本实用新型专利技术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镀膜的真空弧磁过滤装置，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。沉积表面上相对较为均匀的分布。沉积表面上相对较为均匀的分布。
【技术实现步骤摘要】
一种旋转磁场导向沉积镀膜的真空弧磁过滤装置
[0001]本技术属于真空镀膜设备
，具体涉及一种旋转磁场导向沉积镀膜的真空弧磁过滤装置。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
技术实现思路
[0004]本技术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镀膜的真空弧磁过滤装置。
[0005]本技术所采取的技术方案如下：一种旋转磁场导向沉积镀膜的真空弧磁过滤装置，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，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；
[0006]弯管或折弯形的管道可有效实现弧放电过程中产生的大颗粒沉积在管壁上，并通过管道上的线圈模组可有效的实现放电过程中的电子聚焦，从而实现在整个等离子体光束的聚焦，同时线圈模组中设置有引导线圈，可有效实现管路折弯或弯管处的电子及等离子体的角度偏转；此外出口端设置的旋转磁场装置可产生沿X轴方向的平行磁场及沿Y轴方向
的平行磁场，并可以实现磁场矢量方向的周向性旋转，其中X轴方向的平衡磁场可驱动等离子体中的电子上下螺旋运动，实现等离子体的上下偏移，Y轴方向的平行磁场可驱动等离子体中的电子左右螺旋运动，实现等离子体的左右偏移，而磁场矢量的周向性旋转更更容易实现电子及整个等离子体的偏转角度，以此扩宽沉积有效区。
[0007]所述旋转磁场发生装置包括采用相差一定均匀角度、相互通过连接部连接在一起的沿同一圆周均匀分布的若干个磁极，所述磁极数量为4n或6n，n≥1；
[0008]每个所述磁极上均绕线形成独立控制的若干个线圈绕组；或，相邻磁极之间的连接部上均绕线形成独立控制的若干个线圈绕组；或，在相邻磁极之间的空槽中分别嵌设一个线圈绕组。
[0009]若磁极数量为4n，则所述线圈绕组采用相位差90
°
的两相可调交流电激励；
[0010]若磁极数量为6n，则所述线圈绕组采用相位差120
°
的三相可调交流电激励。
[0011]所述过滤管道包括内层壳体和设置在内层壳体外的冷却外壳体，所述冷却外壳体内设有冷却水腔室，所述线圈模组和旋转磁场发生装置均固定在冷却外壳体的外壁；所述冷却外壳体包括内外套接且两者之间相隔一定间距的第一冷却壳体和第二冷却壳体，所述第一冷却壳体和第二冷却壳体两端之间分别通过入口端法兰和出口端法兰连接封闭形成冷却水腔室；所述第一冷却壳体和第二冷却壳体之间局部设有连接筋条。
[0012]所述线圈模组包括接近入口端的第一聚焦线圈、接近出口端的第二聚焦线圈以及设置在第一聚焦线圈与第二聚焦线圈之间的至少一个引导线圈。
[0013]所述过滤管道包括接近入口端的第一直管区、接近出口端的第二直管区，所述第一直管区与第二直管区之间直接相连使过滤管道上形成一处折弯处；和/或，所述过滤管道包括接近入口端的第一直管区、接近出口端的第二直管区，通过至少一个中心线与第一直管区中心线角度以及第二直管区中心线角度均不同的过渡直管区和/或至少一个过渡弯管区连接过渡使过滤管道上形成至少两处的折弯处。
[0014]所述过滤管道的弯管角度和/或多处折弯处夹角之和大于等于90度。
[0015]所述过滤管道内的中心线角度不同的第一直管区与过渡直管区和/或过渡弯管区之间通过绝缘组件连接，靠近弧源处的直管区与过渡直管区和/或过渡弯管区与弧电源正极、腔壳同电位；靠近过滤管道出口端的第二直管区电位为悬浮电位。
[0016]第一聚焦线圈及第二聚焦线圈采用脉冲直流频率可调的调制线圈电源，引导线圈电源为直流线圈电源，其过渡直管区和/或过渡弯管区中线处磁场强度不低于30高斯。
[0017]本技术的有益效果如下：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。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前
提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本技术的范畴。
[0019]图1为现有技术中磁过滤阴极弧沉积设备示意图；
[0020]图中，1
’
，过滤管道；2
’
，弧源组件；3
’
，真空镀膜腔室；4
’
，镀膜样品；
[0021]图2为实施例1所提供的真空弧磁过滤装置的剖视图（a）和A处的局部放大图（b）；
[0022]图3为可调旋转磁场对离子的作用效果示意图；
[0023]图4为实施例1所提供的真空弧磁过滤装置的侧视图；
[0024]图5为实施例1所提供的真空弧磁过滤装置所构成的真空沉积镀膜设备的示意图；
[0025]图中，1，过滤管道；101，内层壳体；102，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种旋转磁场导向沉积镀膜的真空弧磁过滤装置，包括具有至少一段弯管和/或折弯处的过滤管道（1），所述过滤管道（1）两端分别为用于安装弧源组件（2）的入口端和用于与真空镀膜腔室（3）相连接的供离子离开过滤管道（1）的出口端，所述过滤管道（1）上设有用于导引离子运动方向使弧源组件（2）产生的离子沿过滤管道（1）的形状移动至出口端并从出口端离开的线圈模组，其特征在于：所述过滤管道（1）接近出口端处设置有旋转磁场发生装置（5），所述旋转磁场发生装置（5）用于在过滤管道（1）接近出口端的内腔区域形成可调旋转磁场。2.根据权利要求1所述的旋转磁场导向沉积镀膜的真空弧磁过滤装置，其特征在于：所述旋转磁场发生装置（5）包括采用相差一定均匀角度、相互通过连接部连接在一起的沿同一圆周均匀分布的若干个磁极（501），所述磁极数量为4n或6n，n≥1；每个所述磁极（501）上均绕线形成独立控制的若干个线圈绕组；或，相邻磁极（501）之间的连接部上均绕线形成独立控制的若干个线圈绕组；或，在相邻磁极（501）之间的空槽（502）中分别嵌设一个线圈绕组；若磁极数量为4n，则所述线圈绕组采用相位差90
°
的两相可调交流电激励；若磁极数量为6n，则所述线圈绕组采用相位差120
°
的三相可调交流电激励。3.根据权利要求1所述的旋转磁场导向沉积镀膜的真空弧磁过滤装置，其特征在于：所述过滤管道（1）包括内层壳体（101）和设置在内层壳体（101）外的冷却外壳体，所述冷却外壳体内设有冷却水腔室（102），所述线圈模组和旋转磁场发生装置（5）均固定在冷却外壳体的外壁；所述冷却外壳体包括内外套接且两者之间相隔一定间距的第一冷却壳体（103）和第二冷却壳体（104），所述第一冷却壳体（103）和第二冷却壳体（104）两端之...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊红，刘伟，朱豪威，牛建文，
申请(专利权)人：苏州艾钛科纳米科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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