[发明专利]一种磁场导向过滤的真空沉积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，具体涉及一种磁场导向过滤的真空沉积镀膜设备及镀膜方法，包括一个或一个以上数目的磁场导向的真空弧磁过滤装置、弧源组件和真空镀膜腔室。本发明所使用的真空弧磁过滤装置采用直管状的过滤管道，其过滤的原理为采用挡板挡住大颗粒，而带电的离子则在第一线圈模组所形成的磁场作用下偏离过滤管道的中心线通过挡板与过滤管道内壁之间通道，其相比背景技术中所述的常规过滤装置所需的占用空间大大缩小，另外，在可调平行磁场或可调复合磁场或可调旋转磁场的作用下，可使离开过滤管道的离子束发生偏移，且偏移角度可调，因此，可大大增大一段时间内的沉积镀膜面积。

技术领域

本发明属于真空镀膜设备技术领域，具体涉及一种磁场导向过滤的真空沉积镀膜设备及方法。

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。

同时，长而窄的弯管过滤管道所需占用的空间较大。

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，而提供一种磁场导向过滤的真空沉积镀膜设备。

本发明所采取的技术方案如下：一种磁场导向过滤的真空沉积镀膜设备，包括一个或一个以上数目的磁场导向的真空弧磁过滤装置、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;

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或一个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；

所述过滤管道的中心线为直线，所述过滤管道内腔设有具有悬浮电位的挡板，所述挡板的中心位于所述过滤管道的中心线上，所述挡板与过滤管道内壁之间和/或挡板中间设有用于供离子通过的通道，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的运动路径的线圈模组，所述线圈模组包括用于导引离子运动方向使弧源组件产生的离子通过通道的第一线圈模组；

所述过滤管道接近出口端处设置有磁场发生装置；所述磁场发生装置用于在过滤管道中形成沿X轴方向的可调平行磁场或沿X轴方向的可调平行磁场和沿Y轴方向的可调平行磁场组成的可调复合磁场或可调旋转磁场。