等离子体均布装置及沉积设备的制作方法

本实用新型涉及一种等离子体均布装置及沉积设备，属于薄膜材料制备装置领域。

背景技术：

物理气相沉积技术是在满足一定的真空度的条件下，采用物理方法将靶材物质表面直接转化成气态原子或离子状态，再让其在基体表面沉积形成薄膜的表面改性技术。利用物理气相沉积技术不仅可以制备金属薄膜、合金薄膜，还可以沉积化合物薄膜，是目前应用最为广泛的表面改性技术。

基于等离子体注入沉积技术是物理气相沉积技术中的一种，它在精密零件和低温处理方面，拥有着其他一些技术所不能具备的优越性。目前，通过在复杂工件表面沉积薄膜进行表面改性处理时，薄膜的形态，特别是薄膜的均匀性对最终产品的质量影响十分显著。而影响薄膜均匀性最重要的一个因素是处理过程中等离子体在工件周围空间区域均匀分布的程度。等离子体在工件周围空间区域中分布越均匀，所沉积的薄膜就越均匀，产品的质量就越高。

然而，现有的等离子体注入沉积设备在工作时，等离子源输出口处的金属等离子体密度呈显著的高斯分布，这种分布形态使得工件周围空间区域中等离子体分布十分不均匀，造成沉积层的均匀性差，从而导致改性层(即薄膜)性能不稳定。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种等离子体均布装置及沉积设备，能使样品台的周围空间区域的等离子体分布趋于均匀，并且结构简单、易于制造。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种等离子体均布装置，应用于沉积设备，上述沉积设备包括真空腔体和设置在上述真空腔体内的样品台，上述等离子体均布装置设置在上述真空腔体内，上述等离子体均布装置包括至少两个电磁线圈：第一电磁线圈和第二电磁线圈，上述第一电磁线圈包围固定在上述样品台的外围，上述第二电磁线圈固定在上述真空腔体的内壁上，且上述第二电磁线圈可相对上述样品台进行旋转。

进一步地，上述第一电磁线圈的中心线与上述样品台的垂直中心线重合。

进一步地，上述第二电磁线圈设置在上述内壁的上端，且所述第二电磁线圈的直径大于所述第一电磁线圈的直径。

进一步地，上述第二电磁线圈包围上述第一电磁线圈。

进一步地，上述第一电磁线圈的中心线与上述第二电磁线圈的中心线呈10-90°夹角。

进一步地，上述第一电磁线圈的中心线与上述第二电磁线圈的中心线呈30°夹角。

进一步地，上述等离子体均布装置还包括转轴，上述第二电磁线圈通过上述转轴固定在上述内壁上。

进一步地，上述第一电磁线圈和第二电磁线圈与外部直流电源连接。

本实用新型还提供一种沉积设备，其包括上述的等离子体均布装置、样品台、真空腔体以及等离子源。

进一步地，所述等离子体均布装置和样品台设置在所述真空腔体内，所述等离子源连接所述真空腔体。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的等离子体均布装置及沉积设备通过在沉积设备的真空腔体内设置至少两个电磁线圈，其中，第一电磁线圈包围固定在样品台周围，可以有效地对样品台周围空间区域的等离子体进行约束；第二电磁线圈设置在真空腔体的内壁上，可以进一步对等离子体产生搅拌作用，在磁场约束和磁场搅拌的双重作用下，使样品台周围区域等离子体的分布趋于均匀。故，该等离子体均布装置及沉积设备能使样品台的周围空间区域的等离子体分布趋于均匀，进而使所沉积的薄膜更为均匀，薄膜质量获得提升，并且其结构简单、易于制造。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本实用新型一实施例所示的等离子体均布装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

需要说明的是：本实用新型的“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等用语只是参考附图对本实用新型进行说明，不作为限定用语。

请参见图1，本实用新型一实施例所示的等离子体均布装置，其应用于沉积设备，沉积设备包括真空腔体1和设置在真空腔体1内的样品台2，等离子体均布装置设置在真空腔体1内，该等离子体均布装置包括至少两个电磁线圈：第一电磁线圈3和第二电磁线圈4，其中，第一电磁线圈3包围固定在样品台2的外围，第二电磁线圈4固定在真空腔体1的内壁上，且第二电磁线圈4可相对样品台2进行旋转。

在本实施例中，第一电磁线圈3的中心线与样品台2的垂直中心线重合。当其与外部直流电源连接时，第一电磁线圈3产生的磁场将等离子体有效约束在样品台2周围区域。第二电磁线圈4则通过转轴5设置在真空腔体1的内壁的上端，其直径大于第一电磁线圈3的直径。本实施例的第二电磁线圈4包围第一电磁线圈3，且其中心线与第一电磁线圈3的中心线呈10-90°夹角，优选的，为30°夹角。此种设计使得第二电磁线圈4在转轴5的带动下发生旋转后，使第二电磁线圈4产生的磁场与第二电磁线圈4同步运动，这一运动的磁场进一步对等离子体产生搅拌作用，在磁场约束和磁场搅拌的双重作用下，使样品台2周围区域等离子体的分布趋于均匀。

当然，在其他实施例中，第二电磁线圈4的设置方式可根据具体实际情况进行选择，本实施例所采用的设置方法为发明人经过多次试验获得，其所产生的效果较其他设置方法有1-20％的显著提升。

本实用新型还提供一种沉积设备(未图示)，其包括上述的等离子体均布装置、样品台、真空腔体以及等离子源，等离子体均布装置和样品台设置在真空腔体内，等离子源连接真空腔体。其中的等离子体均布装置与上述实施例中的结构相同，其他结构均为现有技术，因此在此不再进行说明。

综上所述：本实用新型的等离子体均布装置及沉积设备通过在沉积设备的真空腔体内设置至少两个电磁线圈，其中，第一电磁线圈包围固定在样品台周围，可以有效地对样品台周围空间区域的等离子体进行约束；第二电磁线圈设置在真空腔体的内壁上，可以进一步对等离子体产生搅拌作用，在磁场约束和磁场搅拌的双重作用下，使样品台周围区域等离子体的分布趋于均匀。故，该等离子体均布装置及沉积设备能使样品台的周围空间区域的等离子体分布趋于均匀，进而使所沉积的薄膜更为均匀，薄膜质量获得提升，并且其结构简单、易于制造。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。