本實(shí)用新型涉及一種真空爐體及其使用的輔助陽極。

背景技術(shù)：

在真空爐體內(nèi)進(jìn)行鍍膜磁控濺射的過程中，如果不加輔助陽極，等離子體中的電子在電磁場的共同作用下到達(dá)就近接地的鍍膜室內(nèi)表面，在運(yùn)動(dòng)過程中碰到中性粒子會(huì)進(jìn)一步電離，但通常運(yùn)行路徑短，電離效果不顯著。當(dāng)增設(shè)輔助陽后，輔助陽極的電位為正電位，比鍍膜室電勢高，等離子體中的部分電子將向電勢更高的陽極集結(jié)。在集結(jié)過程中路徑被延長，并獲得了更多的能量。在電子向陽極運(yùn)動(dòng)過程中，電子會(huì)與途中的中性粒子發(fā)生碰撞，導(dǎo)致鍍膜過程離化率升高，輔助陽極電位比鍍膜室內(nèi)表面及工件轉(zhuǎn)架都高，所以形成的電場強(qiáng)度更大，正離子的入射能量更大，轟擊靶面離子動(dòng)能也相應(yīng)的增大。與普通陰極濺射相比較，沉積速率會(huì)得到提升，鍍膜形成的膜層與基片的附著力也會(huì)得到改善。在化合物反應(yīng)濺射過程，沉積一定時(shí)間后工件和濺射靶面都有一定厚度的絕緣膜，在接地的真空室壁上也會(huì)沉積，致使電子無法進(jìn)入陽極，即“陽極消失”造成陰極放電不穩(wěn)定。通過增設(shè)輔助陽極也能有效的解決這個(gè)方面的問題。

如圖1a～1b所示，目前在真空爐體上設(shè)置的輔助陽極200一般呈圓餅形，通過陽極支撐板安裝在爐體的內(nèi)部側(cè)壁上。電連接方面，陽極200露出外部的一端直接電連接電源的正極，從而將外部的電源引到陽極200上。爐體100的爐壁直接連接電源的負(fù)極。陽極200與爐體100之間絕緣設(shè)置。為確保陽極200與爐體100之間的絕緣，一般是在陽極200與陽極支撐板(圖中未示意出)之間設(shè)置絕緣板，并在連接支撐板與陽極200間的螺釘帽外設(shè)置一絕緣帽。目前，該結(jié)構(gòu)的陽極由于安裝、工作較簡單，因此已有的真空爐體中廣泛使用此種結(jié)構(gòu)的輔助陽極，但現(xiàn)有的真空爐體普遍存在離化效果不高，陰極工作一段時(shí)間后出現(xiàn)輝光放電工作效果下降等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種真空爐體及其使用的輔助陽極，濺射時(shí)的離化效果好，膜層均勻致密，且陰極放電工作更穩(wěn)定。

本實(shí)用新型的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決：

一種真空爐體，包括爐體、輔助陽極和陰極，所述陰極設(shè)置在所述爐體內(nèi)部；所述輔助陽極為一筒形結(jié)構(gòu)，筒形結(jié)構(gòu)包括上環(huán)形支架和下環(huán)形支架，所述上環(huán)形支架和下環(huán)形支架之間固定設(shè)置多個(gè)條形結(jié)構(gòu)或者多個(gè)弧形板結(jié)構(gòu)，多個(gè)條結(jié)構(gòu)交錯(cuò)呈格柵形狀，多個(gè)弧形板結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)的整個(gè)表面上均勻分布多個(gè)孔；所述筒形結(jié)構(gòu)與所述陰極的有效濺射區(qū)域的高度差在10cm以內(nèi)，所述筒形結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述爐體的內(nèi)部，與所述陰極相對；所述爐體的底部設(shè)置有多個(gè)絕緣墊，所述筒形結(jié)構(gòu)支撐在所述多個(gè)絕緣墊上；所述爐體內(nèi)還設(shè)置有陽極接線柱，所述筒形結(jié)構(gòu)通過所述陽極接線柱連接外部電源的正極

一種用于真空爐體的輔助陽極，所述輔助陽極為一筒形結(jié)構(gòu)，筒形結(jié)構(gòu)包括上環(huán)形支架和下環(huán)形支架，所述上環(huán)形支架和下環(huán)形支架之間固定設(shè)置多個(gè)條形結(jié)構(gòu)或者多個(gè)弧形板結(jié)構(gòu)，多個(gè)條結(jié)構(gòu)交錯(cuò)呈格柵形狀，多個(gè)弧形板結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)的整個(gè)表面上均勻分布多個(gè)孔；所述筒形結(jié)構(gòu)與待應(yīng)用的真空爐體內(nèi)的陰極的有效濺射區(qū)域的高度差在10cm以內(nèi)。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是：

本實(shí)用新型的真空爐體，輔助陽極為筒形結(jié)構(gòu)，且主體為格柵形狀或者表面分布有孔的弧形板結(jié)構(gòu)，設(shè)置在爐體內(nèi)。筒形結(jié)構(gòu)外表面積大，可有效吸收各個(gè)方位的電子。安裝在爐體內(nèi)部時(shí)，筒狀陽極處于濺射陰極的對面，在濺射過程中，可吸收脫離陰極磁控束縛的電子中的大部分。本實(shí)用新型吸收電子的數(shù)量或能力更強(qiáng)，由于吸收電子能力更強(qiáng)，則電子與真空爐內(nèi)中性原子或分子碰撞的機(jī)率更多，從而采用該陽極的爐體的氣體離化率高，離化效果好。此外，輔助陽極上格柵形狀或者多孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，能讓陽極上電荷分布更均勻，筒狀陽極的高度與濺射陰極有效區(qū)域相近，確保工件整體均處于濺射陰極與筒狀陽極之間的等離子區(qū)域，從而保證工件上中下膜層質(zhì)量的均勻性。本實(shí)用新型的真空爐體，磁體濺射時(shí)，離化率高；上下等離子體分布更均勻，從而工件上中下的膜層更均勻，膜層更致密。此外，本實(shí)用新型的輔助陽極的高度與陰極濺射的有效區(qū)域的高度差在10cm以內(nèi)，兩者處于同一水平高度，則陰極放電輝光區(qū)域不會(huì)因?yàn)殛枠O的位置和長度而造成輝光的偏移，從而使陰極放電工作更穩(wěn)定。

【附圖說明】

圖1a是現(xiàn)有技術(shù)的輔助陽極在真空爐體內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1b是現(xiàn)有技術(shù)的輔助陽極在真空爐體外側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的真空爐體的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的真空爐體的主視剖面示意圖；

圖4是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的真空爐體的俯視剖面示意圖；

圖5a是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的絕緣墊的上蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5b是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的絕緣墊的防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5c是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的絕緣墊的絕緣基座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的絕緣墊的裝配示意圖；

圖7是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的陽極接線柱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的真空爐體的筒形結(jié)構(gòu)的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的真空爐體的筒形結(jié)構(gòu)的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合具體實(shí)施方式并對照附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型的構(gòu)思是：考慮到現(xiàn)有的真空爐體離化效果不高的問題，可能是由于圓餅形結(jié)構(gòu)的輔助陽極的表面積較小，很難與陰極濺射靶有同樣的高度或與陰極濺射靶處于同一水平位置，造成吸收電子數(shù)量有限，或影響到陰極輝光放電方向的偏移，進(jìn)而導(dǎo)致真空爐內(nèi)起到的離化效果不高或影響到陰極正常的輝光放電工作。目前圓餅狀陽極直接安裝在真空爐體的爐壁上，造成表面積較小，吸收能力有限；另外圓餅輔助陽極的高度遠(yuǎn)小于工件裝載的高度，膜層上下均勻性會(huì)受到影響。因此，本實(shí)用新型重新設(shè)計(jì)輔助陽極的結(jié)構(gòu)，為筒形結(jié)構(gòu)，且筒形結(jié)構(gòu)的主體為格柵形狀或者為分布多個(gè)孔的弧形板結(jié)構(gòu)，并將其配合絕緣墊設(shè)置在爐體內(nèi)部，與陰極相對，通過陽極接線柱引入外部電源的正極，實(shí)現(xiàn)工作。這樣，通過上述輔助陽極的結(jié)構(gòu)改進(jìn)以及配合組件調(diào)整安裝位置，從而改善離化效果，且陰極放電工作更穩(wěn)定。

如圖2～4所示，本具體實(shí)施方式的真空爐體包括爐體1、輔助陽極2和陰極3。輔助陽極2為一筒形結(jié)構(gòu)，具體為圓筒形結(jié)構(gòu)，筒形結(jié)構(gòu)包括上環(huán)形支架和下環(huán)形支架，上下環(huán)形支架之間的圓筒形結(jié)構(gòu)的主體為一連貫的弧形板，弧形板表面均勻分布多個(gè)孔，圓筒形結(jié)構(gòu)的高度與陰極3的有效濺射區(qū)域的高度差在10cm以內(nèi)，圓筒形結(jié)構(gòu)設(shè)置在爐體1的內(nèi)部，具體可設(shè)置在爐體1內(nèi)部的正中間，與爐體1內(nèi)部的陰極3相對。爐體1的底部設(shè)置有多個(gè)絕緣墊4(圖4中所示為設(shè)置有四個(gè)絕緣墊)，圓筒形結(jié)構(gòu)支撐在多個(gè)絕緣墊4上。爐體內(nèi)還設(shè)置有陽極接線柱5，圓筒形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)通過陽極接線柱連接外部電源的正極。工作時(shí)，工件6設(shè)置在陰極3和輔助陽極2之間。由于筒狀輔助陽極2的高度與濺射陰極3的有效區(qū)域的高度相近，兩者處于同一高度水平，且大于工件6裝載的長度，從而能保證工件6都處于濺射陰極與筒狀陽極之間的等離子區(qū)域。

絕緣墊4的作用是實(shí)現(xiàn)筒形結(jié)構(gòu)的輔助陽極2與爐體1之間的絕緣。因此，可支撐輔助陽極，且絕緣的結(jié)構(gòu)均可應(yīng)用于本具體實(shí)施方式的真空爐體中。本具體實(shí)施方式在此僅列舉一種結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)現(xiàn)的絕緣墊結(jié)構(gòu)。如圖5a、5b、5c以及圖6所示，絕緣墊包括上蓋板401，防護(hù)罩402和絕緣基座403。防護(hù)罩402套設(shè)在絕緣基座403上，上蓋板401套設(shè)在絕緣基座403上，位于防護(hù)罩402的上方。上蓋板401上設(shè)置有供圓筒形結(jié)構(gòu)的輔助陽極2嵌入的卡槽結(jié)構(gòu)。本具體實(shí)施方式的絕緣墊的三個(gè)部分組合后，絕緣基座主要發(fā)揮絕緣和支撐的作用。絕緣性方面，優(yōu)選地，絕緣等級大于20兆歐姆。此外，由于絕緣基座設(shè)置在爐體內(nèi)側(cè)，因此絕緣基座還需具有耐高溫(200℃以上)的特性。絕緣基座的材料選用絕緣和耐高溫的材料，例如可選擇陶瓷或云母等耐高溫且絕緣的材料。中間的防護(hù)罩402的作用是防止濺射過程中絕緣基座403的主體直接裸露而被鍍上金屬膜層變?yōu)閷?dǎo)電材料。

陽極接線柱5用于將外部的電源引到圓筒形結(jié)構(gòu)的輔助陽極2上。筒形輔助陽極2由導(dǎo)線與陽極接線柱5露出爐體的一端相連，陽極接線柱5在爐體外的一端連接外部電源的正極。

如圖7所示，本具體實(shí)施方式中，陽極接柱5包括導(dǎo)電螺桿501、導(dǎo)線接線柱502和絕緣結(jié)構(gòu)件。導(dǎo)線接線柱502的一端用于連接外部電源。圖中所示為通過螺釘10連接導(dǎo)線，進(jìn)而由導(dǎo)線連接外部電源。導(dǎo)線接線柱502的另一端與導(dǎo)電螺桿501的第一端連接在一起，導(dǎo)電螺桿501穿過爐體1上開設(shè)的通孔，導(dǎo)電螺桿501的第二端用于電連接圓筒形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的輔助陽極。圖中所示為通過兩個(gè)螺母8套設(shè)在導(dǎo)電螺桿501上夾持導(dǎo)線7，進(jìn)而導(dǎo)線7連接筒形輔助陽極2。絕緣結(jié)構(gòu)件設(shè)置在導(dǎo)電螺桿501與爐體1之間，以及導(dǎo)電接線柱502與爐體1之間，確保導(dǎo)線接線柱與爐體之間，以及導(dǎo)電螺桿與爐體之間是絕緣的。

具體地，絕緣結(jié)構(gòu)件包括絕緣隔套503。陽極接線柱還包括固定螺桿507。絕緣隔套503穿過爐體1上開設(shè)的通孔，導(dǎo)電螺桿501穿過絕緣隔套503的內(nèi)部，導(dǎo)線接線柱502與絕緣隔套503通過固定螺桿507固定到爐體1上。

優(yōu)選地，絕緣隔套503與爐體1之間以及絕緣隔套503與導(dǎo)線接線柱502之間均密封設(shè)置。通過密封設(shè)置，從而確保真空密封，從而陽極接線柱引入真空爐內(nèi)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)與外部密封隔絕。密封設(shè)置可通過兩個(gè)密封圈實(shí)現(xiàn)。具體地，在絕緣隔套503與爐體1之間設(shè)置第一密封圈504，在絕緣隔套503與導(dǎo)線接線柱502之間第二密封圈505。

進(jìn)一步優(yōu)選地，陽極接線柱還包括護(hù)套506。護(hù)套506設(shè)置在絕緣隔套503位于爐體1內(nèi)的一端上。圖中所示護(hù)套506套設(shè)在絕緣隔套503的一端的外圍，從而可防止絕緣隔套503位于爐內(nèi)的一端鍍上導(dǎo)電物，對絕緣隔套503發(fā)揮遮蔽的作用。

通過陽極接線柱連接外部的電源正極將電源引入爐體內(nèi)的筒形輔助陽極2。外部的電源負(fù)極接爐體1。真空濺射沉積時(shí)，打開電源，根據(jù)工藝要求設(shè)定陽極電壓，筒形輔助陽極2通過導(dǎo)電螺桿501、導(dǎo)線接線柱502連接到電源正極，筒形輔助陽極2帶正電。因?yàn)檩o助陽極2的電位比鍍膜室內(nèi)表面電位高，在陽極電場作用下，真空濺射過程產(chǎn)生的電子會(huì)在陽極電壓的吸引下加速飛向筒形結(jié)構(gòu)的輔助陽極2。在加速飛行的過程中，電子會(huì)與爐體內(nèi)的氣體實(shí)現(xiàn)一系列的磁撞，實(shí)現(xiàn)氣體的離化。

本具體實(shí)施方式的輔助陽極為圓筒形結(jié)構(gòu)，且分布多個(gè)孔，設(shè)置在爐體內(nèi)。筒形結(jié)構(gòu)外表面積大，可以360°全方位吸收處于爐內(nèi)各個(gè)方向不同位置的電子，大大提高了吸收能力。筒狀陽極安裝在爐體內(nèi)部時(shí)，筒狀陽極處于濺射陰極的對面，在濺射過程中，可脫離陰極磁控束縛的電子中的大部分均集中處于此區(qū)域，因此大部分都能被輔助陽極吸收。這樣，大大增加電子與中性原子的碰撞機(jī)率，提高了氣體離化率。陽極筒狀結(jié)構(gòu)上的開孔設(shè)計(jì)，可使陽極筒上的電荷分布更均勻，實(shí)現(xiàn)等離子體上下均勻。而筒狀陽極的高度與濺射陰極有效區(qū)域相近，并大于工件裝載的長度，能保證工件都處于濺射陰極與筒狀陽極之間的等離子區(qū)域，從而保證工件上中下的膜層質(zhì)量的均勻性。此外，本具體實(shí)施方式的真空爐體還能維持陰極放電工作更穩(wěn)定。

圖8所示，為第二種可選的筒形結(jié)構(gòu)的示意圖。筒形結(jié)構(gòu)的上環(huán)形支架和下環(huán)形支架之間固定設(shè)置多個(gè)條形結(jié)構(gòu)，多個(gè)條形結(jié)構(gòu)交錯(cuò)呈格柵形狀。該主體呈格柵形狀的筒形結(jié)構(gòu)，同樣是外表面積大，可以360°全方位吸收處于爐內(nèi)各個(gè)方向不同位置的電子，大大提高了吸收能力，且可吸收大部分脫離陰極磁控束縛的電子，提高了氣體離化率，離化效果好。格柵形狀的設(shè)計(jì)，也可使陽極筒上的電荷分布更均勻，實(shí)現(xiàn)等離子體上下均勻。而筒狀陽極的高度與濺射陰極有效區(qū)域相近，并大于工件裝載的長度，能保證工件都處于濺射陰極與筒狀陽極之間的等離子區(qū)域，從而保證工件上中下的膜層質(zhì)量的均勻性和致密性。此外，也能維持陰極放電工作更穩(wěn)定。

圖9所示，為第三種可選的筒形結(jié)構(gòu)的示意圖。筒形結(jié)構(gòu)的上環(huán)形支架和下環(huán)形支架之間固定設(shè)置多個(gè)弧形板結(jié)構(gòu)，多個(gè)弧形板結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)弧形板結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上均勻分布多個(gè)孔。該結(jié)構(gòu)的筒形結(jié)構(gòu)與圖3所示的筒形結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于：該筒形結(jié)構(gòu)的主體為間隔分布的多個(gè)弧形板，而圖3中的主體是多個(gè)弧形板結(jié)構(gòu)連貫成一個(gè)整體。該間隔分布的多個(gè)弧形板作為主體時(shí)，安裝在爐體內(nèi)時(shí)，使其上分布多個(gè)孔的弧形板結(jié)構(gòu)正對爐體內(nèi)的陰極，從而通過孔結(jié)構(gòu)與陰極相對發(fā)揮作用。多個(gè)弧形板作為主體的筒形結(jié)構(gòu)，同樣是外表面積大，可以360°全方位吸收處于爐內(nèi)各個(gè)方向不同位置的電子，大大提高了吸收能力，且可吸收大部分脫離陰極磁控束縛的電子，提高了氣體離化率?；⌒伟迳系拈_孔設(shè)計(jì)，也可使陽極筒上的電荷分布更均勻，實(shí)現(xiàn)等離子體上下均勻。而筒狀陽極的高度與濺射陰極有效區(qū)域相近，并大于工件裝載的長度，能保證工件都處于濺射陰極與筒狀陽極之間的等離子區(qū)域，從而保證工件上中下的膜層質(zhì)量的均勻性。此外，也能維持陰極放電工作更穩(wěn)定。另外，多個(gè)弧形板間隔分布，間隔開的間隙中便于伸入清潔裝置吸附弧形板內(nèi)部的灰塵等物質(zhì)，便于后續(xù)清潔使用。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下做出若干替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。