Устройство для обработки изделий тлеющим разрядом

 

Изобретение относится к устройствам для обработки изделий тлеющим разрядом при нанесении вакуумных покрытий. Устройство содержит токоподвод с составным катодом (К), содержащем как минимум две замкнутые пластины (П) с параллельными образующими. Одна из П выполнена сплошной , а остальные - с отверстиями (О) по всей поверхности. Расстояние (Р) между П выбирается равным не менее удвоенного Р между поверхностью К и зоной отрицательного свечения. Размер О и Р между ними выбирается в пределах Р от поверхности К до зоны отрицательного свечения. Данное выполнение К обеспечивает возникновение эффекта полого К в полости П, а также повышенную плотность плазмы положительного столба тлеющего разряда в пространстве со стороны П с О, где обеспечивается эффективная обработка изделий. 1 ил.

RU 2000354 C (яis С 23 С 8/36

Комитет Российской Федерации

IIo патентам и товарным зиакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

, Н аТЕНТЮ- ТЕИЗМЕ., К ПАТЕНТУ ЬИ Л 1:»

1 ° (21) 5035477/02 (22) 01,04.92 (46) 07,09.93. Бюл. М 33-36 (76) Кучанов С.Н. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ТЛЕЮЩИМ РАЗРЯДОМ (57) Изобретение относится к устройствам для обработки иэделий тлеющим разрядом при нанесении вакуумных покрытий. Устройство содержит токоподвод с составным катодам (К). содержащем как минимум две замкнутые пластины (П) с параллельными образующими, Одна из П выполнена сплошИзобретение относится к обработке материалов в тлеющем разряде при нанесении вакуумных покрытий, в частности в микроэлектронике, оптике, изготовлении товаров народного потребления.

Известно устройство, содержащее токопровод и электроды в виде плоских пластин, расположенных в вакуумной камере (см .

B.À.ÁðHåøòåéH и др, О действии тлеющего разряда на поверхность стекла. Физика и химия обработки материалов, 1979, М 4, с, 147), При использовании таких электродов эффективность обработки обеспечивается в случае помещения изделий в узкой области отрицательного свечения тлеющего разряда, параллельно плоскости катода, В промышленных условиях размещение изделий в зоне отрицательного свечения связано с большими трудностями как в силу небольшой толщины самой зоны (не более 1-2 мм}. ной, а остальные — с отверстиями (0) по всей поверхности. Расстояние (P) между П выбирается равным не менее удвоенного P между поверхностью К и зоной отрицательного свечения. Размер О и P между ними выбирается в пределах P от поверхности К до эоны отрицательного свечения. Данное выполнение К обеспечивает возникновение эффекта полого К в полости П, а также повышенную плотность плазмы положительного столба тлеющего разряда в пространстве со стороны П с О, где обеспечивается эффективная обработка изделий. 1 ил. так и по причине изменения положения эоны в зависимости от величины давления в камере. Кроме того. для иэделий не плоской конфигурации их размещение в зоне отрицательного свечения вообще невозможно, и поэтому для обеспечения равномерности обработки они размещаются в зоне плазмы положительного столба тлеющего разряда, где энергия ионов и электронов разряда значительно ниже.

Известно устройство, содержащее токоподвод и катод в виде спирали (см . авт.св.

СССР %388061). Такая конструкция катода позволяет эффективней испольэовать электроны, эмиттированные с боковых поверхностей спирали в пространстве между ее витками. и тем самым увеличить интенсивность ионизации газа и скорость распыления материала катода, Однако при использовании такой конструкции катода

2000354

55 для обработки материала имеют место те же недостатки, что и для предыдущего примера. Кроме того . более интенсивное воздействие разряда, обеспечиваемое конструкцией катода, ориентировано как в сторону обрабатываемого изделия, так и в противоположную от иэделия сторону, что снижает эффективность использования мощности разряда.

В литературе описано устройство, содержащее токопровод и электрод полой цилиндрической формы с отверстиями в боковой поверхности, обращенными в сторону обрабатываемого изделия (см. Ройх

И.Л. и Колтунова А,Н. Защитные вакуумные покрытия на стали, М., 1971), В описанной конструкции электрода с выбранными размерами внутренней полости, отверстий и расстояний между ними разряд оказывается сосредоточенным исключительно в его внутренней полости, а показатели воздействия разряда на обрабатываемое иэделие ниже, чем для плоского электрода, т.к. при одинаковом напряжении на электродах обеих конструкций для полого электрода внешняя часть разряда оказывается значительно шунтированной разрядом в полости, тем самым существенно снижается эффективность обработки иэделия, расположенного с внешней стороны от цилиндрического полого электрода, Целью изобретения является создание электрода, обеспечивающего более эффективную обработку изделий за пределами зоны отрицательного свечения в большей части объема камеры, путем повышения плотности плазмы положительного столба тлеющего разряда и эффективности использования мощности разряда.

Цель достигается тем, что в устройстве для обработки иэделий тлеющим разрядом, содержащем катод с токоподводом, полостью и зоной отрицательного свечения, полость катода образована не менее чем двумя замкнутыми пластинами с параллельными образующими, причем одна иэ пластин выполнена сплошной, а другие — с отверстиями по всей поверхности, Расстояние между пластинами выбирается равным не менее чем удвоенному расстоянию от поверхности катода до зоны отрицательного свечения, а размер отверстий и расстояние между ними выбираются в пределах расстояния от поверхности катода до зоны отрицательного свечения.

При такой конструкции катода электроны, эмиттированные с внутренних, параллельно расположенных поверхностей пластин, начинают осциллировать в полости между сплошной пластиной и сплошны5

50 ми участками пластин с отверстиями. отталкиваемые этими поверхностями. находящимися под отрицательным потенциалом. При выбранном расстоянии между пластинами электроны, до момента изменения направления своего движения, успевают набрать энергию, достаточную для ионизации газа.

Вследствие этого в процессе колебаний каждый электрон обеспечивает многократную ионизацию в пространстве между пластинами, что вызывает лавинообразный рост количества самих электронов, и как следствие, дополнительное повышение степени ионизации газа в этом пространстве.

B результате ток разряда резко увеличивается (до 10 раз). При выбранном размере отверстий в пластинах обеспечивается воэможность выхода электронов из ловушки, образованной встречными электрическими полями параллельных пластин. При выбранном расстоянии между отверстиями обеспечивается условие максимального выхода электронов в зону обрабатываемого. изделия. Таким образом обеспечивается прохождение повышенного тока через положительный столб тлеющего разряда со стороны пластин тлеющего разряда. Увеличение тока сопровождается значительным ростом интенсивности свечения газа и степени воздействия плазмы положительного столба тлеющего разряда на обрабатываемое иэделие.

На чертеже изображено устройство для обработки изделий тлеющим разрядом в случае использования двух пластин ", параллельными плоскостями.

Токоподвод 1 присоединяется к сплошной пластине 2 и пластине 3 с отверстиями, зафиксированными друг относительно друга при помощи ограничителей 4 на выбранном расстоянии. Траектория 5 движения электронов пересекает зону 6 отрицательного свечения между пластинами и выходит в пространство 7, где располагается обрабатываемое иэделие 8. В качестве второго электрода служат стенки камеры 9.

Через токоподвод 1 подается отрицательный потенциал на пластины 2 и 3 с ограничителем 4. Электроны, эмиттированные за счет вторичной электронной эмиссии с внутренней поверхности одной из пластин, ускоряются в направлении противоположной пластины. При достижении электронами энергии ионизации, в момент их столкновения с атомами газа, обеспечивается возможность ионизации этих атомов. в результате которои появляются дополнительные электроны При дальнейшем движении электронов они тормозятся встречным полем противопо2000354

Составитель С.Кучанов

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н.Милюкова

Редактор

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Заказ 3066

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, Þ1 ложной пластины. останавливаются и начинают движение в обратном направлении, обеспечивая новые акты ионизации, и так до того момента, пока не вылетят из этого полузамкнутого пространства через отверстия пластины 3 по траектории 5. В результате действия этих факторов происходит эффективная ионизация газа с формированием зоны отрицательного свечения в полости между пластинами и лавинообразное размножение электронов. Ток разряда резко возрастает, возникает эффект полого катода, обусловленный асцилляцией внутри полости значительного количества быстрых электронов, которые, вырываясь через отверстия пластины 3, обеспечивают повышенную плотность плазмы положительного столба тлеющего разряда в обширном пространства 7, ориентированном перпендикулярно плоскости катода в направлении пластины 3 с отверстиями. В этом пространстве легко размещаются изделия 8 самой различной конфигурации. Использование в качестве второго электрода (анода) стенок камеры 9 практически не сказывается на размерах и направленности пространства 7 с плазмой повышеНной плотности. Формирование же разряда со стороны свободной поверхности сплошной пластины 3 практически отсутствует, что обеспечивает эффек5 тивное использование мощности разряда для обработки поверхности изделия.

Формула изобретения

1.Устройство для обработки изделий тлеющим разрядом, содержащее полый катод с зоной отрицательного свечения и с токоподводом, отличающееся тем, что катод образован не менее чем двумя замкнутыми пластинами с параллельными обра15 эующими, причем одна иэ пластйн сплошная, а другие — с отверстиями по всей поверхности, 2. Устройство по п,1. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что расстояние между пластинами

20 равно не менее чем удвоенному расстоянию от поверхности катода до эоны отрицательного свечения.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что диаметр отверстий и расстояние

25 между ними находятся в пределах расстояния от поверхности катода до эоны отрицательного свечения.