[发明专利]一种旋转磁场导向沉积的真空镀膜设备及镀膜方法

说明书

本发明属于真空镀膜设备技术领域，具体涉及一种旋转磁场导向沉积的真空镀膜设备及镀膜方法，旋转磁场导向沉积的真空镀膜设备，包括真空弧磁过滤装置、弧源组件和真空镀膜腔室；真空弧磁过滤装置包括过滤管道，所述过滤管道上设有线圈模组，所述过滤管道接近出口端处设置有旋转磁场发生装置，所述旋转磁场发生装置用于在过滤管道接近出口端的内腔区域形成可调旋转磁场。旋转磁场发生装置在过滤管道接近出口端的内腔区域形成可调旋转磁场，离子束在可调旋转磁场在作用下发生偏转，使离子束在出口端以不同的偏转角度和旋转速度离开过滤管道进入真空镀膜腔室，因此，可大大增大一段时间内的沉积镀膜面积。通过对旋转磁场的调控，可以使一段时间内进入真空镀膜腔室的离子在较大的沉积表面上相对较为均匀的分布。

技术领域

本发明属于真空镀膜设备技术领域，具体涉及一种旋转磁场导向沉积的真空镀膜设备及镀膜方法。

背景技术

在真空阴极电弧等离子体沉积薄膜过程中，为了使薄膜表面均匀、光滑、清洁，提高薄膜的均匀性、致密性、结合力，必须消除等离子体中的大颗粒和杂质。现有技术中，常见的一种消除大颗粒和杂质的方式是在阴极靶材和样品之间设置过滤装置，即磁过滤阴极弧沉积技术，该技术是迄今为止去除效果最好、应用最广泛的抑制大颗粒的方法。过滤装置包括具有至少一段弯管或折弯处的过滤管道以及用于在过滤管道内腔形成磁场的线圈模组，带电粒子在磁场中受到洛伦兹力将沿管道中心线做螺旋运动，大颗粒一般不带电或带微量负电荷，但因其质量远高于离子和电子，所以基本不受电磁场影响，不带电的大颗粒保持直线运动，与过滤管道内壁发生碰撞，因此很难离开过滤管道。即使带少量负电的大颗粒也会因为拉莫尔半径过大，在螺旋运动时与过滤管道内壁发生碰撞。由于并非所有的大颗粒都能在与壁面的连续碰撞中失去动能，因此，会有一定数量的大颗粒通过管道出口，所以长而窄的过滤管道会有更高的大颗粒过滤效率。

虽然设置过滤装置可以提高薄膜的表面光洁度、清洁度、致密性和结合力，但是，如图1所示，带电粒子受限于过滤装置出口处的窗口面积，以及在过滤管道内作拉莫尔旋进运动使离子束束流聚束十分紧密，因此入真空室的离子束的截面面积较小，因此常用于小型样品零件的镀膜，而用于较大样品的镀膜，需要在镀膜过程中，移动样品，使样品的不同镀膜区域可以形成薄膜，但是这种情况所形成的薄膜厚度是很难保障均匀度的，且镀膜效率极低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种旋转磁场导向沉积的真空镀膜设备及镀膜方法。

本发明所采取的技术方案如下：一种旋转磁场导向沉积的真空镀膜设备，

旋转磁场导向沉积的真空镀膜设备，包括真空弧磁过滤装置、弧源组件和真空镀膜腔室；

真空弧磁过滤装置包括具有至少一段弯管和/或折弯处的过滤管道，所述过滤管道两端分别为用于安装弧源组件的入口端和用于与真空镀膜腔室相连接的供离子离开过滤管道的出口端，所述过滤管道上设有用于导引离子运动方向使弧源组件产生的离子沿过滤管道的形状移动至出口端并从出口端离开的线圈模组；

弧源组件设置于过滤管道的入口端；

真空镀膜腔室设置有一个及以上数目的可与真空弧磁过滤装置出口端连接的法兰口；设置有一组及以上数目的可沉积金属或化合物的沉积源；设置有等离子清洗装置；设置有可加载生产物料的转动夹盘；设置有可加载偏压的偏压电源；

所述过滤管道接近出口端处设置有旋转磁场发生装置，所述旋转磁场发生装置用于在过滤管道接近出口端的内腔区域形成可调旋转磁场；