CN1495282A - 真空电弧沉积设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空电弧沉积设备，组成该沉积设备的电弧蒸发源具有多个阴极、一触发电极、一触发驱动单元、一挡板、以及一挡板驱动单元。触发驱动单元可变换触发电极的位置，从而将其定位在某个所需阴极的前方，并使触发电极在该已变换位置上与所需阴极接触/脱离。挡板遮挡着除所需阴极之外其它所有阴极的前方。挡板驱动单元使挡板移动，从而可变换未被挡板遮挡着的阴极。另外，该真空电弧沉积设备还具有一变换控制单元，用于对挡板驱动单元和触发驱动单元进行控制，由此可变换未被挡板遮挡着的阴极，并将触发电极定位在未被挡板遮挡着的阴极之前。

Description

真空电弧沉积设备

技术领域

本发明涉及一种真空电弧沉积设备，其具有一电弧蒸发源，用于利用真空电弧放电对阴极材料进行蒸发，并将阴极材料沉积到一基底上，从而形成一层薄膜。具体来讲，本发明涉及这样一种装置：其可延长执行薄膜沉积的时间，或提高形成分层膜时的自由度。

背景技术

图4表示了现有技术中此类真空电弧沉积设备的一种实例，图5是从图4中的箭头P方向进行观察所得的视图。

该真空电弧沉积设备具有一真空腔2，该真空腔是被一图中未示出的真空泵吸系统抽成真空的。在真空腔2内设置了一保持器6，用于保持着一个要被镀膜的基底4。在真空腔2的一侧壁部分上连接了一电弧蒸发源10，在该实例中，该蒸发源10被设置成面对着保持器6上的基底4。

电弧蒸发源10利用真空电弧放电从阴极14蒸发出阴极材料16。更具体来讲，电弧蒸发源10具有一用导体(例如非磁性金属)制成的阴极保持器12，用于支撑阴极14。在该现有技术中，阴极保持器12上安装有一阴极14。阴极保持器12通过一绝缘体18连接到真空腔2上。

电弧蒸发源10还包括一触发电极20和一触发驱动单元22。触发电极20被用于对阴极14执行引弧。触发驱动单元22通过一杆轴24和一通管26使触发电极20在阴极14的前/后方向上移动，从而能使触发电极20如图中箭头B所示那样与阴极14连接起来、或脱离连接(即接触/分离)。在该实例中，通管26具有真空密封功能和电绝缘的功能。

在该示例中，真空腔2还用作电弧蒸发源10的阳极。在电弧蒸发源10的阴极14与真空腔2之间，经阴极保持器12连接着一用于进行电弧放电的直流电弧电源28，且阴极14位于电源的负极一侧(换言之，真空腔2位于正极一侧)。在触发电极20与电弧电源28的正极侧(即阳极或还用作阳极的真空腔2)之间，通过导电的杆轴24连接了一个电阻30，用于限制引弧时的电流。

下面将对工作过程的一种示例进行描述。触发电极20受触发驱动单元22的驱动而移动，从而一旦与阴极14接触到之后，就从电弧电源28向该触发电极施加了一个直流电压(例如约为几十伏)。当触发电极20随后与阴极14分离开时，就会在触发电极20与阴极14之间产生一个火花。该放电火花将引发阴极14与还用作阳极的真空腔2之间产生连续的电弧放电。因而，阴极14的表面就会熔化，从而蒸发出阴极材料16。然后，阴极材料16被喷射、沉积到基底4上，由此在基底4的表面上形成一层薄膜。

此时，可利用一偏置电源8向保持器6上的基底4施加一个负偏置电压(该电压例如从负几十伏左右到约-1000V)。这样就可提高薄膜在基底4上的附着力。

另外，保持着基底4的保持器6可在箭头E的方向上、或与此相反的方向上转动。因而，就可以提高基底4上薄膜的均匀度。

此外，可向真空腔2中通入可与阴极材料16发生反应的活性气体(例如为氮气)、或不与其发生反应的惰性气体(例如为氩气)。如果通入的是活性气体，则可在基底4的表面上形成一化合物薄膜。

顺便提及，也可将电弧蒸发源10的阳极设置成是与真空腔2分开的。在此情况下，电弧电源28的正极和电阻30就与阳极相连接，而真空腔2通常则被接地。对于组成根据本发明的真空电弧沉积设备的电弧蒸发源10a，也同样适用于这样的情况，下文将对本发明的真空电弧沉积设备进行描述。

尽管在图中只表示出了一个电弧蒸发源10，但如果必要的话可设置多个电弧蒸发源。例如，可总共设置两个电弧蒸发源，从而可将其中之一布置在保持器6上基底4的左侧，并将另一个电弧蒸发源布置在基底4的右侧。作为备选方案，还可总共设置四个电弧蒸发源，从而可将其中的两个布置在左侧的上方和下方，并将另外两个布置到右侧的上方和下方。蒸发源的数目还可以大于四。这样的情形也同样适于下文将要描述的电弧蒸发源10a。

在该真空电弧沉积设备中，薄膜沉积过程会消耗掉电弧蒸发源10的阴极14。如果阴极14的消耗量超过一定的限度，则薄膜沉积过程就会受到影响。因而，薄膜沉积的时间是有限的。当阴极14被耗尽时，就必须要破坏真空腔2中的真空环境，从而将真空腔2的内部敞露向大气环境，以更换新的阴极14，然后再重新对真空腔2执行抽吸真空的操作。因而，该更换作业将花费很长的工时。

当利用不同种类的阴极14(也就是说，各种阴极材料16的种类互不相同)在基底4的表面上形成一分层膜(例如为多层膜)时，除了受到需通入气体的种类影响之外，形成分层膜的各种薄层的种类还会受到电弧蒸发源10数目的限制。因而，形成分层膜的自由度是很低的。

发明内容

因而，本发明的一个目的是提供一种真空电弧沉积设备，在该沉积设备中，在基底上沉积薄膜的时间得以延长，或提高了形成分层膜时的自由度。

在根据本发明第一方面的真空电弧沉积设备中，一电弧蒸发源包括：一用导体制成的阴极保持器，用于对阴极进行保持；多个阴极，它们附连到阴极保持器上；一用于引弧的触发电极；一触发驱动单元，用于执行一种变换触发电极位置的操作，由此可将触发电极定位在多个阴极中的某一所需阴极前方，并可执行这样一种操作：在该变换位置上，将触发电极移近或远离所需的阴极；一挡板，其能遮挡着除所需阴极之外其它所有阴极的前部；以及一挡板驱动单元，用于执行一种操作来使挡板移动，由此来变换未被挡板遮挡住的阴极。

所述真空电弧沉积设备还包括：一变换控制单元，用于执行变换控制，用以对挡板驱动单元和触发驱动单元实施控制，从而可变换未被挡板遮挡住的阴极，同时还将触发电极定位在未被挡板遮挡的阴极之前。

按照这种真空电弧沉积设备，一个电弧蒸发源上具有多个阴极，且变换控制单元可变换未被挡板遮挡住的阴极，同时可变换触发电极的位置，从而可将触发电极定位在未被挡板遮挡的阴极前方。因此，可使用多个阴极，同时还可在不将真空腔敞露向外界大气的条件下对阴极执行变换。因而，利用这多个阴极可连续地执行薄膜沉积工作。

根据本发明，在这种场合下，不但可变换触发电极的位置、从而变换所要使用的阴极，而且除被使用阴极之外的其它所有阴极都被挡板遮挡住。相应地，(a)可利用挡板来防止从正在使用的阴极上蒸发出的阴极材料粘附到其它未被使用阴极的表面上；另外，(b)可利用挡板防止正被使用的阴极上的电弧放电转移到其它未被使用的阴极上，由此可避免出现不利的电弧放电。

设置在同一电弧蒸发源中的多个阴极的种类可被设计成相同或相互不同，或者可以在同一电弧蒸发源中混合地使用同种阴极和不同种的阴极。

如果将各个阴极设计成相同的种类，则相比于只有一个阴极的情况，可根据阴极数目的多少来延长执行薄膜沉积的时间。例如，阴极的数目为多少个，薄膜的沉积时间就能延长多少倍。

如果各个阴极被制成不同的种类，则相应地就可以形成多种薄膜。因而，相比于只有一个阴极的情况，可提高形成分层膜时的自由度。在此情况下，上述(a)段章中所描述的效果—即由于除在用阴极之外的其它所有阴极都被挡板遮挡的事实而产生的效果就尤其有效了。也就是说，如果在未被使用的阴极中有某一个阴极未被挡板遮挡住，则从在用阴极(下文将该阴极称为“第一阴极”)蒸发出的阴极材料就会附着到未被挡板遮挡着的阴极(该阴极被称为“第二阴极”)的表面上。当随后要用第二阴极来形成一薄膜时，附着在第二阴极上的阴极材料就会被蒸发出来，从而基底上形成的镀膜暂时会具有与所希望的成分构成不同的成分组成。而按照本发明，则可避免出现这样的问题。

如果将同种、不同种的阴极混用，则不但可延长执行薄膜沉积操作的时间，而且可提高形成分层膜时的自由度。

例如，变换控制单元将响应于从外界传入的指令(例如为工作人员等发出的指令)而执行变换控制。作为备选方案，变换控制可按照如下的方式自动执行。

也就是说，在根据本发明第二方面的真空电弧沉积设备中，还设置了一个电弧电流积分器，用于在电流载送时间内，对经阴极保持器流入到电弧电源中的电弧电流执行积分运算，从而获得一个电弧电流量，且变换控制单元被设计成：只要由电弧电流积分器算得的电弧电流量超过一预定的参考值时，则就执行变换控制。

由电弧电流积分器算得的电弧电流量与此时正在使用的阴极的消耗程度成比例。因而，对于这样的结构设计，当在用阴极的消耗达到预定的消耗量时，可自动变换要使用的阴极。

在根据本发明第三方面的一种真空电弧沉积设备中，如果挡板是用金属制成的，则真空电弧沉积设备还包括：一电阻器，其连接在挡板与阳极或还用作阳极的真空腔之间；一安培计，用于测量经电阻器流入到挡板中的电流；以及一用于执行断路控制操作的断路控制单元，当由安培计测量的电流值超过某一预定的参考值时，其可切断电弧电源的功率输出。

采用这样的设计，电阻器可防止挡板发生电致漂移(floatingelectrically)，同时，电阻器还降低了在挡板与阴极之间发生非正常放电的可能性。此效果的原因在于电阻器设置在电弧电源的正极(换言之，即阳极或还用作阳极的真空腔)与挡板之间。也就是说，如果阴极即将从向挡板放电时，流入到电阻器中的电流就会增大，从而在该电阻器上的压降就会升高，从而能阻止非正常的放电发生。另外，当由于同样的原因而使流入到挡板的电流超过一预定参考值时，断路控制单元将自动切断电弧电源的电力输出。这样就可以更为可靠地阻止在挡板中发生非正常放电。

附图说明

图1是一个剖面图，表示了根据本发明的真空电弧沉积设备的一种实施例；

图2中的正视图是从图1中的箭头P方向进行观察而制得的，表示了一电弧蒸发源中阴极周边部位的一种示例，该电弧蒸发源用在根据本发明的真空电弧沉积设备中；

图3中的正视图也是从图1中的箭头P方向进行观察而制得的，表示了一电弧蒸发源中阴极周边部位的另一种示例，该电弧蒸发源用在根据本发明的真空电弧沉积设备中；

图4中的剖面图表示了现有技术中真空电弧沉积设备的一种实例；以及

图5中的正视图是从图4中的箭头P方向进行观察而制得的，表示了一电弧蒸发源中阴极周边部位的另一种示例，该电弧蒸发源用在现有的真空电弧沉积设备中。

具体实施方式

图1是一个剖面图，表示了根据本发明的真空电弧沉积设备的一种实施例。图2是从图1中的箭头P方向进行观察而制得的正视图，表示了用在根据本发明的真空电弧沉积设备中的一电弧蒸发源中阴极周边部位的一种示例。相应地，该实施例中与图4、5所示现有示例中部件相同或相应的部件将用相同的数字标号指代，且下文将主要针对其与现有技术示例的区别点进行描述。

本发明的真空电弧沉积设备具有电弧蒸发源10a，而并非现有技术中的电弧蒸发源10。如上文讨论的那样，电弧蒸发源10a的数目可以是一个，也可以是多个。

在该实施例中，电弧蒸发源10a具有：一个如同上述的阴极保持器12，附连了在所述阴极保持器12上的多个阴极14；一个如上文所述的触发电极20；以及一个触发驱动单元22a，用于对触发电极20执行机械驱动，其取代了现有技术中的触发驱动单元22。

参见图2可很好地理解：在该实施例中，在阴极保持器12上相邻地设置了两个阴极14。每个阴极14都通过阴极保持器12与电弧电源28的负极相连接。

优选地是：将多个阴极14制成相同的形状、相同的尺寸。这样，就可以降低阴极14的造价。这样还易于将阴极14连接到阴极保持器12上。另外，也使下文将要进行描述的挡板32的结构得以简化。在该实施例中，作为举例，多个阴极14均为相同的柱状结构，并具有相同的尺寸。

在该实施例中，触发驱动单元22a能执行两种操作。其中一种操作是通过杆轴24使触发电极20以图中箭头C的方向来回转动，从而可左右地移动触发电极20，并将触发电极20定位在多个阴极14(在该实施例中为两个)中某个所需的阴极之前(也就是说，使触发电极位于要蒸发出阴极材料16的位置处)。另一种操作是如图中箭头B所示那样前/后移动触发电极20，使其位于所需阴极14的前方，从而能使触发电极20与阴极14接触/断开。触发电极20定位在其前方的那个阴极14可以使用。

电弧蒸发源10a还包括一挡板32和一挡板驱动单元34。挡板32可将多个(在该实施例中为两个)阴极14中、除所需阴极之外的其它所有阴极14都遮挡住。挡板驱动单元34以图中箭头D所示的方向往复地转动杆轴36，由此可通过杆轴36、一臂件37以及一通管38将挡板32左右移动，从而能交替地变换未被挡板32遮挡着的阴极14(换句话讲：即被启用或使用的阴极，下文将充实与这些词语相同的含义)。在该实施例中，通管38具有真空密封功能和电绝缘功能。

挡板32和触发电极20被设置成即使同时进行旋转也不会相互发生相互干涉。例如，在该实施例中，触发电极20的杆轴24与挡板32的杆轴36被布置在两相对位置上，且阴极保持器12被间置在二者之间，触发电极20位于挡板32的外侧。

在该实施例中，挡板32为盘板的形状，并略大于各个阴极14。如果按照箭头D所示方向变换挡板32的位置，则可利用挡板32将两阴极14中所需的那个阴极的前方遮挡住。

该真空电弧沉积设备还具有一变换控制单元40。变换控制单元40可执行变换控制、以对挡板驱动单元34以及触发驱动单元22a实施控制，从而可交替地变换未被挡板32遮挡住的阴极14，与此同时，例如还可同步地将触发电极20定位到未被挡板32遮挡的阴极14之前。例如，在该实施例中，变换控制单元40按照如下的过程执行变换控制。也就是说，当其中一个阴极14(右侧阴极)被挡板32遮挡住时，则触发电极20就如图2中实线表示的那样一一被定位到另一阴极14(左侧阴极)处。在另一方面，当另一阴极14(左侧阴极)被挡板32遮挡住时，触发电极20就如图2中双点划线所示那样一一被定位到第一个阴极14(右侧阴极)处。

如果触发驱动单元22a和挡板驱动单元34在执行该变换操作时是相互独立的，则就可能出现不正常的动作行为，使得触发电极20与被挡板32遮挡住的阴极14发生接触。但是，通过上述的变换控制单元40，可防止出现这样的非正常状况。

在上述的变换控制过程中，挡板32与触发电极20的夹角取决于设备的结构一例如两阴极14之间的距离、挡板32的杆轴36与两阴极14之间的距离、以及触发电极20的杆轴24与两阴极14之间的距离。也可将该夹角事先设定在变换控制单元40中。

连接在阴极保持器12上的阴极14的数目可以大于2。图3表示了一种实例，在该实例中，阴极14的数目为四。在该实例中，四个阴极14被布置在同一个圆周上。

在该实例中，挡板32被制成盘板状的结构，并能在总体上将四个阴极14都遮挡住，且被设计成具有一个局部的开孔部分33。开孔部分33略大于各个阴极14，从而经此开孔部分只能露出一个阴极14。采用这样的结构，挡板32就能将除所需阴极之外的其它所有阴极14都遮挡住。

为了避免挡板32与触发电极20发生相互干涉，在该实例中，将用于驱动触发电极20的杆轴24与被制成中空形状的、用于驱动挡板32的杆轴36同轴地进行设置，从而使前者可位于后者内，同时，杆轴24和36被定位在设置四个阴极14的那个圆周的圆心上。触发电极20被定位在阴极保持器12的挡板32的外侧，也就是说，定位在从其蒸发出阴极材料16的那个阴极14的表面之外。杆轴24、36之间是相互电绝缘的。

触发电极22a与杆轴24相连，而挡板驱动单元34则与挡板36相连。利用公知的技术将触发驱动单元22a和挡板驱动单元34布置成不会发生相互机械干涉。

挡板32受挡板驱动单元34的驱动，可沿图中箭头D所示的方向每次转过一个预定的角度(在该实例中为90度)，同时，触发电极20受触发驱动单元22a的驱动，沿箭头C所示方向也每次转过预定的角度(在该实例中为90度)。然后，按照与图2所示实例相同的方式，由变换控制单元40对这两个转动进行控制。也就是说，变换控制单元40执行变换控制，以对未被挡板32遮挡住的阴极14(也就是说，从开孔部分33中露出的阴极)交替地进行变换，同时将触发电极20定位到从开孔部分33露出的那个阴极14的前方。

图3所示结构也适用于这样的情况：阴极14的数目大于4。例如，该结构也适用于阴极14的数目为二、三、五等数目的情况。如果阴极14的数目为n(n是一个大于等于2的整数)，则多个阴极14在同一圆周上的设置间隔均相等，都等于360/n度，挡板32和触发电极20受变换控制单元40的控制，每次转动的转角也为360/n。

按照这样的真空电弧沉积设备，一个电弧蒸发源10a具有多个阴极14，且变换控制单元40能交替地变换未被挡板32遮挡住的阴极14，同时将触发电极20定位到未被挡板32遮挡的阴极14的前方。因而，可使用多个阴极14，并在不将真空腔2暴露于大气环境的条件下，交替地进行变换。因而，可利用多个阴极14在基底4上连续地执行薄膜沉积操作。

在此场合中，在该真空电弧沉积设备中，不但触发电极20的位置可进行变换、从而能变换要使用的阴极14，而且可用挡板32遮挡住除待用阴极14之外的其它所有阴极14。因而，(a)可利用挡板32防止从在用阴极14蒸发出的阴极材料16附着到其它未被使用阴极14的表面上。另外，(b)可通过挡板32防止在用阴极14上的电弧放电转移到其它未被使用的阴极14上。

设置在同一电弧蒸发源10a中的多个阴极14的种类(即材料种类)可被制成相同、或不同的，或者还可以在同一电弧蒸发源10a中混用同种的阴极与不同种类的阴极。例如，如果阴极14的数目为2，则可将这两个阴极都制为A种类，或者以这样的方式制为不同的种类：其中一个阴极为A种类，另一个为B种类。如果阴极14的数目为3，则所有的三个阴极都可属于A种类，或者属于互不相同的三个种类A、B、C。作为备选方案，例如也可将同属A类型的两个阴极与另一个属于B类型的阴极混用。

如果各个阴极的种类被制成相同的，则相比于只使用一个阴极14的情况，能根据阴极14的具体数目延长在基底4上执行薄膜沉积的时间。例如，如果阴极14具有相同的尺寸，则阴极14的数目为多少个，执行薄膜沉积的时间就能延长多少倍。

如果各个阴极的种类是互不相同的，则就可在基底4上形成多种薄膜，薄膜的种类数取决于阴极14的数目。因而，相比于只采用一个阴极14的情况，可提高形成分层膜时的自由度。在此情况下，上述(a)段章中所描述的效果—即由于除在用阴极14之外的其它所有阴极14都被挡板32遮挡的事实而产生的效果就尤其有效了。也就是说，如果在未被使用的阴极中有某一个阴极14未被挡板32遮挡住，则从在用阴极14(下文将该阴极称为“第一阴极”)蒸发出的阴极材料16就会附着到未被挡板32遮挡着的阴极14(该阴极被称为“第二阴极”)的表面上。当随后要用第二阴极14来形成一薄膜时，附着在第二阴极14上的阴极材料16就会被蒸发出来，从而基底4上形成的镀膜暂时会具有与所希望的成分构成不同的成分组成。而按照本发明，则可避免出现这样的问题。

如果将同种、不同种的阴极14混用，则不但可延长执行薄膜沉积的时间，而且可提高形成分层膜时的自由度。

例如，变换控制单元40将响应于从外界传入的指令(例如为工作人员等发出的指令)而执行变换控制。更为具体地讲，一操作人员可确定出进行变换的时间，并向变换控制单元40发送一个变换指令，使变换控制单元40响应于该变换指令而执行变换控制。作为备选方案，变换控制可按照如下的方式自动执行。

也就是说，如图1中的实施例所示，还设置了一个电弧电流积分器42，用于在电流载送时间 t内，对经阴极保持器12流入到电弧电源28中的电弧电流I_A执行积分运算，从而获得一个电弧电流量Q(＝I_A·t)。然后，变换控制单元40被设计成：只要由电弧电流积分器42算得的电弧电流量Q超过一预定的参考值R₁，则就执行变换控制。由电弧电流积分器42算得的电弧电流量Q被发送给变换控制单元40。另外，参考值R₁被预设到变换控制单元40中。

由电弧电流积分器42算得的电弧电流量Q与此时正在使用的阴极14的消耗程度成比例。因而，对于这样的结构设计，当在用阴极14的消耗达到预定的消耗量时，可自动变换要使用的阴极14。

优选地是：当对所用的阴极14进行了变换之后，则例如就将电弧电流积分器42算得的电流量Q清零。按照这样的方式，就可以很容易地设定参考值R₁，从而使控制变得容易。例如，当多个阴极14属于同一种类时，则只设定了一个参考值R₁也将行得通。因而，控制过程将变得非常容易。

即使电弧电流量Q相同，一种阴极14与另一种阴极14的消耗量也是不同的。因而，如果多个阴极14中混杂了不同种类的阴极14，则要按照位于在用位置上的阴极14的种类相应地变换参考值R₁。按照这样的方式，即使混用了不同种类的阴极14，只要任何在用阴极14的消耗基本上达到一个固定的消耗量，则就可自动地变换所用的阴极14。

例如，挡板32是由金属制成的。在此情况下，如在根据本实施例的真空电弧沉积设备中表示的那样，优选地是通过电阻器44将挡板32与阳极或还用作阳极的真空腔2相连接，换言之，是与电弧电源28的正极一侧相连接。在该实施例中，电阻器44通过导电的杆轴36与挡板32实现电路连接。

采用这样的结构设计，电阻器44可防止挡板32发生电致漂移，同时，电阻器44还降低了在挡板32与阴极14之间出现非正常放电的发生率。此效果的原因在于电阻器44设置在电弧电源28的正极(换言之，即阳极或还用作阳极的真空腔2)与挡板32之间。也就是说，如果阴极14即将向挡板32放电时，流入到电阻器44中的电流就会增大，从而在该电阻器44上的压降就会升高，从而能阻止非正常的放电发生。

另外，在该实施例中，还可设置一安培计46和一断路控制单元48。安培计46对经电阻器44流入到挡板32中电流I_S进行测量。断路控制单元48可执行断路控制，用于在由安培计46测得的电流I_S超过一预定参考值R₂时切断电弧电源28的电力输出。

参考值R₂被设定在断路控制单元48中。当电流I_S超过参考值R₂时，断路控制单元48向电弧电源28发送一个断路信号S。电弧电源28响应于该断路信号S而切断自身的电力输出。

在一个阴极14发生电弧放电的过程中，即使是在正常的时候，由于受到电弧放电的影响，也可能会有一个微小的电流I_S(例如约为1A或2A)流入到挡板32中。因而，最好是将参考值R₂设定为一个较电流I_S大了一定量的数值(例如约为10A)。

采用这样的设计，当流入到挡板32中的电流I由于某种原因而超过所述的预定参考值R₂时，断路控制单元48就将自动切断电弧电源28的电力输出。因而，可以更为可靠地防止在挡板中产生非正常放电。

采用上述的结构设计，本发明获得了如下的效果。

根据本发明，可使用一电弧蒸发源中的多个阴极，并可在未将真空腔敞露向外界大气的条件下对阴极进行变换。因而，可延长在基底上执行薄膜沉积的时间，或提高形成分层膜时的自由度。

另外，根据本发明，不仅触发电极的位置能进行变换、从而可变换所要使用的阴极，而且还可用一挡板将除待用阴极之外的其它所有阴极都遮挡住。因而，可通过挡板防止从在用阴极蒸发出的阴极材料附着到其它未使用阴极的表面上。另外，可利用挡板防止在用阴极上发生的电弧放电转移到其它未被使用的阴极上。

根据本发明，如上文所述那样，设置了一个电弧电流积分器和一个变换控制单元。这样，就带来了另一个效果：只要在用阴极的消耗超过了一个预定的消耗量，则就自动地变换所要使用的阴极。

根据本发明，如上文所述那样，设置了一个电阻器、一安培计以及一断路控制单元。因而，就具有如下的另一种效果。也就是说，可防止挡板发生电致漂移，同时还可以降低在挡板与阴极之间发生非正常放电的几率。另外，当流入到挡板中的电流由于某种原因而超过一预定参考值时，断路控制单元可自动切断电弧电源的电力输出。因而，可更为可靠地防止挡板发生非正常放电。

Claims (10)

1、一种真空电弧沉积设备，其包括：

一真空腔；

一电弧蒸发源，其利用真空电弧放电从阴极蒸发出阴极材料，所述电弧蒸发源包括：

一用导体制成的阴极保持器，用于对所述阴极进行保持；

多个阴极，它们附连到所述阴极保持器上；

一用于引弧的触发电极；

一触发驱动单元，用于执行一种对所述触发电极的位置进行变换的操作，由此可将所述触发电极定位在所述多个阴极中的某一所需阴极前方，并可执行这样一种操作：在所述的变换位置上，将所述触发电极移近或远离所述的所需阴极；

一挡板，其能遮挡着除所述所需阴极之外其它所有阴极的前部；

以及

一挡板驱动单元，用于执行一种操作来使所述挡板移动，由此来变换未被所述挡板遮挡住的阴极；

一电弧电源，其连接在所述电弧蒸发源的所述阴极与一与所述阴极对应的阳极之间，且所述阴极位于该电源的负极一侧；以及

一变换控制单元，用于执行变换控制，用以对所述挡板驱动单元和所述触发驱动单元实施控制，从而可变换一个未被所述挡板遮挡住的阴极，同时还将所述触发电极定位在未被所述挡板遮挡的所述阴极之前。

2、根据权利要求1所述的真空电弧沉积设备，其还包括：

一电弧电流积分器，用于在电流载送时间内，对经所述阴极保持器流入到所述电弧电源中的电弧电流执行积分运算，从而获得一个电弧电流量；

只要由所述电弧电流积分器算得的所述电弧电流量超过一预定的参考值时，则所述变换控制单元就执行所述的变换控制。

3、根据权利要求1所述的真空电弧沉积设备，其特征在于，所述的挡板是由金属制成的，且所述真空电弧沉积设备还包括：

一电阻器，其连接在所述挡板与所述阳极之间；

一安培计，用于测量经所述电阻器流入到所述挡板中的电流；以及

一用于执行断路控制操作的断路控制单元，当由所述安培计测量的所述电流值超过某一预定的参考值时，其可切断所述电弧电源的电力输出。

4、根据权利要求1所述的真空电弧沉积设备，其特征在于：所述真空腔作为所述阳极。

5、根据权利要求1所述的真空电弧沉积设备，其特征在于：所述多个阴极为两个阴极，且所述挡板大于两阴极之一的一个表面，阴极材料是从该表面上蒸发而出的，从而所述挡板能遮挡住两阴极中的这一阴极。

6、根据权利要求1所述的真空电弧沉积设备，其特征在于：所述挡板具有一个开孔部分，该开孔部分大于多个阴极之一的一个表面，阴极材料是从该表面上蒸发而出的，且所述挡板遮挡着其它阴极上可蒸发出阴极材料的表面。

7、根据权利要求1所述的真空电弧沉积设备，其特征在于：所述触发电极和所述挡板被设置成距离各个阴极上可蒸发出阴极材料的表面具有不同的距离。

8、根据权利要求1所述的真空电弧沉积设备，其特征在于：所述的多个阴极是由相同的材料制成的。

9、根据权利要求1所述的真空电弧沉积设备，其特征在于：所述的多个阴极是由不同的材料制成的。

10、根据权利要求1所述的真空电弧沉积设备，所述的多个阴极为至少三个阴极，在这三个阴极中，混用了同种的阴极和不同种的阴极。

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