CN1040234C - 旋转磁控柱状阴极电弧源 - Google Patents

Abstract

本发明是一种旋转磁控柱状阴极电弧源，由管状靶材、安装在管内的数根条形磁钢以及安装磁钢的辅件、冷却水管、磁钢旋转电机组成，条形磁钢与柱状弧源的轴线平行，相邻两条磁钢的极性相反，磁钢在电机带动下沿柱弧源的轴线做整体旋转运动。当引弧针引燃柱弧放电后，阴极电弧弧斑呈平行于柱弧源轴线的细长光斑，并沿管状靶材表面扫描，镀膜均匀区大、靶材烧蚀均匀、靶材利用率高、镀膜机结构简单、操作简便。比柱状磁控溅射靶的沉积速率大、金属离化率高、易于反应沉积氮化钛等化合物涂层。适用于真空离子镀膜和离子渗金属领域。

Description

旋转磁控柱状阴极电弧源

本发明是一种旋转磁控柱状阴极电弧源，应用于多弧离子镀、多弧离子渗金属等真空镀膜和真空等离子体冶金领域。

目前，在多弧离子镀、多弧离子渗金属领域中所采用的阴极电弧源有圆形平面弧源、矩形平面弧源。在已申报的中国发明专利(CN1069776A CN1069777ACN1074247ACN2099135U)中提出了柱状(管状)阴极电弧源。这些专利的结构采用环柱块状永磁体或螺旋管电磁铁，所产生的磁场方向平行柱状弧源轴线。

图2a为CN1969776A等现有技术柱弧源纵剖面中的磁钢布置及磁场分布图。柱弧源被点燃后形成环状电弧弧斑。环状弧斑跟随靶内的永久磁铁在牵引机构的带动下沿靶轴往返运动。这种弧源的沉积速率低、膜层均匀性差、靶材易产生环状沟槽，靶材中用率低、磁体运动机构复杂。

本发明的目是提供一种旋转磁控柱状阴极电弧源，它的结构简单、镀膜均匀区大，柱状弧源的靶材利用率高。

本发明是这样实现的，旋转磁控柱状阴极电弧源由管状靶材、安装在管内内的数根条状磁钢、以及安装磁钢的辅件、冷却水管、磁钢旋转电机组成，靶管内的条形磁钢与柱弧源的轴线平行，相邻两条磁钢的磁极性相反布置，磁钢在电机带动下沿柱弧源的轴线做整体旋转运动。

图2b为旋转磁控柱状阴极电弧源横剖面中磁钢的布置及磁场分布图。当引弧针将柱弧引燃之后，阴极电弧弧斑呈平行于柱弧源轴线的细长光斑轨迹，并沿管状靶材表面扫描。

本发明的旋转磁控柱状阴极弧源沿轴线方向镀膜厚度均匀、靶管不出沟槽，靶材利用率高。安装了这种柱状阴极电弧源的多弧离子镀膜机的结构比安装小弧源、平面大弧源镀膜机的结构简单、镀膜室空间利用率高、装载量大，更适于镀大面积板材、细长工件和内表面镀膜。与旋转磁控溅射柱靶相比，柱弧源的沉积速率大、金属离化率高，更易于进行反应沉积获得氮化钛等化合物涂层。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

图1为安装了旋转磁控柱状阴极电弧源的多弧离子镀、多弧离子渗金属设备结构示意图。该设备由抽真空系统(1)、工件偏压电源(2)、镀膜室(3)、工件(4)、旋转磁控柱状阴极电弧源(5)、进气系统(6)、旋转电机(7)、弧源电源(8)、引弧针(9)、引弧电磁铁(10)组成。

当镀膜室的真空度达到工艺要求以后，开启电机驱动磁钢做旋转运动，然后启动引弧针使柱弧产生场致弧光放电。阴极电弧弧斑呈与柱弧轴线平行的细长光斑轨迹并沿管状靶材表面扫描，实现从上到下向周围360度方向镀膜，镀膜均匀区大。

图2为本发明的旋转磁控柱状阴极电弧源与已有专利CN1069776A的柱状阴极电弧源中的磁钢的布置和磁场分布的对比图。其中(11)为管状靶材、(12)为安装磁钢的辅件、(13)为磁钢、(14)为冷却水管。

图2a为已有专利中柱状阴极电弧源的纵向剖面结构示意图，在靶管中安放的磁钢呈环柱状，所产生的磁场方向平行柱状弧源轴线，产生环状电弧弧斑，弧斑在牵引机构的带动下沿靶管轴线做往返运动，实现沿整个工件转架的均匀镀膜。

图2b为本发明的旋转磁控柱状阴极电弧源的横向剖面结构示意图。在靶管中安放的磁钢呈条状，相邻磁钢的磁性相反，所生的磁场方向垂直于与柱状弧源轴线，产生与柱状弧源轴线平行的细长线状电弧弧斑，并在电机带动下做旋转运动，弧斑沿靶管表面扫描。

Claims (1)

1.一种旋转磁控柱状阴极电弧源，其特征是旋转磁控柱状阴极电弧源由管状靶材、安装在管内的数根条形磁钢以及安装磁钢的辅件、冷却水管、磁钢旋转电机组成，条形磁钢与柱弧源的轴线平行，相邻两条磁钢的极性相反，磁钢在电机带动下沿柱弧源的轴线做整体旋转运动。

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