一种设置气体弧光等离子体清洗源的镀膜机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种设置气体弧光等离子体清洗源的镀膜机。所述镀膜机包括磁控溅射镀膜机本体；磁控溅射镀膜机本体包括镀膜室和设于镀膜室内的工件转架和磁控溅射靶；镀膜室的顶部设有空心阴极电子枪，镀膜室的底部设有水冷阳极，空心阴极电子枪的位置与水冷阳极的位置相对应；空心阴极电子枪和水冷阳极分别连接电源的负极和正极。本实用新型专利技术配置了空心阴极电子枪以后，使得在辉光放电中进行镀膜的清洗工件过程和镀膜过程，始终受到弧光放电等离子体的作用，既能提高轰击清洗工件的效果，提高膜基结合力，又进一步提高膜层原子的离化率，有利于改善膜层组织，有利于形成化合物膜层，可以获得到各种优异的薄膜材料。

A Coating Machine with Gas Arc Plasma Cleaning Source

The utility model discloses a coating machine with a gas arc plasma cleaning source. The coating machine includes the main body of the magnetron sputtering coating machine; the main body of the magnetron sputtering coating machine includes the coating chamber and the workpiece rotating frame and the magnetron sputtering target in the coating chamber; the top of the coating chamber is equipped with a hollow cathode electron gun; the bottom of the coating chamber is equipped with a water-cooled anode; the position of the hollow cathode electron gun corresponds to the position of the water-cooled anode; the hollow cathode electron gun and the water-cooled anode are connected respectively. Connect the negative and positive poles of the power supply. After equipped with hollow cathode electron gun, the cleaning process and coating process of coating in glow discharge are always affected by arc discharge plasma, which can not only improve the effect of bombarding cleaning workpiece, improve the adhesion of film base, but also further improve the atom ionization rate of film layer, which is beneficial to improving the structure of film layer and forming compound film layer. All kinds of excellent thin film materials can be obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种设置气体弧光等离子体清洗源的镀膜机
本技术涉及一种镀膜机，具体涉及一种设置气体弧光等离子体清洗源的镀膜机，属于真空镀膜设备领域。
技术介绍
磁控溅射镀膜技术是制备各种高端产品所需薄膜的重要真空镀膜技术。目前在真空镀膜领域采用磁控溅射镀膜机进行镀膜的过程是在辉光放电中进行的。镀膜空间的等离子体密度低，膜基结合力小，获得化合物膜层的工艺难度大。为了提高磁控溅射镀膜空间的等离子体密度，提高金属离化率，研发出来很多方法：如采用阳极层气体离子源、采用阴极电弧源和热丝弧枪等。阳极层气体离子源是利用辉光放电产生的气体离子氩离子对工件进行镀膜前的预轰击清洗，是一种辉光放电气体离子源，虽然它对工件的清洗有一定的作用，但它的等离子体密度仍然较低，对提高膜基结合力和膜层质量的作用还不构理想。阴极电弧源利用冷场致弧光放电产生高密度的金属离子，用金属离子轰击清洗工件，轰击清洗效果好，但阴极电弧源在轰击净化过程中，会在工件表面积存粗大的金属颗粒而影响膜层的细密度和外观质量，而且金属离子轰击能量高，对工件表面的损伤大，还会使工件过热。热丝弧枪是一种气体弧光等离子体源，安装在镀膜室的顶部。热丝弧枪安装发射热电子的钨丝、钽丝，通入氩气。首先用加热电源把钨丝、钽丝加热致2100℃以上，达到发射热电子的温度，发射大量的热电子流。热灯丝还连接弧电源。在一定的电压和氩气的真空度下，这些热电子流把氩气电离，得到高密度的弧光等离子体，包含大量的电子和氩离子。在镀膜过程中高密度的弧光电子流射向镀膜室底部的阳极。在此过程中弧光电子流把镀膜室内的氩气电离，也可以把镀膜室内的膜层原子电离，得到高密度的氩离子。此时，工件已经接了负高压电源，氩离子被加速到工件表面，对工件进行轰击清洗。由于氩离子密度大，不需要加很高的工件偏压，因此是用低能量、高密度的氩离子清洗工件，效果好，对工件的损伤小。现有技术中也有在镀膜过程中用热丝弧枪得到的弧光电子流把金属膜层原子电离的报道，提高金属的离化率，进行辅助沉积。但是，用热丝弧枪得到的气体弧光等离子体需要用旁热式电源加热钨丝、钽丝，一般加热电流150～200A。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种设置气体弧光等离子体清洗源的镀膜机，本技术在镀膜室内设置空心阴极电子枪，在清洗工件阶段，利用空心阴极电子枪发射的高密度弧光电子流，把氩气电离，利用氩离子轰击清洗工件，提高对工件的轰击清洗效果；另外，在镀膜过程中还可利用高密度的弧光电子流把磁控溅射靶溅射下来的膜层原子电离，提高金属离化率，进行辅助沉积。本技术所提供的设置气体弧光等离子体清洗源的镀膜机，包括磁控溅射镀膜机本体；所述磁控溅射镀膜机本体包括镀膜室和设于所述镀膜室内的工件转架和磁控溅射靶；所述镀膜室的顶部设有空心阴极电子枪，所述镀膜室的底部设有水冷阳极，所述空心阴极电子枪的位置与所述水冷阳极的位置相对应；所述空心阴极电子枪和所述水冷阳极分别连接电源的负极和正极。所述的镀膜机中，所述空心阴极电子枪设于所述镀膜室的顶部中央；工作时，所述空心阴极电子枪发射的弧光电子流射向所述水冷阳极。所述的镀膜机中，所述空心阴极电子枪由发射热电子的材料制成；所述发射热电子的材料为钽管或钽管与六硼化镧的复合结构；采用钽管时，钽管通入氩气后，接通所述空心阴极电子枪的电源，钽管内产生空心阴极弧光放电，发射高密度的弧光电子流；采用钽与六硼化镧时，也可以用钽管发射的电子流把六硼化镧加热，使六硼化镧发射更高密度的电子流。所述的镀膜机中，所述镀膜室的外周壁的上部和下部设有电磁线圈；通过改变上、下两个所述电磁线圈内通入的电流，控制弧光电子流做旋转运动的半径：所述电磁线圈通入的电流大，电子的旋转半径小；所述电磁线圈通入的电流小，电子的旋转半径大。因此控制所述电磁线圈通入的电流的大小，可以控制弧光电子流与氩气及与金属原子碰撞电离的机会，得到更多的氩离子和金属离子。本技术中，空心阴极弧光放电不需要旁热式加热钽管，而是依靠钽管内氩气自身的放电过程，首先用引弧电源使钽管内产生辉光放电的空心阴极效应，管内产生高密度的氩离子，轰击管壁，使钽管迅速升温到2100℃以上，达到发射热电子的温度，从钽管内发射弧光电子流，靠弧电源维持弧光等离子体的发射。和热丝弧枪一样，空心阴极枪也是气体弧光等离子体源，也放置在镀膜室的顶部，产生的弧光电子流在向镀膜室下方的阳极运动的过程中把氩气电离，用高密度的氩离子清洗工件或把膜层原子电离进行辅助沉积。但是它的特点是气体弧光等离子体的整个发射过程全靠钽管的自持放电，不需要旁热。所述的镀膜机中，所述磁控溅射靶可为旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶或旋靶管型柱状平衡磁控溅射靶，其中，为旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶时，所述磁控溅射镀膜机本体为中国专利201720302687.3中公开的磁控溅射镀膜机；其中，旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶包括靶管、安装在靶管内的磁控结构和用于组装靶管和磁控结构的靶封头；其中，靶管可以进行旋转，靶管内的磁控结构不动，组成旋靶管型柱状磁控溅射靶。所述磁控结构是由强磁钢和与强磁钢连接的弱磁体磁极靴组成，即“弱S-强N-弱S”，或“弱N-强S-弱N”，或“强S-弱N-强S”，或“强N-弱S-强N”，构成旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶。所述的镀膜机中，沿设于所述工件转架的外周设置若干个所述旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶或旋靶管型柱状平衡磁控溅射靶，如中国专利201720302687.3中的记载，相邻两个靶管内安装磁钢的磁极性反向排列在镀膜室内，相邻两个所述管柱状磁控溅射靶之间的磁力线相互交联，形成周向闭合磁场，闭合磁场除了可以控制靶前面的电子做旋轮线运动，还可以控制相邻两个靶周边的电子做旋转运动。磁力线在整个镀膜室内实现周向闭合排列，使得镀膜室内有更多的电子都受到磁场的约束。增加电子与气体、与膜层粒子的碰撞几率。所述的镀膜机中，沿设于所述工件转架的外周或内周均设置若干个所述旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶或旋靶管型柱状平衡磁控溅射靶，即在工件的两侧均设置所述旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶或旋靶管型柱状非平衡磁控溅射靶，相邻两个柱状磁控溅射靶的磁极性反向排列，形成外层周向闭合磁场和内层周向闭合磁场，还形成内外两层相对的柱状磁控溅射靶之间的径向闭合磁场。即在镀膜室内形成多方位的闭合磁场。镀膜室内各个角落的电子都会受到电磁场的控制，和更多的氩气碰撞电离；和更多的金属膜层原子产生碰撞电离。所述的镀膜机中，所述磁控溅射靶可为平面磁控溅射靶，具体可为平面非平衡磁控溅射靶或平面平衡磁控溅射靶；所述平面磁控溅射靶设于所述镀膜室的侧壁上。所述平面磁控溅射靶的磁控结构中的S极-N极-S极或N极-S极-N极全部采用强磁钢钕铁硼构成的平衡磁场，这种平面磁控溅射靶称之为平面平衡磁控溅射靶。当平面磁控溅射靶内的磁控结构中的S极或N极分别由强磁钢钕铁硼和弱磁体磁极靴构成时，称之为平面非平衡磁控溅射靶。非平衡磁控的排布形式可以是强N-弱S-强N或强S-弱N-强S，也可以是弱N-强S-弱N或弱S-强N-弱S；相邻的平面非平衡磁控溅射靶靶内磁钢的磁极性反向排列，两个把之间的磁力线相互交联，构成闭合磁场。镀膜室内安装多个非平衡磁控溅射靶，而且磁极性呈反向排列以后，整个镀膜室内形成全封闭的闭合磁场。所述镀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设置气体弧光等离子体清洗源的镀膜机，包括磁控溅射镀膜机本体；所述磁控溅射镀膜机本体包括镀膜室和设于所述镀膜室内的工件转架和磁控溅射靶；其特征在于：所述镀膜室的顶部设有空心阴极电子枪，所述镀膜室的底部设有水冷阳极，所述空心阴极电子枪的位置与所述水冷阳极的位置相对应；所述空心阴极电子枪和所述水冷阳极分别连接电源的负极和正极。

【技术特征摘要】
2017.02.08 CN 2017201158257;2017.07.21 CN 201720961.一种设置气体弧光等离子体清洗源的镀膜机，包括磁控溅射镀膜机本体；所述磁控溅射镀膜机本体包括镀膜室和设于所述镀膜室内的工件转架和磁控溅射靶；其特征在于：所述镀膜室的顶部设有空心阴极电子枪，所述镀膜室的底部设有水冷阳极，所述空心阴极电子枪的位置与所述水冷阳极的位置相对应；所述空心阴极电子枪和所述水冷阳极分别连接电源的负极和正极。2.根据权利要求1所述的镀膜机，其特征在于：所述空心阴极电子枪设于所述镀膜室的顶部中央。3.根据权利要求1或2所述的镀膜机，其特征在于：所述空心阴极电子枪由发射热电子的材料制成；所述发射热电子的材料为钽管或钽管与六硼化镧的复合结构。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：王福贞，
申请(专利权)人：王福贞，
类型：新型
国别省市：北京,11