Распылительный узел плоского магнетрона

Изобретение относится к области магнетронного распыления материалов. Узел магнетронного распыления содержит распыляемую мишень и по меньшей мере одну плоскую магнитную систему. Плоская магнитная система установлена на водиле с приводом его вращения вокруг оси, перпендикулярной поверхности распыляемой мишени. По меньшей мере один носитель по меньшей мере одной плоской магнитной системы имеет привод его вращения вокруг дополнительной оси, параллельной оси вращения водила. По меньшей мере одна плоская магнитная система установлена на носителе магнитной системы со смещением относительно дополнительной оси. Скорости вращения магнитной системы вокруг первой и вокруг второй осей изменяют по заданной программе. В результате достигается равномерность распыления мишени, увеличение степени использования материала мишени и увеличение скорости распыления. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области устройств и способов магнетронного распыления материалов и касается конструкции источников магнетронов.

Известны конструкции магнетронов, в которых распылительный (катодный) узел, включающий, кроме узла крепления мишени, системы охлаждения и других общеизвестных узлов, о которых далее упоминать не будем, магнитную систему в виде вложенных один в другой круглых концентрических магнитных контуров противоположной полярности, вращающуюся вокруг оси, перпендикулярной плоскости круглой мишени и параллельной оси, проходящей через центр мишени [Pat. US No.4444643], и средства ее вращения. Вращение магнитной системы применено в этом изобретении для увеличения равномерности распыления мишени и увеличения степени использования ее материала.

Недостатком данного изобретения является недостаточная равномерность распыления, приводящая, в частности, к быстрому износу (расходу) мишени по периметру и в центральной области.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является узел распыления, отличающийся от описанного выше тем, что контуры магнитной системы имеют геометрически подобную друг другу форму, но не круглую, а в форме сердечка [Pat. US No.4872964].

Недостатком его также является неравномерность распыления, зависящая и от толщины используемой мишени, и недостаточная скорость распыления.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение равномерности распыления, увеличение степени использования материала мишени и увеличение скорости распыления.

Указанная задача решается тем, что распылительный узел плоского магнетрона выполнен в виде по меньшей мере одной магнитной системы, установленной под мишенью с возможностью вращения вокруг оси (далее - «дополнительная ось»), которая, в свою очередь, вращается вокруг параллельной ей неподвижной оси (далее - «первая ось»), перпендикулярной поверхности мишени и проходящей, например, через центр круглой мишени, причем магнитная система несимметрична относительно дополнительной оси. Устройство имеет приводы вращения относительно первой и дополнительной (или дополнительных) осей вращения.

Вариант предлагаемого узла содержит водило, установленное под распыляемой мишенью так, что одна ось его вращения совпадает с первой осью распылительного узла, а вторая ось совпадает с дополнительной осью вращения установленного на нем носителя магнитной системы.

Водило может быть выполнено в виде диска (параллельного рабочей плоскости мишени), ось вращения которого совпадает с первой осью распылительного узла, а на этом дисковом водиле установлен по меньшей мере один носитель магнитной системы с возможностью вращения вокруг своей дополнительной оси.

На водиле в виде диска может быть установлено два или больше носителей одинаковых или разных магнитных систем, оси вращения которых (дополнительные оси) находятся на одинаковом или различном расстоянии от первой оси.

Носитель магнитной системы в любом из приведенных выше вариантов предлагаемого распылительного узла может быть выполнен заодно с магнитной системой в виде пластины из магнитного материала, на которой несимметрично дополнительной оси вращения установлено два замкнутых геометрически подобных вложенных один в другой контура магнитов, причем внешний контур создает магнитное поле, перпендикулярное пластине и направленное в одну сторону, а внутренний - магнитное поле противоположного направления.

Приводы вращения магнитной системы вокруг первой оси и вокруг дополнительной оси могут быть независимыми или кинематически связанными.

Вариантом кинематически связанного привода вращений может служить привод вращения вокруг дополнительной оси в виде планетарной зубчатой передачи, в которой закрепленный на водиле или диске-водиле носитель (или каждый такой носитель) магнитной системы выполнен в виде шестерни-сателлита планетарной передачи, находящейся во взаимодействии с неподвижной коронной или солнечной шестерней, или содержит такую шестерню, например, шестерня приварена к стороне носителя противоположной стороне расположения магнитов. В последнем случае радиус шестерни и форма носителя не зависят друг от друга. При приведении во вращение водила или диска-водила, с помощью привода вращения, вокруг первой оси, носитель (или каждый носитель) магнитной системы будет тоже вращаться, но уже со своей угловой скоростью, вокруг своей дополнительной оси.

В варианте с несколькими установленными на одном или разных расстояниях от первой оси (от центра вращения) носителями в виде шестерен-сателлитов, эти шестерни-сателлиты выполнены таких диаметров, что находятся в зацеплении с общей коронной или солнечной шестерней. Соответственно, числа зубцов на шестернях-сателлитах будут пропорциональны их диаметрам, а коэффициент передачи - обратно пропорционален их диаметрам.

В варианте с независимыми приводами вращения такими приводами могут служить отдельные приводы для осуществления вращения вокруг первой оси и вокруг дополнительной оси или дополнительных осей. Отдельные приводы могут быть исполнены в виде электроприводов: асинхронных, синхронных, шаговых, серво- и пр. При этом угловые скорости всех возможных вращений могут задаваться произвольными в широких пределах, а также регулироваться в зависимости от параметров процесса и от времени. Оптимальным может быть вариант управления двигателями по заданной программе, выбранной путем машинного моделирования процесса распыления мишени, экспериментальным путем или комбинацией этих приемов.

Таким образом, при использовании независимых приводов вращения возможен способ использования предлагаемого изобретения, заключающийся в том, что угловые скорости всех возможных вращений задают с помощью программы, обеспечивающей оптимальное распыление мишени. Программы могут отличаться в зависимости от режимов распыления, материала и исходной толщины подложки, от требуемой равномерности получаемого покрытия, от требований по полноте использования материала мишени, от предыстории ранее использованных мишеней и могут учитывать многие другие факторы.

На фиг.1 изображена схема распылительного узла плоского магнетрона в варианте с независимым приводом вращений. Здесь и далее не показаны общеизвестные элементы.

На фиг.2 изображен вид сбоку на распылительный узел плоского магнетрона в варианте с независимым приводом вращений.

На фиг.3 изображена схема распылительного узла плоского магнетрона в варианте с кинематически связанным приводом вращений.

Цифрами на фигурах обозначены:

1 - первая ось,

2 - водило (или диск-водило),

3 - дополнительная ось,

4 - носитель магнитной системы,

5 - магнитные контуры,

6 - шаговые электродвигатели,

7 - шестерня-носитель магнитной системы,

8 - коронная шестерня.

Примером конкретного исполнения может служить распылительный узел плоского магнетрона в варианте с кинематически связанным приводом вращений с использованием планетарной передачи с коронной шестерней.

Диск-водило диаметром 60 см изготовлен из нержавеющей стали толщиной 5 мм, установлен на валу из Ст.5 диаметром 20 мм и приводится во вращение внешним для вакуумной системы шаговым двигателем. На расстояниях от его оси 20 см и 8 см по разные стороны от центра на подшипниках скольжения установлены шестерни-носители магнитных систем из стали ЭЗ диаметром 18,5 см и 7,7 см соответственно толщиной 4 мм с зубчатым венцом с высотой зуба 4 мм из стали Ст.15. На поверхности носителей выложены постоянными самарий-кобальтовыми магнитами по два круговых концентрических контура разные по полярностями магнитов и с радиусами, отличающимися на 1 см, так что внешние контуры находятся в практическом касании с венцом, не доходя до него 1 мм. Угловую скорость диска-водила регулируют от 1 об/мин до 200 об/мин.

Преимуществом предлагаемого изобретения является высокая степень использования дорогостоящего материала мишеней, повышение однородности получаемых покрытий, уменьшение времени на обслуживание (благодаря более редкой замене мишеней) и простота изготовления распылительного узла.

1. Узел магнетронного распыления, содержащий распыляемую мишень и по меньшей мере одну плоскую магнитную систему, установленную на водило с приводом его вращения вокруг оси, перпендикулярной поверхности распыляемой мишени, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одним носителем по меньшей мере одной плоской магнитной системы с приводом его вращения вокруг дополнительной оси, параллельной оси вращения водила, при этом по меньшей мере одна плоская магнитная система установлена на носителе магнитной системы со смещением относительно дополнительной оси.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что водило выполнено в виде диска, установленного параллельно рабочей плоскости мишени, и на нем установлен по меньшей мере один носитель магнитной системы.

3. Узел по п.2, отличающийся тем, что на диске-водиле установлено по меньшей мере два носителя одинаковых или разных магнитных систем, дополнительные оси вращения которых расположены на одинаковом или различном расстоянии от оси вращения водила.

4. Узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что носитель магнитной системы и установленная на нем магнитная система выполнены заодно в виде пластины из магнитного материала и несимметрично установленных относительно дополнительной оси вращения двух замкнутых геометрически подобных вложенных один в другой контуров магнитов, причем внешний контур выполнен с возможностью создания магнитного поля в направлении, перпендикулярном пластине, а внутренний - магнитное поле противоположного направления.

5. Узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что приводы вращения вокруг первой и дополнительной осей выполнены в виде отдельных электроприводов.

6. Узел по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что привод вращения вокруг дополнительной оси выполнен в виде планетарной зубчатой передачи, в которой шестерня-сателлит планетарной передачи, находящейся во взаимодействии с неподвижной коронной или солнечной шестерней, выполнена в виде закрепленного на диске-водиле носителя магнитной системы.

7. Узел по п.6, отличающийся тем, что носители в виде шестерен-сателлитов, установленные на диске-водиле на разных или одинаковых расстояниях от первой оси, имеют такие диаметры, что находятся в зацеплении с общей коронной или солнечной шестерней.

8. Узел по п.5, отличающийся тем, что приводы вращения вокруг первой и дополнительной осей выполнены с возможностью задания их угловых скоростей вращения с помощью программы управления магнетронным распылением.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к изготовлению по меньшей мере одной очищенной подложки, особенно, очищенных таким образом режущих частей инструментов, очищенные подложки которых могут быть подвергнуты дополнительной технологической обработке до и/или после очистки, например, посредством нагрева и/или нанесением на них покрытия.

Изобретение относится к плазменной обработке с применением "плазмы тлеющего разряда" и используется для поверхностной обработки на большой площади заготовок или бесконечных материалов.

Изобретение относится к устройствам для очистки наружных и внутренних поверхностей изделий в вакууме и может быть использовано в различных отраслях промышленности для очистки внутренних и внешних поверхностей изделий.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к травильным камерам с плазмой высокой плотности. .

Изобретение относится к способу и устройству для получения плазмы электрического дугового разряда и для ее использования при нанесении покрытий на подложку. .

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии вакуумной плазмохимической обработки деталей, заготовок преимущественно электровакуумных приборов, и может быть использовано в технологии изготовления электронных приборов различного назначения.

Изобретение относится к технологии микроэлектроники, а именно к устройствам для получения химически активных частиц, а еще точнее, к генераторам атомарного водорода.

Изобретение относится к очистке поверхностей изделий в вакууме, преимущественно имеющих форму тел вращения, с целью удаления с ее поверхности окисной пленки и загрязнений, закалки поверхностного слоя, удаления заусенцев и т.д.

Прозрачное проводящее покрытие из оксида металла наносят на подложку путем распыления, по меньшей мере, одного компонента покрытия из оксида металла импульсным магнетронным методом и конденсирования его на подложке.

Изобретение может быть использовано при обработке длинномерных изделий для модифицирования поверхности и нанесения функциональных покрытий с использованием технологий вакуумной ионно-плазменной обработки, ионной имплантации и нанесения покрытий.
Изобретение относится к обработке резанием в машиностроении, в частности к металлорежущему инструменту. Осуществляют осаждение первого слоя покрытия из тугоплавкого соединения, затем второго слоя покрытия из тугоплавкого соединения с размером зерен 40-60 нм, после чего проводят магнитно-импульсную обработку в течение 15-20 минут.
Изобретение относится к области нанесения покрытий, в частности к каталитическим оксидным покрытиям, а также к электрохимическим производствам, и может быть использовано при изготовлении электродных материалов.

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для нанесения многослойных покрытий на поверхность изделий в виде тонких пленок. .

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для нанесения многослойных покрытий на поверхность изделий в виде тонких пленок. .

Изобретение относится к технологии повышения стойкости режущих инструментов за счет нанесения на их поверхность многокомпонентных износостойких покрытий. .

Изобретение относится к технологии получения многокомпонентных полупроводниковых материалов. .

Изобретение относится к вакуумно-дуговым устройствам для генерации плазмы и может быть использовано для нанесения различного рода металлических покрытий на поверхности изделий.

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к устройствам для вакуумного нанесения пленок с использованием электромагнитного излучения. .
Изобретение относится к модификации поверхностных свойств тканых и нетканых текстильных материалов методом магнетронного распыления и может быть использовано для изготовления материалов, обладающих электрической проводимостью и экранирующих электромагнитное излучение. Способ включает вакуумирование и нанесение тонкого металлического слоя методом магнетронного распыления на полимерную пленку, которую затем склеивают с текстильной тканью металлическим слоем вовнутрь или наружу, а вакуумирование полимерной пленки осуществляют до давления (1-10)×10-5 мм рт.ст. Обеспечиваются условия для создания на текстильном материале из любых нитей и волокон сплошного металлического слоя, обладающего электрической проводимостью и экранирующими свойствами. 3 табл., 3 пр.

Изобретение относится к способу транспортировки вакуумно-дуговой катодной плазмы с фильтрованием от макрочастиц и устройству для его осуществления. Плазменные потоки транспортируют в плазмооптической системе от электродугового испарителя к выходу источника плазмы под действием транспортирующего магнитного поля, создаваемого с использованием электромагнитных катушек. Магнитное поле имеет как постоянную составляющую, так и дополнительные изменяющиеся по напряженности составляющие. Напряженность каждого из дополнительных магнитных полей увеличивают при приближении плазменного потока к поверхности конструктивного элемента источника плазмы и уменьшают при его удалении от него. В устройстве источник питания (15) вакуумной дуги подключен к аноду (2) через обмотку (16) электромагнитной катушки, которая его охватывает. В прямолинейном варианте плазмооптической системы электропроводящий отрезок трубы (11) внутри анода (2) электрически соединен с одним концом обмотки (12), размещенной в нем, отклоняющей электромагнитной катушки. Второй конец этой обмотки соединен с положительным полюсом источника питания (15) вакуумной дуги. В плазмоводе на плазменный поток действуют дополнительным магнитным полем, генерируемым с помощью дополнительной электромагнитной катушки, охватывающей плазмовод. При использовании способа и устройства значительно уменьшаются потери плазмы, очищенной от макрочастиц. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к космической технике и касается создания терморегулирующего материала для нанесения на поверхность космического объекта (КО). Терморегулирующий материал содержит подложку в виде оптически прозрачного стекла, высокоотражающий слой из серебра, защитный слой. Высокоотражающий слой из серебра имеет толщину 0,10÷0,15 мкм. В качестве защитного слоя использована нержавеющая сталь толщиной 0,10÷0,20 мкм. На защитный слой нанесен эпоксидный лак толщиной 20÷30 мкм. Перед нанесением на подложку высокоотражающего слоя из серебра осуществляют химическую очистку подложки с одновременным ультразвуковым воздействием в течение 3-х минут. Затем подложку вынимают из раствора, промывают последовательно теплой, холодной, дистиллированной водой по 1-1,5 мин и сушат на воздухе. Поверхность обрабатывают тлеющим разрядом для дополнительной очистки и активации поверхности подложки. Затем последовательно осуществляют нанесение высокоотражающего слоя и защитного слоя в вакуумной камере методом магнетронного распыления без разгерметизации вакуумной камеры за один технологический цикл, располагая подложку последовательно под магнетронными источниками с мишенью из серебра и мишенью из нержавеющей стали. На подложку с высокоотражающим слоем и защитным слоем наносят слой эпоксидного лака толщиной 20÷30 мкм для дополнительной защиты от атмосферной коррозии и для увеличения адгезии подложек с покрытием к клеевой композиции. Во время крепления терморегулирующего материала приклеивание материала клеевой композицией с электропроводящим наполнителем осуществляется при помощи грузов. В качестве электропроводящего наполнителя использована алюминиевая или серебряная пудра в количестве 20±5% и 10±5% соответственно, обеспечивающая необходимые электропроводящие свойства поверхности терморегулирующего материала. Достигается улучшение терморадиационных характеристик материала, повышение технологичности нанесения покрытия, повышение значения адгезии крепления подложек с покрытием к поверхности корпуса КО. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области магнетронного распыления материалов. Узел магнетронного распыления содержит распыляемую мишень и по меньшей мере одну плоскую магнитную систему. Плоская магнитная система установлена на водиле с приводом его вращения вокруг оси, перпендикулярной поверхности распыляемой мишени. По меньшей мере один носитель по меньшей мере одной плоской магнитной системы имеет привод его вращения вокруг дополнительной оси, параллельной оси вращения водила. По меньшей мере одна плоская магнитная система установлена на носителе магнитной системы со смещением относительно дополнительной оси. Скорости вращения магнитной системы вокруг первой и вокруг второй осей изменяют по заданной программе. В результате достигается равномерность распыления мишени, увеличение степени использования материала мишени и увеличение скорости распыления. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх