[發明專利]大口徑圓臺形靶材的高真空電弧穩弧裝置及濺射方法

有效

• 申請號: 201810008801.0
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108193174B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 葉偉
• 申請（專利權）人: 陜西理工大學
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

本發明公開的大口徑圓臺形靶材的高真空電弧穩弧裝置，包括陰極靶、屏蔽板、永久磁鐵、聚焦線圈、固定裝置和弧電源，固定裝置中部豎直固定有靶座，靶座外壁上還安裝有屏蔽板支撐基座，屏蔽板支撐基座下面連接有屏蔽板，屏蔽板為圓環形且內部中空，陰極靶為圓臺形、上端面開設有一圓柱形凹槽，凹槽內設置有永久磁鐵，陰極靶穿過屏蔽板中心安裝在靶座上，固定裝置的兩端向下豎直方向固定有聚焦筒，聚焦筒外壁上均勻纏繞著聚焦線圈，弧電源正、負極分別連接到屏蔽板和陰極靶，濺射時陰極靶的側面和小端面同時發生弧光放電，均勻濺射出陰極靶材離子，本發明所設計的穩弧裝置具有結構簡單、鍍膜質量高、電弧弧斑穩定性好、工作效率高、易于控制的優點。

技術領域

本發明屬于高真空電弧離子鍍技術領域，涉及一種大口徑圓臺形靶材的高真空電弧穩弧裝置，還涉及一種利用大口徑圓臺形靶材的高真空電弧穩弧裝置的濺射方法。

背景技術

多弧離子鍍真空電弧沉積系統能夠產生高質量的等離子體，該系統具有離化率高、離子純度高、結構簡單和能產生幾乎所有金屬的等離子體等特點，在航空航天、機械、化工、環保和生物工程等領域得到了迅速發展。等離子體的運動會受到磁場和電場的約束，陰極表面磁場和電場的合理布局才能夠保證電弧的穩定，因此，提高電弧穩定性對于采用電弧離子鍍方法來制備高質量的薄膜具有至關重要的作用，電弧弧斑在沒有外加磁場和電場的條件下，將在陰極表面作隨機運動，合理的磁場和電場布局、帶凹面的陰極靶材形狀、增加靶材表面面積及電弧電流等措施均有利于提高電弧的穩定性。在垂直于陰極表面的軸向磁場分量作用下，電弧弧斑隨機運動速度加快，在平行于陰極表面的橫向磁場分量和電場作用下，沿洛倫茲力的反方向運動，即呈逆安培力的反向運動，使得陰極靶材濺射出等離子體的運動方向不確定，導致電弧弧斑不穩定，影響鍍膜質量，并且加速了陰極靶材的損耗，因此，需要通過控制陰極靶材表面磁場和電場的分布來影響陰極靶材前方空間正離子分布，進而間接改變陰極靶材的刻蝕，在實際的工程應用技術中，主要采用帶凹面的陰極靶材形狀來達到穩弧的目的，這種技術具有陰極靶材損耗較大、所制備的薄膜質量差和生產效率低下等缺點，本發明具有結構簡單、鍍膜質量高、電弧弧斑穩定性好、工作效率高、易于控制等特點，這些優點使得該發明在鍍膜工業中具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的是大口徑圓臺形靶材的高真空電弧穩弧裝置，解決現有技術中存在的陰極靶材表面消耗不均勻和電弧弧斑不穩定的問題。

本發明的目的還在于提供大口徑圓臺形靶材的高真空電弧穩弧裝置的濺射方法。

本發明所采用的第一種技術方案是，大口徑圓臺形靶材的高真空電弧穩弧裝置，包括陰極靶、固定裝置和弧電源，固定裝置中部豎直固定有靶座，靶座外壁上還安裝有屏蔽板支撐基座，屏蔽板支撐基座下面連接有屏蔽板，屏蔽板為圓環形且內部中空，

陰極靶為圓臺形，上端面直徑大于下端面直徑，陰極靶上端面開設有一圓柱形凹槽，凹槽內設置有一內部中空的圓環形支撐架，支撐架中心內設置有永久磁鐵，

陰極靶穿過屏蔽板中心安裝在靶座上，固定裝置的兩端向下豎直方向固定有聚焦筒，聚焦筒外壁上均勻纏繞著聚焦線圈，

弧電源負極連接于陰極靶，正極分別連接于真空室和屏蔽板，

靶座下端接近陰極靶處還設置有一密封膠圈。

本發明的特點還在于，

真空室接地。

屏蔽板的圓環內直徑大于陰極靶上表面直徑。

圓環形支撐架上表面還均勻設置有四個通孔。

本發明采用的第二種技術方案是，大口徑圓臺形靶材的高真空電弧穩弧裝置的濺射方法，具體實施步驟如下：