Узел катода магнетронного распылителя


 


Владельцы патента RU 2401882:

ОАО "КВАРЦ" (RU)

Изобретение относится к узлу катода магнетронного распылителя и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей с покрытием, например упрочняющих покрытий для режущего инструмента. Узел катода магнетронного распылителя содержит катод мишень (1), центральный магнит (2), систему периферийных магнитов (3), систему охлаждения (4), основание из магнитного материала (5) и металлический экран (6), который установлен ниже поверхности катода мишени. Катод мишень (1), основание из магнитного материала (5) и кольцо (7) с уплотнительными элементами (8) соединены между собой верхним (9) и нижним (10) фланцами, выполненными в виде струбцины. Между системой охлаждения (4) и основанием из магнитного материала (5) установлена не магнитная вставка (11). В результате предотвращается запыление участка катод мишень - анод, и повышается качество напыления. 1 ил.

 

Изобретение относится к узлу катода магнетронного распылителя и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей с покрытием. Например, упрочняющих покрытий для режущего инструмента.

Известно множество конструктивных вариантов магнетронных распылителей. Например, известны магнетронные распылители с мишенью, соединенной с разъемной панелью, имеющей каналы для прохода охлаждающей среды, см. (USA 5433835, USA 5487822, USA 5021139, ЕР А2 0431253, DE 4301516А1, USA 5421978 и патент РФ 2319788). К недостаткам этих конструкций относится недостаточное охлаждение, а также происходит запыление участка катод - анод.

К наиболее близкому техническому решению, прототипу, можно отнести классическую схему, см. (Б.С.Данилин, В.К.Сырчин “Магнетронные распылительные системы”, М., “Радио и связь”,1982, с.51, рис.39 (а)).

Недостатком также является слабое охлаждение и часто происходит запыление участка катод - анод.

Заявляемое техническое решение решает задачу улучшения охлаждения и исключения запыления участка катод - анод, так как запыление участка катод - анод приводит к замыканию источника питания и остановки процесса напыления.

Сущность изобретения состоит в том, что узел катода магнетронного распылителя содержит катод мишень, центральный магнит, систему периферийных магнитов, систему охлаждения, основание из магнитного материала, металлический экран, который установлен ниже поверхности катода мишени на 1/4 высоты узла катода, а катод мишень, основание из магнитного материала и кольцо с уплотнительными элементами соединены между собой верхним и нижним фланцами, выполненными в виде струбцины, причем между системой охлаждения и основанием из магнитного материала установлена не магнитная вставка.

При осуществлении изобретения достигается технический результат - более эффективное охлаждение мишени и магнитной системы, исключение запыления участка катод-анод, что позволяет увеличить скорость и качество напыления.

Сопоставительный анализ с аналогами и прототипом позволяет сделать вывод, что заявленное техническое решение отличается тем, что металлический экран установлен ниже поверхности катода мишени на 1/4 высоты узла катода, а катод мишень, основание из магнитного материала и кольцо с уплотнительными элементами соединены между собой верхним и нижним фланцами, выполненными в виде струбцины, а между системой охлаждения и основанием из магнитного материала установлена не магнитная вставка.

Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию “новизна”.

Прилагаемый чертеж поясняет сущность предлагаемого технического решения.

На чертеже - узел катода магнетронного распылителя в разрезе.

Узел катода магнетронного распылителя содержит катод мишень 1, центральный магнит 2, систему периферийных магнитов 3, систему охлаждения 4, основание из магнитного материала 5 и металлический экран 6, который установлен ниже поверхности катода мишени 1 на 1/4 высоты узла катода, а катод мишень 1, основание из магнитного материала 5 и кольцо 7 с уплотнительными элементами 8 соединены между собой верхним 9 и нижним 10 фланцами, выполненными в виде струбцины, а между системой охлаждения 4 и основанием из магнитного материала 5 установлена не магнитная вставка 11.

Устройство работает следующим образом.

Через систему охлаждения 4 по стрелке на чертеже подается охлаждающая жидкость. Затем на катод мишень 1 подается отрицательный потенциал. При зажигании разряда перед катодом мишенью образуется кольцеобразная область, в которой магнитные и электрические поля пересекаются под прямым углом. В этой области наиболее высокая степень ионизации рабочего газа, вследствие чего катод мишень 1 на кольцевом участке интенсивно распыляется. В связи с тем, что в узле катода магнетронного распылителя между системой охлаждения 4 и основанием из магнитного материала установлена не магнитная вставка 11, скорость протока воды увеличивается, а это позволяет подавать на мишень большую мощность, что в свою очередь повышает скорость напыления. Металлический экран 6, находящийся под положительным потенциалом, подавляет боковой и нижний торцевой разряды и позволяет сконцентрировать его на поверхности катода мишени 1. Уменьшение на 1/4 металлического экрана 6 по высоте относительно высоты узла катода магнетронного распылителя не влияет на возникновение бокового разряда, но в свою очередь устраняется эффект запыления между катодом и анодом в месте нависания металлического экрана 6 над катодом мишенью 1. Для упрощения смены мишени в нашем случае использованы верхний 9 и нижний 10 фланцы, выполненные в виде струбцины.

Все это позволяет повысить скорость напыления, устраняются остановки в процессе напыления из за короткого замыкания между металлическим экраном 6 и катодом мишенью 1.

Нами изготовлен опытный образец узла катода магнетронного распылителя и испытания показали эффективную его работу.

Узел катода магнетронного распылителя, содержащий катод мишень, центральный магнит, систему периферийных магнитов, систему охлаждения, основание из магнитного материала и металлический экран, отличающийся тем, что он снабжен кольцом с уплотнительными элементами, немагнитной вставкой и верхним и нижним фланцами, выполненными в виде струбцины, при этом металлический экран установлен ниже поверхности катода - мишени, основание из магнитного материала, катод мишень и кольцо с уплотнительными элементами соединены между собой верхним и нижним фланцами, а немагнитная вставка установлена между охлаждающей системой и основанием из магнитного материала.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам модификации поверхности текстильного материала и может быть использовано для нанесения тонких пленок металлов, сплавов или соединений металлов.
Изобретение относится к металлургии высокочистых металлов, конкретно - к производству распыляемых металлических мишеней для микроэлектроники. .

Изобретение относится к области нанесения покрытий, в частности к малогабаритному магнетронному распылительному устройству обращенного типа, и может найти использование для нанесения тонких пленок металлов и их соединений в вакууме на тонкие проволоки и волокна.

Изобретение относится к способам нанесения металлических покрытий на внутреннюю поверхность длинномерных труб вакуумным распылением металлов в магнитном поле. .

Изобретение относится к устройству и способу для нанесения покрытия на подложку с использованием физического осаждения из паровой фазы. .

Изобретение относится к аппарату магнетронного распыления для обработки подложки (варианты), установке магнетронного распыления и способу распыления для формирования пленки из материала мишени.

Изобретение относится к вакуумно-дуговому источнику плазмы и может найти применение для нанесения различного рода металлических покрытий на поверхность изделий. .

Изобретение относится к способу и устройству ионно-плазменного нанесения многокомпонентных пленочных покрытий. .

Изобретение относится к способу и аппарату магнетронного распыления и позволяет значительно уменьшить аномальный разряд на поверхности мишени и неразмытые области, вызывающие отложение материала мишени.

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к дуальной магнетронной распылительной системе, и может найти применение для нанесения тонких пленок из металлов и их соединений в различных отраслях техники.

Изобретение относится к устройствам для нанесения металлических покрытий на внутреннюю поверхность длинномерных труб вакуумным распылением металлов в магнитном поле

Изобретение относится к составам ионно-плазменных износостойких покрытий на основе нитридов и может быть использовано в промышленности для повышения износостойкости режущего инструмента
Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении при изготовлении рабочих лопаток турбин с монокристаллической структурой из жаропрочных литейных никелевых сплавов
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способу нанесения покрытий в вакууме на изделия из электропроводных материалов или диэлектриков

Изобретение относится к способам формирования композитных твердых смазочных покрытий на рабочих поверхностях узлов трения, работающих в экстремальных условиях эксплуатации: при высоких контактных давлениях, в криогенной среде и в вакууме, при фреттинг-коррозии

Изобретение относится к области изготовления прозрачных тонкопленочных теплозащитных покрытий, а именно способам нанесения покрытий методом реактивного магнетронного распыления на прозрачные полимерные подложки, такие как органические стекла или полимерные пленки
Изобретение относится к медицине

Изобретение относится к области нанесения каталитических оксидных покрытий и может быть использовано при изготовлении электродных материалов для комплексной очистки воды и стоков, для производства хлора и хлорсодержащих соединений
Изобретение относится к получению покрытий на основе сложных нитридов и может быть использовано в горнодобывающей, нефтяной и машиностроительной промышленности для нанесения покрытий на инструменты, клапаны, эксцентрики, втулки и т.д
Изобретение относится к получению износостойких тугоплавких покрытий и может быть использовано в машиностроительной и добывающей промышленности, в инструментальном и ремонтном производствах для упрочнения поверхности инструмента и пар трения
Наверх