[发明专利]一种离子镀膜装置和离子镀膜方法

权利要求书

1.一种离子镀膜装置，其特征在于：包括真空室(1)、磁控溅射靶源(2)、高功率脉冲磁控溅射电源(3)、偏压电源(4)和工件平台(5)；

所述真空室(1)为封闭空腔，所述磁控溅射靶源(2)和工件平台(5)设置于真空室(1)中，并且磁控溅射靶源(2)位于工件平台(5)正对面；

所述磁控溅射靶源(2)包括外壳(21)、若干个磁性元件(22)、铜套(23)、磁控靶(24)、熄弧罩(25)、冷却系统(26)和磁钢(27)，所述外壳(21)呈中空的圆柱筒状，圆柱筒外壳的顶端固定在真空室(1)上，圆柱筒外壳的底端面向所述工件平台(5)，所述磁钢(27)、冷却系统(26)、铜套(23)和磁控靶(24)依序层叠铺设于外壳(21)内，并且，磁钢(27)、铜套(23)和磁控靶(24)都不与外壳导通，磁控靶(24)嵌在铜套(23)上，若干个磁性元件(22)均匀的镶嵌在磁钢(27)上，熄弧罩(25)固定于圆柱筒外壳的底端，并将圆柱筒外壳内壁上依序层叠设置的磁钢(27)、冷却系统(26)、铜套(23)和磁控靶(24)的两端包裹住，但熄弧罩(25)与磁性元件(22)、铜套(23)、磁控靶(24)和磁钢(27)之间留有间隙，均不导通；

所述高功率脉冲磁控溅射电源(3)和偏压电源(4)设置于真空室(1)外，并且，高功率脉冲磁控溅射电源(3)的负极与磁控溅射靶源(2)的铜套(23)和磁控靶(24)电连接，正极接地，偏压电源(4)的负极与工件平台(5)电连接，正极接地或者与外壳(21)电连接。

2.根据权利要求1所述的离子镀膜装置，其特征在于：所述磁性元件(22)为磁铁，并且，磁控溅射靶源外壳(21)内的磁控靶(24)表面的横向磁场均匀，且磁场强度在20～60mT。

3.根据权利要求1所述的离子镀膜装置，其特征在于：所述高功率脉冲磁控溅射电源(3)为单脉冲模式的高功率脉冲电源、脉冲和直流复合的高功率脉冲电源、调制的高功率脉冲电源中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的离子镀膜装置，其特征在于：所述偏压电源(4)为输出电压50V～10kV的常规偏压电源或输出电压1kV～100kV的高压脉冲电源。

5.根据权利要求4所述的离子镀膜装置，其特征在于：所述常规偏压电源选自直流偏压电源、脉冲偏压电源，或直流脉冲复合偏压电源的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的离子镀膜装置，其特征在于：所述磁控溅射靶源(2)和工件平台(5)之间的距离为5～30cm。

7.一种离子镀膜方法，其特征在于：采用权利要求1-6任一项所述的离子镀膜装置，将镀膜元件放置到工件平台(5)上，真空室(1)抽真空，直至真空度小于10^-2Pa时，通入工作气体至0.01Pa～10Pa，然后开启偏压电源(4)和高功率脉冲磁控溅射电源(3)，进行离子镀膜。

8.根据权利要求7所述的离子镀膜方法，其特征在于：所述高功率脉冲磁控溅射电源(3)的峰值电压为400V～2500V，脉宽为0μs～1000μs，0Hz～1000Hz。

9.根据权利要求7所述的离子镀膜方法，其特征在于：所述工作气体为惰性气体和/或反应性气体。

10.根据权利要求9所述的离子镀膜方法，其特征在于：所述惰性气体选自He、Ne、Ar、Kr中的一种或几种，所述反应性气体选自O2、N2、CH4、C2H2、H2S、SiH4、BH3、HF、HCl、HBr中的一种或几种。