[实用新型]一种反应溅射真空腔室系统

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及一种反应溅射真空腔室系统。

背景技术

高功率脉冲磁控溅射技术HiPIMS(High Power Impulse Magnetron Sputtering)是新一代的磁控溅射镀膜技术。它利用专用电源提供的高功率密度(～kW/cm²)脉冲，在磁控溅射真空腔体中产生超高密度的等离子体，并利用该等离子体的辉光放电进行磁控溅射镀膜。这种技术可用于制备高品质的薄膜或涂层材料，是材料科学领域向材料与器件集成化方向发展的关键新材料制备技术。

HiPIMS技术自从1997年被发明以来，国际涂层业界予以极高评价。2004年，德国Hüettinger公司率先实现HiPIMS技术的产业化。自2009年始，在欧美市场有多家公司制造基于HiPIMS技术的磁控溅射系统，并利用其技术优势对亚洲和中国市场进行垄断式经营，售价异常昂贵。因此，开发具有自主知识产权的新一代高功率脉冲磁控溅射真空腔室系统，不仅能够帮助我国及时进入HiPIMS这一重大新技术领域，而且对于我国在开发新一代膜层材料时摆脱对进口设备和技术的依赖性，打破西方国家的技术封锁，独立自主地制定并实施功能薄膜和涂层材料的研究发展战略，具有重大的意义。

在现有的反应溅射真空腔室系统中，所有的工作气体都是通过靠近靶材的同一进气管道进入真空腔室，并参与溅射过程，这样的话，反应气体对靶材的负面影响在所难免。这一影响主要表现在反应气体(如氧气、氮气等)极易到达靶材表面并与之反应，造成靶材的变质和绝缘化(“靶中毒”)及其导致的气体击穿现象(“打弧”)。靶中毒和打弧导致溅射沉积过程的不稳定和靶材使用寿命的缩短。打弧过程中从靶材溅射出许多低能量的原子或分子团簇(“液滴”)，并沉积到薄膜表面。这些低能量的“液滴”在薄膜中产生大量的结构缺陷，还能导致膜层的组分变异。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种反应溅射真空腔室系统，该系统基于高功率脉冲磁控溅射技术HiPIMS(High Power Impulse Magnetron Sputtering)，具有连续化、高速率反应沉积的特点。它结构简单、工作效率高，稳定性好，成本低廉，便于控制，操作灵活，代表着通过真空腔室设计来实现新一代镀膜技术的行业发展趋势。

本实用新型采取的技术方案为：

一种反应溅射真空腔室系统，包括腔室体、靶材、基片，在靶材下面的腔室体一侧靠近靶材的部分设有溅射气体喷射管作为第一气路，在基片周围高于基片的位置设有反应气体喷射管作为第二气路。

所述的反应气体喷射管的上方设有阻隔栅格板。

本实用新型设置了两套进气气路，第一气路作为溅射气体气路，置于靶材附近以提高靶材溅射率；第二气路作为反应气体气路，置于基片附近以避免“靶中毒”。在第二气路上方(即第一气路与第二气路之间靠近第二气路处)设置阻隔栅格板。该进气气路设计的目的是获得速率高、稳定性好的反应溅射过程。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中：1.腔室体，2.靶材，3.基片托，4.溅射气体喷射管，5.反应气体喷射管，6.阻隔栅格板，7.基片，8.电源控制系统。

具体实施方式

一种反应溅射真空腔室系统，包括腔室体1、靶材2、基片7，在靶材2下面的腔室体1一侧靠近靶材2的部分设有溅射气体喷射管4为第一气路，在基片7周围高于基片7的位置设有反应气体喷射管5为第二气路。

所述的反应气体喷射管5的上方设有阻隔栅格板6。