Электродуговой испаритель Советский патент 1988 года по МПК C23C14/34 

11 . Изобретение относится к области нанесения тонких пленок и покрытий в вакууме и может найти применение в машиностроении для получения защитных покрытий, в микроэлектронике для получения тонкопленочных слоев, в вакуумной технике для получения геттерных покрытий в выеоковакуумных насосах и других областях науки и техники. Известен электродуговой испарит ль, в котором испарение материала катода ос пцествляется сильноточной вакуумной дугой, горящей в парах испаряемого материала при давлении ниже 1 Па. Однако ввиду небольших размеров эродируемой поверхности катода в системах с протяженной поверхностью напыления необходимо использовать большое количество точечньк испарителей и, соответственно, такое же количество блоков питания. Наиболее близким техническим решением к изобретению является электродуговой испаритель, площадь эродируемой поверхности которого сравнима с площадью обрабатываемой поверхности содержащий протяженный расходуемый катод и поджигающий электрод. Недостатком известного устройства является низкий коэффициент использования материала катода, обусловленный неравномерностью эррозии материала катода стабилизированными катодными пятнами дугового разряда, Цель изобретения - увеличение коэффициента использования материала катода. Цель достигается тем, что электродуговой испаритель, содержащий протя женный расходуемый катод с- токрподво дом и поджигающий электрод, снабжен коаксиально расположенными защитным экраном, выполненным из материала с критическим током горения дуги, больщим критического тока материала расходуемого катода, и магнитным экраном, вьшолненным из магнитомягкого материала со сквозной продольной про резью, обращенной в сторону, защитног экрана, охватывающего магнитный экран, причем токоподвод катода размещен по оси испарителя внутри магнитного экрана, а его электрический кон такт с катодом выполнен со стороны, противоположной месту ввода токоподвода. На фиг.1 изображен предложенный испаритель, продольное сечение; на фиг.2 - то же, поперечное сечение. Испаритель состоит из корпуса 1, на котором закреплен расходуемьш катод 2, защитного экрана 3, ограничивающего зону испарения, токоподвода Д, изолированного от корпуса с помощью изолятора 5 и закрытого экраном 6 из магнитомягкого материала со сквозной продольной ррорезью 7 электростатического экрана 8, находящегося под плавающим потенциалом и отделенного от испарителя изолятором 9, и поджигающего электрода 10. Защитный экран 3 вьшолнен из материала с критическим током, горения дуги., большим критического тока материала расходуемого катода. Электродуговой испаритель работает следующим образом. При подаче импульса высокого напряжения на поджигающий электрод 10 возбуждается дуговой разряд в парах расходуемого катода 2 (анод на чертеже не показан). Катодные пятна вакуумной дуги, перемещающиеся по поверхности катода, являются источниками паров материала покрытия, осаждаемого на поверхности напыления, например водоохлаждаемом протяженном цилиндрическом корпусе высоковакуумного насоса. Для исключения движения катодных пятен к месту подвода тока, вызванного взаимодействием магнитного поля токоподвода А с магнитным полем дугового разряда, токоподвод проходит в полости корпуса 1 испарителя и экранируется экраном 6 с продольной прорезью 7. Причем на поверхности расходуемого катода должно обеспечиваться соотношение 2Н., Н-,, где И, - тангенциальная составляющая напряженности магнитного поля к поверхности испаряемого катода, вызванная г:током токоподвода, проходящего в полости корпуса; Н-, - тангенциальная составляющая напряженности магнитного поля к поверхности испаряемого катода, вызванная током, проходящим по испаряемому катоду. Указанное равенство результирующих магнитных полей обеспечивается размером сквозной продольной прорези 7 и подбирается экспериментально. При этом 3, в любой точке зоны испарения тангенциальная составляющая магнитного поля к испаряемой поверхности Н-, от тока в токоподводе компенсируется тангенциальной составляющей магнитного поля к испаряемой поверхности H-j от тока по катоду, т.е. у катодных пятен нет физически выделенного направления и они хаотически перемещаются по испаряемому катоду, вызывая его равномерное испарение, что повышает козффициент использования материала катода и, соответственно, срок службы. За-щитньп экран 3, выполненный из материала с критическ11М током горения дуги, значительно большим, чем критический ток дуги испаряемого катода, делает невозможным выход на него катодных пятен, т.е. ограничивает зону испарения катода. Ограничение горения разряда в продольном направлении 13 . А осуществляется электростатическими экранами 8, находящи-мися под плавающим потенциалом. Повышение надежности работы поджигающего устройства обеспечивается уводом катодных пятен, возникакщих при поджиге дуги от поджигающего электрода силой, обусловленной взаимодействием тангенциальных составляющих магнитного поля к испаряемой поверхности от токов токоподвода, тока по катоду и тока дугового разряда. Предложенная конструкция электродугового испарителя обеспечивает высокую эффективность использования материала катода, так, например коэффициент использования материала катода стержневого испарителя длиной 1 м и диаметром 0,05 м составляет порядка 90%.

ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ИСПАРИТЕЛЬ, содержащий протяженный расходуемый катод с токоподводом и поджигающий Электрод, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента использования материала катода, он снабжен коаксиально расположенными защитным экраном, выполненным из материала с критическим током горения дуги, больщим критического тока материала расходуемого катода, и магнитным экраном, вьтолненным из магнитомягкого материала со сквозной продольной прорезью, обращенной в сторону защитного экрана, охватывающего магнитный экран, причем токоподвод катода размещен по оси испарителя внутри магнитного экрана, а его электрический контакт с катодом выполнен § со стороны, противоположной месту ввода токоподвода. (Л

Фиг.

г

ц

.г