[发明专利]弧源装置及该弧源装置的弧源磁场的调节方法

说明书

本发明提出一种弧源装置，包括靶材、横置线圈、多个纵置线圈及电源，横置线圈平行于靶材且位于靶材之后，多个纵置线圈依次设置于横置线圈中，横置线圈、多个纵置线圈与靶材之间的垂直距离相同，电源与横置线圈、多个纵置线圈分别电性连接且能够分别调节横置线圈及多个纵置线圈的电流大小及方向。本发明还提出一种弧源磁场的调节方法。本发明的弧源装置通过调节多个磁极平行于靶材平面的纵置线圈的电流，来耦合出磁拱位置形状不同的磁场，从而增加了靶材的利用率。并且每个纵置线圈能够独立调节电流，从而保证耦合的磁拱即使位置形状不同，但耦合磁拱的顶部在靶材上的磁场强度保持近似，从而确保弧斑运动速度不减弱，从而保证液滴不增加。

技术领域

本发明涉及涂层制备领域，特别是一种能够增加靶材利用率的弧源装置及该弧源装置的弧源磁场的调节方法。

背景技术

电弧离子镀技术，因其离化率高、粒子沉积能量高，从而获得高硬度、高结合力的膜层及优秀的沉积效率，被广泛应用于镀膜处理。但电弧离子镀技术存在以下缺点：膜层有大颗粒，表面粗糙。因该技术是通过热-场致电子发射在靶面形成弧斑，从而喷射出电子、离子及液态原子团飞向工件表面沉积成膜，其中喷射出的液态原子团沉积到工件表面冷却后成为大颗粒嵌入涂层，影响涂层的稳定性。

大量研究证明加快弧斑运动速度能显着减少液滴产生，靶面弧斑的宏观运动方向及快慢受平行于靶面的磁场分量影响，即磁场横向分量。弧斑的运动规律遵从：(1)锐角法则：弧斑朝磁力线与靶面的锐角夹角方向漂移；(2)反安培力运动：弧斑沿安培力相反的方向运动，运动速度随磁场强度增大而加快。根据上述法则，矩形平面靶搭配的弧源磁场通常设计成横置拱形磁场。磁拱顶部最平缓，磁场横向分量最大，增大该部位磁场强度能加快弧斑运动速度，减少液滴，但生成的弧斑会漂移汇聚至此，该部位靶材烧蚀严重，消耗较大；磁拱边缘的弧斑因漂移离开，该部位消耗较少，长期使用会导致靶面出现V型槽，靶材利用率低。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种能够增加靶材利用率的弧源装置及该弧源装置的弧源磁场的调节方法，以解决上述问题。

一种弧源装置，所述弧源装置包括靶材、横置线圈、多个纵置线圈及多个电源，所述横置线圈平行于所述靶材且位于所述靶材之后，多个所述纵置线圈依次设置于所述横置线圈中，所述横置线圈、多个所述纵置线圈与所述靶材之间的垂直距离相同，所述横置线圈、每个所述纵置线圈分别电性连接一个所述电源，多个所述电源能够分别调节所述横置线圈及多个所述纵置线圈的电流大小及方向。

一种弧源磁场的调节方法，其包括以下步骤：提供一弧源装置；所述电源使用第一电流组合对所述横置线圈及多个所述纵置线圈进行供电，蚀刻所述靶材；所述电源使用第二电流组合对所述横置线圈及多个所述纵置线圈进行供电，蚀刻所述靶材，所述第二电流组合与所述第一电流组合产生的磁场的磁拱位置不同；所述电源使用第三电流组合对所述横置线圈及多个所述纵置线圈进行供电，蚀刻所述靶材，所述第三电流组合与所述第一电流组合及所述第二电流组合产生的磁场的磁拱位置不同；循环使用所述第一电流组合、所述第二电流组合及所述第三电流组合直至所述靶材消耗完。

上述弧源装置通过调节多个磁极平行于靶材平面的纵置线圈的电流，来耦合出磁拱位置形状不同的磁场，从而增加了靶材的利用率。并且本发明的弧源装置中每个纵置线圈能够独立调节电流，从而保证两个耦合的磁拱，即使位置形状不同，但耦合磁拱的顶部在靶材上的磁场强度保持近似，从而确保弧斑运动速度不减弱，从而保证液滴不增加。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中弧源装置的示意图。

图2是图1所示弧源装置的立体示意图。

图3A是第一电流组合时弧源装置的磁力线分布示意图。

图3B是第一电流组合时靶材的消耗示意图。

图4A是第二电流组合时弧源装置的磁力线分布示意图。

图4B是第二电流组合时靶材的消耗示意图。