[实用新型]耦合磁场辅助电弧离子镀沉积装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及薄膜制备领域，具体地说是一种耦合磁场辅助的电弧离子镀沉积装置，用以提高薄膜的沉积速率和沉积均匀性，减少靶材大颗粒的发射，提高靶材刻蚀均匀性。

背景技术

电弧离子镀是工业镀膜生产以及科学研究中最重要的技术之一，由于其结构简单，离化率高(70％-80％)，入射粒子能量高，绕射性好，可实现低温沉积等一系列优点，使电弧离子镀技术得到快速发展并获得广泛应用，展示出很大的经济效益和工业应用前景。

真空电弧放电是低压大电流放电，真空电弧的行为被阴极表面许多快速游动，高度明亮的阴极斑点所控制。阴极斑点及弧根的运动决定了整个电弧的运动，相邻弧斑的次第燃起和熄灭构成了弧斑的运动。尽管对弧斑内部结构的过程还没有确切的了解，但是为了更好的提高沉积薄膜的质量和有效的利用靶材，提高放电稳定性，必须对弧斑的运动以及等离子体的传输进行合理的控制。

目前的电弧离子镀技术主要是在靶材附近施加磁场来控制弧斑的运动，来提高放电稳定性和靶材刻蚀率。主要有在小尺寸圆柱靶下加轴向磁场，大的平面靶施加拱形磁场。由于电弧离子镀主要靠靶面上的阴极斑点的放电来沉积所需薄膜的，因此是一种点状源，这些传统的单纯在靶面附近施加磁场的方法虽然可以有效地控制弧斑在靶面的运动，但是并没有解决等离子在传输空间分布的不均匀性，同时，随着磁场强度的增加，造成了部分离子随着靶材周围磁场的分布运动而流失，造成了基体处离子密度的下降。而且长时间的刻蚀容易在靶面上形成刻蚀轨道，造成靶材刻蚀的不均匀。

电弧离子镀技术虽然有很多优点，但是由于电弧离子镀中大颗粒的存在，严重影响了涂层和薄膜的性能和寿命。因此有关如何解决阴极电弧镀中大颗粒问题对阴极电弧的发展影响很大，成为后期发展的主要论题，也成为限制电弧离子应用范围的主要因素。目前应用较多的是磁过滤技术，但是磁过滤技术降低了等离子的传输效率，降低了沉积速率，同时需要增加额外的设备，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型的耦合磁场辅助电弧离子镀沉积装置，用以提高薄膜的沉积速率和沉积均匀性，减少薄膜中大颗粒的含量，提高薄膜质量，减少靶材大颗粒的发射，提高靶材刻蚀均匀性。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

本实用新型耦合磁场辅助电弧离子镀沉积装置，电弧离子镀沉积装置设有两套磁场发生装置，一套放置于靶材后面，另一套放置于真空室内，通过两套耦合的磁场发生装置产生的耦合磁场辅助对基体进行沉积。

所述的耦合磁场辅助电弧离子镀沉积装置，放置于靶材后面的磁场发生装置为在中间安装镀镍纯铁的电磁线圈或者环形永磁体。

所述的耦合磁场辅助电弧离子镀沉积装置，放置于真空室内的磁场发生装置为一个耦合增强磁场线圈，耦合增强磁场线圈放置于真空室内的基体一侧或另一侧。

所述的耦合磁场辅助电弧离子镀沉积装置，放置于真空室内的磁场发生装置为两个耦合增强磁场线圈，耦合增强磁场线圈分别放置于真空室内的基体一侧或两侧。

所述的耦合磁场辅助电弧离子镀沉积装置，放置于真空室内的靶材外周设置有导磁环。

所述的耦合磁场辅助电弧离子镀沉积装置，放置于真空室的磁场发生装置产生的磁场极性与放置于靶材后面的磁场发生装置产生的磁场极性相同。

所述的耦合磁场辅助电弧离子镀沉积装置，电磁线圈的电流形式是直流、交流或者脉冲的，电流大小通过调压电源调节。

所述的耦合磁场辅助电弧离子镀沉积装置，电磁线圈与靶材同轴，电磁线圈的位置可调，通过调节电磁线圈电流的大小来调节磁感应强度的大小，通过调节电流的方向来改变磁极的方向。

本实用新型采用电弧离子镀沉积装置通过靶材对基体进行沉积，磁场发生装置为两套，一套放置于靶材后面，主要用以控制弧斑的运动，另外一套放置于真空室内，主要用以约束等离子体的传输，提高传输效率和基体附近的离子密度，改善基体附近离子分布的均匀性，达到提高薄膜沉积速率和沉积均匀性的目的。两套磁场装置配合使用，形成从靶材到基体分布的耦合磁场，达到一种远离平衡态的沉积条件，提高沉积薄膜的质量。

本实用新型的磁场发生装置有以下特点：