[发明专利]一种离子源辅助高功率脉冲磁控溅射沉积装置

说明书

技术领域

本发明涉及物理气相沉积技术领域，特别是涉及一种离子源辅助高功率脉冲磁控溅射沉积装置。

背景技术

磁控溅射是物理气相沉积一种，在二极溅射中增加一个平行于靶表面的封闭磁场，借助于靶表面上形成的正交电磁场把二次电子束缚在靶表面特定区域来增强电离效率，增加离子密度和能量，从而实现高速溅射的过程。但是，传统磁控溅射的金属离化率一般低于10％，溅射粒子大多以原子状态存在。由于控制和影响入射粒子荷能状态和空间分布的手段主要是电、磁场，因此，提高等离子体离化率，使中性不可控粒子转变为带电离子，将有利于精确控制成膜过程，从而获得高品质致密薄膜。高功率脉冲磁控溅射技术可以弥补这一缺点。

1999年，瑞典V.Kouznetsov等人提出高功率脉冲磁控溅射技术，利用较高的脉冲峰值功率和较低的脉冲占空比来产生高的溅射材料离化率。它的峰值功率是普通磁控溅射的100倍，约为1000～3000W/cm²，等离子体密度可大于10¹⁸m^-3数量级，溅射材料离化率最高可达90％以上。但是，由于靶电位较低，金属在离化之后被大量的吸回，导致薄膜沉积速率大大降低，约为普通磁控溅射的20％～30％。

发明内容

本发明的目的是提供了一种离子源辅助高功率脉冲磁控溅射沉积装置，提高沉积速率的同时获得致密薄膜。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种离子源辅助高功率脉冲复合磁控溅射沉积装置，包括：

真空腔室；

设置在所述真空腔室内由偏压电源供电的用于承载和转动工件的工件转架；

与所述真空腔室连接的真空泵；

设置在所述真空腔室内璧安装的离子源枪、与高功率脉冲磁控溅射电源相连接的第一磁控溅射靶枪、分布设置在所述第一磁控溅射靶枪两侧相向设置并与所述第一磁控溅射靶枪的连线的夹角成预定角度的第二磁控溅射靶枪；

其中，所述离子源枪与所述第一磁控溅射靶枪在所述真空腔室内壁相向设置。

其中，所述第二磁控溅射靶枪与所述第一磁控溅射靶枪的连线的夹角为80°～100°。

其中，所述离子源枪的离子源为热丝离子源。

其中，所述热丝离子源为钨丝离子源。

其中，所述离子源为线形离子源。

其中，所述线形离子源为矩形阳极层线形离子源。

其中，与所述第二磁控溅射靶枪连接的电源为直流磁控溅射电源、脉冲磁控溅射电源或中频磁控溅射电源。

其中，所述偏压电源为直流电源或直流脉冲偏压电源。

其中，所述第一磁控溅射靶枪的数量为多个，多个与所述高功率脉冲磁控溅射电源连接的所述第一磁控溅射靶枪为线性排列的圆盘型靶枪，所述第二磁控溅射靶枪为矩形平面磁控靶枪。

其中，所述圆盘型靶枪为靶面直径80mm～90mm，纯度大于等于99.995％的Cr圆盘型靶枪。

本发明实施例所提供的离子源辅助高功率脉冲复合磁控溅射沉积装置，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明实施例提供离子源辅助高功率脉冲复合磁控溅射沉积装置，通过在真空腔室内相向设置离子源枪与第一磁控溅射靶枪，由高功率脉冲磁控溅射电源连接的第一磁控溅射靶枪提供较高的离化金属离子，线性离子源提供较高的离化气体离子，两者共同作用提高了系统的离化率。同时，通过分布设置在所述第一磁控溅射靶枪两侧相向设置并与所述第一磁控溅射靶枪的连线的夹角成预定角度的第二磁控溅射靶枪，使得高功率脉冲磁控溅射与普通磁控溅射相结合，发挥二者的优势，在提高沉积速率的同时，获得致密薄膜。此外，第一磁控溅射靶枪与离子源枪位置相向配置，使得高速沉积化合物薄膜成为可能，这种位置分布设计，使得溅射过程与反应过程相分离，第一磁控溅射靶枪可以在金属模式下高速沉积，沉积薄膜经过离子源枪时，离化的气体离子在生长金属薄膜表面与金属原子发生化学反应，形成化合物薄膜。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的离子源辅助高功率脉冲复合磁控溅射沉积装置的结构示意图。

具体实施方式