内衬正偏压多孔型挡板的多级磁场电弧离子镀方法与流程

文档序号:11147009阅读:来源:国知局

技术特征:

1.内衬正偏压多孔型挡板的多级磁场电弧离子镀方法,其特征在于,该方法所使用装置包括偏压电源1、弧电源2、电弧离子镀靶源3、多级磁场装置4、多级磁场电源5、内衬正偏压多孔型挡板装置6、正偏压电源7、样品台8、偏压电源波形示波器9和真空室10;

该方法包括以下步骤:

步骤一、将待处理基体工件置于真空室10内的样品台8上,内衬正偏压多孔型挡板装置6与真空室10和多级磁场装置4之间绝缘,工件和样品台8接偏压电源1的负极输出端,电弧离子镀靶源3安装在真空室10上,接弧电源2的负极输出端,多级磁场装置4的各级磁场接多级磁场电源5的各个输出端,正负极接法可以依据输出磁场方向进行确定,内衬正偏压多孔型挡板装置6接正偏压电源7的正极输出端,开启外部水冷循环系统;

步骤二、薄膜沉积:将真空室10抽真空,待真空室10内的真空度小于10-4Pa时,通入工作气体至0.01Pa~10Pa,开启偏压电源1和偏压电源波形示波器9,并调节偏压电源1输出的偏压幅值,脉冲频率和脉冲宽度,偏压电源1输出脉冲的峰值电压值为0~1.2kV,脉冲频率为0Hz~80kHz,脉冲宽度1~90%;

开启弧电源2,通过电弧的弧斑运动对电弧离子镀靶源3的表面进行清洗,调节需要的工艺参数,弧电源2输出的电流值为10~300A,通过多级磁场电源5调节多级磁场装置4,保持电弧等离子体在电弧离子镀靶源3稳定产生和对大颗粒缺陷进行过滤消除,使电弧等离子体以较高的传输效率通过多级磁场装置4到达基体表面,进行薄膜的快速沉积,电弧离子镀靶源3和多级磁场装置4通过水冷方式避免工作过程中的温度升高问题;

开启正偏压电源7,对内衬正偏压多孔型挡板装置6保持直流正偏压,调整输出电压,使内衬正偏压多孔型挡板装置6对大颗粒进行吸引,对沉积离子进行排斥,减少等离子体在管内传输过程中的损耗,提高等离子体的传输效率和薄膜的沉积速度;内衬正偏压多孔型挡板装置6可以配合多级磁场装置4设计挡板上孔的类型、大小和挡板的间距,挡板通过螺栓连接和利用螺母进行位置固定,便于拆解组装和清理污染物;内衬正偏压多孔型挡板装置6与多级磁场装置4之间活动绝缘装配在一起,内衬正偏压多孔型挡板装置6可以视表面污染程度及时拆卸清理和安装,避免了无衬板状态下多级磁场装置4的管内壁污染和难于清理的问题,内衬正偏压多孔型挡板装置6的多孔挡板间距和多级磁场装置4的各级磁场长度相配合,内衬正偏压多孔型挡板装置6多孔挡板的外径略小于多级磁场装置4的内径;内衬正偏压多孔型挡板装置6多孔挡板中的孔径大小、类型根据不同靶材和工艺参数进行选择,通过内衬正偏压多孔型挡板装置6多孔挡板中的孔径大小、类型变化及各级挡板的结构组合,可以实现对大颗粒的机械阻挡屏蔽;内衬正偏压多孔型挡板装置6的材料可选择无磁性、耐清理的304不锈钢材料,可根据需要选择合适的厚度、孔径的大小、类型和各级挡板的结构布局,按照实际设计参数加工即可;正偏压电源7的电压参数为0 ~ +200V,为直流电压,在沉积过程中可以对大颗粒缺陷产生持续稳定的吸引,大大减少大颗粒通过多级磁场装置4到达薄膜表面的机率。

2.根据权利要求1所述的内衬正偏压多孔型挡板的多级磁场电弧离子镀方法,其特征在于,该方法所使用装置还包括偏压电源波形示波器9用于显示偏压电源1发出的脉冲电压和电流波形,通过调整偏压电源1的输出波形,对镀膜离子进行有效的吸引,进行薄膜的沉积和控制沉积靶材在薄膜中的比例,实现对等离子体能量的调节。

3.根据权利要求1所述的内衬正偏压多孔型挡板的多级磁场电弧离子镀方法,其特征在于,偏压电源1输出脉冲为单脉冲、直流脉冲复合或多脉冲复合。

4.根据权利要求1所述的内衬正偏压多孔型挡板的多级磁场电弧离子镀方法,其特征在于,该方法可以单套或者多套组合制备纯金属薄膜、不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜及具有纳米多层或梯度结构的优质薄膜。

5.根据权利要求1所述的内衬正偏压多孔型挡板的多级磁场电弧离子镀方法,其特征在于,该方法还包括:

步骤三、可以结合采用传统直流磁控溅射、脉冲磁控溅射、传统电弧离子镀和脉冲阴极弧与直流偏压、脉冲偏压或直流脉冲复合偏压进行薄膜沉积,来制备纯金属薄膜、不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜及具有纳米多层或梯度结构的优质薄膜。

6.根据权利要求1所述的内衬正偏压多孔型挡板的多级磁场电弧离子镀方法,其特征在于,反复执行步骤一至步骤二,采用2套或多套该系统来制备纯金属薄膜、不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜及具有纳米多层或梯度结构的优质薄膜。

7.根据权利要求1所述的内衬正偏压多孔型挡板的多级磁场电弧离子镀方法,其特征在于,工作气体选用氩气,或工作气体选用氮气、乙炔、甲烷、硅烷或氧气中一种或多种的混合气体,来制备纯金属薄膜、不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜及具有纳米多层或梯度结构的优质薄膜。

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