一种类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置的制造方法
【专利说明】
[0001 ] 技术领域:
[0002]本实用新型涉及类金刚石薄膜制造，尤其涉及一种类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置。
[0003]【背景技术】:
[0004]化学气相沉积方法制作类金刚石薄膜的原理是:如附图1所示，1、高温钨丝阴极发射热电子;2、工艺气体通过进气管从钨丝背后进入真空腔室后，扩散并充满真空腔室;3、部分电子和工艺气体碰撞，把中性工艺气体电离成碳离子或者碳氢离子;4、碳离子或者碳氢离子沉积在基片表面，形成类金刚石薄膜。
[0005]为了提高薄膜沉积效率，需要有效地将阴极钨丝发射的电子牵引至离子源的出口，以增加出口处电子和工艺气体分子的碰撞和电离概率，从而增加被电离的工艺气体沉积在基片表面的速度。如附图1所示，目前行业中的设计方法是:1、在离子源的出口设置了正电势的栅极，栅极为平面网状结构，电子受到栅极的吸引聚集在离子源的出口附近，从而增加了出口处的离化的工艺气体的密度;2、基片上施加负电势的偏压，以吸引被离化的带正电的工艺气体。这两种方式可以有效地提高类金刚石薄膜的沉积速率。
[0006]现有的设计中，存在如下不足之处:1、工艺气体从直径6mm?1mm的狭窄管道进入真空腔室，扩散不均，气体分子密度不均匀，使得空间中离化的气体分布不均匀，从而导致薄膜的均匀性降低;2、阳极和栅极位置固定，薄膜的均匀性不易调节。
[0007]【实用新型内容】:
[0008]为了弥补现有技术问题，本实用新型的目的是提供一种类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，有效的解决了工艺气体扩散不均而导致薄膜的均匀性降低、薄膜的均匀性不易调节的问题。
[0009]本实用新型的技术方案如下:
[0010]类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，包括安装于保护外壳左端的隔板，隔板中部横向安装有工艺气体进气管，隔板左端面安装有内部挡板，内部挡板外周的隔板上固定有安装法兰，其特征在于，所述的安装法兰上安装有离子源挡圈，内部挡板外侧间隔安装有工艺气体扩散板，工艺气体扩散板外周设有贯穿安装在内部挡板和隔板上的阳极，阳极与工艺气体扩散板之间设有钨丝。
[0011]所述的类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，其特征在于，所述的保护外壳内腔中设有位于工艺气体进气管出口端一侧的磁铁。
[0012]所述的类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，其特征在于，所述的工艺气体扩散板距离内部挡板距离1.5~5mm，其形状为直径50?95mm的圆板，圆板中心设有喇机孔，喇口八孔的小端朝向工艺气体进气管进口端且等高。
[0013]所述的类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，其特征在于，所述的阳极包括支座及引导管、保护筒，保护筒内孔中设有支座，支座为三根呈品字型分布的固定杆，固定杆贯穿保护筒，固定杆一端固定于内部挡板和隔板，另一端铰接安装有连杆，连杆端部连接于引导管一端的外壁上，引导管与工艺气体进气管同轴;支座相对妈丝的高出3?10mm，阳极偏压40?125 V0
[0014]所述的类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，其特征在于，所述的引导管的长度一般为35?80mm，壁厚0.5~2.5mm，外径15?35mm。
[0015]所述的类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，其特征在于，所述的离子源挡圈整体为筒体形，筒体两端设有带有通孔的环形板，进口端通孔直径为55?125mm。
[0016]所述的类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，其特征在于，所述的钨丝直径为25?55mm，钨丝中部折弯成波浪形，左右还设有两段水平延伸段，延伸段末端向上折弯成U形，妈丝固定于固定架上，固定架安装于离子源挡圈左端。
[0017]本实用新型的优点是:
[0018]1、本实用新型扩散板置于管道和真空腔室之间，直径在50mm-95mm范围，距离腔室内壁1.5mm-5mm，它能使工艺气体从现行的直径6mm-10mm狭窄管道进入真空腔室改变为在直径50mm-95mm的范围内均匀扩散到真空腔室，扩散板提高了分子密度均匀性，从而提高了沉积薄膜均匀性。
[0019]2、本实用新型设计了位置和尺寸可调的阳极，通过调节阳极的大小和相对位置，并配合对阳极施加可调的偏压，来改变钨丝发射的电子的空间区域密度，从而改变了离化气体的密度，实现了对薄膜均匀性和沉积速率的调节。
[0020]【附图说明】:
[0021 ]图1为传统方法加工过程中离子源中离子的引出装置结构示意图。
[0022]图2为本实用新型的结构示意图。
[0023]图3为本实用新型的工艺气体扩散板结构示意图。
[0024]图4为本实用新型的阳极结构示意图。
[0025]图5为本实用新型的离子源挡圈结构示意图。
[0026]图6为本实用新型的钨丝结构示意图。
[0027]附图标记:保护外壳I;隔板2;工艺气体进气管3;内部挡板4;安装法兰5;离子源挡圈6;工艺气体扩散板7;阳极8;钨丝9;磁铁10;腔室11;栅极12;基片13;碳离子、碳氢离子等离子体14。
[0028]【具体实施方式】:
[0029]参见附图:
[0030]类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，包括安装于保护外壳I左端的隔板2，隔板2中部横向安装有工艺气体进气管3，隔板2左端面安装有内部挡板4，内部挡板4外周的隔板上固定有安装法兰5，安装法兰5上安装有离子源挡圈6，内部挡板4外侧间隔安装有工艺气体扩散板7，工艺气体扩散板7外周设有贯穿安装在内部挡板4和隔板上的阳极8，阳极8与工艺气体扩散板7之间设有钨丝9。
[0031]保护外壳I内腔中设有位于工艺气体进气管出口端一侧的磁铁10。
[0032]工艺气体扩散板7距离内部挡板距离1.5?5mm，其形状为直径50?95mm的圆板，圆板中心设有喇叭孔7.1，喇叭孔的小端朝向工艺气体进气管进口端且等高。
[0033]阳极8包括支座8.1及引导管8.2、保护筒8.3，保护筒8.3内孔中设有支座8.1，支座8-1为三根呈品字型分布的固定杆8.11，固定杆8.11贯穿保护筒8.3，固定杆8.2—端固定于内部挡板和隔板，另一端铰接安装有连杆8.12，连杆8.12端部连接于引导管8.2—端的外壁上，引导管8.2与工艺气体进气管3同轴。
[0034]引导管8.2的长度一般为35?80mm，壁厚0.5~2.5mm，外径15?35mm，引导管距离妈丝的高度25?45 mm。
[0035]离子源挡圈6整体为筒体形，筒体两端设有带有通孔的环形板，进口端通孔直径为55?125mm。
[0036]钨丝9直径为25?55mm，钨丝9中部折弯成波浪形9.1，左右还设有两段水平延伸段
9.2，延伸段9.2末端向上折弯成U形9.3，妈丝固定于固定架上，固定架安装于离子源挡圈6左端，钨丝温度控制:2050-2750 °C。
[0037]阳极的引导管8.2与钨丝9及工艺气体扩散板的喇叭孔7.1、工艺气体进气管3在一条水平直线上。
[0038]阳极:阳极引导管外径15?35mm，壁厚:0.5?2.5 mm，阳极引导管距离灯丝的高度:25-45臟，阳极引导管的长度35?80 mm，阳极支座相对钨丝的高度:高出3~10mm，阳极偏压:40-125 V0
【主权项】
1.一种类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，包括安装于保护外壳左端的隔板，隔板中部横向安装有工艺气体进气管，隔板左端面安装有内部挡板，内部挡板外周的隔板上固定有安装法兰，其特征在于，所述的安装法兰上安装有离子源挡圈，内部挡板外侧间隔安装有工艺气体扩散板，工艺气体扩散板外周设有贯穿安装在内部挡板和隔板上的阳极，阳极与工艺气体扩散板之间设有钨丝。2.根据权利要求1所述的类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，其特征在于，所述的保护外壳内腔中设有位于工艺气体进气管出口端一侧的磁铁。3.根据权利要求1所述的类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，其特征在于，所述的工艺气体扩散板距离内部挡板距离1.5?5mm，其形状为直径50?95mm的圆板，圆板中心设有喇叭孔，喇叭孔的小端朝向工艺气体进气管进口端且等高。4.根据权利要求1所述的类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，其特征在于，所述的阳极包括支座及引导管、保护筒，保护筒内孔中设有支座，支座为三根呈品字型分布的固定杆，固定杆贯穿保护筒，固定杆一端固定于内部挡板和隔板，另一端铰接安装有连杆，连杆端部连接于引导管一端的外壁上，引导管与工艺气体进气管同轴;支座相对钨丝的高出3?10mm，阳极偏压40?125 V。5.根据权利要求4所述的类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，其特征在于，所述的引导管的长度一般为35?80mm，壁厚0.5~2.5mm，外径15?35mm。6.根据权利要求1所述的类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，其特征在于，所述的离子源挡圈整体为筒体形，筒体两端设有带有通孔的环形板，进口端通孔直径为55?125mm。7.根据权利要求1所述的类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，其特征在于，所述的钨丝直径为25?55mm，钨丝中部折弯成波浪形，左右还设有两段水平延伸段，延伸段末端向上折弯成U形，妈丝固定于固定架上，固定架安装于离子源挡圈左端。
【专利摘要】本实用新型公开了一种类金刚石薄膜离子源中离子的引出装置，包括安装于保护外壳左端的隔板，隔板中部横向安装有工艺气体进气管，隔板左端面安装有内部挡板，内部挡板外周的隔板上固定有安装法兰，安装法兰上安装有离子源挡圈，内部挡板外侧间隔安装有工艺气体扩散板，工艺气体扩散板外周设有贯穿安装在内部挡板和隔板上的阳极，阳极与工艺气体扩散板之间钨丝。本实用新型的结构设计新颖，通过工艺气体扩散板及阳极的结构设计，可以有效提高工艺气体扩散均匀性，从而使薄膜的均匀性提高和沉积速率，而且二者可调节。
【IPC分类】C23C16/50, C23C16/27
【公开号】CN205368493
【申请号】CN201620156114
【发明人】张心凤, 郑杰, 尹辉
【申请人】安徽纯源镀膜科技有限公司
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年3月2日