[发明专利]大口径圆台形靶材的高真空电弧稳弧装置及溅射方法

说明书

本发明公开的大口径圆台形靶材的高真空电弧稳弧装置，包括阴极靶、屏蔽板、永久磁铁、聚焦线圈、固定装置和弧电源，固定装置中部竖直固定有靶座，靶座外壁上还安装有屏蔽板支撑基座，屏蔽板支撑基座下面连接有屏蔽板，屏蔽板为圆环形且内部中空，阴极靶为圆台形、上端面开设有一圆柱形凹槽，凹槽内设置有永久磁铁，阴极靶穿过屏蔽板中心安装在靶座上，固定装置的两端向下竖直方向固定有聚焦筒，聚焦筒外壁上均匀缠绕着聚焦线圈，弧电源正、负极分别连接到屏蔽板和阴极靶，溅射时阴极靶的侧面和小端面同时发生弧光放电，均匀溅射出阴极靶材离子，本发明所设计的稳弧装置具有结构简单、镀膜质量高、电弧弧斑稳定性好、工作效率高、易于控制的优点。

技术领域

本发明属于高真空电弧离子镀技术领域，涉及一种大口径圆台形靶材的高真空电弧稳弧装置，还涉及一种利用大口径圆台形靶材的高真空电弧稳弧装置的溅射方法。

背景技术

多弧离子镀真空电弧沉积系统能够产生高质量的等离子体，该系统具有离化率高、离子纯度高、结构简单和能产生几乎所有金属的等离子体等特点，在航空航天、机械、化工、环保和生物工程等领域得到了迅速发展。等离子体的运动会受到磁场和电场的约束，阴极表面磁场和电场的合理布局才能够保证电弧的稳定，因此，提高电弧稳定性对于采用电弧离子镀方法来制备高质量的薄膜具有至关重要的作用，电弧弧斑在没有外加磁场和电场的条件下，将在阴极表面作随机运动，合理的磁场和电场布局、带凹面的阴极靶材形状、增加靶材表面面积及电弧电流等措施均有利于提高电弧的稳定性。在垂直于阴极表面的轴向磁场分量作用下，电弧弧斑随机运动速度加快，在平行于阴极表面的横向磁场分量和电场作用下，沿洛伦兹力的反方向运动，即呈逆安培力的反向运动，使得阴极靶材溅射出等离子体的运动方向不确定，导致电弧弧斑不稳定，影响镀膜质量，并且加速了阴极靶材的损耗，因此，需要通过控制阴极靶材表面磁场和电场的分布来影响阴极靶材前方空间正离子分布，进而间接改变阴极靶材的刻蚀，在实际的工程应用技术中，主要采用带凹面的阴极靶材形状来达到稳弧的目的，这种技术具有阴极靶材损耗较大、所制备的薄膜质量差和生产效率低下等缺点，本发明具有结构简单、镀膜质量高、电弧弧斑稳定性好、工作效率高、易于控制等特点，这些优点使得该发明在镀膜工业中具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是大口径圆台形靶材的高真空电弧稳弧装置，解决现有技术中存在的阴极靶材表面消耗不均匀和电弧弧斑不稳定的问题。

本发明的目的还在于提供大口径圆台形靶材的高真空电弧稳弧装置的溅射方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，大口径圆台形靶材的高真空电弧稳弧装置，包括阴极靶、固定装置和弧电源，固定装置中部竖直固定有靶座，靶座外壁上还安装有屏蔽板支撑基座，屏蔽板支撑基座下面连接有屏蔽板，屏蔽板为圆环形且内部中空，

阴极靶为圆台形，上端面直径大于下端面直径，阴极靶上端面开设有一圆柱形凹槽，凹槽内设置有一内部中空的圆环形支撑架，支撑架中心内设置有永久磁铁，

阴极靶穿过屏蔽板中心安装在靶座上，固定装置的两端向下竖直方向固定有聚焦筒，聚焦筒外壁上均匀缠绕着聚焦线圈，

弧电源负极连接于阴极靶，正极分别连接于真空室和屏蔽板，

靶座下端接近阴极靶处还设置有一密封胶圈。

本发明的特点还在于，

真空室接地。

屏蔽板的圆环内直径大于阴极靶上表面直径。

圆环形支撑架上表面还均匀设置有四个通孔。

本发明采用的第二种技术方案是，大口径圆台形靶材的高真空电弧稳弧装置的溅射方法，具体实施步骤如下：