[发明专利]阴极真空电弧源薄膜沉积装置及沉积薄膜的方法

权利要求书

1.阴极真空电弧源薄膜沉积装置，包括依次密封连接的阴极真空电弧蒸发源（39）、磁性过滤部分、薄膜沉积真空腔（23），以及抽真空装置，其特征是：所述磁性过滤部分包括管体与设置在管体外部周缘的磁场产生装置，所述管体包括管体入口端面和管体出口端面，管体入口端面与管体出口端面之间至少有一个弯管，并且该弯管两侧管体的轴线之间的夹角为135°；在阴极真空电弧蒸发源（39）上设置有用于通入惰性气体的气体通道（13）；所述磁场产生装置包括设在管体入口处的拽引线圈（5）、设在管体弯管处的弯转线圈（6）和设在管体出口处的输出线圈（7），与所述拽引线圈（5）相连的拽引线圈直流电源（33）、与所述弯转线圈（6）相连的弯转线圈直流电源（34）和与所述输出线圈（7）相连的输出线圈直流电源（35）；所述输出线圈（7）的外侧周缘均匀设置四个扫描线圈（8），所述扫描线圈（8）与所述输出线圈（7）互相垂直，所述扫描线圈（8）连接有扫描线圈交流电源（36）。

2.根据权利要求1所述的阴极真空电弧源薄膜沉积装置，其特征是：所述管体内壁设有栅状挡板（10）。

3.根据权利要求2所述的阴极真空电弧源薄膜沉积装置，其特征是：所述栅状挡板（10）是由倒齿类的栅格串联圈构成。

4.根据权利要求1所述的阴极真空电弧源薄膜沉积装置，其特征是：所述阴极真空电弧蒸发源（39）包括阴极（1），与所述阴极（1）共轴放置的阳极（2），设置在所述阴极（1）和阳极（2）之间的用于激发电弧的触发电极（12），所述触发电极（12）的气动阀门（14），电弧脉冲电源（32），与所述阳极（2）共轴放置在所述阴极（1）两侧的永磁体（9），与所述永磁体（9）相连，且可以调节所述永磁体（9）与所述阴极（1）之间距离的螺纹杆（11）；所述永磁体（9）外围设置弧源线圈（4），所述弧源线圈（4）连接电弧电源线圈直流电源（31）。

5.根据权利要求1所述的阴极真空电弧源薄膜沉积装置，其特征是：所述薄膜沉积真空腔（23）包括位于中间底部的工件架，所述工件架上制有可公转的大盘（19），所述大盘（19）上制有可自转的小盘(20)。

6.根据权利要求4所述的阴极真空电弧源薄膜沉积装置，其特征是：所述抽真空装置的抽气口（21）设置在所述薄膜沉积真空腔（23）上；所述管体横截面呈圆形；所述扫描线圈（8）是环形线圈；所述薄膜沉积真空腔是圆柱形；所述阴极的形状是梯形柱状，阳极的形状是圆柱环形。

7.根据权利要求1所述的阴极真空电弧源薄膜沉积装置，其特征是：所述管体的管壁制有冷却夹层，所述冷却夹层内通有冷却循环水。

8.一种应用权利要求1所述的阴极真空电弧源薄膜沉积装置沉积薄膜的方法，其特征是：包括以下步骤：

　　步骤1：将工件放入丙酮或酒精中，利用超声波清洗5～10分钟，然后用去离子水漂洗后烘干待用；

　　步骤2：将工件置于薄膜沉积真空腔内的小盘上，抽真空至5.0×10^-5Torr后，向阴极真空电弧蒸发源的气体通道通入10～50sccm的惰性气体，同时将磁矫顽力大小为912 kA/m的钕铁硼永磁体置于阴极背后50～100 mm处，设定电弧源电流为60～80A，电弧电源线圈直流电源、拽引线圈直流电源、弯转线圈直流电源以及输出线圈直流电源中的电流各自为3～8A，管体壁上的偏压电源设为0～30 V的正偏压，工件架上的偏压电源设为负偏压0～400 V；启动开始工作，工作时间为3～15分钟；

　　步骤3：将惰性气体流量调整为1～5sccm，电弧电源线圈直流电源、拽引线圈直流电源、弯转线圈直流电源以及输出线圈直流电源中的电流各自为3～8A，工件架上的偏压电源设为负偏压0～300 V，其它参数与步骤2中相同，工作时间为10～60分钟；

步骤4：薄膜沉积结束后，关闭气体和阴极真空电弧源薄膜沉积装置中的各电源，待工件在真空腔体中冷却至室温，取出。