一种大束流高密度的等离子源

技术领域

本发明涉及离子束溅射或离子束刻蚀设备中的离子束发射源技术领域，具体为一种大束流高密度的等离子源。

背景技术

在光学薄膜领域，离子束辅助沉积是一种将薄膜沉积与离子轰击融为一体的光学表面镀膜技术，通常是在高真空中利用荷能离子轰击正在沉积的薄膜，从而获得具有特殊效果的膜层。

在镀膜过程中，由于外来离子对凝聚中粒子的动量传递，使得膜料粒子在基底表面的迁移率增加，并因此影响粒子的凝结及薄膜生长速率，从而可使薄膜的堆积密度接近于1，大幅度提高了膜层与基底的附着力。

而目前，等离子体源由于其能量耦合效率不高导致等离子体通量密度过低，难以达到高通量密度的要求，因而能否提供高强度、稳定等离子体输出的等离子体发生器便成为关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大束流高密度的等离子源，该等离子源具有高效率、高等离子密度、高等离子均匀性、低能量及大束流的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种大束流高密度的等离子源，包括气体放电室、阳极筒、控制线圈、阴极发生装置、氧气进气管和冷却水管路；

所述气体放电室内安装所述阳极筒，且所述阳极筒与所述气体放电室绝缘；

所述阳极筒外周侧沿轴向安装设有所述控制线圈，所述控制线圈可形成磁场；

所述阳极筒内安装设有所述阴极发生装置；

所述阴极发生装置包括阴极、安装在阴极上的阴极加热器和设置在阴极加热器外侧的陶瓷绝缘片；

所述氧气进气管设置在所述气体放电室的外侧且与所述气体放电室连通；

所述冷却水管路沿所述阴极发生装置的周边设置。

所述阳极筒为铜制成的圆柱体，且内外表面喷砂。

所述阴极发生装置安装在所述阳极筒的送气口的前方。

所述阴极为六硼化镧制成。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明提供的一种大束流高密度的等离子源，具有高效率、高等离子密度、高等离子均匀性、低能量及大束流的优点，该等离子源形成的等离子体通量密度高，可达到高通量密度的要求，大幅度提高了膜层与基底的附着力，且节能并降低了生产成本。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种大束流高密度的等离子源的结构示意图；

图2是本发明一种大束流高密度的等离子源中电子沿磁力线方向撞击氩气分子的原理图；

图中：1气体放电室；2阳极筒；3控制线圈；4阴极发生装置；41阴极；42阴极加热器；43陶瓷绝缘片；5氧气进气管；6冷却水管路；6螺旋运动的电子。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供技术方案：一种大束流高密度的等离子源，包括气体放电室1、阳极筒2、控制线圈3、阴极发生装置4、氧气进气管5和冷却水管路6；

气体放电室1内安装所述阳极筒2，且阳极筒2与所述气体放电室1绝缘；

阳极筒2外周侧沿轴向安装设有控制线圈3，控制线圈3可形成磁场；

阳极筒3内安装设有阴极发生装置4；

阴极发生装置4包括阴极41、安装在阴极41上的阴极加热器42和设置在阴极加热器42外侧的陶瓷绝缘片43；

氧气进气管5设置在气体放电室1的外侧且与气体放电室1连通，可通入氧气；

冷却水管路6沿阴极发生装置4的周边设置，可对阴极发生装置4进行冷却。

阳极筒2为铜制成的圆柱体，且内外表面喷砂，增大阳极筒2的吸附面积，可吸附更多的被消耗的阴极材料。

阴极发生装置4安装在阳极筒2的送气口的前方，阳极筒2的送气口处可送入氩气，利于阴极发生装置4中的阴极41产生的电子撞击氩气分子而形成的氩离子。

阴极41为六硼化镧制成。

本发明的工作原理：如图2所示，阴极发生装置4中的阴极加热器42加热阴极41，进而使得阴极41发射电子，电子在电场的作用下从阴极41向阳极加速，磁场附加一个与运动方向垂直的力，使电子最终沿磁力线方向做螺旋式运动，大大增加了电子撞击氩气分子的几率，大量的氩离子产生，在电场的作用下，有相当部分回击阴极41，使得阴极41消耗，消耗的阴极材料被溅射镀在阳极筒2上，因此，阳极筒2需要定时更换清洁，而电子沿磁力线最后跑出离子源，于是离子源里留下了正电位，正电位形成了偏压，此种偏压可将氩离子加速，并向基板溅射。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。