Способ изготовления распыляемой мишени магнетронного источника для нанесения покрытия


 


Владельцы патента RU 2567783:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (RU)

Изобретение относится к нанесению покрытий вакуумным напылением. Способ изготовления распыляемой мишени магнетронного источника для нанесения покрытия включает выполнение углубления в металлической основе распылением материала металлической основы в магнетронном источнике и заполнение углубления материалом покрытия. Симметрично с двух сторон проводят механическую обработку выполненного в металлической основе углубления и обеспечивают увеличение его ширины на 28…30% путем снятия материала металлической основы по профилю углубления. Обеспечивается получение необходимого качества напыления особо чистых дорогостоящих материалов за счет устранения загрязнения химического состава наносимых покрытий материалом основы. 1 ил.

 

Изобретение относится к вакуумной напылительной технике, используемой в электронной промышленности, а именно к способам изготовления распыляемых мишеней. Наиболее широко применяют планарные магнетроны (Минайчев В.Е. Нанесение пленок в вакууме. - М.: Высшая школа, 1989 г. - 108 с.). Их основным недостатком является низкий коэффициент использования материала покрытия при его распылении. Мишень должна обеспечивать высокий коэффициент использования материала, что особенно важно, так как она изготавливается из особо чистых и дорогостоящих материалов. Степень химической чистоты материала мишени в первую очередь оказывает влияние на качество наносимого пленочного покрытия, а также на устойчивость и стабилизацию процесса распыления.

Известен способ изготовления и реставрации мишени для магнетронного распыления в вакууме (Патент РФ 2068886, С23С 14/35, 1996), включающий изготовление основы из металла расходуемой части, но с допустимым превышением количества примесей относительно расходуемой части на 0,0049-0,135%, а расходуемую часть формируют из прутка алюминия особой чистоты и после заполнения им углубления основы всю мишень нагревают до 330-450°С и запрессовывают расходуемую часть в углубление.

К недостаткам известного способа можно отнести то, что способ не учитывает существующие отклонения конфигурации электрических и магнитных полей, которые наблюдаются в процессе нанесения покрытий, поэтому не гарантирует получения абсолютной чистоты химического состава наносимых покрытий, так как в основе имеются незначительные примеси и он применим только для нанесения алюминиевых покрытий.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления мишени магнетронного источника, включающий выполнение углубления в основе распылением материала основы в магнетронном источнике с заполнением углубления материалом покрытия, который принят за прототип (Авторское свидетельство СССР №1025754, С23С 15/00, 1983).

Недостатком известного способа является то, что при отклонении конфигурации электрических и магнитных полей происходят смещения зон плазмы и эрозии, приводящие к распылению материала основы и загрязнению химического состава покрытия, снижающие их качество.

Задача изобретения - обеспечение необходимого качества напыления особо чистых дорогостоящих материалов.

Задача достигается тем, что в способе изготовления распыляемой мишени магнетронного источника для нанесения покрытия, включающем выполнение углубления в металлической основе распылением материала металлической основы в магнетронном источнике и заполнение углубления материалом покрытия, симметрично с двух сторон проводят механическую обработку выполненного в металлической основе углубления и обеспечивают увеличение его ширины на 28…30% путем снятия материала металлической основы по профилю углубления для устранения распыления основы в случае отклонения конфигурации электрических и магнитных полей.

Длительные наблюдения за процессом нанесения покрытий показали (см. фиг), что максимальные отклонения электрических (1) и магнитных полей (2) от идеальной формы могут достигать 25-28%. При этом смешиваются зоны плазмы (3) и эрозии (4), что приводит к распылению материала основы, который загрязняет химический состав покрытия.

Мишень планарного магнетронного источника для распыления серебра была получена в виде диска из нержавеющей стали (Х18Н10Т) диаметром 170 мм и толщиной 10 мм с углублением 5 мм. Углубление нужной формы было получено ионным распылением в планарном магнетронном источнике. Затем механической обработкой ширина углубления d2 была увеличена на 28…30% по сравнению с первоначальной шириной d1 снятием металла по профилю углубления. Нанесение покрытия осуществляется на тех же режимах, что и при получении углубления в основе.

Результаты проведенных исследований показали, что при применении заявляемого способа обеспечивается чистота химического состава наносимых покрытий, это гарантирует качество покрытия, что важно в электронной промышленности.

Способ изготовления распыляемой мишени магнетронного источника для нанесения покрытия, включающий выполнение углубления в металлической основе распылением материала металлической основы в магнетронном источнике и заполнение углубления материалом покрытия, отличающийся тем, что проводят механическую обработку выполненного в металлической основе углубления и обеспечивают увеличение его ширины на 28…30% путем симметричного снятия материала металлической основы по двум сторонам профиля углубления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии упрочнения и повышения коррозионной стойкости лопаток компрессора газотурбинных двигателей, а также может быть использовано в области создания накопителей и преобразователей энергии на основе суперконденсаторов с алюминиевыми электродами.

Изобретение относится к вакуумному нанесению покрытий, а именно к нанесению электропроводящего прозрачного покрытия на полимерную пленку для электрообогреваемого элемента органического остекления.

Изобретение относится к способу получения катализатора на основе платины для использования в электродах электрохимических устройств. Данный способ включает предварительную очистку носителя ионным травлением, нанесение промежуточного слоя и последующее магнетронное напыление из по меньшей мере одной мишени на основе платины в вакууме в плазме основного газа с добавкой реакционного газа.

Изобретение относится к области получения нанокомпозитных покрытий и может быть использовано при создании оптических и микроэлектронных устройств и материалов с повышенной коррозионной стойкостью и износостойкостью.

Изобретение относится к способу реактивного магнетронного нанесения наноразмерного слоя оксида на подложку, в качестве которой используют рулонную полимерную пленку, и может быть использовано для создания многослойных высокобарьерных относительно проникновения газов и паров полимерных пленок.

Изобретение относится к магнетронным системам, в частности к конструкции катодов, предназначенных для распыления мателлов, их сплавов и соединений при нанесении покрытий в вакууме.

Изобретение относится к способу нанесения градиентных покрытий магнетронным напылением, в частности к нанесению покрытий на основе тугоплавких металлов, и может быть использовано для получения покрытий с высокими адгезивными и когезивными характеристиками, а также с оптимальным сочетанием прочности и пластичности.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к методам образования защитных покрытий на деталях, подверженных высоким температурам и механическим нагрузкам.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к методу образования защитного нанокомпозитного покрытия на поверхности изделия из жаропрочного никелевого сплава, подверженного высоким температурам и механическим нагрузкам.

Изобретение относится к области биомедицины, в частности к способу получения гибридных металлополимеров (софт-полимеры), которые могут быть использованы в качестве экологически безопасных биомиметических полимеров с управляемыми процессами физиологической электропроводности, а также для создания наноразмерных устройств биомолекулярной электроники.

Мишень для ионно-плазменного распыления выполнена на основе оксида металла и содержит углерод. Концентрация углерода в мишени выбрана из условия обеспечения при температуре распыления теплового эффекта от экзотермической реакции при окислении углерода кислородом оксида металла и свободным кислородом в зоне распыления, меньшего интегрального теплоотвода в упомянутой зоне, и составляет 0,1-20 ат.% . Оксидом металла является оксид цинка. Изобретение позволяет улучшить характеристики наносимых слоев, повысить степень использования мишеней и уменьшить энергетические затраты при распылении. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к дуговому устройству для испарения материала при обработке подложки. Устройство содержит катод, анод, источник напряжения для создания на аноде положительного потенциала относительно катода. Устройство также содержит магнитные элементы, которые формируют магнитное поле над поверхностью катода. Анод (303) расположен в форме кольца вокруг кромки катода (309) в непосредственной близости от него из условия обеспечения расположения большей части силовых линий магнитного поля, создаваемого магнитными элементами (305), выходящих с поверхности катода (309), в преобладающем направлении, параллельном поверхности катода (309), и совместного с магнитным полем, создаваемым магнитными элементами (305), обеспечения вхождения силовых линий магнитного поля, выходящих из поверхности катода (309), в анод (303), если они не выходят из поверхности катода (309) в центральной области катода (309). В результате при постоянно высоком коэффициенте испарения обеспечивается нанесение слоев с малой шероховатостью поверхности. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для нанесения на подложку сплава, состоящего из одного первого и одного второго материала в качестве компонентов сплава с переменным их соотношением и к мишени для нанесения на подложку сплава. Мишень изготавливают посредством катодного распыления и содержит по меньшей мере один первый и один второй материал в качестве компонентов сплава. Поверхность мишени имеет по меньшей мере один участок из первого материала и второй участок из второго материала. Оба участка примыкают друг к другу и образуют общую разделительную линию. Изменение соотношения компонентов сплава осуществляют путем смещения участка эрозии поперек разделительной линии и/или регулирования угла между разделительной линией и/или регулирования угла между поверхностью магнитной системы и обращенной к подложке поверхностью мишени. В результате достигается получение тонкого слоя однородного сплава с переменным составом в регулируемых и контролируемых пределах. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к ионно-плазменной технике и предназначено для нанесения покрытий металлов и их соединений на поверхности тел вращения, в частности изделий цилиндрической формы в вакууме. Магнетронная распылительная система содержит вакуумную камеру, анод, протяженные катод, выполненный в виде полого цилиндра с возможностью вращения, и магнитную систему, причем магнитная система состоит из внутренней части магнитной системы, неподвижно расположенной внутри катода вдоль его оси и состоящей из магнитопровода с тремя параллельными рядами постоянных магнитов, периферийные ряды магнитов замкнуты на концах концевыми магнитами и имеют полярность, обратную полярности центрального ряда магнитов, и внешней части магнитной системы, которая неподвижно расположена равноудаленно от внутренней части магнитной системы, охватывая катод со стороны, противоположной зоне распыления, и состоит из магнитопровода с двумя параллельными рядами постоянных магнитов, имеющих полярность, одинаковую с полярностью периферийных рядов магнитов внутренней части магнитной системы. Технический результат - экономия материала катода и повышение производительности процесса нанесения покрытий на внешние поверхности тел вращения. 2 ил.

Изобретение относится к способу защиты от окисления биполярных пластин топливных элементов и коллекторов тока электролизеров с твердым полимерным электролитом (ТПЭ), заключающемуся в предварительной обработке металлической подложки, нанесении на обработанную металлическую подложку электропроводного покрытия благородных металлов методом магнетронно-ионного напыления. Способ характеризуется тем, что наносят на обработанную подложку электропроводное покрытие послойно с закреплением каждого слоя импульсной имплантацией ионов кислорода или инертного газа. Техническим результатом является получение устойчивого покрытия с ресурсом работы, в 4 раза превышающим полученный по прототипу, и сохраняющего токопроводящие свойства. 7 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 16 пр.,

Изобретение относится к совместному распылению сплавов и соединений и к установке для упомянутого распыления и может быть использовано для получения пленок с требуемыми свойствами. Способ изготовления покрытого пленкой изделия включает обеспечение первой и второй вращающихся цилиндрических распыляемых мишеней, причем первая распыляемая мишень содержит первый распыляемый материал, а вторая распыляемая мишень содержит второй распыляемый материал, и распыление упомянутых мишеней. По меньшей мере, один магнитный стержень второй распыляемой мишени ориентируют так, чтобы при распылении второй мишени второй распыляемый материал из второй мишени распылялся на первую мишень, а при распылении первой мишени первый распыляемый материал первой мишени и второй распыляемый материал, который был распылен на первую мишень из второй мишени, напылялся на подложку с образованием пленки. Зона плазменной эрозии первой мишени ориентирована в первом направлении, перпендикулярном подложке, а зона плазменной эрозии второй мишени ориентирована во втором направлении к первой мишени под углом 70-170 градусов относительно первого направления. Для первой мишени предусмотрена первая напряженность магнитного поля, а для второй мишени - вторая напряженность магнитного поля, которая более сильная, чем первая напряженность магнитного поля. Обеспечивается получение напыленных слоев, имеющих лучшую и/или более однородную смесь различных компонентов. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области материаловедения, в частности к напылению теплозащитных покрытий, и может найти применение в авиастроении и других областях машиностроения при производстве деталей турбинных двигателей и установок, которые требуют формирования на рабочих поверхностях покрытий, имеющих достаточно высокое значение адгезии и когезии. Способ нанесения покрытия из оксида циркония на поверхность изделия из никелевого сплава включает формирование на поверхности изделия из никелевого сплава композитного градиентного слоя со структурой металл-оксид и напыление пленки оксида циркония до достижения ею требуемой толщины. Формирование упомянутого градиентного слоя со структурой металл-оксид осуществляют путем осаждения градиентного переходного слоя, содержащего металлическую фазу на основе никелевого сплава, соответствующего составу упомянутой поверхности изделия, и диэлектрическую фазу, содержащую оксиды циркония разной стехиометрии, при этом используют магнетронную систему с двумя магнетронами. С помощью первого магнетрона распыляют первую мишень из никелевого сплава, а с помощью второго магнетрона распыляют вторую мишень из циркония с добавками стабилизирующих элементов. Градиентный переходный слой формируют путем совместного распыления указанных мишеней. Сначала распыление мишеней осуществляют в атмосфере аргона с обеспечением превышения интенсивности атомного потока, сформированного от упомянутой первой мишени, над интенсивностью атомного потока от упомянутой второй мишени с формированием сплошного металлического слоя, затем осуществляют распыление в присутствии кислорода с образованием в напыляемой пленке оксида циркония при неокисленном никелевом сплаве. При напылении парциальное давление кислорода плавно увеличивают до давления 1,5*10-3 Па, а мощность первого магнетрона, распыляющего мишень из никелевого сплава, уменьшают вплоть до его полного отключения. Обеспечивается плавный переход от металлического материала к оксиду без межфазной границы макроскопического размера.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для нанесения покрытий на абразивные зерна, и может быть применено в инструментальном производстве. Устройство состоит из вакуумной камеры с системой откачки. В вакуумной камере размещен роторный загрузочный дозатор. Магнетронная система для распыления материала покрытия размещена в барабане. Барабан собран из дугообразных пластин в виде наклонного цилиндра. Пластины частично перекрывают друг друга в одном направлении. На участках перекрытия между пластинами выдержаны зазоры, образующие перепады между поверхностями дугообразных пластин. Перепады интенсифицируют процесс перемешивания порошка при его металлизации и упрощают выгрузку металлизированного порошка через зазоры при изменении направления вращения барабана. Устройство позволяет интенсифицировать процесс перемешивания алмазных порошков, что повышает качество металлизации, а также исключает агрегацию частиц порошка и технологические потери дорогостоящих алмазных частиц. 2 ил.
Изобретение может быть использовано в производстве деталей турбинных двигателей и установок, которые требуют формирования на рабочих поверхностях покрытий, имеющих высокое значение адгезии и когезии. Наноструктурное композитное покрытие из оксида циркония, стабилизированного иттрием, наносят на поверхности из никелевого сплава методом ионно-лучевого напыления. Покрытие содержит градиентный переходной слой из градиентного нанокомпозитного материала, содержащего две фазы: металлическую фазу с составом, соответствующим составу защищаемой поверхности из никелевого сплава, и оксид циркония различной стехиометрии. Указанный слой содержит оксид циркония при неокисленном никелевом сплаве. Соотношение фаз в переходном слое изменяется с возрастанием доли оксидной фазы по мере увеличения толщины пленки. Изобретение позволяет сформировать плавный переход от металлического материала к оксиду без межфазной границы макроскопического размера.
Изобретение относится к области материаловедения, в частности к способам напыления теплозащитных покрытий, и может найти применение в авиастроении и других областях машиностроения при производстве деталей турбинных двигателей и установок. Способ нанесения теплозащитного покрытия на рабочие поверхности детали газотурбинной установки включает нанесение плазменным напылением на предварительно подготовленные поверхности детали из сплава на основе никеля покрытия из оксида циркония, стабилизированного иттрием, причем нанесение покрытия осуществляют созданием в нем градиентного переходного слоя с помощью двух магнетронов, при этом посредством первого магнетрона распыляют первую мишень из сплава на основе никеля, состав которого соответствует составу сплава детали, а посредством второго магнетрона распыляют вторую мишень из циркония с добавками иттрия, причем сначала распыление мишеней осуществляют в атмосфере аргона таким образом, чтобы интенсивность атомного потока, сформированного от первой мишени, превышала интенсивность атомного потока, сформированного от второй мишени, после формирования на поверхности детали сплошного металлического слоя в рабочую камеру подают кислород для формирования в напыляемом покрытии оксида циркония, при этом в процессе напыления парциальное давление кислорода плавно увеличивают до 1,5*10-3 Па, а мощность первого магнетрона уменьшают до его полного отключения, затем продолжают напыление до формирования оксида циркония, стабилизированного иттрием, требуемой толщины. В результате получают наноструктурированное покрытие, содержащее металлическую фазу с составом, соответствующим составу сплава защищаемой поверхности детали, и фазу из оксида циркония, стабилизированного иттрием, причем доля оксидной фазы в переходном слое по мере увеличения толщины пленки возрастает, обеспечивая плавный переход от металлического материала к оксиду без межфазной границы макроскопического размера. Изобретение направлено на формирование на рабочих поверхностях покрытий, имеющих достаточно высокое значение адгезии и когезии.
Наверх