[发明专利]一种螺旋波等离子体束辅助磁控溅射装置

权利要求书

1.一种螺旋波等离子体束辅助磁控溅射装置，包括可屏蔽电磁干扰的反应区腔体，所述反应区腔体内部为中空的反应腔，所述反应区腔体包括相对的进口端和出口端，其特征在于，还包括：

真空发生器，用以对所述反应腔抽真空，所述反应区腔体上设置有位于所述出口端的排气口，所述真空发生器连接所述排气口；

磁控溅射装置，其上可更换地设置有靶材，其由射频电源驱动，以驱动靶材溅射；

发生器，用以产生可控制能量的螺旋波等离子体束，以增强溅射反应及控制到达衬底表面成膜粒子的能量和通量；所述发生器设置在所述进口端、且设置在所述反应腔内或伸入到所述反应腔内；

沉积装置，用以放置待镀膜的衬底，所述沉积装置包括一可在所述发生器和真空发生器之间摆动的摆动杆，以及可360°旋转地设置在所述摆动杆的自由端上的沉积台，以及驱动所述摆动杆周期性摆动的第一驱动装置、驱动所述沉积台旋转的第二驱动装置，待镀膜的衬底设置在所述沉积台上，以实现薄膜沉积的均匀性；

所述磁控溅射装置和沉积台均位于所述发生器和真空发生器之间，且分别位于所述发生器和真空发生器之间连线的两侧，所述沉积台与所述磁控溅射装置斜向相对设置、且所述沉积台位于靠近所述排气口的一侧；

电磁铁装置，包括多组可调磁场强度的电磁铁组，用以形成从所述发生器到排气口方向的磁场；

充气装置，用以向所述发生器输送放电气体、和/或向所述反应腔内输送稀释气体和/或反应气体。

2.根据权利要求1所述的螺旋波等离子体束辅助磁控溅射装置，其特征在于：所述电磁铁装置包括4组所述电磁铁组，其中2组所述电磁铁组分别设置在所述反应区腔体外，且分别位于所述进口端和出口端，另外2组所述电磁铁组均位于所述发生器处，每个所述电磁铁组均由四饼水冷电磁线圈组成。

3.根据权利要求2所述的螺旋波等离子体束辅助磁控溅射装置，其特征在于：所述发生器包括可屏蔽电磁干扰的屏蔽壳体，设置在所述屏蔽壳体内的石英管，以及缠绕在所述石英管外的射频天线；所述石英管的部分以及射频天线被封闭在所述屏蔽壳体内，所述屏蔽壳体通过法兰与所述反应区腔体连接以使得所述石英管的部分穿透所述反应区腔体伸入至所述反应腔内，2组所述电磁铁组位于所述屏蔽壳体外。

4.根据权利要求3所述的螺旋波等离子体束辅助磁控溅射装置，其特征在于：所述屏蔽壳体内通循环冷却水，所述循环冷却水的水温维持在23℃恒定不变；所述屏蔽壳体是由长400mm、直径120mm不锈钢制成的筒体结构，所述石英管的长度为600mm、直径为49mm。

5.根据权利要求4所述的螺旋波等离子体束辅助磁控溅射装置，其特征在于：所述四饼水冷电磁线圈均独立供电，且所述屏蔽壳体外的2组所述电磁铁组的外径为800mm、内径为400mm、厚度为50mm，且在0-400A电流加载下磁场强度可以在0-3000Gs连续可调；所述反应区腔体外的2组所述电磁铁组的外径为1200mm，内径为400mm、厚度为50mm，且在0-400A电流加载下磁场强度可以在0-6000Gs连续可调。

6.根据权利要求3所述的螺旋波等离子体束辅助磁控溅射装置，其特征在于：所述射频天线电连接匹配器，所述匹配器包括两组构成L型电路的可调真空陶瓷电容和电感，所述可调真空陶瓷电容电极连接处环绕有铜管，所述铜管内通冷却水。

7.根据权利要求6所述的螺旋波等离子体束辅助磁控溅射装置，其特征在于：所述射频天线与屏蔽壳体之间具有连通所述充气装置的前驱气体通道，所述充气装置通过所述前驱气体通道向所述屏蔽壳体输送Ar、CH₄、H₂、O₂、或N₂或其中一种或多种以作为放电气体；所述充气装置包括实现多种气体混合的混气区，外部的气体通过流量计后经过混气阀门进入所述混气区。

8.根据权利要求1所述的螺旋波等离子体束辅助磁控溅射装置，其特征在于：所述反应区腔体上设置有若干个连通所述充气装置的进气口，所述进气口设置在所述磁控溅射装置的四周和/或所述磁控溅射装置的对面。