CN100532634C - 一种利用驻波共振耦合电能的磁控放电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用驻波共振耦合电能的磁控放电方法。其特征是在永磁体磁极上安置铁磁性的极靴改变阴极表面的磁场分布，在构成交叉场的磁场中磁场感应强度因在应在50mT-300mT的范围之内，电压的范围是在220-3000V之间，平行电极的方向上磁场和电场正交的交叉场放电形成等离子体静电驻波共振机制耦合电源能量，通过使用频率范围为5Hz-100kHz的高功率脉冲开关电源供电或者直接使用0-3000V的可调直流电源为放电系统提供电能。本发明的有益效果是系统具有结构简单、放电效率高的优点，应用于溅射镀膜时，能够提高薄膜沉积过程中的等离子体离化率，从而达到增强薄膜和基体的结合强度、保证沉积工艺的目的。
Description
技术领域
本发明属于电工工程技术领域，特别涉及一种采用磁控放电系统的电场和磁场互相正交形成交叉场控制的磁控放电等离子体静电驻波共振机制共振耦合电源能量形成超高功率脉冲放电，实现高效率和高功率的脉冲非平衡磁控放电技术。
背景技术
磁控放电系统的电场和磁场互相正交形成交叉场控制放电的方法广泛应用与各种工业领域，比如电工领域、表面工程、航天领域等。例如在表面工程中磁控溅射沉积技术用于材料改性和薄膜沉积，普通的磁控溅射装置中采用阴极表面的封闭磁场产生等离子体，其中离子在阴极电压的作用下轰击阴极材料形成溅射效应和沉积薄膜，薄膜沉积的过程中等离子体密度影响沉积到被镀工件表面的薄膜性能，因此设计者不断采用各种技术措施来提高等离子体密度和轰击到被镀工件表面的离子电流密度。《溅射沉积技术的发展和现状》(《真空科学与技术学报》Vol.25，No.3，2005)和《磁控溅射技术进展及应用》(《现代仪器》No.5，2005)介绍了目前各种磁控溅射沉积技术的发展和应用情况，一般磁控溅射的电源采用直流和中频的脉冲技术，粒子能量在几个电子伏特左右，形成的等离子体离化率低，难以获得理想的等离子体状态，使磁控溅射装置的应用受到限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现在技术存在的缺陷，提供一种与现有磁控放电方法相比可实现更高离化率和等离子体密度的超高功率磁控放电方法。
本发明的技术解决方案是：
采用在磁控放电离子源中由电场和磁场互相正交形成封闭或开放的交叉场空间的结构，在放电中形成的等离子体不稳定性导致的静电驻波共振机制耦合电源能量，使用这种通过交叉场控制的等离子体静电驻波共振机制耦合脉冲电能的磁控放电系统，实现相干共振状态的等离子体放电。
整个放电系统是一个利用电场和磁场正交的交叉场结构约束放电等离子体，在永磁体磁极上安置铁磁性的极靴改变阴极表面的磁场分布，在构成交叉场的磁场中磁场感应强度因在应在50mT-300mT的范围之内，电压的范围是在220-3000V之间，平行电极的方向上磁场和电场正交的交叉场放电形成等离子体静电驻波共振机制耦合电源能量，通过使用频率范围为5Hz-100KHz的高功率脉冲开关电源供电或者直接使用0-3000V的可调直流电源为放电系统提供电能。
本发明中的采用在磁控放电等离子体静电驻波共振机制共振耦合电源能量，电源的供给功率需要和磁场强度通过反馈方式匹配，波动频率在5-100KHz之间，振幅通过电源的电压控制，电源连接到真空室的非平衡磁控溅射靶上，在真空室压力0.1-10Pa下，可以使用直流和脉冲方式供给磁控放电形成等离子体，由电源功率和频率控制磁控放电等离子体静电驻波共振放电状态。
本发明的效果和益处是：
磁控放电离子源中由电场和磁场互相正交形成封闭或开放的交叉场空间的结构，利用这种电场和磁场结构在放电中形成等离子体不稳定性导致的静电驻波共振机制耦合电源能量，突破原有磁控放电技术的原理限制，能够实现更高的效率，可以应用于电工领域、表面工程、航天领域等多种领域，是传统磁控放电技术的替代方法，应用于表面工程领域时，易形成高密度的等离子体束流、且放电过程更稳定，所沉积的薄膜性能更佳。
附图说明
附图是利用磁控放电等离子体静电驻波共振机制共振耦合电源能量脉冲放电磁控靶的磁路结构示意图。
图中：1 阴极材料，2 极靴，3 永磁体，4 铁轭，5 磁力线，6 电源，7 中线。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例：
本发明涉及的利用静电驻波共振机制耦合电能的磁控放电系统，磁控靶的内部磁路结构由附图1所示，图中采用以中线7为对称轴的极化坐标，必须具备主要构件有阴极材料1、极靴2、永磁体3、铁轭4、磁力线5和电源6组成，通过极靴2优化磁场的分布状态，磁场结构具有非平衡磁控靶的特征，磁场在电极表面形成封闭的磁场结构，磁力线5要在两端和电极表面相交，并且和电极的电场正交，形成适当的交叉场空间，磁场强度在表面典型数值是160mT，磁场强度和电源6供给功率互相匹配，采用脉冲电源输出频率为10-11KHz，直流电源250-600V，输出电流大于0.5A，放电气压在0.1Pa-5Pa之间，磁控靶连接到电源的输出端，电源要有接地的设置，形成静电驻波共振放电耦合电源能量。
Claims (1)
1、一种利用驻波共振耦合电能的磁控放电方法，其特征在于：
整个放电系统是在永磁体磁极上安置铁磁性的极靴改变阴极表面的磁场分布，在构成交叉场的磁场中磁场感应强度在50mT-300mT的范围之内，电压的范围是在220-3000V之间，平行电极的方向上磁场和电场正交的交叉场放电形成等离子体静电驻波共振机制耦合电源能量，通过使用频率范围为5Hz-100KHz的高功率脉冲开关电源供电或者直接使用0-3000V的可调直流电源为放电系统提供电能；采用在磁控放电等离子体静电驻波共振机制共振耦合电源能量，电源的供给功率需要和磁场强度通过反馈方式匹配，波动频率在5-100KHz之间，振幅通过电源的电压控制，电源连接到真空室的非平衡磁控电极上，在真空室压力0.1-10Pa下，使用直流和脉冲方式供给磁控放电形成等离子体，由电源功率和频率控制磁控放电等离子体静电驻波共振放电状态。
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| 同轴磁场对非平衡磁控溅射系统放电特性的影响. 牟宗信等.核聚变与等离子体物理，第24卷第2期. 2004 |
| 同轴磁场对非平衡磁控溅射系统放电特性的影响. 牟宗信等.核聚变与等离子体物理，第24卷第2期. 2004 * |
| 声控磁控两相流流型的实验研究. 李端勇等.武汉化工学院学报，第24卷第2期. 2002 |
| 声控磁控两相流流型的实验研究. 李端勇等.武汉化工学院学报，第24卷第2期. 2002 * |
| 有开放约束磁场磁控溅射系统等离子体引出. 牟宗信等.真空科学与技术，第23卷第4期. 2003 |
| 有开放约束磁场磁控溅射系统等离子体引出. 牟宗信等.真空科学与技术，第23卷第4期. 2003 * |
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