[發明專利]掃描磁場導向沉積鍍膜的磁過濾真空沉積鍍膜設備及方法

在審

• 申請號: 202111537554.1
• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN114318246A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 郎文昌;劉俊紅;徐峰;李多生;劉偉
• 申請（專利權）人: 蘇州艾鈦科納米科技有限公司
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/54
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司 33258
• 代理人: 朱海曉

本發明屬于真空鍍膜設備技術領域，具體涉及一種掃描磁場導向沉積鍍膜的磁過濾真空沉積鍍膜設備及方法，包括真空弧磁過濾裝置、弧源組件和真空鍍膜腔室，真空弧磁過濾裝置包括過濾管道，過濾管道上設有線圈模組，過濾管道接近出口端處設置有掃描磁場發生裝置。掃描磁場發生裝置在過濾管道接近出口端的內腔區域形成可調掃描磁場，離子束在可調掃描磁場在作用下發生上下偏轉和/或左右偏轉，使離子束在出口端以不同的偏轉角度和旋轉速度離開過濾管道進入真空鍍膜腔室，因此，可大大增大一段時間內的沉積鍍膜面積。通過對掃描磁場的調控，可以使一段時間內進入真空鍍膜腔室的離子在較大的沉積表面上相對較為均勻的分布。

技術領域

本發明屬于真空鍍膜設備技術領域，具體涉及一種掃描磁場導向沉積鍍膜的磁過濾真空沉積鍍膜設備及方法。

背景技術

在真空陰極電弧等離子體沉積薄膜過程中，為了使薄膜表面均勻、光滑、清潔，提高薄膜的均勻性、致密性、結合力，必須消除等離子體中的大顆粒和雜質。現有技術中，常見的一種消除大顆粒和雜質的方式是在陰極靶材和樣品之間設置過濾裝置，即磁過濾陰極弧沉積技術，該技術是迄今為止去除效果最好、應用最廣泛的抑制大顆粒的方法。過濾裝置包括具有至少一段彎管或折彎處的過濾管道以及用于在過濾管道內腔形成磁場的線圈模組，帶電粒子在磁場中受到洛倫茲力將沿管道中心線做螺旋運動，大顆粒一般不帶電或帶微量負電荷，但因其質量遠高于離子和電子，所以基本不受電磁場影響，不帶電的大顆粒保持直線運動，與過濾管道內壁發生碰撞，因此很難離開過濾管道。即使帶少量負電的大顆粒也會因為拉莫爾半徑過大，在螺旋運動時與過濾管道內壁發生碰撞。由于并非所有的大顆粒都能在與壁面的連續碰撞中失去動能，因此，會有一定數量的大顆粒通過管道出口，所以長而窄的過濾管道會有更高的大顆粒過濾效率。

雖然設置過濾裝置可以提高薄膜的表面光潔度、清潔度、致密性和結合力，但是，如圖1所示，帶電粒子受限于過濾裝置出口處的窗口面積，以及在過濾管道內作拉莫爾旋進運動使離子束束流聚束十分緊密，因此入真空室的離子束的截面面積較小，因此常用于小型樣品零件的鍍膜，而用于較大樣品的鍍膜，需要在鍍膜過程中，移動樣品，使樣品的不同鍍膜區域可以形成薄膜，但是這種情況所形成的薄膜厚度是很難保障均勻度的，且鍍膜效率極低。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，而提供一種掃描磁場導向沉積鍍膜的磁過濾真空沉積鍍膜設備及方法。

本發明所采取的技術方案如下：一種磁過濾真空沉積鍍膜設備，包括真空弧磁過濾裝置、與過濾管道入口端相連接的弧源組件和與過濾管道出口端相連接的真空鍍膜腔室；

所述真空弧磁過濾裝置包括具有至少一段彎管或折彎處的過濾管道，所述過濾管道兩端分別為用于安裝弧源組件的入口端和用于與真空鍍膜腔室相連接的供離子離開過濾管道的出口端，所述過濾管道上設有用于導引離子運動方向使弧源組件產生的離子沿過濾管道的形狀移動至出口端并從出口端離開的線圈模組；

真空鍍膜腔室設置有一個或一個以上數目的可與真空弧磁過濾裝置出口端連接的法蘭口；設置有一組及以上數目的可沉積金屬或化合物的沉積源；設置有等離子清洗裝置；設置有可加載生產物料的轉動夾盤；設置有可加載偏壓的偏壓電源；

所述過濾管道接近出口端處設置有掃描磁場發生裝置；

所述掃描磁場發生裝置包括鐵芯磁軛，所述鐵芯磁軛上設有一對用于形成在過濾管道出口端形成沿X軸方向的平行磁場的繞組線圈或設有兩對分別用于在過濾管道出口端形成沿X軸方向的平行磁場和沿Y軸方向的平行磁場的獨立控制的繞組線圈。