[实用新型]沉积材料形成镀层的设备

说明书

技术领域

本发明涉及磁控溅射离子镀的物理汽相沉积技术的设备，也就是说以原子和/或离子形式，通过电火花将材料沉积到一个接收基底上，例如在上面形成镀层。

背景技术

溅射是一个众所周知的工艺，在一个低气压气的环境下，一个辉光放电的阴极作为在辉光放电中产生的离子的目标。这些离子被一个电场加速向目标运动。它们对目标的撞击置换了所述目标表面上的微粒；这些微粒被沉积在一个适当放置的基底上形成镀层。已经知道的是，所述辉光放电的密度可被磁控效应显著增大，磁控效应导致电离的电子被束缚在一个区域中，在这个区域里，电场和一个附加的磁场正交。这就是磁控溅射的基础，磁控溅射的沉积速率约是那些非磁控电极的十倍，而且使得溅射能在更低的气压下发生。放置磁铁为了在目标中间或者表面上产生磁力线。

离子镀是一个公知的工艺，在一个真空设备中产生的金属蒸汽被沉积到基底上，同时基底被离子轰击。所述离子轰击提高了镀层的粘附程度和结构质量。

所述离子镀的金属蒸汽可以用包含溅射在内的多种技术产生。如果在离子镀中，溅射被用作所述蒸汽源，这种技术就叫做溅射离子镀。如果，在离子镀中，磁控溅射被用作所述蒸汽源，这种技术就叫做磁控溅射离子镀。

在离子镀中，沉积过程中轰击样本的离子可以用多种方法产生。在基本的离子镀方法中，离子是由把样本作为阴极的异常辉光放电方法产生的。这是一种低效的工艺，一般每1000个原子中有1个在一次异常辉光放电中被电离。流向样本的离子流是微弱的，并且即使样本被施加一个大的负电压，也不足以产生在许多应用中所需要的致密镀层。

所述电离可以用多种方法加强。比如，可以通过一个热灯丝和一个相对于所述灯丝是正极的电极来增加电离电子，或者一个中空的阴极也能被用于提供丰富的电子。

相比于用额外的灯丝和电极提高电离度，用本身就能作为电离源的蒸汽源更方便。一个热灯丝电子枪汽化器，一个电阻加热坩锅和一个简单的二极管溅射电极普遍用作产生一些额外电离的沉积源。另一方面，空心阴极电子枪，辉光放电电子枪和电弧源都能产生超过50％电离度的强电离而无需附加电离，并且因此能在电离镀设备中被用于产生致密镀层。

磁控溅射电极已经被用在离子镀设备中，而且它们确实能够增强电离，但在过去这并没有有效影响镀层的结构和产生致密镀层。一个最近的发展是用一个具有内部磁体和外部磁体，并且外部磁场的场强比内部磁场的场强要高很多的不平衡磁控管。

外部磁体产生的额外磁场线束缚电子从所述的磁控放电中逃脱，并且阻止它们移向腔体的不同的接地部分。这些电子在加电偏压的基底附近引发电离，并且产生的离子由于基底偏压被吸附到基底，基底接收到了比平衡磁控情况下更大的离子流。然而，所述的电离度仍然低于沉积致密镀层所需的水平，除非外部磁体被制造成格外的强大。

因此，已经清楚的是，现有许多产生溅射或者离子镀用的离子的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的磁控溅射离子镀设备，带有更高的有用离子的密度。

根据本发明，第一个方面，这里提供了一个磁控溅射离子镀设备包含一个磁控溅射离子镀设备包括：电场装置，用于产生一个指向一个待镀层的基底的电场和磁场装置，所述磁场装置包括至少两个磁控管和/或磁体组件，每一个都具有内部部分和相反极性的外部部分，其特征在于所述磁控管和/或磁体阵列设置为：一个磁控管和/或磁体组件的外部部分和其他，或另一个磁控管和/或磁体组件的外部部分，放置在相邻位置。并且，至少一个所述磁控管或磁体组件具有相反极性。在一个实施例中，所述磁控管和/或磁体组件排列成毗连的磁控管和磁体组件有相反极性的外圆环。

内部的极可以是一个单一的磁条，或者是一条或者是一组磁条。该外部“环形”极可由一个单一磁体或者许多并排分离的磁体产生。“环”不需要是圆柱状的或是圆形的。但是，可以是正方形或者其他合适的形状。

两个磁控管和/或磁体组件由磁通量建起的联系把电子束缚在设备中，并且增加发生的电离数量。因此，我们可以提供实际的磁控溅射离子镀设备，该设备通过平衡磁控或者不平衡磁控管或带有中度场强的外部磁体的磁体组件可以显著增大电离。

优选地，所述外部，环，极相对于待镀层的基底的位置是有角度地放置的，使它们在那个基底上呈一个大角度。所述设备可以包括多个磁控管和/或磁体组件，该磁控管和/或磁体组件毗连的外部极或端部具有相反极性的。所述磁控管和/或磁体组件优选地是环绕基底的，并且基底可以大概在所述磁控管和/或磁体组件的中心位置。优选地，它们是在基底周围的一个多边形或者环形等角的位置。在一个实施例中，安排一个磁控管，然后一个磁体组件，再是一个磁控管，依此类推。