[發明專利]電弧沉積系統及其過濾器

無效

• 申請號: 201210022437.6
• 申請日: 2012-02-01
• 公開（公告）號: CN102628159A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: K·邦度姆
• 申請（專利權）人: 蒸汽技術公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 湯在彥

技術領域

本發明涉及一種電弧沉積系統，確切地說，涉及從此類電弧沉積系統中過濾粒子從而改善涂層質量的電弧沉積系統及其過濾器。

背景技術

在過去20年中，陰極電弧沉積已成為高度電離等離子體的可靠來源，用于使已反應以及未反應的涂層沉積，所述涂層由諸如鋯、鈦、鉻、鋁、銅及其合金等導電靶材料構成。電弧蒸發工藝中產生的高度電離等離子體及相關電子束還用于表面處理技術，例如離子濺射、蝕刻、注入和擴散工藝。

該電弧蒸發工藝的不良副作用在于，生成宏觀上較大的粒子(“宏觀粒子”)，這些粒子傾向于最終停留在待處理的襯底上。這些宏觀粒子可能會在膜形成過程中造成缺陷，使膜松散地附著雜質、表面不均勻，以及表面粗糙度增加。宏觀粒子的存在降低了涂層在一些要求較高的應用中的價值和普遍適用性，因為這些應用要求諸如防腐性能、均質性、硬度、光澤或阻隔性能等方面的優良性質。

已知的過濾器可減少從電弧蒸發等離子體到達襯底的宏觀內含物(macro?content)。此類現有技術過濾器通常依賴于以下機制。一些過濾器會提供物理障礙(physical?barrier)，其可在宏觀粒子沿著視線從陰極上的電弧點朝襯底擴散時，攔截這些宏觀粒子。此類障礙的特征在于，可部分阻礙活躍的宏觀粒子到達襯底。其他現有技術過濾器使用成形磁場在軌道中引導電弧電子束，使之繞開物理障礙，而且所述成形磁場的強度至少部分使物理障礙磁絕緣，從而防止其成為接收電子的陽極。最后，一些現有技術過濾器使用物理障礙的正電勢，從而排斥電弧所產生的等離子體中存在的離子。依賴于這三種過濾原理的組合的過濾器在科學和專利文獻中進行了描述。關于概述，參閱安德斯·A(Anders，A)的“除去宏觀粒子和納米粒子中的陰極電弧等離子體的方法-評論(Approaches?to?rid?cathodic?arc?plasmas?of?macro-and?nanoparticles-a?review)”，《表面和涂層技術》(S_URFACE?AND?C_OATINGS?T_ECHNOLOGY)，1999年，第120卷，第319至330頁。

已過濾的電弧源的陰極通常是點源，即圓形陰極，同時描述了一些細長配置，例如線性對齊的多點源和線源。電弧源的線性布置可容納細長涂層區，并可能極大地增加已過濾的電弧技術的大量形成。但是，就大型襯底、軋輥板材的涂層或離子處理以及線性傳送器或圓形傳送帶上較小襯底的數量而言，更需要圓柱形靶過濾的電弧等離子體源。

盡管用于從電弧沉積過程中過濾出宏觀粒子的現有技術方法相當有效，但這些方法仍存在一些缺點。例如，使用現有技術過濾器的沉積系統中，陰極靶的凈離子輸出電流較低。而且，現有技術方法對陰極表面的使用并不理想。最后，通過此類方法形成的涂層仍可能存在不必要的缺陷。

因此，需要具有改進的宏觀粒子過濾裝置的改進陰極電弧沉積系統。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種電弧沉積系統及其過濾器，改善形成的涂層的質量。

本發明的技術解決方案是：

一種用于電弧沉積系統的過濾器，其中，所述電弧沉積系統包括細長陰極、陽極和至少一個襯底，所述過濾器包括偶數個導管組件，其圍繞所述細長陰極對稱地放置，所述導管組件定義用于引導等離子體的磁場，并且具有用于阻礙宏觀粒子的阻擋部件。

一種用于電弧沉積系統的過濾器，其中，所述電弧沉積系統包括細長陰極、陽極和至少一個襯底，所述過濾器包括偶數個導管組件，其圍繞所述細長陰極對稱地放置，所述導管組件定義用于引導等離子體的磁場，以及用于排斥正離子的電偏壓，且所述導管組件具有用于阻礙宏觀粒子的阻擋部件，所述阻擋部件具有帶正電的表面。

一種電弧沉積系統，其中，其包括細長陰極、襯底區、陽極、負偏壓襯底區及過濾器；襯底區具有圍繞電弧陰極設置的多個襯底；陽極位于遠離細長電弧陰極的位置；過濾器設置在所述陰極和所述襯底之間，所述過濾器包括偶數個導管組件，其圍繞所述細長陰極對稱地放置，所述導管組件形成用于引導等離子體的磁場，并且具有用于阻礙宏觀粒子的阻擋部件，其中所述導管組件能夠選擇施以電偏壓，以排斥正離子。

本發明的至少一項實施例提供一種用于電弧沉積系統的過濾器，所述電弧沉積系統包括細長陰極、陽極和至少一個襯底，從而解決了現有技術中的一個或多個問題。所述過濾器包括偶數個導管組件，其圍繞所述細長陰極對稱地放置。所述導管組件形成用于引導等離子體的磁場，并且具有用于阻礙宏觀粒子的阻擋部件。