(shí)施例3電弧離子鍍沉積裝置示意圖。圖8是實(shí)施例3真空室內(nèi)從耙材到基體的磁力線(xiàn)分布圖。圖9是實(shí)施例4電弧離子鍍沉積裝置示意圖。圖IO是實(shí)施例4真空室內(nèi)從乾材到基體的磁力線(xiàn)分布圖。圖11是實(shí)施例5電弧離子鍍沉積裝置示意圖。圖12是實(shí)施例5真空室內(nèi)從乾材到基體的磁力線(xiàn)分布圖。圖中，l真空室；2基體(試樣)；3導(dǎo)磁環(huán)；4靶材；5鍍鎳純鐵；6電磁線(xiàn) 圈；7進(jìn)水管；8出水管；9引弧線(xiàn)圈；IO引弧針；11耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)例圖以及磁場(chǎng)的分布圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 實(shí)施例1:改善的傳統(tǒng)電弧離子鍍沉積裝置釆用單純?cè)诎颐娓浇┘哟艌?chǎng)的方法控制弧斑在靶面上的運(yùn)動(dòng)，見(jiàn)附圖i,電弧離子鍍沉積裝置主要包括真空室1、基體(試樣)2、導(dǎo)磁環(huán)3、靶材4、鍍 鎳純鐵5、電磁線(xiàn)圈6、進(jìn)水管7、出水管8、引弧線(xiàn)圈9、引弧針10等，真空室 l內(nèi)設(shè)置基體(試樣)2、導(dǎo)磁環(huán)3、靶材4、引弧針I(yè)O,靶材4正面與基體(試 樣)2相對(duì)，靶材4背面設(shè)有電磁線(xiàn)圈6，在電磁線(xiàn)圈6中間安裝鍍鎳純鐵5，循 環(huán)水通過(guò)進(jìn)水管7、出水管8進(jìn)行循環(huán)，對(duì)靶材4進(jìn)行冷卻，鍍鎳純鐵5與電磁 線(xiàn)圈6安裝于冷卻水內(nèi)；引弧針10連至真空室1外的引弧線(xiàn)圈9，引弧線(xiàn)圈9帶 動(dòng)引弧針10與乾材4接觸進(jìn)行引弧；導(dǎo)磁環(huán)3設(shè)置于革巴材4外周，可增加橫向磁 場(chǎng)分量，提高電弧斑點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度。傳統(tǒng)的單獨(dú)利用永磁體來(lái)約東弧斑的方法靠永 磁體與靶材之間的距離來(lái)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，不能連續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍小，長(zhǎng) 時(shí)間在冷卻水中浸泡容易消磁。采用中間固定高導(dǎo)磁的鍍鎳純鐵的電磁線(xiàn)圈可以通過(guò)調(diào)節(jié)線(xiàn)圈電流的大小來(lái)連續(xù)調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。同時(shí)在乾材周?chē)子袑?dǎo) 磁環(huán)，可以提高靶面橫向磁場(chǎng)分量的強(qiáng)度，提高弧斑的運(yùn)動(dòng)速度，減少顆粒的發(fā) 射。線(xiàn)圈中通交流電可以使弧斑在整個(gè)靶面上均勻刻蝕，提高靶材利用率。
但是這種傳統(tǒng)的沉積裝置的磁場(chǎng)位形不均勻，見(jiàn)附圖2(a)-(b)。而且由于 電弧離子麟點(diǎn)狀源的憐性，使得等離子體在傳輸空間分布不均勻，造成薄膜沉 積的不均勻。附圖3 (a)是基體處不同位置薄膜的沉積速率，遠(yuǎn)離中心處的沉積 速率有很大的下降。同時(shí)，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，造成了部分離子隨著靶材周?chē)?磁場(chǎng)的分布運(yùn)動(dòng)而流失，造成了基體處離子密度的下降，沉積速率下降，見(jiàn)附圖 3 (b)。
實(shí)施例2
與實(shí)施例l不同之處在于釆用新型的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置， 由兩套磁場(chǎng)發(fā)生裝置組成， 一套放置于靶材后面，磁場(chǎng)發(fā)生裝置和實(shí)施例1中的 相同，即在電磁線(xiàn)圈6中間安裝鍍鎳純鐵5，主要用以控制弧斑的運(yùn)動(dòng)，另外一 套耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈11放置于真空室1內(nèi)的基體(試樣)2背面，由一個(gè)線(xiàn)圈組 成，主要用以約東等離子體的傳輸，提高傳輸效率和基體附近的離子密度，改善 基體附近離子分布的均勻性，達(dá)到提高薄膜沉積速率和沉積均勻性的目的。樣品 放置于線(xiàn)圈的前面附近，見(jiàn)附圖4。
放置于真空室內(nèi)的電磁線(xiàn)圈和靶材同軸，產(chǎn)生的磁場(chǎng)和放置于靶材后面的裝 置產(chǎn)生的磁場(chǎng)形成S-N-S-N的分布，見(jiàn)附圖5。這種耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉 積裝置可以改善等離子傳輸空間的磁場(chǎng)分布，見(jiàn)附圖6，提高等離子體的傳輸效 率。通過(guò)調(diào)節(jié)基體后線(xiàn)圈的電流可以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)度和帶電粒子的分布，達(dá)到不 同的沉積速率和薄膜質(zhì)量的目的。
基體后的線(xiàn)圈通交流電或者脈沖電流，會(huì)引起帶電粒子在傳輸空間的振蕩。 增加帶電粒子之間的碰撞，提高離化率。同時(shí)，可以給等離子傳輸空間的大顆粒 充電，在偏壓的作用下排除顆粒在薄膜上的沉積。
實(shí)施例3
與實(shí)施例l不同之處在于采用新型的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置， 由兩套磁場(chǎng)發(fā)生裝置組成， 一套放置于靶材后面，磁場(chǎng)發(fā)生裝置和實(shí)施例1中的 相同，即在電磁線(xiàn)圈6中間安裝鍍鎳純鐵5，另外一套磁場(chǎng)發(fā)生裝置(耦合增強(qiáng) 磁場(chǎng)線(xiàn)圈11)和實(shí)施例2中的相同，磁場(chǎng)位形和調(diào)節(jié)的工藝也相同。不同的是耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈ll放置于真空室l內(nèi)的基體(試樣)2前面，見(jiàn)附圖7， 8。樣品 擺放在線(xiàn)圈的后面與實(shí)施例2效果不同，因?yàn)闃悠犯浇艌?chǎng)位形的不同造成的帶 電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡不同，沉積薄膜的結(jié)構(gòu)性能會(huì)有所不同。同時(shí)，樣品前面的線(xiàn) 圈相當(dāng)于一段磁過(guò)濾系統(tǒng)，可以減少顆粒在薄膜表面的沉積。 實(shí)施例4
與實(shí)施例l不同之處在于釆用新型的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置， 由兩套磁場(chǎng)發(fā)生裝置組成， 一套放置于靶材后面，磁場(chǎng)發(fā)生裝置和實(shí)施例1中的 相同，即在電磁線(xiàn)圈6中間安裝鍍鎳純鐵5，主要用以控制弧斑的運(yùn)動(dòng)，另外一 套磁場(chǎng)發(fā)生裝置(耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈11)由兩個(gè)線(xiàn)圈組成，分別放置于真空室l 內(nèi)的基體(試樣)2前面和背面，兩個(gè)線(xiàn)圈之間有一定的距離，在本實(shí)例中是80cm， 樣品放置于兩個(gè)線(xiàn)圏的中間，具體的說(shuō)是第二線(xiàn)圈的前面附近，見(jiàn)附圖9。
放置于真空室內(nèi)的電磁線(xiàn)圈和靶材同軸，產(chǎn)生的磁場(chǎng)和放置于靶材后面的裝 置產(chǎn)生的磁場(chǎng)形成S-N-S-N-S-N的分布，見(jiàn)附圖IO。真空室內(nèi)兩個(gè)線(xiàn)圈可以更好 的改善等離子傳輸空間的分布，基體前面的一個(gè)線(xiàn)圈相當(dāng)于一段磁過(guò)濾系統(tǒng)，可 以減少顆粒在薄膜表面的沉積，提高薄膜的質(zhì)量。
基體后面的線(xiàn)圈可以進(jìn)一步提高等離子體的傳輸效率。提高基體附近離子密 度，提高沉積速率。兩個(gè)線(xiàn)圈的優(yōu)化調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)制備高質(zhì)量的薄膜，同時(shí)又改 進(jìn)了傳統(tǒng)的磁過(guò)濾系統(tǒng)等離子體傳輸距離太長(zhǎng)造成沉積速率大幅度下降以及設(shè)備 復(fù)雜帶來(lái)的弊端。
實(shí)施例5
與實(shí)施例l不同之處在于釆用新型的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置， 由兩套磁場(chǎng)發(fā)生裝置組成， 一套放置于靶材后面，磁場(chǎng)發(fā)生裝置和實(shí)施例1中的 相同，即在電磁線(xiàn)圈6中間安裝鍍鎳純鐵5，另外一套磁場(chǎng)發(fā)生裝置(耦合增強(qiáng) 磁場(chǎng)線(xiàn)圈ll)由兩個(gè)線(xiàn)圈組成，磁場(chǎng)發(fā)生裝置和實(shí)施例4中的相同，磁場(chǎng)位形和 調(diào)節(jié)的工藝也相同。不同的是兩個(gè)耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈11均放置于真空室內(nèi)的基體 (試樣)2前面，見(jiàn)附圖ll， 12。樣品放置于真空室內(nèi)兩個(gè)線(xiàn)圈的后面與實(shí)施例 4效果不同，兩個(gè)線(xiàn)圈配合可以更好的約東等離子體的傳輸，提高傳輸效率。樣 品前面的兩個(gè)線(xiàn)圈相當(dāng)于一段長(zhǎng)的磁過(guò)濾系統(tǒng),可以減少顆粒在薄膜表面的沉積， 提高薄膜的質(zhì)量。同時(shí)又減少了傳統(tǒng)磁過(guò)濾系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)約了成本?？梢詽M(mǎn) 足制備高質(zhì)量薄膜的要求。
權(quán)利要求1、耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，其特征在于電弧離子鍍沉積裝置設(shè)有兩套磁場(chǎng)發(fā)生裝置，一套放置于靶材后面，另一套放置于真空室內(nèi)，通過(guò)兩套耦合的磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的耦合磁場(chǎng)輔助對(duì)基體進(jìn)行沉積。
2、 按照權(quán)利要求l所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，其特征在于 放置于靶材后面的磁場(chǎng)發(fā)生裝置為在中間安裝鍍鎳純鐵的電磁線(xiàn)圈或者環(huán)形永磁 體。
3、 按照權(quán)利要求l所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，其特征在于 放置于真空室內(nèi)的磁場(chǎng)發(fā)生裝置為 一個(gè)耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈，耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈放 置于真空室內(nèi)的基體一側(cè)或另 一側(cè)。
4、 按照權(quán)利要求l所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，其特征在于 放置于真空室內(nèi)的磁場(chǎng)發(fā)生裝置為兩個(gè)耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈，耦合增強(qiáng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈分 別放置于真空室內(nèi)的基體一側(cè)或兩側(cè)。
5、 按照權(quán)利要求l所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，其特征在于 放置于真空室內(nèi)的靶材外周設(shè)置有導(dǎo)磁環(huán)。
6、 按照權(quán)利要求l所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，其特征在于 放置于真空室的磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性與放置于靶材后面的磁場(chǎng)發(fā)生裝置 產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性相同。
7、 按照權(quán)利要求2、 3或4所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，其特 征在于電磁線(xiàn)圈的電流形式是直流、交流或者脈沖的，電流大小通過(guò)調(diào)壓電源 調(diào)節(jié)。
8、 按照權(quán)利要求2、 3或4所述的耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，其特 征在于電磁線(xiàn)圈與靶材同軸，電磁線(xiàn)圈的位置可調(diào)，通過(guò)調(diào)節(jié)電磁線(xiàn)圈電流的 大小來(lái)調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，通過(guò)調(diào)節(jié)電流的方向來(lái)改變磁極的方向。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及薄膜制備領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種耦合磁場(chǎng)輔助電弧離子鍍沉積裝置，用以提高薄膜的沉積速率和沉積均勻性，減少靶材大顆粒的發(fā)射，提高靶材刻蝕均勻性。本實(shí)用新型電弧離子鍍沉積裝置設(shè)有兩套磁場(chǎng)發(fā)生裝置，一套放置于靶材后面，另一套放置于真空室內(nèi)，通過(guò)兩套耦合的磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的耦合磁場(chǎng)輔助對(duì)基體進(jìn)行沉積。本實(shí)用新型通過(guò)兩套耦合的磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的耦合磁場(chǎng)，解決了傳統(tǒng)工藝等離子在傳輸空間分布的不均勻性，提高了薄膜的沉積速率和沉積均勻性。同時(shí)可以減少靶材顆粒的發(fā)射和薄膜中大顆粒的含量，提高薄膜質(zhì)量，拓展了制備工藝參數(shù)的范圍，為制備不同性能的薄膜提供條件。
文檔編號(hào)C23C14/32GK201158701SQ200820010140
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月9日
發(fā)明者超 孫, 駿 宮, 昊 杜, 英 楊, 肖金泉, 趙彥輝, 郎文昌, 聞立時(shí) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所