专利名称：具有多个环状弧斑的任意形平面靶的蒸发离化源的制作方法
技术领域：
本实用新型系大面积任意形平面靶，属于物理气相沉积的等离子体放电多弧离子镀技术领域。
由于传统环状靶Φ100×40的多弧离子镀存在‘烧蚀’后飞出少量‘液滴’的缺点。我公司现有的‘配屏幕电弧的多功能离子镀膜装置’，虽同属于物理气相沉积的等离子体放电型多功能离子镀，它兼容磁控溅射离子镀和多弧离子镀的功能，使弧斑呈‘跑道’型磁控溅射辉光放电以及多弧放电。减少金属‘液滴’，增加靶材利用率，减低镀覆温度，均具有优越性。但在本技术领域中，最近推出的本项目，更具备电弧放电稳定，弧斑‘烧蚀’面积较大，弧斑运动模式可调。同样属于该领域中的最前沿的设计方案和产品。
背景技术：
本实用新型适用于产品实施，它是本公司继多年实践不断改进的最新成果，而且已安装并推出产品，投放于市场。同样，作为安装本项目的蒸发离化源的TGL1500-4A-Loops型的新型号产品，经过有关这类技术及相邻技术的国内、外专利检索，例如US3793179，US5997705，CN1157335A，及申请号2003201277714，属于同类技术领域，但实际内容并不相同，主要在实用性，先进性上以及实施方式上，除本公司该产品外，还未见到一种有实际工业镀膜价值的产品。
US3793179金属蒸发镀装置US5997705矩形过滤电弧等离子体源均属于同类背景技术，但差别非常大。
发明内容
本实用新型提供一种安装新型的大面积任意形平面靶的蒸发离化源，以矩形平面为例绘制靶面弧斑运行图，图1，在靶平面后面，配置有多个永久条状磁铁，N极面和S极面均平行于靶面，设计各种长度的永久条状磁铁，以使其控制、约束的多弧呈现的多个环状弧斑，使多个环状弧斑充满靶面面积。各条永久条状磁铁N极或S极的极间间隙可近于连接或隔一定间距，使呈现的各个环状弧斑分布稠密或稀疏。
可以设计N极面接近靶面，也可设计S极面接近靶面的模式，它们各自产生的环状弧斑会顺时针旋转或逆时针旋转。
从等离子体电弧放电的原理分析，本实用新型必须采用沿靶面的周边线，近于均匀分布多点接入弧电源负极，图1中以1、2两点接入为例，1、2两点相互并联接至弧电源负极端，保证多个环状弧斑均匀分布于靶面。
由于靶面均匀充满了运动环状弧斑，使靶面被‘烧蚀’的面积较大，在同等功能密度情况下，本实用新型与‘跑道’型弧斑比较，使靶材利用率显著提高。
又由于可设计得使环状弧斑均匀分布，使靶材被‘烧蚀’后离化的离子向空间均匀传播，从而使被镀工件上、下、左、右都较均匀，比‘跑道’型弧斑的靶上、下要均匀得多。
再由于各个永久条状磁铁可设计成实际的长短不一，以获得在靶面上具有不同直径的无规运动环状弧斑，可采用大面积任意形状、如环状、或正方形、或各种长宽比矩形、多边形等等。利用上述沿周边均匀地将弧电源负极接入规则，可设计成各种各样的环状弧斑轨迹。这种设计宗旨和实际产品都属于本实用新型的内容。
图1是矩形平面靶弧斑运动正向视图；图2 TGL1500-4A-Loops型多功能离子镀膜机原理图；图中，1弧电源负极接入点、2弧电源负极接入点、3阴极靶材、4水冷室、5条状永久磁铁、6真空镀膜室、7真空系统、8气体馈入管、9弧电源、10自动引弧针系统、11接工件和转架电源的偏压电源。
具体实施方式
按照本实用新型具有多个环状弧斑的任意形平面靶的蒸发离化源，以矩形平面靶作具体实施案例，安装在一个Φ1250×1500的真空镀膜室内，沿圆柱形室壁母线上，对称安装四个矩形靶，每个靶上、下有7个环状弧斑，见实施案例图2，本公司已作为产品推向市场。
这种具有多个环状弧斑的矩形平面靶的蒸发离化源，如TGL1500-4A-Loops型多功能离子镀膜机。
在多功能离子镀膜机中，可安装这种具有多个环状弧斑的矩形平面靶1个或1个以上。目前本机安装4个矩形靶。其安装方式，不仅可以沿镀膜室圆柱壁母线安装，也可以安装在镀膜室顶部，此时转架就设置在镀膜室底部。
矩形蒸发离化源可以选用钛靶、锆靶、铝靶、铜靶、不锈钢靶等。以镀氮化锆为例，就采用锆靶。
本多功能离子镀膜机可采用全自动计算机控制或手动控制镀膜过程，首先将镀膜室抽到6.6×10-3Pa高真空，然后向真空室馈入氩气，工件一转架上施加偏压，工件在转架上既有自转又有公转，用自动引弧针引弧，大面积矩形靶面上有7个环状弧斑运动，使阴极材料迅速升华成离子，形成稠密的锆金属离子流及金属蒸气流，使大量带正电的锆离子在转架负偏压作用下，对工件进行金属离子轰击，使工件表面沉积出氮化锆膜层。
权利要求1.一种具有多个环状弧斑的任意形平面靶的蒸发离化源，其特征是靶上具有两个或两个以上的环状弧斑轨迹充满靶面，靶后配置多个条状永久磁铁，磁条的N极面接近而平行靶面，则S极稍远离靶面且平行于靶面，也可将磁条的S极接近而平行靶面，则N极稍远离靶面且平行于靶面；任意形状的大面积平面靶，在靶的相互垂直二个方向上，最大尺寸可以从1/1-7/1以上均可；在相互垂直的方向上，可设置多种磁场结构配置，多点分散接入弧电源负极，各个负极端相互并联。
2.根据权利要求1所述的具有多个环状弧斑的任意形平面靶的蒸发离化源，其特征是各条状永久磁铁的长度可调整，稍长则环状弧斑直径较大，稍短则环状弧斑直径较小，而且，每个永久磁铁长度不一定相等。
3.根据权利要求1所述的具有多个环状弧斑的任意形平面靶的蒸发离化源，其特征是条状永久磁铁之间的间距可调整，从相邻磁铁几乎相接触，造成两环状弧斑相切，到两相邻磁铁间隔为某一距离，使环状弧斑分开。
4.根据权利要求1所述的具有多个环状弧斑的任意形平面靶的蒸发离化源，其特征是当靶面是矩形时，N极面接近靶面的磁条的结构是沿上、下相间隔分布，两个N极接近靶面的条状磁铁之间，配置一个S极接近靶面的条状磁铁，就会形成顺时针或逆时针旋转的环状弧斑。
5.根据权利要求1所述的具有多个环状弧斑的任意形平面靶的蒸发离化源，其特征是该大面积平面靶的弧电源负极用2个或2个以上接入点，多点且相互并联接入到靶上。
专利摘要一种具有多个环状弧斑的任意形平面靶的蒸发离化源，其特点在于可设计成大面积平面靶，靶上环状弧斑的环状直径和分布，可由安装在靶后的永久条状磁铁的长度和分布决定。平面靶可设计成任意形状，如圆形、正方形、矩形、多边形等，作为阴极的靶，沿周边分散、多点接入弧电源的负极端，各个负极端相互并联引自弧电源负极，环状弧斑呈现无规、随机、自由运动，以多概率“烧蚀”靶材，使靶材充分离化，合理利用。如果不分散接入，会造成环状弧斑集中偏于一方，造成“烧蚀”严重不均匀。
文档编号C23C14/32GK2700340SQ200320129830
公开日2005年5月18日 申请日期2003年12月23日 优先权日2003年12月23日
发明者王殿儒, 徐健, 李建农, 金佑民, 冯保会, 王 琦 申请人:北京长城钛金公司