CN112522672A - 一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机及其制作加工工艺 - Google Patents

一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机及其制作加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机,包括镀膜腔室以及安装在镀膜腔室内的转盘、安装治具、磁控阴极组件和离子源;所述安装治具固定在转盘上方;所述磁控阴极组件设置至少一组;每组所述磁控阴极组件分别包过若干个位于转盘外周的磁控阴极;相邻的所述磁控阴极之间的磁场闭合;所述离子源与磁控阴极耦合,在镀膜工艺中,在镀膜前,先对材料进行四次刻蚀,本设计可以提高产品的离化率以及改变材料的显微晶结构,镀膜效果好。

Description

一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机及其制作加工工艺
技术领域
本发明涉及磁控溅射镀膜技术领域,特别涉及一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机及其制作加工工艺。
背景技术
以往的磁控镀膜机,通常采用平衡磁场,目前还存在以下缺陷:(1)磁控阴极能量密度有限,生产出的膜层质量差,膜层应力大;(2)生产出的刀具、工模具使用寿命低,膜层晶体结构无法成为柱状晶;(3)真空腔体内的离化率差,膜层结合力有限,因此需要设计一款磁控溅射镀膜机来克服该缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机及其制作加工工艺以客户背景技术中提及问题。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机,包括镀膜腔室以及安装在镀膜腔室内的转盘、安装治具、磁控阴极组件和离子源;所述安装治具固定在转盘上方;所述磁控阴极组件设置至少一组;每组所述磁控阴极组件分别包过若干个位于转盘外周的磁控阴极;相邻的所述磁控阴极之间的磁场闭合;所述离子源与磁控阴极耦合。
对本发明的进一步描述,每组所述磁控阴极组件分别设置三个磁控阴极。
对本发明的进一步描述,所述磁控阴极组件设置两组;两组所述磁控阴极组件分别位于转盘的前后两侧。
一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机的加工工艺,包括以下步骤,
1)抽真空:将待电镀的材料安装在转盘的安装治具上,将镀膜腔室抽取真空至真空度为10-40mpa
2)加热:将腔室内的唯独加热至320-360℃;
3)脱气:在抽取真空以及加热的环境下,对材料进行循环脱气900-1200秒;
4)一次刻蚀:采用直流刻蚀,偏压值为300V,导入气体Ar:600sccm逐渐下降至350sccm以及Kr:500sccm逐渐下降至150sccm,对材料刻蚀800-1100秒;
5)二次刻蚀:采用直流刻蚀,偏压值为400V,导入气体Ar:500sccm逐渐下降120sccm以及Kr:500sccm逐渐下降150sccm,对材料刻蚀600-900秒;
6)三次刻蚀:采用脉冲刻蚀,偏压值为1100V,导入气体Ar:450sccm逐渐下降100sccm以及Kr:400sccm逐渐下降70sccm,对材料刻蚀100-300秒;
7)四次刻蚀:采用脉冲刻蚀,偏压值为1000V,导入气体Ar:650sccm逐渐下降200sccm以及Kr:400sccm逐渐下降120sccm,对材料刻蚀200-400秒;
8)预镀膜:对材料进行预镀膜280-350秒;
9)涂层:对材料进行镀膜至所需镀膜厚度;
10)捡漏:通过检测仪器检测镀膜腔室是否漏气;
11)冷却出炉:对材料进行冷却处理,冷却后出炉,完成加工。
对本发明的进一步描述,步骤(1)中镀膜腔室抽取的真空度为20mpa。
对本发明的进一步描述,步骤(2)中镀膜腔室内的温度加热至350℃。
对本发明的进一步描述,步骤(4)的刻蚀时间为1000秒,步骤(5)的刻蚀时间为800秒,步骤(6)的刻蚀时间为200秒,步骤(7)的刻蚀时间为300秒。
对本发明的进一步描述,步骤(8)中的预镀膜时间为320秒。
本发明的有益效果为:
本发明通过采用磁控阴极非平衡磁场设计,磁控阴极的磁场闭合配对使用,提高真空镀膜时的离化率,采用离子源与磁控阴极配合进一步提高真空镀膜时的产品离化率,在镀膜前,对材料进行四次刻蚀,四次刻蚀采用的刻蚀技术、时间以及导入的气体进行合理设计,经过四次刻蚀后改善材料的显微晶结构,提高膜层附着力的,再对材料进行预镀膜后进行涂层,使得最终的镀膜效率达到更优化的效果。
附图说明
图1是本发明的整体结构图;
图2是本发明一次刻蚀中Ar-时间的线型图;
图3是本发明一次刻蚀中Kr-时间的线型图;
图4是本发明二次刻蚀中Ar-时间的线型图;
图5是本发明二次刻蚀中Kr-时间的线型图;
图6是本发明三次刻蚀中Ar-时间的线型图;
图7是本发明三次刻蚀中Kr-时间的线型图;
图8是本发明四次刻蚀中Ar-时间的线型图;
图9是本发明四次刻蚀中Kr-时间的线型图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步说明:
如图1所示,一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机,包括镀膜腔室1以及安装在镀膜腔室1内的转盘2、安装治具3、磁控阴极组件4和离子源5;所述安装治具3固定在转盘2上方;所述磁控阴极组件4设置至少一组;每组所述磁控阴极组件4分别包过若干个位于转盘2外周的磁控阴极41;相邻的所述磁控阴极41之间的磁场闭合;所述离子源5与磁控阴极41耦合;该镀膜机磁控阴极41采用非平衡磁场设计,阴极配对使用,提高真空镀膜时的离化率,阴极与离子源5配合进一步提高真空镀膜时的产品离化率。
每组所述磁控阴极组件4分别设置三个磁控阴极41。
所述磁控阴极组件4设置两组;两组所述磁控阴极组件4分别位于转盘2的前后两侧,在转盘2的前后两侧分别设置一组磁控阴极组件4可以提高镀膜的均匀性。
一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机的加工工艺,包括以下步骤,
1)抽真空:将待电镀的材料安装在转盘2的安装治具3上,将镀膜腔室1抽取真空至真空度为10-40mpa,本设计中镀膜腔室1抽取的真空度为20mpa。
2)加热:将腔室内的唯独加热至320-360℃;本设计中加热至350℃。
3)脱气:在抽取真空以及加热的环境下,对材料进行循环脱气900-1200秒;本设计中脱气时间为1150秒。
4)一次刻蚀:采用直流刻蚀,偏压值为300V,导入气体Ar:600sccm逐渐下降至350sccm以及Kr:500sccm逐渐下降至150sccm,对材料刻蚀800-1100秒;本设计中该步骤刻蚀时间为1000秒,两种气体量-时间的下降曲线见附图2-3。
5)二次刻蚀:采用直流刻蚀,偏压值为400V,导入气体Ar:500sccm逐渐下降120sccm以及Kr:500sccm逐渐下降150sccm,对材料刻蚀600-900秒;本设计中该步骤刻蚀时间为800秒,两种气体量-时间的下降曲线见附图4-5。
6)三次刻蚀:采用脉冲刻蚀,偏压值为1100V,导入气体Ar:450sccm逐渐下降100sccm以及Kr:400sccm逐渐下降70sccm,对材料刻蚀100-300秒;本设计中该步骤刻蚀时间为200秒,两种气体量-时间的下降曲线见附图6-7。
7)四次刻蚀:采用脉冲刻蚀,偏压值为1000V,导入气体Ar:650sccm逐渐下降200sccm以及Kr:400sccm逐渐下降120sccm,对材料刻蚀200-400秒;本设计中该步骤刻蚀时间为300秒,两种气体量-时间的下降曲线见附图8-9。
该四次刻蚀可以改善材料的显微晶结构,提高膜层附着力的,再对材料进行预镀膜后进行涂层,使得最终的镀膜效率达到更优化的效果。
8)预镀膜:对材料进行预镀膜280-350秒;本设计中预镀膜时间为320秒。
9)涂层:对材料进行镀膜至所需镀膜厚度;
10)捡漏:通过检测仪器检测镀膜腔室1是否漏气;
11)冷却出炉:对材料进行冷却处理,冷却后出炉,完成加工。
以上所述并非对本发明的技术范围作任何限制,凡依据本发明技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机,其特征在于:包括镀膜腔室以及安装在镀膜腔室内的转盘、安装治具、磁控阴极组件和离子源;所述安装治具固定在转盘上方;所述磁控阴极组件设置至少一组;每组所述磁控阴极组件分别包过若干个位于转盘外周的磁控阴极;相邻的所述磁控阴极之间的磁场闭合;所述离子源与磁控阴极耦合。
2.根据权利要求1所述的一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机,其特征在于:每组所述磁控阴极组件分别设置三个磁控阴极。
3.根据权利要求2所述的一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机,其特征在于:所述磁控阴极组件设置两组;两组所述磁控阴极组件分别位于转盘的前后两侧。
4.一种根据权利要求1-3任意一项所述的一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机的加工工艺,包括以下步骤,
1)抽真空:将待电镀的材料安装在转盘的安装治具上,将镀膜腔室抽取真空至真空度为10-40mpa
2)加热:将腔室内的唯独加热至320-360℃;
3)脱气:在抽取真空以及加热的环境下,对材料进行循环脱气900-1200秒;
4)一次刻蚀:采用直流刻蚀,偏压值为300V,导入气体Ar:600sccm逐渐下降至350sccm以及Kr:500sccm逐渐下降至150sccm,对材料刻蚀800-1100秒;
5)二次刻蚀:采用直流刻蚀,偏压值为400V,导入气体Ar:500sccm逐渐下降120sccm以及Kr:500sccm逐渐下降150sccm,对材料刻蚀600-900秒;
6)三次刻蚀:采用脉冲刻蚀,偏压值为1100V,导入气体Ar:450sccm逐渐下降100sccm以及Kr:400sccm逐渐下降70sccm,对材料刻蚀100-300秒;
7)四次刻蚀:采用脉冲刻蚀,偏压值为1000V,导入气体Ar:650sccm逐渐下降200sccm以及Kr:400sccm逐渐下降120sccm,对材料刻蚀200-400秒;
8)预镀膜:对材料进行预镀膜280-350秒;
9)涂层:对材料进行镀膜至所需镀膜厚度;
10)捡漏:通过检测仪器检测镀膜腔室是否漏气;
11)冷却出炉:对材料进行冷却处理,冷却后出炉,完成加工。
5.根据权利要求4所述的一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机的加工工艺,其特征在于:步骤(1)中镀膜腔室抽取的真空度为20mpa。
6.根据权利要求1所述的一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机的加工工艺,其特征在于:步骤(2)中镀膜腔室内的温度加热至350℃。
7.根据权利要求1所述的一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机的加工工艺,其特征在于:步骤(4)的刻蚀时间为1000秒,步骤(5)的刻蚀时间为800秒,步骤(6)的刻蚀时间为200秒,步骤(7)的刻蚀时间为300秒。
8.根据权利要求1所述的一种非平衡磁场的高能脉冲磁控镀膜机的加工工艺,其特征在于:步骤(8)中的预镀膜时间为320秒。
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