[发明专利]非接触式自动引弧系统及引弧方法

说明书

本发明公开的非接触式自动引弧系统，包括圆环形且内部中空的屏蔽板、靶材、接触器、弧电源、真空室、电极控制电源和辅助电源，靶材穿过屏蔽板中心安装在靶座上，屏蔽板外圆周方向上均匀设置有三个引弧电极，接触器包括常开端和电磁线圈，常开端的一端连接交流电源，另一端并联辅助电源和电极控制电源，辅助电源的输出端分别连接到靶材和屏蔽板，电极控制电源的输出端分别连接到引弧电极和屏蔽板，接触器的电磁线圈一端连接靶材，另一端连接真空室，负极与靶材相连。本发明的非接触式自动引弧系统具有结构简单，解决了传统引弧装置中需较高的引弧电压和结构复杂的问题，成本低廉，安装和维护容易，提高了工作效率，有一定的社会经济效益。

技术领域

本发明属于电弧离子镀技术领域，涉及一种非接触式自动引弧系统，还涉及一种用于非接触式自动引弧系统的引弧方法。

背景技术

电弧离子镀技术是将电弧技术应用于真空镀膜中，在真空环境下利用电弧蒸发靶材，实现镀膜的过程，具有沉积能量大、沉积速率快与制备膜层致密度高的特点，该技术是以被镀材料为阴极，在真空中产生弧光放电，利用等离子体运行沉积镀膜的一种技术，该技术已经被广泛应用于工业生产中。电弧引弧装置主要分为接触式引弧和非接触式引弧两种：1)接触式引弧装置，到目前为止，在工业生产中大多都采用机械式接触引弧，该引弧装置具有起弧成功率高，结构简单和对引弧电源要求低等优点。但是，也具有许多弊端，如在引弧过程中，引弧电极和阴极靶容易发生粘连，产生粘弧现象，导致引弧工作无法完成；并且容易造成薄膜层材料不纯，这些缺点限制了该技术在工业生产和高质量薄膜中的广泛应用；2)非接触式引弧方式，是将引弧电极与阴极靶材分离，通过给引弧电极施加高压脉冲，使引弧电极和阴极靶材之间产生放电，从而激发出靶源离子，离子在磁场作用下沉积在基片上实现镀膜。李刘合等研究人员设计了一种非接触式的引弧器，能够实现靶材的自动引弧，但是其引弧方式为间断式引弧，一次引弧失败后会自动关闭高压脉冲，需要重新开启脉冲信号，这样大大降低了起弧效率，而且多次引弧可能会将引弧材料的离子带入真空室污染膜层。

接触式缺陷：在引弧极与阴极靶的接触点处，靶材上会形成熔融坑，影响薄膜的制备；靶材材料容易聚集在引弧电极上，使得引弧极的端部变大，在引弧时，容易导致粘弧或者烧坏引弧装置及引弧电源；引弧电极材料可能会随着靶材离子的电离沉积到样品表面，影响薄膜层材料的纯度；随着靶材的消耗，需要经常拆下引弧装置进行引弧电极的清理，并重新调整引弧电极与阴极靶之间的距离，距离不合适将导致不起弧或者粘弧，影响薄膜的制备。

非接触式缺陷：该引弧装置是利用引弧针的尖端放电引燃阴极靶，但是引弧针的尖端断面截面积太小，导致放电功率较小，并且需要很高的脉冲高压，该装置是通过引弧针释放高压击穿真空中的溅射气体引燃阴极靶，在高真空条件下，气体稀薄，引燃阴极靶的成功率较低。引弧装置结构复杂，需要经常维护引弧针和调整引弧针与阴极靶之间的距离。

发明内容

本发明的目的是提供非接触式自动引弧系统，解决了现有技术中存在的需要较高的引弧电压和结构复杂的问题。

本发明的目的还在于提供非接触式自动引弧系统的引弧方法。

本发明采用的第一种技术方案是，非接触式自动引弧系统，包括圆环形且内部中空的屏蔽板、靶材、接触器、弧电源、真空室、电极控制电源和辅助电源，靶材穿过屏蔽板中心安装在靶座上，屏蔽板外圆周方向上均匀设置有三个引弧电极，

接触器包括常开端和电磁线圈，常开端的一端连接交流电源，另一端并联辅助电源和电极控制电源的输入端，

辅助电源的输出端分别连接到靶材和屏蔽板，

电极控制电源的输出端分别连接到引弧电极和屏蔽板，

接触器的电磁线圈一端连接靶材，另一端连接真空室，

弧电源的正极连接到真空室，负极与靶材相连，

引弧电极外壁上安装有绝缘套。