[发明专利]一种ECR等离子体溅射装置的腔体结构

说明书

技术领域

本发明涉及电子回旋共振(ECR)等离子体溅射装置，尤其涉及一种能够方便转换离子源的ECR等离子体溅射装置的腔体结构。

背景技术

随着纳米科学和纳米工程技术的深入发展，在不同尺度上，对固体表面进行纳米加工构型(原子参杂、分子组装、纳米结构复合、表面纳峰形貌排列)成为可能，为制造全新的具有不同纳米机能的微纳器件及系统提供了广阔的空间和无限的机遇。ECR等离子体溅射加工技术，由于其在微纳米结构复合、材料表面加工和改性、元素参杂等方面的优异性能，引起了很多学者的关注和研究。ECR等离子体加工技术起源于可控核聚变研究中的电子回旋共振技术，当电子回旋运动频率与沿磁场传播的微波频率相等时，就会发生共振现象；当磁场强度不发生变化时，电子回旋运动半径逐渐增大，能量不断增加，最终与气体分子碰撞产生电离形成等离子体；在金属靶材(粒子源)上施加直流负偏压(制备绝缘膜时施加射频偏压)，吸引等离子流中的正离子(如Ar离子)溅射靶材，溅射产生的金属粒子(靶材元素)与等离子流中作回旋运动的电子碰撞发生电离，得到金属离子。金属离子在发散式磁场产生的电场作用下朝基片运动，同时反应气体(如O₂)被等离子体电离后产生的气体离子也朝基片运动，两者在基片表面发生化合反应，即可获得高质量和高沉积速率的金属或金属化合物薄膜。

目前，在溅射制备薄膜领域，一般的都是使用固定化学成分的靶材，在研究分析元素不同含量对溅射产品(薄膜)的影响时通常都是制作元素含量不同的靶材，那么每分析一种元素含量比就需要制作一个靶材，这样不但成本很高，而且经常拆卸靶材也不利于设备的使用，生产效率低；在设计制备复合多层膜领域，一般通过双等离子体溅射室来实现多层结构的设计(如溅射制备多层不同材料光学薄膜)，在两个溅射腔体中放入不同的靶材分时段溅射来实现多层结构，但是双腔体的成本很高并且溅射过程中的能源消耗很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够方便转换粒子源的ECR等离子体溅射装置的腔体结构，它不仅可以静态的改变溅射出来的两种靶材元素的成分比例，还可以动态的控制在不同的时段溅射不同比例的靶材元素，同时还能够在不同靶材之间的快速切换，以实现在不同时段溅射不同靶材元素。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。一种ECR等离子体溅射装置的腔体结构，包括：左真空腔、右真空腔和至少两个靶材腔，靶材腔连接在左真空腔、右真空腔之间，靶材腔内设置有靶材，其特征在于，相邻靶材腔之间设置有垫圈，垫圈的径向设置有传动杆，传动杆的内端设置有齿轮；相邻的靶材腔内设置有一个滑动的挡圈，挡圈的外壁的轴向镶嵌有齿条，齿条与所述齿轮啮合；所述垫圈和传动杆之间设置有动密封装置。

本发明的进一步特点在于：

所述动密封装置包含密封圈和压盖，所述传动杆贯穿压盖，压盖与垫圈螺纹连接，并抵压密封圈。

所述挡圈采用不锈钢制成，不锈钢的表面喷涂陶瓷。

所述垫圈采用聚四氟乙烯制成。

所述传动杆的外端设置有手柄。

所述传动杆的外端连接可控电机。

由于本发明在相邻靶材腔之间设置有挡圈，挡圈可以通过传动杆、齿轮、齿条进行传动，在相邻靶材腔之间移动，不仅可以静态的改变溅射出来的两种靶材元素的成分比例，还可以动态的控制在不同的时段溅射不同比例的靶材元素，同时还能够在不同靶材之间的快速切换，以实现在不同时段溅射不同靶材元素。同时，如果用可控电机代替手柄，通过程序控制电机的旋转参数，还可以实现挡圈的自动化操作，以满足大规模工业生产的需要。ECR等离子体溅射装置的腔体结构简单、可靠、成本低。

附图说明

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1为一种ECR等离子体溅射装置的腔体结构图；

图2为为左、右靶材腔的爆炸视图；

图3左、右靶材腔的结构示意图；

图4为动密封装置的结构示意图；

图5为ECR等离子体生成和溅射成膜模拟示意图。

具体实施方式

参照图1，一种ECR等离子体溅射装置的粒子源腔体结构，主要包括：左真空腔1、右真空腔2和两个靶材腔，即左、右靶材腔3、4。左真空腔1、左靶材腔3、右靶材腔4、右真空腔2依次通过法兰连接，并且左、右靶材腔3、4之间设置有垫圈5，垫圈5的材料为聚四氟乙烯。左、右靶材腔3、4内分别放置有不同的靶材，靶材为环状。