專利名稱：具有多個環(huán)狀弧斑的任意形平面靶的蒸發(fā)離化源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型系大面積任意形平面靶，屬于物理氣相沉積的等離子體放電多弧離子鍍技術(shù)領(lǐng)域。
由于傳統(tǒng)環(huán)狀靶Φ100×40的多弧離子鍍存在‘燒蝕’后飛出少量‘液滴’的缺點。我公司現(xiàn)有的‘配屏幕電弧的多功能離子鍍膜裝置’，雖同屬于物理氣相沉積的等離子體放電型多功能離子鍍，它兼容磁控濺射離子鍍和多弧離子鍍的功能，使弧斑呈‘跑道’型磁控濺射輝光放電以及多弧放電。減少金屬‘液滴’，增加靶材利用率，減低鍍覆溫度，均具有優(yōu)越性。但在本技術(shù)領(lǐng)域中，最近推出的本項目，更具備電弧放電穩(wěn)定，弧斑‘燒蝕’面積較大，弧斑運動模式可調(diào)。同樣屬于該領(lǐng)域中的最前沿的設計方案和產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
本實用新型適用于產(chǎn)品實施，它是本公司繼多年實踐不斷改進的最新成果，而且已安裝并推出產(chǎn)品，投放于市場。同樣，作為安裝本項目的蒸發(fā)離化源的TGL1500-4A-Loops型的新型號產(chǎn)品，經(jīng)過有關(guān)這類技術(shù)及相鄰技術(shù)的國內(nèi)、外專利檢索，例如US3793179，US5997705，CN1157335A，及申請?zhí)?003201277714，屬于同類技術(shù)領(lǐng)域，但實際內(nèi)容并不相同，主要在實用性，先進性上以及實施方式上，除本公司該產(chǎn)品外，還未見到一種有實際工業(yè)鍍膜價值的產(chǎn)品。
US3793179金屬蒸發(fā)鍍裝置US5997705矩形過濾電弧等離子體源均屬于同類背景技術(shù)，但差別非常大。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提供一種安裝新型的大面積任意形平面靶的蒸發(fā)離化源，以矩形平面為例繪制靶面弧斑運行圖，圖1，在靶平面后面，配置有多個永久條狀磁鐵，N極面和S極面均平行于靶面，設計各種長度的永久條狀磁鐵，以使其控制、約束的多弧呈現(xiàn)的多個環(huán)狀弧斑，使多個環(huán)狀弧斑充滿靶面面積。各條永久條狀磁鐵N極或S極的極間間隙可近于連接或隔一定間距，使呈現(xiàn)的各個環(huán)狀弧斑分布稠密或稀疏。
可以設計N極面接近靶面，也可設計S極面接近靶面的模式，它們各自產(chǎn)生的環(huán)狀弧斑會順時針旋轉(zhuǎn)或逆時針旋轉(zhuǎn)。
從等離子體電弧放電的原理分析，本實用新型必須采用沿靶面的周邊線，近于均勻分布多點接入弧電源負極，圖1中以1、2兩點接入為例，1、2兩點相互并聯(lián)接至弧電源負極端，保證多個環(huán)狀弧斑均勻分布于靶面。
由于靶面均勻充滿了運動環(huán)狀弧斑，使靶面被‘燒蝕’的面積較大，在同等功能密度情況下，本實用新型與‘跑道’型弧斑比較，使靶材利用率顯著提高。
又由于可設計得使環(huán)狀弧斑均勻分布，使靶材被‘燒蝕’后離化的離子向空間均勻傳播，從而使被鍍工件上、下、左、右都較均勻，比‘跑道’型弧斑的靶上、下要均勻得多。
再由于各個永久條狀磁鐵可設計成實際的長短不一，以獲得在靶面上具有不同直徑的無規(guī)運動環(huán)狀弧斑，可采用大面積任意形狀、如環(huán)狀、或正方形、或各種長寬比矩形、多邊形等等。利用上述沿周邊均勻地將弧電源負極接入規(guī)則，可設計成各種各樣的環(huán)狀弧斑軌跡。這種設計宗旨和實際產(chǎn)品都屬于本實用新型的內(nèi)容。


圖1是矩形平面靶弧斑運動正向視圖；圖2 TGL1500-4A-Loops型多功能離子鍍膜機原理圖；圖中，1弧電源負極接入點、2弧電源負極接入點、3陰極靶材、4水冷室、5條狀永久磁鐵、6真空鍍膜室、7真空系統(tǒng)、8氣體饋入管、9弧電源、10自動引弧針系統(tǒng)、11接工件和轉(zhuǎn)架電源的偏壓電源。
具體實施方式
按照本實用新型具有多個環(huán)狀弧斑的任意形平面靶的蒸發(fā)離化源，以矩形平面靶作具體實施案例，安裝在一個Φ1250×1500的真空鍍膜室內(nèi)，沿圓柱形室壁母線上，對稱安裝四個矩形靶，每個靶上、下有7個環(huán)狀弧斑，見實施案例圖2，本公司已作為產(chǎn)品推向市場。
這種具有多個環(huán)狀弧斑的矩形平面靶的蒸發(fā)離化源，如TGL1500-4A-Loops型多功能離子鍍膜機。
在多功能離子鍍膜機中，可安裝這種具有多個環(huán)狀弧斑的矩形平面靶1個或1個以上。目前本機安裝4個矩形靶。其安裝方式，不僅可以沿鍍膜室圓柱壁母線安裝，也可以安裝在鍍膜室頂部，此時轉(zhuǎn)架就設置在鍍膜室底部。
矩形蒸發(fā)離化源可以選用鈦靶、鋯靶、鋁靶、銅靶、不銹鋼靶等。以鍍氮化鋯為例，就采用鋯靶。
本多功能離子鍍膜機可采用全自動計算機控制或手動控制鍍膜過程，首先將鍍膜室抽到6.6×10-3Pa高真空，然后向真空室饋入氬氣，工件一轉(zhuǎn)架上施加偏壓，工件在轉(zhuǎn)架上既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)，用自動引弧針引弧，大面積矩形靶面上有7個環(huán)狀弧斑運動，使陰極材料迅速升華成離子，形成稠密的鋯金屬離子流及金屬蒸氣流，使大量帶正電的鋯離子在轉(zhuǎn)架負偏壓作用下，對工件進行金屬離子轟擊，使工件表面沉積出氮化鋯膜層。
權(quán)利要求1.一種具有多個環(huán)狀弧斑的任意形平面靶的蒸發(fā)離化源，其特征是靶上具有兩個或兩個以上的環(huán)狀弧斑軌跡充滿靶面，靶后配置多個條狀永久磁鐵，磁條的N極面接近而平行靶面，則S極稍遠離靶面且平行于靶面，也可將磁條的S極接近而平行靶面，則N極稍遠離靶面且平行于靶面；任意形狀的大面積平面靶，在靶的相互垂直二個方向上，最大尺寸可以從1/1-7/1以上均可；在相互垂直的方向上，可設置多種磁場結(jié)構(gòu)配置，多點分散接入弧電源負極，各個負極端相互并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多個環(huán)狀弧斑的任意形平面靶的蒸發(fā)離化源，其特征是各條狀永久磁鐵的長度可調(diào)整，稍長則環(huán)狀弧斑直徑較大，稍短則環(huán)狀弧斑直徑較小，而且，每個永久磁鐵長度不一定相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多個環(huán)狀弧斑的任意形平面靶的蒸發(fā)離化源，其特征是條狀永久磁鐵之間的間距可調(diào)整，從相鄰磁鐵幾乎相接觸，造成兩環(huán)狀弧斑相切，到兩相鄰磁鐵間隔為某一距離，使環(huán)狀弧斑分開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多個環(huán)狀弧斑的任意形平面靶的蒸發(fā)離化源，其特征是當靶面是矩形時，N極面接近靶面的磁條的結(jié)構(gòu)是沿上、下相間隔分布，兩個N極接近靶面的條狀磁鐵之間，配置一個S極接近靶面的條狀磁鐵，就會形成順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)的環(huán)狀弧斑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多個環(huán)狀弧斑的任意形平面靶的蒸發(fā)離化源，其特征是該大面積平面靶的弧電源負極用2個或2個以上接入點，多點且相互并聯(lián)接入到靶上。
專利摘要一種具有多個環(huán)狀弧斑的任意形平面靶的蒸發(fā)離化源，其特點在于可設計成大面積平面靶，靶上環(huán)狀弧斑的環(huán)狀直徑和分布，可由安裝在靶后的永久條狀磁鐵的長度和分布決定。平面靶可設計成任意形狀，如圓形、正方形、矩形、多邊形等，作為陰極的靶，沿周邊分散、多點接入弧電源的負極端，各個負極端相互并聯(lián)引自弧電源負極，環(huán)狀弧斑呈現(xiàn)無規(guī)、隨機、自由運動，以多概率“燒蝕”靶材，使靶材充分離化，合理利用。如果不分散接入，會造成環(huán)狀弧斑集中偏于一方，造成“燒蝕”嚴重不均勻。
文檔編號C23C14/32GK2700340SQ200320129830
公開日2005年5月18日 申請日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者王殿儒, 徐健, 李建農(nóng), 金佑民, 馮保會, 王 琦 申請人:北京長城鈦金公司