[发明专利]一种阳极层离子源

说明书

本发明提供一种新型阳极层离子源，包括位于轴心位置的内阴极，环绕在所述内阴极外侧的外阴极，所述内阴极和所述外阴极之间的间隙为离子束流通道；均匀排列在内阴极与外阴极之间的永磁体；位于所述内阴极和所述外阴极之间且环绕所述内阴极的阳极环，开设在所述阳极环内的通气孔，开设在所述阳极环上且连通所述通气孔的通气狭缝，所述通气狭缝朝向所述离子束流通道。通过改变离子源的通气方式，减少工作气体与阳极接触，从而降低工作气体对阳极造成污染和附着物吹出造成对沉积涂层的污染。

技术领域

本发明涉及真空镀膜设备领域，尤其涉及的是一种新型阳极层离子源。

背景技术

在PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)反应中通常会用到一种阳极层离子源，在类金刚石薄膜(DLC)沉积过程中，阳极层离子源用于离化惰性气体如氩气，使其形成离子流射入到反应真空腔体中，并增大沉积反应气体(乙炔)的离化率，进而提高DLC涂层中SP3的比例和沉积速率，从而提高沉积薄膜的质量以及缩短沉积的时间。

现有的阳极层离子源包括内阴极，内阴极是带有倒角的圆盘，内阴极带有倒角的部分为磁极靴，在内阴极的外圈设置外阴极，在内外阴极的下方设置一个环形的阳极，在围绕外阴极下方一周放置永磁体，并与内阴极形成磁轭。在阳极上加以正电压，内阴极和外阴极接地时，阴阳极之间形成电场，从而形成正交的电场与磁场。电磁场的耦合影响了等离子体中带电粒子的运动情况，尤其对电子的影响最大。电磁场起到的作用是限制电子的运动，延长了电子的运动轨迹，使电子约束在内外阴极之间的环形范围内，在这个范围内做旋轮漂移运动，这样电子就好像是被困在这个环形的“跑道”上，只能在这个环形封闭的“跑道”上周而复始地漂移。

大量的电子在“跑道”上漂移，形成了一个环形高密度电子云，当有气体被注入到存在漂移电子云的环形跑道上时，惰性气体分子与电子碰撞的几率大大增加，因此惰性气体分子会被高效地离化。同时这个环形高密度电子云的存在使得在阳极板表面形成一个电势梯度很高的阳极层，当惰性气体在环形电子云中被离子化后，立刻就会被这个高电势梯度推动并沿着阳极板表面的法线方向发射出去，从而成为所需要的高能带电正离子。

如图7所示，现有的离子源中采用的通气方式为在离子源底部通入工作气体，工作气体的路径会经过阳极的外表面，一方面会有工作气体在等离子体和热的作用下沉积在阳极表面形成污染，另一方面后续气流会将沉积在阳极表面的不牢固的附着物吹出，沉积到涂层上形成大颗粒污染。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种新型阳极层离子源，通过改变离子源的通气方式，减少工作气体与阳极接触，从而降低工作气体对阳极表面造成的污染和污染物被吹出造成的涂层污染，提高离子源工作寿命和沉积涂层质量。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种阳极层离子源，其中，包括有：

位于轴心位置的内阴极，环绕在所述内阴极外侧的外阴极，所述内阴极和所述外阴极之间的间隙为离子束流通道；

均匀排列在外阴极与内阴极之间，且位于外阴极下方一周的永磁体；

位于所述内阴极和所述外阴极之间且环绕所述内阴极的阳极环，开设在所述阳极环内的通气孔，开设在所述阳极环上且连通所述通气孔的通气狭缝，所述通气狭缝方向朝向所述离子束流通道。

进一步，所述阳极环朝向所述离子束流通道的一端内侧边缘处设置为阳极倒角，所述通气狭缝位于所述阳极环朝向所述离子束流通道的端面与所述阳极倒角边的相交处。

进一步，所述内阴极的磁极靴朝向阳极倒角的一端边缘处开设有阴极倒角，所述阴极倒角与所述阳极倒角平行。

进一步，所述阳极内部设置有匀气室，所述匀气室连通所述通气孔和所述通气狭缝，所述匀气室内设置有匀气板，所述匀气板上设置有匀气孔。