本實用新型涉及一種真空爐體及其使用的輔助陽極。

背景技術：

在真空爐體內進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就近接地的鍍膜室內表面，在運動過程中碰到中性粒子會進一步電離，但通常運行路徑短，電離效果不顯著。當增設輔助陽后，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。在集結過程中路徑被延長，并獲得了更多的能量。在電子向陽極運動過程中，電子會與途中的中性粒子發(fā)生碰撞，導致鍍膜過程離化率升高，輔助陽極電位比鍍膜室內表面及工件轉架都高，所以形成的電場強度更大，正離子的入射能量更大，轟擊靶面離子動能也相應的增大。與普通陰極濺射相比較，沉積速率會得到提升，鍍膜形成的膜層與基片的附著力也會得到改善。在化合物反應濺射過程，沉積一定時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沉積，致使電子無法進入陽極，即“陽極消失”造成陰極放電不穩(wěn)定。通過增設輔助陽極也能有效的解決這個方面的問題。

如圖1a～1b所示，目前在真空爐體上設置的輔助陽極200一般呈圓餅形，通過陽極支撐板安裝在爐體的內部側壁上。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極。陽極200與爐體100之間絕緣設置。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)之間設置絕緣板，并在連接支撐板與陽極200間的螺釘帽外設置一絕緣帽。目前，該結構的陽極由于安裝、工作較簡單，因此已有的真空爐體中廣泛使用此種結構的輔助陽極，但現有的真空爐體普遍存在離化效果不高，陰極工作一段時間后出現輝光放電工作效果下降等問題。

技術實現要素：

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

本實用新型的技術問題通過以下的技術方案予以解決：

一種真空爐體，包括爐體、輔助陽極和陰極，所述陰極設置在所述爐體內部；所述輔助陽極為一筒形結構，筒形結構包括上環(huán)形支架和下環(huán)形支架，所述上環(huán)形支架和下環(huán)形支架之間固定設置多個條形結構或者多個弧形板結構，多個條結構交錯呈格柵形狀，多個弧形板結構中的至少一個的整個表面上均勻分布多個孔；所述筒形結構與所述陰極的有效濺射區(qū)域的高度差在10cm以內，所述筒形結構設置在所述爐體的內部，與所述陰極相對；所述爐體的底部設置有多個絕緣墊，所述筒形結構支撐在所述多個絕緣墊上；所述爐體內還設置有陽極接線柱，所述筒形結構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構，筒形結構包括上環(huán)形支架和下環(huán)形支架，所述上環(huán)形支架和下環(huán)形支架之間固定設置多個條形結構或者多個弧形板結構，多個條結構交錯呈格柵形狀，多個弧形板結構中的至少一個的整個表面上均勻分布多個孔；所述筒形結構與待應用的真空爐體內的陰極的有效濺射區(qū)域的高度差在10cm以內。

本實用新型與現有技術對比的有益效果是：

本實用新型的真空爐體，輔助陽極為筒形結構，且主體為格柵形狀或者表面分布有孔的弧形板結構，設置在爐體內。筒形結構外表面積大，可有效吸收各個方位的電子。安裝在爐體內部時，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。本實用新型吸收電子的數量或能力更強，由于吸收電子能力更強，則電子與真空爐內中性原子或分子碰撞的機率更多，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構的設計，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量的均勻性。本實用新型的真空爐體，磁體濺射時，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，兩者處于同一水平高度，則陰極放電輝光區(qū)域不會因為陽極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是現有技術的輔助陽極在真空爐體內側的結構示意圖；

圖1b是現有技術的輔助陽極在真空爐體外側的結構示意圖；

圖2是本實用新型具體實施方式的真空爐體的立體結構示意圖；

圖3是本實用新型具體實施方式的真空爐體的主視剖面示意圖；

圖4是本實用新型具體實施方式的真空爐體的俯視剖面示意圖；

圖5a是本實用新型具體實施方式的絕緣墊的上蓋板的結構示意圖；

圖5b是本實用新型具體實施方式的絕緣墊的防護罩的結構示意圖；

圖5c是本實用新型具體實施方式的絕緣墊的絕緣基座的結構示意圖；

圖6是本實用新型具體實施方式的絕緣墊的裝配示意圖；

圖7是本實用新型具體實施方式的陽極接線柱的結構示意圖；

圖8是本實用新型具體實施方式的真空爐體的筒形結構的第二種結構示意圖；

圖9是本實用新型具體實施方式的真空爐體的筒形結構的第三種結構示意圖。

【具體實施方式】

下面結合具體實施方式并對照附圖對本實用新型做進一步詳細說明。

本實用新型的構思是：考慮到現有的真空爐體離化效果不高的問題，可能是由于圓餅形結構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，造成吸收電子數量有限，或影響到陰極輝光放電方向的偏移，進而導致真空爐內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小于工件裝載的高度，膜層上下均勻性會受到影響。因此，本實用新型重新設計輔助陽極的結構，為筒形結構，且筒形結構的主體為格柵形狀或者為分布多個孔的弧形板結構，并將其配合絕緣墊設置在爐體內部，與陰極相對，通過陽極接線柱引入外部電源的正極，實現工作。這樣，通過上述輔助陽極的結構改進以及配合組件調整安裝位置，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為一筒形結構，具體為圓筒形結構，筒形結構包括上環(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構的主體為一連貫的弧形板，弧形板表面均勻分布多個孔，圓筒形結構的高度與陰極3的有效濺射區(qū)域的高度差在10cm以內，圓筒形結構設置在爐體1的內部，具體可設置在爐體1內部的正中間，與爐體1內部的陰極3相對。爐體1的底部設置有多個絕緣墊4(圖4中所示為設置有四個絕緣墊)，圓筒形結構支撐在多個絕緣墊4上。爐體內還設置有陽極接線柱5，圓筒形網狀結構通過陽極接線柱連接外部電源的正極。工作時，工件6設置在陰極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的作用是實現筒形結構的輔助陽極2與爐體1之間的絕緣。因此，可支撐輔助陽極，且絕緣的結構均可應用于本具體實施方式的真空爐體中。本具體實施方式在此僅列舉一種結構簡單易于實現的絕緣墊結構。如圖5a、5b、5c以及圖6所示，絕緣墊包括上蓋板401，防護罩402和絕緣基座403。防護罩402套設在絕緣基座403上，上蓋板401套設在絕緣基座403上，位于防護罩402的上方。上蓋板401上設置有供圓筒形結構的輔助陽極2嵌入的卡槽結構。本具體實施方式的絕緣墊的三個部分組合后，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，由于絕緣基座設置在爐體內側，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щ姴牧稀?/p>

陽極接線柱5用于將外部的電源引到圓筒形結構的輔助陽極2上。筒形輔助陽極2由導線與陽極接線柱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，本具體實施方式中，陽極接柱5包括導電螺桿501、導線接線柱502和絕緣結構件。導線接線柱502的一端用于連接外部電源。圖中所示為通過螺釘10連接導線，進而由導線連接外部電源。導線接線柱502的另一端與導電螺桿501的第一端連接在一起，導電螺桿501穿過爐體1上開設的通孔，導電螺桿501的第二端用于電連接圓筒形網狀結構的輔助陽極。圖中所示為通過兩個螺母8套設在導電螺桿501上夾持導線7，進而導線7連接筒形輔助陽極2。絕緣結構件設置在導電螺桿501與爐體1之間，以及導電接線柱502與爐體1之間，確保導線接線柱與爐體之間，以及導電螺桿與爐體之間是絕緣的。

具體地，絕緣結構件包括絕緣隔套503。陽極接線柱還包括固定螺桿507。絕緣隔套503穿過爐體1上開設的通孔，導電螺桿501穿過絕緣隔套503的內部，導線接線柱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與導線接線柱502之間均密封設置。通過密封設置，從而確保真空密封，從而陽極接線柱引入真空爐內的同時實現與外部密封隔絕。密封設置可通過兩個密封圈實現。具體地，在絕緣隔套503與爐體1之間設置第一密封圈504，在絕緣隔套503與導線接線柱502之間第二密封圈505。

進一步優(yōu)選地，陽極接線柱還包括護套506。護套506設置在絕緣隔套503位于爐體1內的一端上。圖中所示護套506套設在絕緣隔套503的一端的外圍，從而可防止絕緣隔套503位于爐內的一端鍍上導電物，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的筒形輔助陽極2。外部的電源負極接爐體1。真空濺射沉積時，打開電源，根據工藝要求設定陽極電壓，筒形輔助陽極2通過導電螺桿501、導線接線柱502連接到電源正極，筒形輔助陽極2帶正電。因為輔助陽極2的電位比鍍膜室內表面電位高，在陽極電場作用下，真空濺射過程產生的電子會在陽極電壓的吸引下加速飛向筒形結構的輔助陽極2。在加速飛行的過程中，電子會與爐體內的氣體實現一系列的磁撞，實現氣體的離化。

本具體實施方式的輔助陽極為圓筒形結構，且分布多個孔，設置在爐體內。筒形結構外表面積大，可以360°全方位吸收處于爐內各個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部時，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率，提高了氣體離化率。陽極筒狀結構上的開孔設計，可使陽極筒上的電荷分布更均勻，實現等離子體上下均勻。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量的均勻性。此外，本具體實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構的示意圖。筒形結構的上環(huán)形支架和下環(huán)形支架之間固定設置多個條形結構，多個條形結構交錯呈格柵形狀。該主體呈格柵形狀的筒形結構，同樣是外表面積大，可以360°全方位吸收處于爐內各個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。格柵形狀的設計，也可使陽極筒上的電荷分布更均勻，實現等離子體上下均勻。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構的示意圖。筒形結構的上環(huán)形支架和下環(huán)形支架之間固定設置多個弧形板結構，多個弧形板結構中的至少一個弧形板結構的整個表面上均勻分布多個孔。該結構的筒形結構與圖3所示的筒形結構的區(qū)別在于：該筒形結構的主體為間隔分布的多個弧形板，而圖3中的主體是多個弧形板結構連貫成一個整體。該間隔分布的多個弧形板作為主體時，安裝在爐體內時，使其上分布多個孔的弧形板結構正對爐體內的陰極，從而通過孔結構與陰極相對發(fā)揮作用。多個弧形板作為主體的筒形結構，同樣是外表面積大，可以360°全方位吸收處于爐內各個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_孔設計，也可使陽極筒上的電荷分布更均勻，實現等離子體上下均勻。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部的灰塵等物質，便于后續(xù)清潔使用。

以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構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，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。