一種類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及類(lèi)金剛石薄膜制造，尤其涉及一種類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置。
[0002]【背景技術(shù)】:
化學(xué)氣相沉積方法制作類(lèi)金剛石薄膜的原理是:如附圖1所示，1、高溫鎢絲陰極發(fā)射熱電子;2、工藝氣體通過(guò)進(jìn)氣管從鎢絲背后進(jìn)入真空腔室后，擴(kuò)散并充滿(mǎn)真空腔室;3、部分電子和工藝氣體碰撞，把中性工藝氣體電離成碳離子或者碳?xì)潆x子;4、碳離子或者碳?xì)潆x子沉積在基片表面，形成類(lèi)金剛石薄膜。
[0003]為了提高薄膜沉積效率，需要有效地將陰極鎢絲發(fā)射的電子牽引至離子源的出口，以增加出口處電子和工藝氣體分子的碰撞和電離概率，從而增加被電離的工藝氣體沉積在基片表面的速度。如附圖1所示，目前行業(yè)中的設(shè)計(jì)方法是:1、在離子源的出口設(shè)置了正電勢(shì)的柵極，柵極為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，電子受到柵極的吸引聚集在離子源的出口附近，從而增加了出口處的離化的工藝氣體的密度;2、基片上施加負(fù)電勢(shì)的偏壓，以吸引被離化的帶正電的工藝氣體。這兩種方式可以有效地提高類(lèi)金剛石薄膜的沉積速率。
[0004]現(xiàn)有的設(shè)計(jì)中，存在如下不足之處:1、工藝氣體從直徑6mm?1mm的狹窄管道進(jìn)入真空腔室，擴(kuò)散不均，氣體分子密度不均勻，使得空間中離化的氣體分布不均勻，從而導(dǎo)致薄膜的均勻性降低;2、陽(yáng)極和柵極位置固定，薄膜的均勻性不易調(diào)節(jié)。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，有效的解決了工藝氣體擴(kuò)散不均而導(dǎo)致薄膜的均勻性降低、薄膜的均勻性不易調(diào)節(jié)的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，包括安裝于保護(hù)外殼左端的隔板，隔板中部橫向安裝有工藝氣體進(jìn)氣管，隔板左端面安裝有內(nèi)部擋板，內(nèi)部擋板外周的隔板上固定有安裝法蘭，其特征在于，所述的安裝法蘭上安裝有離子源擋圈，內(nèi)部擋板外側(cè)間隔安裝有工藝氣體擴(kuò)散板，工藝氣體擴(kuò)散板外周設(shè)有貫穿安裝在內(nèi)部擋板和隔板上的陽(yáng)極，陽(yáng)極與工藝氣體擴(kuò)散板之間設(shè)有鎢絲。
[0007]所述的類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的保護(hù)外殼內(nèi)腔中設(shè)有位于工藝氣體進(jìn)氣管出口端一側(cè)的磁鐵。
[0008]所述的類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的工藝氣體擴(kuò)散板距離內(nèi)部擋板距離1.5~5mm，其形狀為直徑50?95mm的圓板，圓板中心設(shè)有喇機(jī)孔，喇口八孔的小端朝向工藝氣體進(jìn)氣管進(jìn)口端且等高。
[0009]所述的類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的陽(yáng)極包括支座及引導(dǎo)管、保護(hù)筒，保護(hù)筒內(nèi)孔中設(shè)有支座，支座為三根呈品字型分布的固定桿，固定桿貫穿保護(hù)筒，固定桿一端固定于內(nèi)部擋板和隔板，另一端鉸接安裝有連桿，連桿端部連接于引導(dǎo)管一端的外壁上，引導(dǎo)管與工藝氣體進(jìn)氣管同軸;支座相對(duì)媽絲的高出3?10mm，陽(yáng)極偏壓40?125 V0
[0010]所述的類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的引導(dǎo)管的長(zhǎng)度一般為35?80mm，壁厚0.5~2.5mm，外徑15?35mm。
[0011]所述的類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的離子源擋圈整體為筒體形，筒體兩端設(shè)有帶有通孔的環(huán)形板，進(jìn)口端通孔直徑為55?125mm。
[0012]所述的類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的鎢絲直徑為25?55mm，鎢絲中部折彎成波浪形，左右還設(shè)有兩段水平延伸段，延伸段末端向上折彎成U形，媽絲固定于固定架上，固定架安裝于離子源擋圈左端。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
1、本發(fā)明擴(kuò)散板置于管道和真空腔室之間，直徑在50mm-95mm范圍，距離腔室內(nèi)壁1它能使工藝氣體從現(xiàn)行的直徑6mm-10mm狹窄管道進(jìn)入真空腔室改變?yōu)樵谥睆?0mm-95mm的范圍內(nèi)均勻擴(kuò)散到真空腔室，擴(kuò)散板提高了分子密度均勻性，從而提高了沉積薄膜均勻性。
[0014]2、本發(fā)明設(shè)計(jì)了位置和尺寸可調(diào)的陽(yáng)極，通過(guò)調(diào)節(jié)陽(yáng)極的大小和相對(duì)位置，并配合對(duì)陽(yáng)極施加可調(diào)的偏壓，來(lái)改變鎢絲發(fā)射的電子的空間區(qū)域密度，從而改變了離化氣體的密度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄膜均勻性和沉積速率的調(diào)節(jié)。
[0015]【附圖說(shuō)明】:
圖1為傳統(tǒng)方法加工過(guò)程中離子源中離子的引出裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明的工藝氣體擴(kuò)散板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明的陽(yáng)極結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明的離子源擋圈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6為本發(fā)明的鎢絲結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記:保護(hù)外殼I;隔板2;工藝氣體進(jìn)氣管3;內(nèi)部擋板4;安裝法蘭5;離子源擋圈6;工藝氣體擴(kuò)散板7;陽(yáng)極8;鎢絲9;磁鐵10;腔室11;柵極12;基片13;碳離子、碳?xì)潆x子等離子體14。
[0022]【具體實(shí)施方式】:
參見(jiàn)附圖:
類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，包括安裝于保護(hù)外殼I左端的隔板2，隔板2中部橫向安裝有工藝氣體進(jìn)氣管3，隔板2左端面安裝有內(nèi)部擋板4，內(nèi)部擋板4外周的隔板上固定有安裝法蘭5，安裝法蘭5上安裝有離子源擋圈6，內(nèi)部擋板4外側(cè)間隔安裝有工藝氣體擴(kuò)散板7，工藝氣體擴(kuò)散板7外周設(shè)有貫穿安裝在內(nèi)部擋板4和隔板上的陽(yáng)極8，陽(yáng)極8與工藝氣體擴(kuò)散板7之間設(shè)有鎢絲9。
[0023]保護(hù)外殼I內(nèi)腔中設(shè)有位于工藝氣體進(jìn)氣管出口端一側(cè)的磁鐵10。
[0024]工藝氣體擴(kuò)散板7距離內(nèi)部擋板距離1.5~5mm，其形狀為直徑50?95mm的圓板，圓板中心設(shè)有喇叭孔7.1，喇叭孔的小端朝向工藝氣體進(jìn)氣管進(jìn)口端且等高。
[0025]陽(yáng)極8包括支座8.1及引導(dǎo)管8.2、保護(hù)筒8.3，保護(hù)筒8.3內(nèi)孔中設(shè)有支座8.1，支座8-1為三根呈品字型分布的固定桿8.11，固定桿8.11貫穿保護(hù)筒8.3，固定桿8.2—端固定于內(nèi)部擋板和隔板，另一端鉸接安裝有連桿8.12，連桿8.12端部連接于引導(dǎo)管8.2—端的外壁上，引導(dǎo)管8.2與工藝氣體進(jìn)氣管3同軸。
[0026]引導(dǎo)管8.2的長(zhǎng)度一般為35?80mm，壁厚0.5~2.5mm，外徑15?35mm，引導(dǎo)管距離媽絲的高度25?45 mm。
[0027]離子源擋圈6整體為筒體形，筒體兩端設(shè)有帶有通孔的環(huán)形板，進(jìn)口端通孔直徑為55?125mm。
[0028]鎢絲9直徑為25?55mm，鎢絲9中部折彎成波浪形9.1，左右還設(shè)有兩段水平延伸段9.2，延伸段9.2末端向上折彎成U形9.3，媽絲固定于固定架上，固定架安裝于離子源擋圈6左端，鎢絲溫度控制:2050-2750°C。
[0029]陽(yáng)極的引導(dǎo)管8.2與鎢絲9及工藝氣體擴(kuò)散板的喇叭孔7.1、工藝氣體進(jìn)氣管3在一條水平直線(xiàn)上。
[°03°]陽(yáng)極:陽(yáng)極引導(dǎo)管外徑15?35 mm，壁厚:0.5?2.5 mm，陽(yáng)極引導(dǎo)管距離燈絲的高度:25-45臟，陽(yáng)極引導(dǎo)管的長(zhǎng)度35?80 mm，陽(yáng)極支座相對(duì)鎢絲的高度:高出3~10mm，陽(yáng)極偏壓:40-125 V0
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，包括安裝于保護(hù)外殼左端的隔板，隔板中部橫向安裝有工藝氣體進(jìn)氣管，隔板左端面安裝有內(nèi)部擋板，內(nèi)部擋板外周的隔板上固定有安裝法蘭，其特征在于，所述的安裝法蘭上安裝有離子源擋圈，內(nèi)部擋板外側(cè)間隔安裝有工藝氣體擴(kuò)散板，工藝氣體擴(kuò)散板外周設(shè)有貫穿安裝在內(nèi)部擋板和隔板上的陽(yáng)極，陽(yáng)極與工藝氣體擴(kuò)散板之間設(shè)有鎢絲。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的保護(hù)外殼內(nèi)腔中設(shè)有位于工藝氣體進(jìn)氣管出口端一側(cè)的磁鐵。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的工藝氣體擴(kuò)散板距離內(nèi)部擋板距離1.5?5mm，其形狀為直徑50?95mm的圓板，圓板中心設(shè)有喇叭孔，喇叭孔的小端朝向工藝氣體進(jìn)氣管進(jìn)口端且等高。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的陽(yáng)極包括支座及引導(dǎo)管、保護(hù)筒，保護(hù)筒內(nèi)孔中設(shè)有支座，支座為三根呈品字型分布的固定桿，固定桿貫穿保護(hù)筒，固定桿一端固定于內(nèi)部擋板和隔板，另一端鉸接安裝有連桿，連桿端部連接于引導(dǎo)管一端的外壁上，引導(dǎo)管與工藝氣體進(jìn)氣管同軸;支座相對(duì)鎢絲的高出3?10mm，陽(yáng)極偏壓40?125 V。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的引導(dǎo)管的長(zhǎng)度一般為35?80mm，壁厚0.5~2.5mm，外徑15?35mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的離子源擋圈整體為筒體形，筒體兩端設(shè)有帶有通孔的環(huán)形板，進(jìn)口端通孔直徑為55?125mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，其特征在于，所述的鎢絲直徑為25?55mm，鎢絲中部折彎成波浪形，左右還設(shè)有兩段水平延伸段，延伸段末端向上折彎成U形，媽絲固定于固定架上，固定架安裝于離子源擋圈左端。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種類(lèi)金剛石薄膜離子源中離子的引出裝置，包括安裝于保護(hù)外殼左端的隔板，隔板中部橫向安裝有工藝氣體進(jìn)氣管，隔板左端面安裝有內(nèi)部擋板，內(nèi)部擋板外周的隔板上固定有安裝法蘭，安裝法蘭上安裝有離子源擋圈，內(nèi)部擋板外側(cè)間隔安裝有工藝氣體擴(kuò)散板，工藝氣體擴(kuò)散板外周設(shè)有貫穿安裝在內(nèi)部擋板和隔板上的陽(yáng)極，陽(yáng)極與工藝氣體擴(kuò)散板之間鎢絲。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，通過(guò)工藝氣體擴(kuò)散板及陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以有效提高工藝氣體擴(kuò)散均勻性，從而使薄膜的均勻性提高和沉積速率，而且二者可調(diào)節(jié)。
【IPC分類(lèi)】C23C16/27, C23C16/50
【公開(kāi)號(hào)】CN105506577
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610115575
【發(fā)明人】張心鳳, 鄭杰, 尹輝
【申請(qǐng)人】安徽純?cè)村兡た萍加邢薰?br>【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2016年3月2日