专利名称：一种新型磁控溅射与多弧蒸发兼容的管状阴极源的制作方法
技术领域：
本发明涉及的新型管状阴极源，在管状阴极内，只需将磁控溅射用的磁场系统从 正向转180°到反向，使在一体化的装置内，又可实现多弧蒸发，这两种镀膜方式，都是典型 的物理气相沉积PVD镀膜方法，所以本发明独创性的组合这两种镀膜方式，完全属于真空 等离子体镀膜技术领域。
背景技术：
Δ在物理气相沉积领域中，一些新的先进镀膜工艺，如ABS(Arc BondSputtering 电弧结合溅射)工艺就需要在一个真空室内兼容使用电弧和磁控溅射，而过去传统的技术 方案是采用平面溅射靶和矩形平面长弧靶在同一镀膜室窗法兰上互换。如荷兰著名的豪泽 镀膜技术有限公司(Hauzer Techno Coating)采用将靶内50高斯磁铁，即运行于可控阴 极电弧模式，换成靶内300高斯的磁铁，即运行在非平衡磁控溅射模式。见Hauzer公司公 开发放的产品介绍资料，W. D.慕兹博士的文章‘纳米范围多层膜物理气相沉积硬镀层发 展的新纪兀’(Nanoscale multilayers :a new age in PVD hard coatingdevelopment.) 有靶体的转换示意图，这种转换很麻烦，而且不能在一个镀膜周期内完成，显然本发明更方 便，在一个镀膜周期内可完成转换。AUS 5160595电弧一磁控配置的镀膜方法专利权人荷兰豪泽技术涂层公司(Hauzer Techno Coating)。发明人J. Μ· Fransiscus 等此发明是将靶内部的磁铁按两种方式分布排列，一组排列在周边边缘，另一组排 列在中心区，而采用电弧模式还是磁控溅射模式，取决于两组磁铁的相对位置的改变，当中 心区某些磁铁靠近边缘磁铁，使磁场加强到磁控溅射所需的磁场强度，则成磁控模式，反之 中心磁铁收缩在中心窄区，边缘只有弱磁场，则成电弧模式。显然，这种改变磁场的方法与 本发明显著不同。本发明根据不同于豪泽(Hauzer)公司的方案，我们是将磁铁旋转180°来实现磁 控溅射模式和多弧蒸发模式的转换，所以具有独创性和新颖性。Δ北京振涛国际钛金技术有限公司的TGN8-M4型系列离子镀膜机，有其产品说明 书，此型机其多弧靶和磁控溅射靶都安装在真空镀膜室壁面上，共计8个圆形多弧靶和4个 矩形平面磁控溅射靶，按工艺要求在不同的时间段开启或关闭，以实现ABS工艺。该公司的磁控溅射阴极采用其专利，申请号CN 981203656非平衡平面磁控溅射 阴极及其镀膜装置。显然与本发明根本不同，本发明是管状阴极，且只需将磁铁转动180°，即实现磁 控一多弧的转换。
发明内容
本发明涉及一种新型磁控溅射与多弧蒸发兼容，或者说上述两种模式一体化的管状阴极源，第一种模式是管状阴极内朝向工件的一面内置磁场系统，管状阴极接磁控溅射 直流电源。第二种模式是管状阴极内朝向工件的一面内无磁场系统，管状阴极源两端各通 过可控开关接入电弧电源，只要交替开启和关闭两端间可控开关，就会使电弧沿阴极-阳 极间往复移动。为了明确起见，以后将管状阴极的某一端，称为A端，则另一端称为B端。如 A端可控开关闭合，B端可控开关断开，即阴极接入A端弧电源，则电弧由于按弧回路电压最 小值原理，在A端电弧放电比B端电弧放电电压小，所以向A端移动，反之，B端可控开关闭 合，A端断开，则电弧向B端转移，这就实现了多弧蒸发和电离阴极材料。实际上，从第一种模式向第二种模式转换，只需将阴极内磁场系统转动180°，为 了使兼容的管状阴极单向发射，在不需要进行磁控溅射多弧蒸发的那一面，设置有屏蔽罩， 通常设计屏蔽罩能罩住的部分的中心角为180° 观0°。
附图1为磁控溅射与多弧蒸发兼容的管状阴极源示意1中，A端指管状阴极某一端，B端则是另一端，如果A、B互换注于图上，文字叙 述效果一样的。图1中所示的磁场系统的位置表示磁控溅射模式1.磁控溅射用磁场系统
2.管状阴极
3.屏蔽罩
4.真空镀膜室作阳极
5.管状阴极A端可控开关
6.管状阴极A端弧电源
7.管状阴极连接磁控溅射电源的开关
8.管状阴极磁控溅射电源
9.管状阴极B端可控开关
10管状阴极B端弧电源
11真空镀膜室抽气口附图2为多弧蒸发模式的管状阴极源示意2中所示磁场系统的位置表示电弧蒸发模式1.电弧蒸发用磁场系统
2.管状阴极
3.屏蔽罩
4.真空镀膜室作阳极
5.管状阴极A端可控开关
6.管状阴极A端弧电源
7.管状阴极连接磁控溅射电源的开关
8.管状阴极磁控溅射电源
9.管状阴极B端可控开关
10管状阴极B端弧电源
11.真空镀膜室抽气口
具体实施例方式为了实施在一个管状阴极上实现磁控溅射模式和多弧蒸发模式一体化兼容，只需 将管状阴极内的磁场系统旋转180°，其实际方法和原理简述如下 在真空镀膜室4中，在同一个围绕轴线旋转的管状阴极2内，置入某一朝向的磁控 溅射用磁场系统1，管状阴极2经过开关7接入磁控溅射电源8，以实现磁控溅射模式。
如果将上述磁场系统旋转180°，则上述朝向不存在任何磁场系统，而在管状阴极 2的两端，分别通过可控开关5、9，各连接一个电弧电源6、10，实际操作方法是，当程序控制 A端可控开关5闭合，并连接A端弧电源6时，同时断开B端可控开关9，即断开了 B端弧电 源10，依据弧回路电压最小值原理，由于A端弧电源6引燃靠近A端的电弧比A端弧电源引 燃靠近B端的电弧，弧回路电压要低，所以引燃的电弧向A端移动，反之，电弧向B端移动， 所以当两端可控开关顺序地交替接通和断开，电弧就会作两端间往复运动，并使管状阴极2 的材料蒸发和电离。
权利要求
1.一种新型磁控溅射与多弧蒸发兼容的管状阴极源，其特征是在真空室中，在同一个 围绕轴线旋转的管状阴极内，在一个朝向置入磁控溅射所需要的磁场系统，在相反的朝向 不置入任何磁场系统，而在管状阴极的两端分别通过可控开关，各连接一个电弧电源，管状 阴极又可通过另一个可控开关，连接一个磁控溅射电源。当需要进行磁控溅射镀膜时，使其磁场系统朝向被镀工件，并接通磁控溅射电源；在需 进行多弧离子镀时，则使无磁场系统的一面朝向被镀工件，并顺序交替地接通与断开两端 的电弧电源。
2.根据权利要求1所述，一种新型磁控溅射与多弧蒸发兼容的管状阴极源，其特征是 当需进行多弧离子镀时，磁场系统从朝向工件处转180°到背向工件处。
3.根据权利要求1所述的管状阴极源，其特征是进行多弧离子镀时，为了避免杂散磁 力线对无需磁场的空间的影响，在背向工件处，设置抗磁性很强的铜质磁屏蔽半圆管形内 衬。
4.根据权利要求1和2所述，其特征是在不需要进行磁控溅射或多弧蒸发的那一面，设置有屏蔽罩。
5.根据权利要求1和4所述，其特征是屏蔽罩能罩住的部分中心角为180° 观0°。
全文摘要
一种新型磁控溅射与多弧蒸发兼容的管状阴极源，涉及在真空室中，在同一个围绕轴线旋转的管状阴极内，在一个朝向工件方向置入磁控溅射所需要的磁场系统，阴极接入磁控溅射电源时，即可实现磁控溅射模式，在相反的朝向不置入任何磁场系统，也可将置入的磁场系统旋转180°而背向工件来实现，且在管状阴极的两端分别通过可控开关，各连接一个电弧电源，并顺序交替地接通与断开两端的电弧电源，即可实现多弧蒸发模式。
文档编号C23C14/35GK102102188SQ201010138848
公开日2011年6月22日 申请日期2010年4月6日 优先权日2009年12月22日
发明者王殿儒 申请人:王殿儒