一种磁控溅射炉体及基于磁控溅射炉体的管道镀膜方法与流程

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1.本发明涉及真空镀膜技术领域，特别是指一种磁控溅射炉体及基于磁控溅射炉体的管道镀膜方法。

背景技术：

2.现有的磁控溅射内壁镀膜设计中，将待镀的管材放置在靶材周围，在镀膜过程中，以不断旋转待镀的管材的方式将内外壁均匀镀膜，但是采用这种镀膜方式靶材利用率低下，甚至难以达到靶材利用率30％以上，且难以做到镀膜完之后内外都均匀覆盖；
3.尤其是在进行内壁镀膜时，溅射出的靶材只有极少部分可以在内壁镀膜过程中沉积在管材的内壁，靶材损耗较大。

技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是如何提供一种磁控溅射炉体及基于磁控溅射炉体的管道镀膜方法。可以在进行管道的内壁镀膜时有效地提升靶材的利用率，减少了靶材的浪费。
5.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
6.一种磁控溅射炉体，包括：
7.具有中空腔体的圆柱炉体；所述中空腔体内部具有待镀膜管道；
8.贯穿所述待镀膜管道的靶材；
9.缠绕在所述圆柱炉体外部的电磁铁，所述电磁铁通电后在所述圆柱炉体外部形成均匀的磁场；
10.偏压电源，所述偏压电源的一端与所述靶材电连接，另一端与待镀膜管道电连接；所述偏压电源为所述靶材供电时，所述靶材在所述磁场的作用下，所述靶材的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道的管道内壁成膜。
11.可选的，所述中空腔体内为真空。
12.可选的，所述中空腔体和所述待镀膜管道均为圆柱形，所述中空腔体的直径大于所述待镀膜管道的管道外径，所述待镀膜管道的管道内径大于所述靶材的外径。
13.可选的，所述待镀膜管道与所述靶材同轴装配。
14.可选的，所述待镀膜管道与所述中空腔体同轴设置。
15.可选的，所述待镀膜管道的两端分别通过封堵面封堵，所述封堵面上设有至少一个透气孔。
16.可选的，所述待镀膜管道的管道总长度小于所述中空腔体的长度。
17.本发明还提供一种基于磁控溅射炉体的管道镀膜方法，所述磁控溅射炉体为如上述的磁控溅射炉体，所述方法包括：
18.提供一靶材；
19.将所述靶材贯穿待镀膜管道；
20.为缠绕在圆柱炉体外部的电磁铁供电，所述电磁铁通电后在所述圆柱炉体外部形成均匀的磁场；
21.控制偏压电源为所述靶材供电，在所述靶材和待镀膜管道之间的电压差的作用下，所述靶材的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道的管道内壁成膜。
22.可选的，控制偏压电源为所述靶材供电，包括：
23.在预设时间段内，控制偏压电源为所述靶材进行n次供电，使得所述靶材和所述待镀膜管道之间产生电压差，所述靶材的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道的管道内壁成膜，n为正整数。
24.可选的，所述待镀膜管道与所述靶材同轴装配。
25.本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
26.通过具有中空腔体的圆柱炉体；所述中空腔体内部具有待镀膜管道；贯穿所述待镀膜管道的靶材；缠绕在所述圆柱炉体外部的电磁铁，所述电磁铁通电后在所述圆柱炉体外部形成均匀的磁场；偏压电源，所述偏压电源的一端与所述靶材电连接，另一端与待镀膜管道电连接；所述偏压电源为所述靶材供电时，所述靶材在所述磁场的作用下，所述靶材的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道的管道内壁成膜；从而可以在进行管道的内壁镀膜时有效地提升靶材的利用率，减少了靶材的浪费；另外，还可以避免在内壁镀膜过程中对外壁的污染，省去对外壁的清理过程，提高了工作效率。
附图说明
27.图1是本发明实施例的磁控溅射炉体的剖面示意图；
28.图2是本发明实施例的磁控溅射炉体的立体结构示意图；
29.图3是本发明实施例的基于磁控溅射炉体的管道镀膜方法的流程示意图。
30.附图标记说明：
31.1-圆柱炉体；11-中空腔体；2-靶材；3-电磁铁；4-偏压电源；5-待镀膜管道。
具体实施方式
32.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
33.如图1和图2所示，本发明的实施例提供一种磁控溅射炉体，包括：
34.具有中空腔体11的圆柱炉体1；所述中空腔体11内部具有待镀膜管道5；
35.贯穿所述待镀膜管道5的靶材2；
36.缠绕在所述圆柱炉体1外部的电磁铁3，所述电磁铁3通电后在所述圆柱炉体1外部形成均匀的磁场；
37.偏压电源4，所述偏压电源4的一端与所述靶材2电连接，另一端与待镀膜管道5电连接；所述偏压电源4为所述靶材2供电时，所述靶材2在所述磁场的作用下，所述靶材2的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道5的管道内壁成膜。
38.该实施例中，磁控溅射炉体包括：圆柱炉体1、靶材2、电磁铁3以及偏压电源4，其
中，圆柱炉体1的内部可设置待镀膜管道5，靶材2贯穿待镀膜管道5，以使得在对待镀膜管道5的内壁镀膜时可以均匀镀膜，电磁铁3缠绕在圆柱炉体1的外部，将电磁铁3缠绕在圆柱炉体1的外部可以避免了在圆柱炉体1内时升温等操作对电磁铁3产生的磁场的影响，同时更便于日常的拆检与维护；电磁铁3通电后在圆柱炉体1外部形成均匀的磁场，偏压电源4的两端分别与靶材2和待镀膜管道5电连接，在偏压电源4供电过程中，使得待镀膜管道5和靶材2之间形成负(或正)偏压，进而使得靶材2的表面的原子逸出，溅射并沉积在待镀膜管道5上，形成薄膜；这样的磁控溅射镀膜过程可以在进行管道的内壁镀膜时有效地提升靶材2的利用率，减少了靶材2的浪费；另外，还可以避免在内壁镀膜过程中对外壁的污染，省去对外壁的清理过程，提高了工作效率。
39.其中，偏压电源4的正极优选与待镀膜管道5电连接，负极优选与靶材2电连接。
40.另外，靶材2可以是上端固定方式设置在中空腔体11，也可以是下端固定方式设置在中空腔体11；待镀膜管道5在中空腔体11内可以通过夹具进行夹持，也可以通过其他的固定装置进行固定，本技术均不以此为限制。
41.需要说明的是，相较于现有的镀膜方式，待镀膜管道5的管道内径越小，本技术中对待镀膜管道5的管道内壁的镀膜效果越好，即本技术的磁控溅射炉体更适用于小孔口径的待镀膜管道5。
42.本发明一可选的实施例中，所述中空腔体11内为真空。
43.本实施例中，圆柱炉体1内的中空腔体11内为真空，由于溅射是用带电粒子轰击靶材2，加速的离子轰击靶材2的固体表面时，发生表面原子碰撞并发生能量和动量的转移，使靶材2上的原子从表面逸出并淀积在待镀膜管道5上的过程，因此在真空中优选充入惰性气体，该惰性气体优选为氩气。
44.本发明一可选的实施例中，所述中空腔体11和所述待镀膜管道5均为圆柱形，所述中空腔体11的直径大于所述待镀膜管道5的管道外径，所述待镀膜管道5的管道内径大于所述靶材2的外径。
45.本实施例中，中空腔体11和待镀膜管道5均为圆柱形，由于待镀膜管道5需要在中空腔体11内的真空环境下通过磁控溅射的方式进行镀膜，因此，该待镀膜管道5的管道外径应小于中空腔体11的直径，以使得待镀膜管道5可以全部设置在中空腔体11内，避免镀膜不均匀的问题；
46.另外，由于是对待镀膜管道5的内壁进行镀膜，将靶材2贯穿设置在待镀膜管道5内，因而待镀膜管道5的管道内径应大于该靶材2的外径。
47.进一步地，本发明一可选的实施例中，所述待镀膜管道5的管道总长度小于所述中空腔体11的长度。
48.该实施例中，待镀膜管道5的管道总长度小于中空腔体11的长度，可以使得待镀膜管道5可以完全被包含在中空腔体11的内部，另外，需要说明的是，靶材2的总长度应大于待镀膜管道5的管道总长度，以保证待镀膜管道5的内壁可以全部被镀膜。
49.本发明一可选的实施例中，所述待镀膜管道5与所述靶材2同轴装配。
50.本实施例中，电磁铁3缠绕在圆柱炉体1的外部在通电时产生电磁场，在电磁场和偏压电源4供电而产生的电压差的共同作用下，真空中的惰性气体放电产生气体电离，其正离子在电磁场作用下高速轰击靶材2，这里正离子在电磁场作用下的轰击靶材2的过程存在
一定的运行规律；将待镀膜管道5与靶材2同轴装配可以使得靶材2上任意点距离待镀膜管道5均相同，这样，在一定的运行规律下的正离子可以同时轰击靶材2，使得靶材2表面的原子逸出，溅射并均匀沉积在待镀膜管道5上。
51.本发明一可选的实施例中，所述待镀膜管道5与所述中空腔体11同轴设置。
52.本实施例中，待镀膜管道5与中空腔体11同轴设置可以使得待镀膜管道5被均匀镀膜，待镀膜管道5的内壁的镀膜效果更好。
53.另外，可选的，圆柱炉体1与其内部的中空腔体11同轴设置，这样可以使得缠绕在圆柱炉体1在的电磁铁3在中空腔体11产生均匀的电磁场。
54.本发明一可选的实施例中，所述待镀膜管道5的两端分别通过封堵面51封堵，所述封堵面51上设有至少一个透气孔。
55.本实施例中，在待镀膜管道5的两端分别通过封堵面51封堵可以有效地防止溅射镀膜过程中靶材2的表面的原子扩散至待镀膜管道5内壁之外，造成对待镀膜管道5的外壁的污染，同时，在封堵面51上设有至少一个透气孔，该透气孔优选为均匀设置，可以使得磁控溅射过程中的镀膜气氛较好，镀膜气氛和管道与靶材之间的同轴设置均保证了待镀膜管道5的内壁的均匀镀膜，还可以提高靶材2的利用率。
56.本发明的实施例通过具有中空腔体的圆柱炉体；所述中空腔体内部具有待镀膜管道；贯穿所述待镀膜管道的靶材；缠绕在所述圆柱炉体外部的电磁铁，所述电磁铁通电后在所述圆柱炉体外部形成均匀的磁场；偏压电源，所述偏压电源的一端与所述靶材电连接，另一端与待镀膜管道电连接；所述偏压电源为所述靶材供电时，所述靶材在所述磁场的作用下，所述靶材的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道的管道内壁成膜；从而可以在进行管道的内壁镀膜时有效地提升靶材的利用率，减少了靶材的浪费；另外，还可以避免在内壁镀膜过程中对外壁的污染，省去对外壁的清理过程，提高了工作效率。
57.如图3所示，本发明的实施例还提供一种基于磁控溅射炉体的管道镀膜方法，所述磁控溅射炉体为如上述的磁控溅射炉体，所述方法包括：
58.步骤31，提供一靶材2；
59.步骤32，将所述靶材2贯穿待镀膜管道5；
60.步骤33，为缠绕在圆柱炉体1外部的电磁铁3供电，所述电磁铁3通电后在所述圆柱炉体1外部形成均匀的磁场；
61.步骤34，控制偏压电源4为所述靶材2供电，在所述靶材2和待镀膜管道5之间的电压差的作用下，所述靶材2的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道5的管道内壁成膜。
62.其中，所述待镀膜管道5与所述靶材2同轴装配。
63.该实施例，为待镀膜管道5选定一靶材2，该靶材2优选为纯度高的金属的靶材2，将靶材2和待镀膜管道5同轴装配在中空腔体11内，为缠绕在圆柱炉体1外部的电磁铁3供电，使得中空腔体11内产生均匀电磁场，控制偏压电源4为靶材2供电，在靶材2和待镀膜管道5之间的电压差的作用下，真空中的惰性气体的正离子对靶材2轰击，使得靶材2的表面的原子逸出，溅射到待镀膜管道5的管道内壁均匀成膜，同时有效提升了靶材的利用率，减少了靶材的浪费。
64.本发明一可选的实施例中，步骤34中控制偏压电源4为所述靶材2供电，包括：
65.步骤341，在预设时间段内，控制偏压电源4为所述靶材2进行n次供电，使得所述靶
材2和所述待镀膜管道5之间产生电压差，所述靶材2的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道5的管道内壁成膜，n为正整数。
66.本实施例中，偏压电源4的正极优选与待镀膜管道5电连接，负极优选与靶材2电连接，为靶材2和待镀膜管道5进行n次供电，使得在靶材2和待镀膜管道5之间的电压差的作用下，真空中的惰性气体的正离子对靶材2轰击，使得靶材2的表面的原子逸出，溅射到待镀膜管道5的管道内壁均匀成膜，这里的n为正整数，n的数值越大，待镀膜管道5的管道内壁的镀膜越厚。
67.如图1和图2所示，一个具体的实施例中，在圆柱炉体1内同轴设置中空腔体11，该中空腔体11内为真空状态，该真空中充有惰性气体，与中空腔体11同轴设置有靶材2和待镀膜管道5，该靶材2贯穿设置在待镀膜管道5内，待镀膜管道5在中空腔体11中被夹具夹持固定，圆柱炉体1的外部均匀缠绕有电磁铁3，靶材2与偏压电源4的负极电连接，待镀膜管道5与偏压电源4的正极电连接；
68.在进行镀膜时，提前打开电磁铁3，使得中空腔体11产生均匀的电磁场，控制偏压电源4为靶材2和待镀膜管道5供电，使得靶材2和待镀膜管道5之间在偏压电源4的作用下，产生电压差，进而使得惰性气体的正离子在电磁场作用下高速轰击靶材2，靶材2的表面的原子逸出，溅射到待镀膜管道5的管道内壁成膜；
69.通过上述方式重复5次对同一型号且同一尺寸的待镀膜管道5的内壁进行镀膜，并记录如下表所示：
70.表1
[0071] 第1次第2次第3次第4次第5次靶材减重(g)3.653.894.053.753.80管道增重(g)3.473.733.843.523.61靶材利用率(％)9596959495
[0072]
如表1所示，可见对同一型号且同一尺寸的待镀膜管道5内壁的镀膜的平均靶材利用率为95％，大大提高了靶材2的利用率。
[0073]
本发明的实施例通过提供一靶材2；将所述靶材2贯穿待镀膜管道5；为缠绕在圆柱炉体1外部的电磁铁3供电，所述电磁铁3通电后在所述圆柱炉体1外部形成均匀的磁场；控制偏压电源4为所述靶材2供电，在所述靶材2和待镀膜管道5之间的电压差的作用下，所述靶材2的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道5的管道内壁成膜；从而可以在进行管道的内壁镀膜时有效地提升靶材的利用率，减少了靶材的浪费；另外，还可以避免在内壁镀膜过程中对外壁的污染，省去对外壁的清理过程，提高了工作效率。
[0074]
需要说明的是，该方法是与上述磁控溅射炉体对应的方法，上述磁控溅射炉体实施例中的所有实现方式均适用于该方法的实施例中，也能达到相同的技术效果。
[0075]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种磁控溅射炉体，其特征在于，包括：具有中空腔体(11)的圆柱炉体(1)；所述中空腔体(11)内部具有待镀膜管道(5)；贯穿所述待镀膜管道(5)的靶材(2)；缠绕在所述圆柱炉体(1)外部的电磁铁(3)，所述电磁铁(3)通电后在所述圆柱炉体(1)外部形成均匀的磁场；偏压电源(4)，所述偏压电源(4)的一端与所述靶材(2)电连接，另一端与待镀膜管道(5)电连接；所述偏压电源(4)为所述靶材(2)供电时，所述靶材(2)在所述磁场的作用下，所述靶材(2)的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道(5)的管道内壁成膜。2.根据权利要求1所述的磁控溅射炉体，其特征在于，所述中空腔体(11)内为真空。3.根据权利要求1所述的磁控溅射炉体，其特征在于，所述中空腔体(11)和所述待镀膜管道(5)均为圆柱形，所述中空腔体(11)的直径大于所述待镀膜管道(5)的管道外径，所述待镀膜管道(5)的管道内径大于所述靶材(2)的外径。4.根据权利要求3所述的磁控溅射炉体，其特征在于，所述待镀膜管道(5)与所述靶材(2)同轴装配。5.根据权利要求3所述的磁控溅射炉体，其特征在于，所述待镀膜管道(5)与所述中空腔体(11)同轴设置。6.根据权利要求1所述的磁控溅射炉体，其特征在于，所述待镀膜管道(5)的两端分别通过封堵面(51)封堵，所述封堵面(51)上设有至少一个透气孔。7.根据权利要求1所述的磁控溅射炉体，其特征在于，所述待镀膜管道(5)的管道总长度小于所述中空腔体(11)的长度。8.一种基于磁控溅射炉体的管道镀膜方法，其特征在于，所述磁控溅射炉体为如权利要求1-7任一项所述的磁控溅射炉体，所述方法包括：提供一靶材(2)；将所述靶材(2)贯穿待镀膜管道(5)；为缠绕在圆柱炉体(1)外部的电磁铁(3)供电，所述电磁铁(3)通电后在所述圆柱炉体(1)外部形成均匀的磁场；控制偏压电源(4)为所述靶材(2)供电，在所述靶材(2)和待镀膜管道(5)之间的电压差的作用下所述靶材(2)的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道(5)的管道内壁成膜。9.根据权利要求8所述的基于磁控溅射炉体的管道镀膜方法，其特征在于，控制偏压电源(4)为所述靶材(2)供电，包括：在预设时间段内，控制偏压电源(4)为所述靶材(2)进行n次供电，使得所述靶材(2)和所述待镀膜管道(5)之间产生电压差，所述靶材(2)的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道(5)的管道内壁成膜，n为正整数。10.根据权利要求8所述的基于磁控溅射炉体的管道镀膜方法，其特征在于，所述待镀膜管道(5)与所述靶材(2)同轴装配。

技术总结

本发明提供一种磁控溅射炉体及基于磁控溅射炉体的管道镀膜方法，磁控溅射炉体包括：具有中空腔体的圆柱炉体；所述中空腔体内部具有待镀膜管道；贯穿所述待镀膜管道的靶材；缠绕在所述圆柱炉体外部的电磁铁，所述电磁铁通电后在所述圆柱炉体外部形成均匀的磁场；偏压电源，所述偏压电源的一端与所述靶材电连接，另一端与待镀膜管道电连接；所述偏压电源为所述靶材供电时，所述靶材在所述磁场的作用下，所述靶材的表面的原子逸出，溅射到所述待镀膜管道的管道内壁成膜。本发明的方案可以在进行管道的内壁镀膜时有效地提升靶材的利用率，减少了靶材的浪费。少了靶材的浪费。少了靶材的浪费。