[实用新型]一种离子镀动态磁控弧源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及薄膜制备领域，具体涉及一种离子镀动态磁控弧源装置。

背景技术

电弧离子镀是基于气体放电等离子体物理气相沉积原理的镀膜技术。该技术依靠在真空镀膜室中阴极靶材表面上产生的电弧斑点的局部高温，使作为靶材的阴极材料瞬时蒸发和离化，产生电离度高而且离子能量大的等离子体，在工件上施加负电压，即可在工件加热温度比较低的条件下，使工件表面镀上一层硬度高、组织致密而且结合性好的各种硬质薄膜。

弧源装置作为电弧离子镀膜设备的核心部分，其结构主要包括有可与设备安装连接的安装法兰盘、靶材、靶材底座、水冷法兰盘、引弧装置，所述的靶材底座穿设于安装法兰盘内，靶材装于靶材底座的前端，水冷法兰盘装于靶材底座的后端，且所述水冷法兰盘与安装法兰盘相固定，所述靶材底座的后端面上还开设有一容置凹槽，所述的引弧装置包括有气缸、引弧针固定杆和引弧针，引弧针固定杆上设有可与电源正极相接的正极接线端，水冷法兰盘上设有可与电源负极相接的负极接线端，气缸装于安装法兰盘上，所述引弧针固定杆的一端与气缸连接，所述的引弧针装于引弧针固定杆的另一端上并对应位于靠近靶材处。

使用时，人们将电源正极与正极接线端连接，同时将电源负极与负极接线端连接，从而使设备发生短路，所产生的电弧由引弧针引至靶材上，但在现有技术中人们通常是在所述靶材底座的容置凹槽内放置一个静态或准静态的永磁体来引导电弧弧斑在靶材上的运动，由于放入的永磁体固定不动，因此其控制的弧斑会长时间在靶材的靶面上作同一轨迹的运动，从而在靶材靶面上形成明显的刻蚀轨道，不利于靶材均匀刻蚀，造成靶材浪费。此外，由于所述永磁体是直接放入到所述靶材底座的容置凹槽内，因此人们在给永磁体进行水冷时，通常是直接将冷却水通入所述靶材底座的容置凹槽内，而冷却水长时间与永磁体直接接触，会使永磁体发生生锈和退磁，从而大大影响永磁体对电弧弧斑的控制。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种弧斑控制模式更丰富、冷却管道布局更合理的离子镀动态磁控弧源装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种离子镀动态磁控弧源装置，包括弧源装置本体，所述的弧源装置本体包括有可与设备安装连接的安装法兰盘、靶材、靶材底座、水冷法兰盘、引弧装置，所述的靶材底座穿设于安装法兰盘内，靶材装于靶材底座的前端，水冷法兰盘装于靶材底座的后端，且所述水冷法兰盘与安装法兰盘相固定，所述靶材底座的后端面上还开设有一容置凹槽，所述的引弧装置包括有气缸、引弧针固定杆和引弧针，引弧针固定杆上设有可与电源正极相接的正极接线端，水冷法兰盘上设有可与电源负极相接的负极接线端，气缸装于安装法兰盘上，所述引弧针固定杆的一端与气缸连接，所述的引弧针装于引弧针固定杆的另一端上并对应位于靠近靶材处，所述的弧源装置本体还包括有动态磁场控制发生装置，所述的动态磁场控制发生装置包括有电机、连杆、电机固定盘和永久磁铁装置，电机固定盘与水冷法兰盘通过长螺栓固定，电机装于电机固定盘上，所述连杆的一端与电机输出轴同轴固定，所述的永久磁铁装置对应装于连杆的另一端上，所述的永久磁铁装置由圆盘形磁轭及装于磁轭上的永磁体构成，且所述的圆盘形磁轭与连杆呈偏心设置，所述的永久磁铁装置外还包覆有一磁铁外罩，磁铁外罩固装于水冷法兰盘上，并对应位于所述靶材底座的容置凹槽内，且所述磁铁外罩外表面和容置凹槽内表面之间形成一个可供冷却水流过的通道，所述的水冷法兰盘上对应设有与所述通道相连通的冷却水进入管道和冷却水流出管道。

本实用新型的有益效果是：采用上述结构，由于本实用新型是采用一个动态磁场控制发生装置来控制弧斑运动，因此通过所述电机带动永久磁铁装置的动态转动，使得弧斑在整个靶材靶面上能均匀刻蚀而不是限制在某个特定的位置处形成刻蚀轨道，从而大大提高靶材利用率，实现离子云在整个靶面的均匀分布。同时，通过在磁轭上不同的永磁体布置方式、及调节电机不同的转速还能产生形式多样的旋转磁场，用以改善弧斑的放电形式和提高工作稳定性，及控制弧斑的运动轨迹和速度，提高靶材利用率和刻蚀均匀性，减少或抑制靶材大颗粒的发射，满足制备高质量薄膜以及功能薄膜的需求，达到了在一个弧源装置上实现多种形式的弧斑运动，满足不同方面的需求，拓展了电弧离子镀的应用范围。另，在本实用新型中，所述圆盘形磁轭与连杆呈偏心设置，还能为动态磁场的变化提供更加丰富的模式。

此外，在所述永久磁铁装置外还包覆有一磁铁外罩，并使供冷却水流过的通道在所述磁铁外罩外表面和容置凹槽内表面之间形成，可在实现对靶材间接水冷的同时，为永久磁铁装置提供了运动空间和避免了永磁体在水中浸泡生锈退磁的影响。