[发明专利]一种获得难熔金属的带状束金属离子的装置

说明书

本发明公开了一种获得难熔金属的带状束金属离子的装置。本发明的目的是获得具有工作物质利用率高，离子束中金属离子的含量高与使用寿命长等特点的难熔金属离子的带状束，从而达到高效率高质量生长难熔金属薄膜的目的。采用本发明提供的方案可以实现具有典型的磁控溅射系统及具有交叉电场和磁场的阴极区域的放电，由于集中在一个区域内，通过强阴极溅射获得气态工作物质，有效地离子化了溅射的原子，并选择了生成的离子进入电子束，从而提供了积极的效果。当产生金属离子的带状束时，本发明的优点可以充分地体现出来。

技术领域

本发明涉及金属离子溅射技术领域，具体涉及一种获得难熔金属的带状束金属离子的装置。

背景技术

目前对于含有难熔金属及其合金的离子溅射一般都采用等离子体对于平面金属靶进行轰击，例如，磁控溅射方法，磁控溅射是物理气相沉积(Physical VaporDeposition，PVD)的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点，而上世纪70年代发展起来的磁控溅射法更是实现了高速、低温、低损伤。因为是在低气压下进行高速溅射，必须有效地提高气体的离化率。磁控溅射通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。但是现有技术这种方法还存在溅射薄膜的效率低与薄膜质量等多方面的问题。为了解决上述效率低和薄膜质量差的问题，亟需一种技术方案可以通过优化的方法实现含有难熔金属及其合金的离子溅射，并形成强带状束的离子束的装置。

发明内容

本发明提供一种获得难熔金属的带状束金属离子的装置，用以解决效率低和薄膜质量差的问题。

本发明提供一种获得难熔金属的带状束金属离子的装置，该装置包括：离子源、第一磁性系统、第二磁性系统和电源；

所述离子源包括阳极、阴极和中间电极，所述中间电极包括由铁磁棒和磁轭形成的具有环形收缩空间的电极；所述阴极围成工作腔，设置于所述阳极的垂直位置上；所述电源的一端连接所述阳极，另一端连接所述阴极；

所述第一磁性系统包括：铁磁棒、磁轭、磁路和第一线圈；所述磁路、磁轭均设置有通孔，所述铁磁棒插入所述通孔中，所述铁磁棒的第一端连接所述磁轭，所述铁磁棒的第二端连接所述磁路，所述磁路和磁轭之间的所述铁磁棒的四周设置所述阳极，所述第一线圈位于所述磁轭了磁路形成的空间内；所述第一磁性系统在狭槽中产生径向磁场；所述空心阴极对应所述铁磁棒的位置设置有第一通孔；所述第一通孔的直径大于所述磁路、磁轭的通孔的直径；

所述第二磁性系统包括：第一铁磁性盘壁、第二铁磁性盘壁和第二线圈；所述第一铁磁性盘壁和所述第二铁磁性盘壁形成线圈空间，所述第二线圈设置于所述线圈空间中；所述第一铁磁性盘壁和所述第二铁磁性盘壁对应所述第一通孔的位置上均设置有开孔，由所述开孔形成发射通道；所述发射通道的侧壁上设置有由离子溅射材料制成的插入件。

可选的，还包括加速电极，所述加速电极设置于所述发射通道对应的位置，所述加速电极的通道的截面形状与所述发射通道的截面形状相同。

可选的，所述电源包括第一电源单元和第二电源单元；

所述电源的一端连接所述阳极，另一端连接所述阴极，包括：所述第一电源单元的正极连接所述阴极，所述第一电源单元的负极连接所述阳极；所述第二电源单元的正极连接所述阴极，所述第二电源单元的负极连接所述第二磁性系统。

可选的，还包括中间电极绝缘体，所述中间电极绝缘体设置于所述磁轭和第一铁磁性盘壁之间，使所述中间电极、阴极和第二磁性系统之间电隔离。

可选的，所述阴极包括玻璃材料，所述具有玻璃材料的阴极部分面向所述阳极。

可选的，所述发射通道的截面形状为椭圆形，所述第二磁性系统具有朝向所述发射通道中心凸出的拱形磁场。

可选的，所述第二磁性系统中两个磁极之间的距离满足以下公式：