发明名称 溅镀或弧光蒸发装置
摘要 揭露一线性磁电管阴极,其可用于被覆沈积或离子程序之蒸气或电浆源。阴极呈伸长的矩形棒状并具有以蒸发材料构成的可蒸发表面,该表面沿着两相对侧及两端面围绕于阴极棒的周边。整个可蒸发表面上建立有磁场,其具有平行于表面且垂直于阴极长度方向的量,并在周边形成一引导弧光或溅射电浆放电的闭回路磁通道。藉由选择磁场强度及横向限制机构,可将阴极配置成溅射或阴极弧光蒸发的用途。本发明提供了均匀的阴极侵蚀以及延伸长度之两个方向上的蒸发材料蒸气,其允许大面积的沈积或离子被覆。所揭露之基底安装及移动几何可使双向蒸气放射散布的使用更为有效。
申请公布号 TW404986 申请公布日期 2000.09.11
申请号 TW087119657 申请日期 1999.02.12
申请人 微玻科技股份有限公司 发明人 理查.威堤
分类号 C23C14/34 主分类号 C23C14/34
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种用于溅镀或弧光蒸发的阴极,呈具有矩形剖面的棒状,该棒的长度大于该矩形剖面的尺寸;且该阴极的外表面具有四个侧面及两个端面;该四个侧面包括第一对平行侧及第二对平行侧;该阴极包括:一蒸发表面,由至少一种蒸发材料所构成,该可蒸发面由该阴极的该第一对平行侧及该端面所组成,该可蒸发表面具有两边缘,该两边缘由该可蒸发面及该第二对平行测的交线所定义;磁场产生机构,用以在该可蒸发表面的邻近处建立磁场,该磁场以磁力线表示,具有越过整个该可蒸发表面的磁场量,此量平行于可蒸发表面并垂直于该阴极之该第二平行侧;该磁场系用以引导该可蒸发表面上之溅射电浆或至少一弧光放电点在一闭回路上环绕该阴极,使得该蒸发材料从该可蒸发表面蒸发;横向限制机构,用以在该边缘及该可蒸发表面间横向的限制溅射电浆或至少一弧光放电点;该阴极用以射出该蒸发材料的蒸气,该蒸气在垂直于该可蒸发表面的方向上射出。2.如申请专利范围第1项的阴极,其中该阴极的长度至少4倍于该剖面的每一尺寸。3.如申请专利范围第1项的阴极,其中该阴极的长度至少10倍于该剖面的每一尺寸。4.如申请专利范围第1项的阴极,其中该平行电场量的磁通密度系介于1至100高斯。5.如申请专利范围第1项的阴极,其中该平行电场量的磁通密度系介于100至1000高斯。6.如申请专利范围第1项的阴极,其中该平行电场量的磁通密度系介于400至2000高斯。7.如申请专利范围第1项的阴极,其中该磁场产生机构包括至少一具有中心轴的电磁铁线圈,该线圈用以产生具有至少在该线圈之中心部分平行于该中心轴之磁力线的磁场,该线圈的配置使得该中心轴垂直于该阴极的该第二平行侧,并使得该可蒸发表面完全的置于该中心区。8.如申请专利范围第1项的阴极,其中该磁场产生机构包括至少两个具有中心轴的电磁铁线圈,该线圈同轴的配置于该阴极的两侧,使得该中心轴垂直于该阴极的该第二平行侧,该线圈用以产生具有在整个可蒸发表面上平行于该表面的磁场。9.如申请专利范围第1项的阴极,其中该磁场产生机构包括安装于透磁极片上之多数个永久磁铁,该极片包括至少两侧极片及至少一中心极片,且该侧极片平行于该阴极的该第二平行侧而配置,在每一可蒸发表面的侧面上,该中心极片置于该侧极片间并通过至少一穿过该阴极的孔,该孔垂直于该第二平行侧且不与该可蒸发表面的任何部分相交;该永久磁铁包括至少两组磁铁,至少该磁铁组的其一在每一侧极片上邻接于该可蒸发表面而安装,该磁铁的磁化方向垂直于该极片并平行于该可蒸发表面;每一组的该磁铁配置在该磁极片上,并环绕该可蒸发表面排成一阵列;形成一磁性循环之该永久磁铁及极片具有一极间隙,平行并延伸于整个该可蒸发表面,该中心极片为该极间隙内所产生的磁场于该极片间提供了返回路径,该磁场循环系用以产生该极间隙内的磁场,该磁场在该可蒸发表面上的每一点具有平行的量。10.如申请专利范围第1项的阴极,其中该磁场产生机构包括安装于至少一透磁中心极片上之多数个永久磁铁,该极片平行于该可蒸发面而配置,并通过至少一穿过该阴极的孔,该孔垂直于该第二平行侧且不与该可蒸发表面的任何部分相交;该永久磁铁包括至少两组磁铁,至少该磁铁组的其一在该阴极的相对侧绕着该中心极片的周边安装,并邻接于该第二对平行侧的每一侧,该磁铁的磁化方向平行于该第二对平行侧并在该阴极之相对侧的磁铁组间相互对立;形成一磁性循环之该永久磁铁及极片具有一极间隙,该极间隙位于该阴极相对侧之该磁铁间,该中心极片为该极间隙内所产生的磁场于该磁铁间提供了返回路径,该磁场循环系用以产生该极间隙内的磁场,该磁场在该可蒸发表面上的每一点具有平行的量。11.如申请专利范围第1项的溅镀或弧光蒸发阴极,其中该横向限制机构包括磁铁机构,用以产生在该可蒸发表面上的垂直磁场量,该垂直量加入该平行量以便在该可蒸发表面的邻近处产生该磁场的净曲线,该曲线包括整个该可蒸发表面上之磁力线的凸拱通道;该磁通道用以引导该可发表面上之溅射电浆或至少一弧光放电点在一闭回路内环绕于该阴极的周边,以阻挡该溅射电浆或弧光点横向的移出该可蒸发表面。12.如申请专利范围第1项的溅镀阴极,其中该横向限制机构包括在该可蒸发表面之该边缘的突出物,该突出物具有从该可蒸发表面延伸的侧壁并电性连接于该阴极;该壁从该可蒸发表面延伸至少2毫米的距离;至少该可蒸发表面上之该磁力线的一部份通过该侧壁,该突出物用以避免溅射电浆从该该可蒸发表面沿着该磁力线横向的散射出。13.如申请专利范围第1项的溅镀阴极,该横向限制机构至少包括两侧的电极,邻接于该可蒸发表面之该边缘而配置;该电极具有从该可蒸发表面延伸的侧壁并与该阴极绝缘;该壁从该可蒸发表面延伸至少2毫米的距离;该电极系未接地并以高于阴极的势能偏压;该可蒸发表面上之至少一部份的该磁力线通过该壁;该侧电极用以避免溅射电浆从该该可蒸发表面沿着该磁力线横向的散射出。14.如申请专利范围第1项的弧光蒸发阴极,其中该横向限制机构包括绝缘机构,邻接于该可蒸发表面之该边缘而配置,该绝缘机构用以避免弧光放电点从该可蒸发表面上移出。15.如申请专利范围第1项的弧光蒸发阴极,其中该横向限制机构包括在该可蒸发表面之该边缘的突出物,该突出物具有从该可蒸发表面延伸的侧壁并电性连接于该阴极;该壁从该可蒸发表面延伸至少2毫米的距离;至少该可蒸发表面上之该磁力线的一部份通过该侧壁,该突出物用以避免溅射电浆从该该可蒸发表面沿着该磁力线横向的散射出。16.如申请专利范围第1项的阴极,包括至少两种蒸发材料之至少两矩形棒以端面相接的方式配置。17.如申请专利范围第1项的阴极,包括安装机构及可蒸发元件机构,该可蒸发元件机构包括多数个可替换的元件,安装于整个该安装机构的周边,该可替换元件包括至少一蒸发材料,该蒸发表面包括该可替换元件。18.如申请专利范围第17项的阴极,其中该可替换元件包括至少两种不同的蒸发材料。19.一种基底被覆或离子植入的装置,包括真空室及泵机构,至少一如申请专利范围第1项的阴极,阳极机构,电源机构,及基底安装机构。20.如申请专利范围第19项的装置,其中该基底安装机构包括多数个安装转轴,该转轴配置于环绕该阴极的圆形阵列中;该转轴的圆形阵列具有用以绕着阵列中心旋转的机构;每一该转轴具有绕着自轴转动的机构。21.如申请专利范围第19项的装置,其中该基底安装机构包括多数个安装转轴,该转轴包括用以安装多数个被覆或离子植入之基底的机构;该转轴配置于至少两行阵列中,至少一该线性阵列面向于该阴极之该第一对平行侧而配置;该线性阵列具有平行于该第一对平行侧并垂直于该阴极长度方向而移动的机构;每一该转轴具有绕着自轴转动的机构。22.一种溅镀或弧光蒸发阴极,具有矩形剖面,该阴极的长度大于该矩形剖面的每一尺寸,该阴极具有四个侧面及两个端面,该四个侧面包括第一对平行侧及第二对平行侧。23.如申请专利范围第22项的阴极,其中该阴极包括一可蒸发表面,其由至少一蒸发材料所构成,该蒸发表面包括该第一对平行侧及该两端面。24.如申请专利范围第23项的阴极,其中该可蒸发表面具有两边缘,每一边缘系由该可蒸发表面及该第二对平行侧的其一所定义。25.如申请专利范围第24项的阴极,其中横向限制机构用以横向的将溅射电浆或弧光放电点限制于该可蒸发表面之该侧边缘间。26.如申请专利范围第25项的阴极,其包括磁场产生机构,用以在可蒸发表面的邻近处建立磁场,该磁场以磁力线表示,且具有在整个可蒸发表面上平行于该阴极之可蒸发表面并垂直于该阴极之该第二平行侧的量,该磁场用以引导溅射电浆或至少一弧光放电点在该可蒸发表面上的一闭回路内绕着该阴极的周边,使得该蒸发材料从该可蒸发表面蒸发。图式简单说明:第一图显示依据本发明,使用两个电磁线圈之磁电管阴极的透视图,其中显示可蒸发表面、平行磁场量及蒸气放射分布的相关方位;第二图显示电磁线圈所产生之磁力线的上视剖面图;第三图显示本发明一实施例的剖面图,其中磁场由永久磁铁产生并具有平行于可蒸发表面的磁化方向;第四图显示第三图之实施例中,磁场产生机构的透视图;第五图显示本发明另一实施例的剖面图,其中磁场由永久磁铁产生并具有平行于可蒸发表面的磁化方向;第六图显示第五图实施例之磁场产生机构的透视简图;第七图表示由第三图的磁铁及磁极配置所产生的磁力线;第八图表示由第五图的磁铁及磁极配置所产生的磁力线;第九图显示被覆或离子植入的配置,其中基底阵列绕着本发明的中心阴极转动;及第十图显示被覆或离子植入的配置,其中两列基底线性地移动通过本发明阴极的两侧。
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