[其他]溅射镀膜设备的靶中阴极和接地屏蔽极的配置

说明书

本发明一般涉及在衬底上进行镀膜的设备，特别涉及在溅射镀膜设备的靶中阴极和接地屏蔽极的配置。

溅射镀膜设备应用的一个领域是处理核燃料芯块。众所周知，在核反应堆技术中，核燃料芯块通常为正圆柱形，其中含有二氧化铀、二氧化钍、二氧化鉟或其混合物之类的裂变材料。将这样的燃料芯块头尾相接地叠放在包套管（通常由锆合金或不锈钢制造）中便构成一根燃料棒;将这样的燃料棒组合在一起的阵列构成燃料组件;再将许多这样的燃料组件组合在一起便构成核反应堆的堆芯。

同样为众所周知的是，将初始较大量的裂变材料同计算确定的较少量的可燃中子吸收剂复合在一起可以延长核燃料组件的寿命，这种可燃中子吸收剂在核技术中也称为可燃吸收体，可燃中子吸收剂是象硼、钆、钐、铕、之类的材料，它们具有高的吸收中子的或然率（或中子吸收截面），在吸收中子时，它们变成中子俘获截面相当低的实际上对中子是透明的同位素，而同时完全不产生新的或另外的中子。因此在燃料组件的早期运转时期，可燃吸收剂补偿了较大量的裂变材料，而在反应堆运转期间，其量逐渐减小。这就使得燃料组件在相当恒定的裂变水平上有较长的寿命，因此也就是说燃料组件更换的次数减小，或反应堆更换燃料的操作减少，更换燃料既昂贵又费时。

在本申请人提出的美国专利说明书No.4，587，088和No.4，560，462中分别公开了一种在核燃料芯块上溅射沉积可燃吸收体层的方法和设备。在美国专利说明书No.3，562，140、No.3，632，490和No.4，080，281中公开了在其它类型产品上进行沉积镀膜的溅射设备。

在如核燃料芯块之类的衬底上进行沉积镀膜的典型的溅射工艺中，将惰性气体引入到装有阳极、衬底和靶阴极的真空室中。然后在阳极和靶阴极之间加上高压。气体分子电离，撞击靶阴极，因而使靶阴极上的原子或分子从其表面上被溅射。衬底被置于拦截此被溅射的靶材料的位置，被溅射的靶材料打在衬底上以后在其上形成一粘着的镀层。溅射法一般是视线镀膜过程。

在本申请人提出的上述美国专利说明书No.4，560，462所公开的设备中，应用了几个靶，每一个靶包括阴极与靶材料，靶材料一般为矩形的二硼化锆瓦片，配置在阴极的上表面上。阴极通常由铜与磁性材料构成，磁性材料配置在里面，以使电子集中在靠近阴极的区域。这种电子的集中增加了在阴极顶端表面上同带负电的靶材料进行撞击的氩离子的产生。阴极的其余表面必须被保护起来，免于受到氩离子的撞击，以防止阴极本身的材料受到溅射。因此阴极的其余极表面利用带正电的，因而吸引电子排斥氩离子的接地屏蔽极将其屏蔽起来。接地屏蔽极和阴极结构上这样配置，使得其间存在一间隙，间隙要宽到足以防止在它们之间产生电弧，同时也要小到足以防止发生等离子体，因为此时电子将不会得到足够的能量使氩产生电离。

阴极和接地屏蔽极之间的间隙在靶的顶端是敞开的，根据最近的发现，这种间隙会引起一些问题，因为从靶材料上方位置射出的被溅射的二硼化锆碎屑将会不时地降落，跨接在间隙上，将间隙桥接起来，使得带相反电荷的接地屏蔽极和阴极短路。这种短路造成需要暂时关闭镀膜设备，从而造成显著的浪费和时间损失。

本发明的主要目的是克服此问题，因此本发明在于，溅射镀膜设备中的靶包括一细长的阴极，溅射的靶材料和一接地屏蔽极，溅射的靶材料配置在阴极的一个面的外表面上，接地屏蔽极使阴极被配置在其中并包括包围阴极的壁，上述接地屏蔽极包围阴极的除上述一个外表面以外的所有表面，在上述外表面上，接地屏蔽极是敞开的，使得上述的靶材料被露出来，上述阴极和接地屏蔽极彼此由一其间确定的间隙分开，靶的特征在于安装在阴极的上述外表面的外周边缘部分上并形成一连续的外周凸缘的装置，此外周凸缘侧向向外凸出，超过上述外周边缘部分，并凸出在上述间隙之外，而且接地屏蔽极的上述壁的相邻边缘与外周凸缘成分离的状态。

按照这种配置，在阴极和接地屏蔽极之间的间隙，相对于其上具有溅射靶材料的阴极表面，是在侧向敞开的，间隙的开口受到凸出的外周凸缘的屏蔽，受不到散落的被溅射材料碎屑的影响。因此落在靶上的被溅射材料的碎屑不能进入间隙而使间隙桥接起来，而是无害地掉落在阴极或凸出的外周凸缘上，粘附在其上，或者重新被溅射，或者最后落到设备的底部。

现在参照附图，仅作为例子叙述本发明的较好实施例，这些附图是：

图1是溅射镀膜设备的示意图;

图2是一示意图，示出了溅射镀膜设备的柱状架从溅射室被拉出时的溅射镀膜设备;