[发明专利]用于模拟真空设备用的圆形线圈的部分线圈系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的真空设备的磁系统。本发明特别涉及具有用于控制等离子体特性的磁系统的涂层设备。

背景技术

为控制涂层设备中的等离子体特性，此外使用用于产生磁场的磁系统。这里磁力线和磁场强度在涂层空间中或者说在基片上在经济上可行的条件下尽可能均匀分布。一种用于产生磁场的重要的方法是设置线圈，特别在亥姆霍兹装置(Helmholtzanordnung)中。特别是在大的、具有前装载的批设备中，例如在亥姆霍兹装置中实际设置线圈在结构上非常困难，因为该线圈在打开门时突出来，并且在装载荷卸卸过程中位于路径中。

一种避开这种困难性的可能性在于，从前装载向底装载和/或顶装载转移。因此在Kaufmann等人的文献US 5250779中说明了一种涂层设备和特别是关于等离子体的加热处理，其中基片作为等离子体源的阳极接入。等离子体分布进而加热功率分布通过一对亥姆霍兹线圈控制。这里对具有基片的腔室的装载通过“底装载器”的概念实现，也就是说平行于线圈轴线并且穿过下线圈实现。因此这里不会产生与亥姆霍兹线圈的碰撞。以相似的方式能够实现所谓的顶装载器，对于所述顶装载器来说从上面进行装载。

然而如果不想放弃前装载的概念，那么就会碰到上面已经提到的困难，这点还应利用图1更多地说明。图1示出了具有打开的前门3的涂层设备1的透视图(图1a)以及俯视图(图1b)。因此这里涉及一种前装载器。亥姆霍兹线圈5、7应当具有与涂层腔室9差不多的直径，以便在腔室中提供所需要的均匀的场。这里线圈5布置在所述腔室本身的上方，而线圈7布置在所述腔室的下方。如从图1中明显看出，线圈7对于装载和卸载来说构成一个大的障碍，因为不能靠近直到腔室边缘。

在图1中同样表示出该问题的一种可能的技术方案，如其在Esselbach等人的文献US200601020077中说明的那样。作为技术方案这里建议一种相对于优化的亥姆霍兹装置非常小的下线圈11。这里虽然该线圈不再干扰装载过程，但是由此能够得到的磁场分布在腔室内远离最优的状态。

根据另一种技术方案，为下线圈建议一种线圈，这种线圈的绕组在规定的位置作为可动的多股线(Litze)实施。由此能够在设备的装载过程中将一段线圈例如向下翻转离开。但是这样的线圈的制造并且特别是其维护需要极大的花费。并且必须保证，能够通过该可动地实施的部分在很大程度上不受阻碍地流过大的电流。此外必须为该向下翻转的部分再次在装载和卸卸的区域中提供位置，对此必须注意，这里要使用的线圈具有极大的厚度。

因此存在一种设计为前装载器的、具有能够克服现有技术的问题的线圈装置的真空处理设备的需求。

发明内容

因此本发明的任务在于，提供一种相对于现有技术来说改进了的、设计为前装载器的、具有线圈装置的真空处理设备。

根据本发明该任务通过如下方式来解决，即亥姆霍兹线圈对的至少一个线圈由至少两个并排放置的部分线圈实现。所述至少一个线圈至少包括一个第一部分线圈和一个第二部分线圈，其中第一和第二部分线圈在横截面中优选并排地放置在一个平面中。术语“并排”在这种相互关系中应该这样理解，即第一线圈的至少各一个部分区段基本上遵循所述第二线圈的部分区段延伸，其中所述第一部分区段与第二部分区段的间距比部分线圈的以及必要时更小的部分线圈的横截面小至少一个数量级。这一种必要时具有更小的横截面的部分线圈称为更小的部分线圈。下线圈的这种结构开启了允许通过第一和第二部分线圈如此流过电流的可能性，从而在并排放置的部分区段中电流方向相反，进而关于总线圈产生的磁场被抵消。图2a示意性地示出了这样一种由第一和第二部分线圈组装成的线圈结构。箭头指示出在运行时的电流方向。这基本上产生圆形的线圈的磁场。这种结构的特别的优点在于，第一部分线圈与第二部分线圈在电气上隔开，也就是说它们不构成共同的电路，并且因此能够以简单的方式相对于第二部分线圈在机械上可动地安装。在图2b中示出了一种实施方式，根据该种实施方式第一部分线圈围绕一条平行于亥姆霍兹线圈对的轴线的轴线翻转离开。该轴线经常平行于前门的轴线，从而使得第一部分线圈例如能够在所述门下面安装并且能够利用其翻转离开。

电气线圈一般能够通过在线圈体上卷绕导电的导线制造。通常将具有浸漆绝缘(Tauchlackisolation)的铜作为导线材料使用。其缺点是重量较大并且铜导线以及线圈体的成本非常高。在使用成本低廉的圆导线时导线的充填密度(Packungsdichte)通常小于60％。这导致损耗热量的不易导出，其伴随绝缘漆的应用意味着对于线圈的磁功率的限制。