[实用新型]一种可控电弧靶

说明书

本实用新型属气相沉积领域。

利用真空电弧作为气化手段，蒸发金属用于气相沉积，近年来获得了广泛的应用。因而产生了多种电弧靶。

可控电弧靶是通过控制电弧斑在靶表面的运动而达到使靶材表面均匀蒸发，减低乃至消除蒸发中夹带的金属液滴。弧斑（包括其附近的等离子体区）从宏观上可看作一带电粒子流。控制弧斑在靶面运动方向的常用方法之一是利用磁场对其的作用。一般说，引入磁场后，在靶面的磁场具有平行于靶面和垂直于靶面的两个磁场强度分量。实际上，垂直于靶面的磁场分量只对被蒸发的带电粒子起到加速作用，并不能促使弧斑在表面的运动，唯有平行于表面的磁场分量才能真正加速弧斑在表面的运动，使靶面均匀蒸发，并降低甚至消除液滴的形成。

因此，选用何种结构产生和布置磁场，便成为可控电弧靶实用效果好坏的关键。迄今为止，现有技术有关可控电弧靶均采用圆柱体或六面体非导磁材料，利用电磁铁或永久磁铁在电弧靶的后部构成一静止或运动磁场控制弧斑。如文献《用于真空电弧离子镀膜的受控电弧蒸发源》中图5，给出的多功能受控电弧蒸发源便是目前具有代表性的电弧靶示意图。电弧靶为圆柱体钛阴极靶，在其一端装有磁铁，故在电弧靶的后部构成一静止磁场来控制弧斑。

由于实际工作的弧靶均有一定的厚度而且多为非磁性材料，故在靶面的磁场强度具有较大的垂直于靶面的纵向分量，而平行于靶面的分量相对较小而且很不均匀。因而既不能有效地加速弧斑的运动，又使弧斑以较大概率在平行磁力线最强处运动。故难以实现靶面的均匀蒸发。

本实用新型的目的是解决可控电弧靶存在的上述不足之处，特别是解决靶表面均匀蒸发问题，提出本实用新型电弧靶结构。

本实用新型为一种有一定厚度的非导磁体可控电弧靶，其特征在于将该可控电弧靶制作成中心有孔的环型靶，靶的周围联有导磁护板，磁铁从环形靶的中心穿过，磁铁的一个磁极能穿出靶面，并可通过螺杆调整该磁极端面与靶面的相对位置，磁铁的另一磁极通过空间磁场和导磁护板将磁力线集中在护板接近靶边缘的一端，从而在整个靶表面形成大面积均匀平行于靶面的磁力线，弧斑在垂直于磁力线的方向加速运动，由于平行磁力线是轴对称结构，因此弧斑运动形成封闭轨迹。因而达到降低液滴、均匀蒸发和电弧稳定的目标。

本实用新型具有以下优点：

1.结构简单

现有技术多采用多个电磁铁或永磁体构成较复杂的磁场布置，有的磁铁还要不断运动。整个靶装置结构复杂。多个靶在同一设备上工作 实际非常困难。本设计与其相比，结构简单、实用，完全可实现多靶在同一设备安装和工作。

2.蒸发均匀

现有技术弧靶在靶平面上形成的平行磁场很不均匀，弧斑以较大的概率在平行磁力线最强处运动，难以保证靶面的均匀蒸发。而上述问题在本设计中得到较好解决：所布置的磁场在靶面主要形成平行磁力线，在整个靶面平行磁力线均匀。因而弧斑等概率在整个靶面运动。

3.电弧过程稳定

由于平行磁力线的轴对称结构，弧斑运动轨迹封闭（环形）而不越出靶面，所以电弧过程稳定。

附图1为本实用新型可控电弧靶结构示意图。

附图2为磁场分布示意图。

（1）非导磁环形靶，（2）环形靶的中心孔，（3）磁铁，（4）导磁护板，（5）靶面，（6）螺杆，（7）磁极端面，（A）平行磁力线，（B）弧斑运动轨迹。

现结合附图进一步说明本实用新型的特征：

非导磁材料环形靶（1）有中心孔（2），周围有导磁护板（4），磁铁（3）从中心孔（2）穿过，能穿出靶面（5），通过螺杆（6）调整磁极端面（7）与靶面（5）的相对位置，磁铁的另一极（8）通过空间磁场和导磁护板将磁力线集中在靶的边缘。整个靶表面形成大面积均匀的平行于靶面的平行磁力线A，弧斑在靶面垂直于磁力线方向运动，构成封闭轨迹B。

实施例

弧靶为一环形钛靶。靶厚50mm，外径80mm，中心孔直径14mm。磁铁为铷铁硼材料或其它永磁体，也可采用电磁铁。护板内径84mm，采用普通碳钢或其它具有一定强度、耐温和导磁的材料制成。螺杆为6mm。