Катодный узел для ионно-плазменного нанесения тонких пленок в вакууме

 

Изобретение относится к нанесению тонких пленок путем ионного распыления материала в вакууме. В основу изобретения положена задача создать магнитную систему, у которой напряженность и индукция в межполюсной области изменяются во времени и пространстве. Эта задача решается тем, что магнитная система выполнена в виде основных электромагнитов с замкнутыми сердечниками в форме швеллера, установленных друг относительно друга одноименными полюсами, а внутри основных электромагнитов расположены дополнительные электромагниты также с загнутыми сердечниками в форме швеллера и установленные друг относительно друга также одноименными полюсами, причем магнитное поле основных и дополнительных электромагнитов пересекаются под углом 90^o, а их количестве не менее, чем по два каждого. 2 ил.

Изобретение относится к нанесению тонких пленок путем ионного распыления материала в вакууме.

Известен катодный узел [1] преимущественно для ионно-плазменного нанесения пленок в вакуумсодеpжащий катод, мишень, анод, магнитную систему, нагреватель, расположенный со стороны анода, противолежащей рабочей поверхности катода.

Недостатком аналога является то, что магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом, имеет непостоянную напряженность от центра к периферии магнита, в центре оно больше, а на периферии меньше. Это приводит к неравномерной бомбардировке мишени и неравномерному распределению распыленного материала по подложке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является катодный узел, преимущественно для ионно-плазменного нанесения тонких пленок в вакууме, содержащий катод-мишень, конструктивно с ним взаимосвязанную магнитную систему, экраны и элементы охлаждения и напуска газа. Магнитная система выполнена в виде постоянных магнитов в форме швеллеров, установленных друг относительно друга одноименными полюсами, а внутри швеллеров расположены другие постоянные магниты с загнутыми краями, установленные друг относительно друга также одноименными полюсами.

Недостатком прототипа является то, что напряженность и индукция магнитного поля в межполюсной области не изменяется во времени и в пространстве, что не позволяет оперативно управлять этими величинами при проведении технологического процесса.

В основу изобретения положена задача создать магнитную систему, у которой напряженность и индукция в межполюсной области изменяется во времени и пространстве.

Эта задача решается тем, что магнитная система выполнена в виде основных электромагнитов с загнутыми сердечниками в форме швеллеров, установленных друг относительно друга одноименными полюсами, а внутри основных электромагнитов расположены дополнительные электромагниты также с загнутыми сердечниками в форме швеллеров и установленные друг относительно друга также одноименными полюсами, причем магнитное поле основных и дополнительных электромагнитов пересекаются под углом 90^o, а их количество не менее, чем по два каждого.

Введение в катодный узел основных и дополнительных электромагнитов обеспечивает создание магнитной системы, в которой индукция и напряженность изменяются как во времени, так и в пространстве, что позволяет оперативно управлять этими величинами при проведении технологического процесса для создания как равномерного поля, так и поля с заданной силовой конфигурацией.

На фиг.1 показан общий вид катодного узла, на фиг.2 общий вид магнитной системы.

Катодный узел (фиг. 1) содержит катод 1, мишень 2, анод 3, магнитную систему 4, нагреватель 5, расположенный со стороны 6 анода 3, противолежащей рабочей поверхности 7 катода 1. Магнитная система 4 (фиг.2) выполнена в виде основных 8 и дополнительных 9 электромагнитов с загнутыми сердечниками 10 и 11 в форме швеллеров соответственно. Основные электромагниты 8 установлены друг относительно друга одноименными полюсами. Внутри основных электромагнитов 8 расположены дополнительные электромагниты 9 с загнутыми сердечниками 11, установленные друг относительно друга также одноименными полюсами, причем магнитное поле основных 8 и дополнительных 9 электромагнитов пересекаются под углом 90^o, а их количество не менее, чем по два каждого (фиг.2). Катодный узел установлен в вакуумной камере 12 с элементами охлаждения 13, напуска газа 14 и экранами 15 (фиг.1). Подложкодеpжатель 16 установлен в камере 12, а источник питания 17 установлен вне камеры 12.

Катодный узел работает следующим образом.

При проведении ионно-плазменного нанесения тонких пленок в вакууме в соответствии с заданным технологическим процессом в откаченную камеру 12 напускается рабочий газ, например аргон, через натекатель 14. Подложкодержатель 16 и анод 3 прогреваются. К катоду 1 прикладывается отрицательный потенциал и в камере 12 зажигается разряд. Ионы рабочего газа бомбардируют и распыляют материал мишени 2, который тонким слоем осаждается на подложке, закрепленной на подложкодержателе 16. Напряженность магнитного поля магнитной системы задается от источника питания 17, который выполняет двойную функцию регулирует разность потенциалов между катодом 1 и анодом 3 и регулирует величины токов в электромагнитах 8 и 9, что и обеспечивает в процессе проведения технологического процесса поддержание напряженности и индукции магнитного поля в заданном диапазоне допустимых значений.

При этом за счет того, что напряженность и индукция магнитного поля в межполюсной области имеют возможности изменяться во времени и в пространстве, появляется возможность оперативно управлять этими величинами при проведении технологического процесса с целью обеспечения равномерности покрытия при равномерной бомбардировке мишени 2 ионизированным рабочим газом.

Формула изобретения

Катодный узел для ионно-плазменного нанесения тонких пленок в вакууме, содержащий катод, мишень, магнитную систему с расположенными в два ряда электромагнитами, с направленными друг к другу одинаковыми полюсами в каждом ряду магнитами, отличающийся тем, что магнитная система выполнена в виде электромагнитов с загнутыми сердечниками в форме швеллеров, причем второй ряд электромагнитов установлен внутри первого, электромагниты установлены с возможностью образования магнитных полей первого и второго ряда, перекрещивающихся под углом 90^o, и их количество не менее чем по два каждого.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2