CN104775096B - 纯离子真空镀膜设备中用于延长绝缘材料维护周期的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纯离子真空镀膜设备中用于延长绝缘材料维护周期的装置，包括偏压磁过滤器和接地阳极之间设置的环形绝缘垫板，环形绝缘垫板内设置有环形的绝缘挡环；绝缘挡环的截面为L形，绝缘挡环包括环管和环管下端外围设置的环板，环板固定在环形绝缘垫板的下板面与接地阳极的上表面之间，环管的高度与环形绝缘垫板的厚度相吻合，环形绝缘垫板的内环壁面上开设有环形槽。上述技术方案中，通过设置绝缘挡环，使得等离子体无法在激发后直接沉积在环形绝缘垫板的内环壁面上，同时在环形绝缘垫板的内环壁面上开设有环形槽，更好地避免环形绝缘垫板被熔融烧坏和延长环形绝缘垫板的维护周期，提高生产效率和沉积较厚及质量较纯的纳米薄膜。

Description

纯离子真空镀膜设备中用于延长绝缘材料维护周期的装置

技术领域

本发明涉及纳米薄膜生产领域，具体涉及一种纯离子真空镀膜设备中用于延长绝缘材料维护周期的装置。

背景技术

在纯离子纳米薄膜过程中，为了更好地控制离子束流的运行方向，以提高沉积速率，需要对磁场过滤器施加合适的偏压(通常+15V左右)，因为阳极接地，所以必须设计绝缘结构使得磁场过滤器与阳极之间绝缘。目前采用的绝缘方式如图1、2所示，在接地阳极30和磁场过滤器20之间设置环形绝缘垫板10a，环形绝缘垫板上下板面分别开设用于连接和固定阳极以及磁场过滤器的小孔，环形绝缘垫板厚度为十几厘米，环形绝缘垫板的内径和与阳极的内径相一致。该种环形绝缘垫板在使用时，环形绝缘垫板的内环壁面是完全裸露在等离子体的移动通道内，因此，当等离子体在阴极靶材上被激发后，部分等离子无法避免的会沉积黏附在环形绝缘垫板的内环壁面上，如图2、3所示，当沉积黏附在环形绝缘垫板内环壁面上的等离子体逐渐增多，会形成一层导电薄膜，从而使环形绝缘垫板电阻逐渐变小，绝缘性能下降，甚至从绝缘体变为导体，无法起到绝缘的作用。

根据现有的阴极弧结构，当电弧电流维持在100A以上时，电阻/时间曲线如图4所示，电阻和时间的拟合关系为：

电阻＝e^{5.4746865-0.5680135时间(小时)}

磁场过滤器施加的+15V电压作用在绝缘板内表面上的功率为：P＝U²/R，偏压U固定，随着电阻R逐渐减小，作用在绝缘板上的功率将越来越大。阴极弧离子源每工作3个小时，环形绝缘垫板电阻就降低至50Ω左右，作用在环形绝缘垫板内环壁面上的功率将越来越大，加上持续的高能离子轰击，长时间运行将使环形绝缘垫板内环壁面持续升温，环形绝缘垫板易被熔融烧坏，影响纳米薄膜的纯度。另外需要频繁停止设备，清洗环形绝缘垫板的内环壁面，去除黏附在内环壁面上的导电薄膜，使得纳米薄膜的生产效率低和不能沉积较厚的纳米薄膜。

发明内容

本发明的目的就是提供一种纯离子真空镀膜设备中用于延长绝缘材料维护周期的装置，其可有效解决上述问题，避免或者减少等离子体沉积在环形绝缘垫板的内环壁面上。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种纯离子真空镀膜设备中用于延长绝缘材料维护周期的装置，其特征在于：包括偏压磁过滤器和接地阳极之间设置的环形绝缘垫板，环形绝缘垫板内设置有环形的绝缘挡环；绝缘挡环的截面为L形，绝缘挡环包括环管和环管下端外围设置的环板，环板固定在环形绝缘垫板的下板面与接地阳极的上表面之间，环管的高度与环形绝缘垫板的厚度相吻合。

上述技术方案中，通过设置绝缘挡环，使得等离子体在激发后无法直接沉积在环形绝缘垫板的内环壁面上，同时在环形绝缘垫板的内环壁面上开设有环形槽，更好地避免环形绝缘垫板被熔融烧坏和延长环形绝缘垫板的维护周期，提高生产效率和沉积较厚及质量较纯的纳米薄膜。

附图说明

图1为传统绝缘方式的结构示意图；

图2为传统绝缘方式中等离子体在激发后的运行示意图；

图3为图2的A处放大示意图；

图4为传统绝缘方式中环形绝缘垫板的电阻/时间曲线图；

图5为本发明的结构示意图；

图6为图5的B处放大示意图；

图7为环形绝缘垫板和环形挡板的装配示意图；

图8为本发明采用的环形绝缘垫板的结构示意图；

图9为本发明采用的环形挡板的结构示意图；

图10为本发明和传统绝缘方式中环形绝缘垫板的电阻/时间曲线比较图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

传统绝缘方式中，等离子体在阴极靶材40上被激发后有四种移动可能，如图2所示：a、沉积在阳极内壁上；b、沉积在绝缘板内表面；c、沉积在过滤器内壁上；d、在磁场作用下，穿过过滤器到达基片/样品表面。上述4种移动，只有d种是有用的，但是前3种移动是无法排除的。对于b种移动，当沉积并黏附在绝缘板内表面的等离子体逐渐增多增厚，会形成一层导电薄膜，从而使绝缘板电阻逐渐变小，绝缘性能下降，甚至从绝缘体变为导体。

因此，本发明采用如图5、6、7、8、9所示的技术方案进行实施，一种纯离子真空镀膜设备中用于延长绝缘材料维护周期的装置，包括偏压磁过滤器20和接地阳极30之间设置的环形绝缘垫板11，环形绝缘垫板11内设置有环形的绝缘挡环12；绝缘挡环12的截面为L形，绝缘挡环12包括环管121和环管121下端外围设置的环板122，环板122固定在环形绝缘垫板11的下板面与接地阳极30的上表面之间，环管121的高度与环形绝缘垫板11的厚度相吻合。通过设置绝缘挡环12，使得等离子体在激发后无法直接沉积在环形绝缘垫板11的内环壁面上。

进一步的方案为：环形绝缘垫板11的内环壁面上开设有环形槽111，环形槽111沿环形绝缘垫板11的厚度方向间隔设置。环形绝缘垫板11被绝缘挡环12和环形槽111双层保护：电弧等离子体被激发后，如图6、7所示，飞向环形绝缘垫板11方向的等离子体先被绝缘挡环12有效遮挡，剩余的少部分也只能沉积在环形绝缘垫板11的内环壁面的浅槽区域(图7中区域Ⅰ)；由于深槽区域(图7中区域Ⅱ)得到了很好的保护，采用本发明保护结构后，电阻和时间的拟合关系为：

电阻＝e^{6.3184195-0.2811422时间(小时)}

所以环形绝缘垫板11的绝缘性能得以维持较长时间。采用上述方式和传统绝缘方式分别进行实施，环形绝缘垫板11的电阻/时间曲线比较如图10所示，由图10可知，本发明可有效延长环形绝缘垫板11的维护周期，避免环形绝缘垫板11被熔融烧坏，提高生产效率和沉积较厚及质量较纯的纳米薄膜。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种纯离子真空镀膜设备中用于延长绝缘材料维护周期的装置，其特征在于：包括偏压磁过滤器和接地阳极之间设置的环形绝缘垫板，环形绝缘垫板内设置有环形的绝缘挡环；绝缘挡环的截面为L形，绝缘挡环包括环管和环管下端外围设置的环板，环板固定在环形绝缘垫板的下板面与接地阳极的上表面之间，环管的高度与环形绝缘垫板的厚度相吻合；环形绝缘垫板的内环壁面上开设有环形槽；环形槽沿环形绝缘垫板的厚度方向间隔设置。