一種類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置的制造方法
【專利說明】一種類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置
[0001]
技術領域:
本發明涉及類金剛石薄膜制造，尤其涉及一種類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置。
[0002]【背景技術】:
化學氣相沉積方法制作類金剛石薄膜的原理是:如附圖1所示，1、高溫鎢絲陰極發射熱電子;2、工藝氣體通過進氣管從鎢絲背后進入真空腔室后，擴散并充滿真空腔室;3、部分電子和工藝氣體碰撞，把中性工藝氣體電離成碳離子或者碳氫離子;4、碳離子或者碳氫離子沉積在基片表面，形成類金剛石薄膜。
[0003]為了提高薄膜沉積效率，需要有效地將陰極鎢絲發射的電子牽引至離子源的出口，以增加出口處電子和工藝氣體分子的碰撞和電離概率，從而增加被電離的工藝氣體沉積在基片表面的速度。如附圖1所示，目前行業中的設計方法是:1、在離子源的出口設置了正電勢的柵極，柵極為平面網狀結構，電子受到柵極的吸引聚集在離子源的出口附近，從而增加了出口處的離化的工藝氣體的密度;2、基片上施加負電勢的偏壓，以吸引被離化的帶正電的工藝氣體。這兩種方式可以有效地提高類金剛石薄膜的沉積速率。
[0004]現有的設計中，存在如下不足之處:1、工藝氣體從直徑6mm?1mm的狹窄管道進入真空腔室，擴散不均，氣體分子密度不均勻，使得空間中離化的氣體分布不均勻，從而導致薄膜的均勻性降低;2、陽極和柵極位置固定，薄膜的均勻性不易調節。
[0005]
【發明內容】
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為了彌補現有技術問題，本發明的目的是提供一種類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，有效的解決了工藝氣體擴散不均而導致薄膜的均勻性降低、薄膜的均勻性不易調節的問題。
[0006]本發明的技術方案如下:
類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，包括安裝于保護外殼左端的隔板，隔板中部橫向安裝有工藝氣體進氣管，隔板左端面安裝有內部擋板，內部擋板外周的隔板上固定有安裝法蘭，其特征在于，所述的安裝法蘭上安裝有離子源擋圈，內部擋板外側間隔安裝有工藝氣體擴散板，工藝氣體擴散板外周設有貫穿安裝在內部擋板和隔板上的陽極，陽極與工藝氣體擴散板之間設有鎢絲。
[0007]所述的類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的保護外殼內腔中設有位于工藝氣體進氣管出口端一側的磁鐵。
[0008]所述的類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的工藝氣體擴散板距離內部擋板距離1.5~5mm，其形狀為直徑50?95mm的圓板，圓板中心設有喇機孔，喇口八孔的小端朝向工藝氣體進氣管進口端且等高。
[0009]所述的類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的陽極包括支座及引導管、保護筒，保護筒內孔中設有支座，支座為三根呈品字型分布的固定桿，固定桿貫穿保護筒，固定桿一端固定于內部擋板和隔板，另一端鉸接安裝有連桿，連桿端部連接于引導管一端的外壁上，引導管與工藝氣體進氣管同軸;支座相對媽絲的高出3?10mm，陽極偏壓40?125 V0
[0010]所述的類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的引導管的長度一般為35?80mm，壁厚0.5~2.5mm，外徑15?35mm。
[0011]所述的類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的離子源擋圈整體為筒體形，筒體兩端設有帶有通孔的環形板，進口端通孔直徑為55?125mm。
[0012]所述的類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的鎢絲直徑為25?55mm，鎢絲中部折彎成波浪形，左右還設有兩段水平延伸段，延伸段末端向上折彎成U形，媽絲固定于固定架上，固定架安裝于離子源擋圈左端。
[0013]本發明的優點是:
1、本發明擴散板置于管道和真空腔室之間，直徑在50mm-95mm范圍，距離腔室內壁1它能使工藝氣體從現行的直徑6mm-10mm狹窄管道進入真空腔室改變為在直徑50mm-95mm的范圍內均勻擴散到真空腔室，擴散板提高了分子密度均勻性，從而提高了沉積薄膜均勻性。
[0014]2、本發明設計了位置和尺寸可調的陽極，通過調節陽極的大小和相對位置，并配合對陽極施加可調的偏壓，來改變鎢絲發射的電子的空間區域密度，從而改變了離化氣體的密度，實現了對薄膜均勻性和沉積速率的調節。
[0015]【附圖說明】:
圖1為傳統方法加工過程中離子源中離子的引出裝置結構示意圖。
[0016]圖2為本發明的結構示意圖。
[0017]圖3為本發明的工藝氣體擴散板結構示意圖。
[0018]圖4為本發明的陽極結構示意圖。
[0019]圖5為本發明的離子源擋圈結構示意圖。
[0020]圖6為本發明的鎢絲結構示意圖。
[0021]附圖標記:保護外殼I;隔板2;工藝氣體進氣管3;內部擋板4;安裝法蘭5;離子源擋圈6;工藝氣體擴散板7;陽極8;鎢絲9;磁鐵10;腔室11;柵極12;基片13;碳離子、碳氫離子等離子體14。
[0022]【具體實施方式】:
參見附圖:
類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，包括安裝于保護外殼I左端的隔板2，隔板2中部橫向安裝有工藝氣體進氣管3，隔板2左端面安裝有內部擋板4，內部擋板4外周的隔板上固定有安裝法蘭5，安裝法蘭5上安裝有離子源擋圈6，內部擋板4外側間隔安裝有工藝氣體擴散板7，工藝氣體擴散板7外周設有貫穿安裝在內部擋板4和隔板上的陽極8，陽極8與工藝氣體擴散板7之間設有鎢絲9。
[0023]保護外殼I內腔中設有位于工藝氣體進氣管出口端一側的磁鐵10。
[0024]工藝氣體擴散板7距離內部擋板距離1.5~5mm，其形狀為直徑50?95mm的圓板，圓板中心設有喇叭孔7.1，喇叭孔的小端朝向工藝氣體進氣管進口端且等高。
[0025]陽極8包括支座8.1及引導管8.2、保護筒8.3，保護筒8.3內孔中設有支座8.1，支座8-1為三根呈品字型分布的固定桿8.11，固定桿8.11貫穿保護筒8.3，固定桿8.2—端固定于內部擋板和隔板，另一端鉸接安裝有連桿8.12，連桿8.12端部連接于引導管8.2—端的外壁上，引導管8.2與工藝氣體進氣管3同軸。
[0026]引導管8.2的長度一般為35?80mm，壁厚0.5~2.5mm，外徑15?35mm，引導管距離媽絲的高度25?45 mm。
[0027]離子源擋圈6整體為筒體形，筒體兩端設有帶有通孔的環形板，進口端通孔直徑為55?125mm。
[0028]鎢絲9直徑為25?55mm，鎢絲9中部折彎成波浪形9.1，左右還設有兩段水平延伸段9.2，延伸段9.2末端向上折彎成U形9.3，媽絲固定于固定架上，固定架安裝于離子源擋圈6左端，鎢絲溫度控制:2050-2750°C。
[0029]陽極的引導管8.2與鎢絲9及工藝氣體擴散板的喇叭孔7.1、工藝氣體進氣管3在一條水平直線上。
[°03°]陽極:陽極引導管外徑15?35 mm，壁厚:0.5?2.5 mm，陽極引導管距離燈絲的高度:25-45臟，陽極引導管的長度35?80 mm，陽極支座相對鎢絲的高度:高出3~10mm，陽極偏壓:40-125 V0
【主權項】
1.一種類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，包括安裝于保護外殼左端的隔板，隔板中部橫向安裝有工藝氣體進氣管，隔板左端面安裝有內部擋板，內部擋板外周的隔板上固定有安裝法蘭，其特征在于，所述的安裝法蘭上安裝有離子源擋圈，內部擋板外側間隔安裝有工藝氣體擴散板，工藝氣體擴散板外周設有貫穿安裝在內部擋板和隔板上的陽極，陽極與工藝氣體擴散板之間設有鎢絲。2.根據權利要求1所述的類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的保護外殼內腔中設有位于工藝氣體進氣管出口端一側的磁鐵。3.根據權利要求1所述的類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的工藝氣體擴散板距離內部擋板距離1.5?5mm，其形狀為直徑50?95mm的圓板，圓板中心設有喇叭孔，喇叭孔的小端朝向工藝氣體進氣管進口端且等高。4.根據權利要求1所述的類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的陽極包括支座及引導管、保護筒，保護筒內孔中設有支座，支座為三根呈品字型分布的固定桿，固定桿貫穿保護筒，固定桿一端固定于內部擋板和隔板，另一端鉸接安裝有連桿，連桿端部連接于引導管一端的外壁上，引導管與工藝氣體進氣管同軸;支座相對鎢絲的高出3?10mm，陽極偏壓40?125 V。5.根據權利要求4所述的類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的引導管的長度一般為35?80mm，壁厚0.5~2.5mm，外徑15?35mm。6.根據權利要求1所述的類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的離子源擋圈整體為筒體形，筒體兩端設有帶有通孔的環形板，進口端通孔直徑為55?125mm。7.根據權利要求1所述的類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的鎢絲直徑為25?55mm，鎢絲中部折彎成波浪形，左右還設有兩段水平延伸段，延伸段末端向上折彎成U形，媽絲固定于固定架上，固定架安裝于離子源擋圈左端。
【專利摘要】本發明公開了一種類金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，包括安裝于保護外殼左端的隔板，隔板中部橫向安裝有工藝氣體進氣管，隔板左端面安裝有內部擋板，內部擋板外周的隔板上固定有安裝法蘭，安裝法蘭上安裝有離子源擋圈，內部擋板外側間隔安裝有工藝氣體擴散板，工藝氣體擴散板外周設有貫穿安裝在內部擋板和隔板上的陽極，陽極與工藝氣體擴散板之間鎢絲。本發明的結構設計新穎，通過工藝氣體擴散板及陽極的結構設計，可以有效提高工藝氣體擴散均勻性，從而使薄膜的均勻性提高和沉積速率，而且二者可調節。
【IPC分類】C23C16/27, C23C16/50
【公開號】CN105506577
【申請號】CN201610115575
【發明人】張心鳳, 鄭杰, 尹輝
【申請人】安徽純源鍍膜科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年3月2日