本發(fā)明涉及一種磁控濺射裝置,尤其是一種圓柱面磁控濺射裝置。
背景技術:
磁控濺射技術可通過調(diào)節(jié)靶的組分、濺射參數(shù)以及設備的機械結構等方法來改善膜層的性質和不受基片性質的影響,其產(chǎn)品具有優(yōu)良的膜層均勻性、膜層與基片結合牢固,已在科研及工業(yè)生產(chǎn)領域得到了最為廣泛的應用。近期,人們?yōu)榱私鉀Q平面靶存在著的靶材利用率低、使用周期短、換靶時間長等缺陷,研制了圓柱形磁控濺射器,如中國發(fā)明專利CN 101126152B于2010年4月21日公告的一種柱狀磁控濺射器。該發(fā)明專利結合其中的圖3和圖4介紹了一種現(xiàn)有的圓柱磁控雙面矩形磁控濺射器,該濺射器的磁場結構是由很多的長條形永磁體沿靶軸方向排列成幾列;其工作方式主要有兩種,一是靶芯帶動磁極旋轉、靶筒靜止,形成四周濺射,二是靶芯固定,驅動裝置帶動靶材旋轉,形成定向濺射。這種磁控濺射器雖可對圓柱面進行濺射,卻也存在著不足之處,首先,采用永磁體提供工作磁場,其設備的結構較為復雜且體積龐大,在狹小的空間內(nèi)無法使用;其次,基于濺射過程中,只有平行于靶材表面的磁場才會提高濺射的速率,故此種磁場的利用率較低;最后,在對圓柱狀內(nèi)壁進行濺射沉積時,由于多個長條形永磁體疊加后提供的工作磁場難以均勻,導致濺射沉積層的均勻度較差。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明要解決的技術問題為克服現(xiàn)有技術中的不足之處,提供一種體積小、安裝便捷,使用方便的圓柱面磁控濺射裝置。
為解決本發(fā)明的技術問題,所采用的技術方案為:圓柱面磁控濺射裝置包括同軸心置于管狀襯底中的圓柱陰極靶,連通管狀襯底的進氣管和排氣管,以及與管狀襯底和圓柱陰極靶電連接的等離子體激發(fā)電源,特別是,
所述管狀襯底經(jīng)絕緣座與端部法蘭固定連接;
所述圓柱陰極靶經(jīng)卡套與端部法蘭密封連接;
所述圓柱陰極靶的兩端與勵磁電源電連接。
作為圓柱面磁控濺射裝置的進一步改進:
優(yōu)選地,管狀襯底與絕緣座間串接有過渡法蘭;更便于維護和更換圓柱陰極靶,以及于圓柱陰極靶上安裝不同組分的靶材。
優(yōu)選地,管狀襯底與過渡法蘭經(jīng)密封卡箍固定連接。
優(yōu)選地,端部法蘭經(jīng)螺栓和絕緣座與過渡法蘭固定連接。
優(yōu)選地,管狀襯底、過渡法蘭、絕緣座和端部法蘭間的連接處均置有密封圈。
優(yōu)選地,端部法蘭為磁流體部件,其與卡套動配合密封連接,兩者間的連接處置有絕緣套;使圓柱陰極靶于旋轉狀時,仍能確保管狀襯底中的真空度,利于進一步地提高濺射沉積層的均勻度。
優(yōu)選地,卡套的另一端與電機軸同軸連接。
優(yōu)選地,圓柱陰極靶和卡套的軸心為與水源連通的中空管;利于降低圓柱陰極靶的工作溫度。
優(yōu)選地,圓柱陰極靶的表面附有不同組分的靶材;便于復合膜層的濺射沉積。
優(yōu)選地,等離子體激發(fā)電源為直流電源,或脈沖電源,或射頻電源。
相對于現(xiàn)有技術的有益效果是:
采用這樣的結構后,既由于使用圓柱陰極靶來同時提供工作磁場,避免了永磁體的使用,從而使其結構簡單、體積小、制造成本低,可于狹小的空間內(nèi)使用;又因圓柱陰極靶產(chǎn)生的柱面磁場平行于靶材表面,不僅極大地提高了磁場的均勻性和利用率,也大大地提高了圓柱狀沉積層的均勻度;還由于直接利用管狀襯底來實現(xiàn)真空密封,簡化了裝置的結構,使其安裝便捷、使用方便,提高了裝置的適用性;更因端部法蘭可選擇為與卡套動配合密封連接的磁流體部件,使圓柱陰極靶工作于旋轉狀態(tài)時仍可保證管狀襯底內(nèi)的真空度,進一步地提高了沉積層的均勻度;進而使本發(fā)明極易于廣泛地應用于圓柱狀狹小空間內(nèi)的磁控濺射。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的一種基本結構示意圖。
圖2是本發(fā)明的一種電氣連接示意圖。
圖3是本發(fā)明中的其表面附有不同組分靶材的圓柱陰極靶的一種基本結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進一步詳細的描述。
參見圖1、圖2和圖3,圓柱面磁控濺射裝置的構成如下:
管狀襯底5經(jīng)過渡法蘭3、絕緣座9與端部法蘭1固定連接;其中,管狀襯底5與過渡法蘭3經(jīng)密封卡箍7固定連接,端部法蘭1經(jīng)螺栓和絕緣座9與過渡法蘭3固定連接,管狀襯底5、過渡法蘭3、絕緣座9和端部法蘭1間的連接處均置有密封圈。
進氣管8和排氣管6分別置于管狀襯底5兩端的過渡法蘭3上。
圓柱陰極靶4同軸心置于管狀襯底5中,其兩端均經(jīng)卡套2與端部法蘭1密封連接。端部法蘭1可為磁流體部件,其與卡套2動配合密封連接,兩者間的連接處置有絕緣套10??ㄌ?的另一端與電機軸同軸連接。圓柱陰極靶4和卡套2的軸心為與水源連通的中空管。圓柱陰極靶4的表面附有不同組分的靶材15。
圓柱陰極靶4的兩端與勵磁電源13電連接。等離子體激發(fā)電源11與管狀襯底5和圓柱陰極靶4電連接;其中,等離子體激發(fā)電源11為直流電源(或脈沖電源,或射頻電源)。
磁控濺射時,勵磁電源13為圓柱陰極靶4提供軸向電流,產(chǎn)生平行于圓柱陰極靶4表面的柱面磁場14,等離子體激發(fā)電源11于管狀襯底5和圓柱陰極靶4間形成的徑向電場12,在管狀襯底5內(nèi)激發(fā)出等離子體,從而于管狀襯底5的內(nèi)壁濺射沉積出均勻的膜層。
為獲得更高均勻度的沉積層,可啟動電機,使圓柱陰極靶4旋轉起來,此時作為端部法蘭1的磁流體部件所提供的磁流體密封完全可保證管狀襯底5中的真空度。
當選擇的圓柱陰極靶4的電阻率較高時,為防止圓柱陰極靶4過熱,可將軸心為中空的圓柱陰極靶4與水源連通。
若需濺射復合膜,則可將所需組分的靶材15附于圓柱陰極靶4上。
顯然,本領域的技術人員可以對本發(fā)明的圓柱面磁控濺射裝置進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣,倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi),則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。