Устройство для нанесения покрытий в вакууме



Устройство для нанесения покрытий в вакууме
Устройство для нанесения покрытий в вакууме
Устройство для нанесения покрытий в вакууме

 

H01J37/00 - Разрядные приборы с устройствами для ввода объектов или материалов, подлежащих воздействию разряда, например с целью их исследования или обработки (H01J 33/00,H01J 40/00,H01J 41/00,H01J 47/00,H01J 49/00 имеют преимущество; исследование или анализ поверхностных структур на атомном уровне с использованием техники сканирующего зонда G01N 13/10, например растровая туннельная микроскопия G01N 13/12; бесконтактные испытания электронных схем с использованием электронных пучков G01R 31/305; детали устройств, использующих метод сканирующего зонда вообще G12B 21/00)

Владельцы патента RU 2634534:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" (RU)

Изобретение относится к устройствам для нанесения покрытий в вакууме. Устройство содержит плоскую мишень, установленную на основании, первую магнитную систему, расположенную внутри корпуса с первым каналом водяного охлаждения, источник питания электрического разряда и источник ионов газа. Основание установлено на корпусе. Источник ионов газа содержит внутренний полюсный наконечник с первой стенкой, внешний полюсный наконечник со второй стенкой, кольцевой анод со вторым каналом водяного охлаждения, плиту с третьим каналом водяного охлаждения, вторую магнитную систему и высоковольтный источник питания. Первая стенка и вторая стенка расположены напротив друг друга и образуют выходную апертуру, расположенную со стороны плоской мишени, а внутренний полюсный наконечник и внешний полюсный наконечник охватывают корпус с внешней стороны и отделены от него изолятором. В результате снижается рабочее давление и повышается качество наносимых покрытий. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области вакуумно-плазменной техники, а более конкретно к устройствам, предназначенным, прежде всего, для нанесения на изделия функциональных покрытий, применяемых в микро- и наноэлектронике.

Известно устройство для нанесения покрытий в вакууме, содержащее плоскую мишень, выполненную из металла, установленную на основании и закрепленную на нем с помощью прижима, содержащее также первую магнитную систему, расположенную внутри корпуса с первым каналом водяного охлаждения, при этом основание установлено на корпусе, содержащее также источник питания электрического разряда, отрицательным полюсом соединенный с корпусом, а положительным полюсом соединенный с заземляющим проводником, при этом мишень, основание, первая магнитная система и корпус расположены коаксиально вертикальной оси [RU 2401882].

Технический результат изобретения заключается в снижении рабочего давления и повышении качества наносимых покрытий.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для нанесения покрытий в вакууме, содержащее плоскую мишень, выполненную из металла, установленную на основании и закрепленную на нем с помощью прижима, содержащее также первую магнитную систему, расположенную внутри корпуса с первым каналом водяного охлаждения, при этом основание установлено на корпусе, содержащее также источник питания электрического разряда, отрицательным полюсом соединенный с корпусом, а положительным полюсом соединенный с заземляющим проводником, при этом мишень, основание, первая магнитная система и корпус расположены коаксиально вертикальной оси, введен источник ионов газа, расположенный коаксиально вертикальной оси, содержащий внутренний полюсный наконечник, включающий первую стенку, содержащий также внешний полюсный наконечник, включающий вторую стенку, при этом первая стенка и вторая стенка расположены напротив друг друга и образуют выходную апертуру, расположенную со стороны плоской мишени, при этом внутренний полюсный наконечник и внешний полюсный наконечник охватывают корпус с внешней стороны и отделены от него изолятором, содержащий также кольцевой анод со вторым каналом водяного охлаждения, плиту с третьим каналом водяного охлаждения, вторую магнитную систему, коаксиально расположенные вокруг корпуса, содержащий также высоковольтный источник питания, положительным полюсом соединенный с кольцевым анодом, а отрицательным полюсом соединенный с заземляющим проводником, причем первый канал водяного охлаждения расположен в первой магнитной системе.

Существует вариант, в котором первая стенка и вторая стенка выходной апертуры расположены параллельно вертикальной оси.

Существует также вариант, в котором первая стенка и вторая стенка выходной апертуры наклонены в сторону мишени и образуют с вертикальной осью угол.

На фиг. 1 изображено устройство для нанесения покрытий в вакууме, разрез.

На фиг. 2 изображено устройство для нанесения покрытий в вакууме, вид сверху.

На фиг. 3 изображено устройство для нанесения покрытий в вакууме с апертурой, расположенной под углом 8 к вертикальной оси, разрез. Угол 5 показан условно по отношению к оси, параллельной вертикальной оси.

На фиг. 4 изображено устройство для нанесения покрытий в вакууме с апертурой, расположенной под углом 5 к вертикальной оси, вид сверху.

Устройство для нанесения покрытий в вакууме содержит плоскую мишень 1, выполненную из металла, например из титана. Мишень 1 установлена на основании 2, выполненном из материала с высокой теплопроводностью, например из меди. Мишень 1 закреплена на основании 2 с помощью прижима 3, изготовленного из немагнитной стали, например из аустенитной коррозионно-стойкой стали. Устройство для нанесения покрытий в вакууме содержит также первую магнитную систему 4. Первая магнитная система 4 расположена внутри корпуса 5, изготовленного из немагнитной стали, например, из аустенитной коррозионно-стойкой стали и снабженного первым каналом водяного охлаждения 6. Этот канал подключен к источнику воды (не показан), в качестве которого можно использовать, например, охладитель с двойным контуром охлаждения. Основание 2 закреплено на корпусе 5. Устройство для нанесения покрытий в вакууме содержит также источник питания электрического разряда 7, отрицательным полюсом соединенный с корпусом 5, а положительным полюсом соединенный с заземляющим проводником 8. В качестве источника питания 7 можно использовать блок питания стабилизированного напряжения или тока с отрицательной полярностью выходного напряжения. В этом блоке имеется гальванически изолированный от корпуса выходной силовой разъем. Мишень 1, основание 2, первая магнитная система 4 и корпус 5 расположены коаксиально вертикальной оси 9. В качестве отличительных признаков в устройство для нанесения покрытий в вакууме введен источник ионов газа 10, расположенный коаксиально вертикальной оси 9. Этот источник, содержащий внутренний полюсный наконечник 11, включающий первую стенку 12, содержит также внешний полюсный наконечник 13, включающий вторую стенку 14. При этом первая стенка 12 и вторая стенка 14 расположены напротив друг друга и образуют выходную апертуру 15, расположенную со стороны плоской мишени 1. Внутренний полюсный наконечник 11 и внешний полюсный наконечник 13 могут быть изготовлены из немагнитной стали, например из аустенитной коррозионно-стойкой стали. Внутренний полюсный наконечник 11 и внешний полюсный наконечник 13 охватывают корпус 5 с внешней стороны и отделены от него изолятором 16, выполненного, например, из фторопласта. Источник ионов газа 10 содержит также кольцевой анод 17 со вторым каналом водяного охлаждения 18. Этот канал подключен к источнику воды (не показан), в качестве которого можно использовать, например, охладитель с двойным контуром охлаждения. В качестве материала кольцевого анода 17 можно использовать аустенитную коррозионно-стойкую сталь. Источник ионов газа 10 содержит также плиту 19 с третьим каналом водяного охлаждения 20. Этот канал подключен к источнику воды (не показан), в качестве которого можно использовать, например, охладитель с двойным контуром охлаждения. Источник ионов газа 10 содержит также вторую магнитную систему 21, коаксиально расположенную вокруг корпуса 5. В качестве второй магнитной системы можно использовать кольцевой постоянный магнит, изготовленный, например, из сплава на основе системы неодим-железо-бор. Источник ионов газа 10 содержит также высоковольтный источник питания 22, положительным полюсом соединенный с кольцевым анодом 17, а отрицательным полюсом соединенный с заземляющим проводником 8. В качестве источника питания 22 можно использовать блок питания стабилизированного напряжения или тока с положительной полярностью выходного напряжения. В блоке имеется гальванически изолированный от корпуса выходной высоковольтный разъем. В одном из вариантов первая магнитная система 4 состоит из постоянного центрального магнита 24, периферийного постоянного магнита 25, изготовленных, например, из сплава на основе системы неодим-железо-бор и установленных на магнитопроводе 23, изготовленном из электротехнической стали.

В одном из вариантов первая стенка 12 и вторая стенка 14 выходной апертуры 15 расположены параллельно вертикальной оси 9.

В другом варианте стенка 12 и вторая стенка 14 выходной апертуры 15 наклонены в сторону мишени 1 и образуют с вертикальной осью 9 угол 5. Угол 8 может быть в диапазоне от 0 до 15 градусов.

Устройство для нанесения покрытий в вакууме работает следующим образом.

В вакуумной камере (не показана), в которой установлено устройство для нанесения покрытий в вакууме, создается остаточное давление с помощью средств откачки (не показаны). Затем в вакуумную камеру подается рабочий газ, например аргон, до рабочего давления порядка 0,1 Па. При подаче на кольцевой анод 17 положительного потенциала от высоковольтного источника питания 22 между кольцевым анодом 17 и внутренним 11 и внешним 13 полюсными наконечниками зажигается электрический разряд при вакууметрическом давлении рабочего газа, например, аргона. В области горения разряда, образованной при пересечении силовых линий магнитного и электрического полей (не показана), происходят генерация ионов рабочего газа и их ускорение через выходную апертуру 15 по направлению к поверхности обрабатываемого изделия (установлено в вакуумной камере, не показано). Происходит обработка поверхности изделия потоком ускоренных ионов газа, результатом которой является ее нагрев и очистка от загрязнений. Далее, при подаче на корпус 5 отрицательного потенциала от источника питания 7 между корпусом 5 и внутренним 11 и внешним 13 полюсными наконечниками зажигается электрический разряд при вакууметрическом давлении рабочего газа, например аргона. В области горения разряда, образованной при пересечении силовых линий магнитного и электрического полей (не показана), происходит генерация ионов, которые, двигаясь по направлению к мишени 1, распыляют атомы материала на ее поверхности. Полученные атомы материала мишени 1 вылетают через прижим 3 по направлению к поверхности обрабатываемого изделия (установлено в вакуумной камере, не показана). Происходит одновременная обработка поверхности изделия потоками ускоренных ионов рабочего газа и атомов материала мишени.

То, что в устройство для нанесения покрытий в вакууме введен источник ионов газа 10, расположенный коаксиально вертикальной оси 9, содержащий внутренний полюсный наконечник 11, включающий первую стенку 12, содержащий также внешний полюсный наконечник 13, включающий вторую стенку 14, при этом первая стенка 12 и вторая стенка 14 расположены напротив друг друга и образуют выходную апертуру 15, расположенную со стороны плоской мишени 1, при этом внутренний полюсный наконечник 11 и внешний полюсный наконечник 13 охватывают корпус 5 с внешней стороны и отделены от него изолятором 16, содержащим также кольцевой анод 17 со вторым каналом водяного охлаждения 18, плиту 19 с третьим каналом водяного охлаждения 20, вторую магнитную систему 21, коаксиально расположенные вокруг корпуса 5, содержащий также высоковольтный источник питания 22, положительным полюсом соединенный с кольцевым анодом 17, а отрицательным полюсом соединенный с заземляющим проводником 8, позволяет сохранять работоспособность устройства при рабочих давлениях ниже 0,1 Па. При этом на поверхности обрабатываемого изделия синтезируются высококачественные плотные (без пор) покрытия с мелкозернистой структурой.

То, что первая стенка 12 и вторая стенка 14 выходной апертуры 15 расположены параллельно вертикальной оси 9, позволяет обрабатывать поверхность изделия потоком ионов рабочего газа с повышенными параметрами качества.

То, что первая стенка 12 и вторая стенка 14 выходной апертуры 15 наклонены в сторону мишени 1 и образуют с вертикальной осью 9 угол 8, позволяет обрабатывать поверхность изделия сходящимся потоком ионов рабочего газа с повышенными параметрами качества.

1. Устройство для нанесения покрытий в вакууме, содержащее плоскую мишень (1), выполненную из металла, установленную на основании (2) и закрепленную на нем с помощью прижима (3), первую магнитную систему (4), расположенную внутри корпуса (5) с первым каналом водяного охлаждения (6), и источник питания электрического разряда (7), отрицательным полюсом соединенный с корпусом (5), а положительным полюсом соединенный с заземляющим проводником (8), при этом основание (2) установлено на корпусе (5), а мишень (1), основание (2), первая магнитная система (4) и корпус (5) расположены коаксиально вертикальной оси (9) устройства, отличающееся тем, что оно снабжено источником ионов газа (10), расположенным коаксиально вертикальной оси (9) устройства и содержащим внутренний полюсный наконечник (11) с первой стенкой (12), внешний полюсный наконечник (13) со второй стенкой (14), кольцевой анод (17) со вторым каналом водяного охлаждения (18), плиту (19) с третьим каналом водяного охлаждения (20), вторую магнитную систему (21), коаксиально расположенную вокруг корпуса (5), высоковольтный источник питания (22), положительным полюсом соединенный с кольцевым анодом (17), а отрицательным полюсом соединенный с заземляющим проводником (8), при этом первая стенка (12) и вторая стенка (14) расположены напротив друг друга и образуют выходную апертуру (15), расположенную со стороны плоской мишени (1), а внутренний полюсный наконечник (11) и внешний полюсный наконечник (13) охватывают корпус (5) с внешней стороны и отделены от него изолятором (16), причем первый канал водяного охлаждения (6) расположен в первой магнитной системе (4).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая стенка (12) и вторая стенка (14) выходной апертуры (15) расположены параллельно вертикальной оси (9) устройства.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая стенка (12) и вторая стенка (14) выходной апертуры (15) наклонены в сторону мишени (1) и расположены под углом к вертикальной оси (9) устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к диагностике профилей (распределения плотности тока по сечению пучка) пучков ионов и атомов в мегаваттных квазистационарных (десятки и сотни секунд) инжекторах, предназначенных для нагрева плазмы и поддержания тока в термоядерных установках типа токамак.

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.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения коэффициентов диффузии водорода в различных конструкционных материалах, используемых в космической и атомной технике, в изделиях, подвергаемых наводороживанию и облучению в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к дефектоскопии и может быть использовано для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов, например пор, раковин, трещин, волосовин, закатов, непроплава и т.д.

Изобретение относится к приборам для измерения содержания летучих веществ в воздухе, в частности к фотоионизационным газоанализаторам. Фотоионизационный газоанализатор содержит ионизационную камеру (1), лампу вакуумного ультрафиолетового излучения (4) с окном (5) для вывода излучения в ионизационную камеру, две газовые линии (8) и (9), одна из которых служит для подвода анализируемого газа, а вторая - для подвода агента, используемого для очистки ионизационной камеры от загрязнений, и электронный блок (10), служащий для настройки газоанализатора, измерения сигнала ионизационной камеры и формирования управляющих воздействий.

Изобретение относится к устройствам СВЧ плазменной обработки материалов и может быть использовано при создании твердотельных приборов микро- и наноэлектроники, мощных дискретных твердотельных электронных приборов, в производстве подложек для электронных приборов, работающих в экстремальных условиях.

Устройство для ионной обработки внутренних поверхностей изделий миллиметрового диапазона предназначено для нанесения внутреннего электропроводящего покрытия из дорогостоящих материалов с малым удельным сопротивлением, в котором толщина скин-слоя должна быть 3…4 мкм.

Изобретение относится к технике испытаний и может быть использовано при наземной экспериментальной отработке радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов в диапазоне давлений окружающей среды от атмосферного до соответствующего глубокому вакууму.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для обработки материалов в среде низкотемпературной плазмы газового разряда, а именно к индукционным генераторам плазмы, размещаемым внутри технологического объема (рабочей камеры).

Изобретение относится к устройствам подачи порошкообразного материала в плазму и может быть использовано для подачи порошковых проб при спектральном анализе. .

Изобретение относится к технологии тонких пленок и может быть использовано при отработке технологии получения пленок, когда необходимо определить скорости напыления пленок в зависимости от расстояния источника материала-подложка.Техническим результатом изобретения является ускорение процесса контроля толщины скорости формирования пленки за счет упразднения дополнительных операций: вакуумизации камеры, перемещения подложки на новое расстояние мишень-подложка, формирование пленки, разгерметизация камеры.

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к магнетронным распылительным системам, и может быть использовано для нанесения покрытий методом магнетронного распыления металлической мишени в вакууме.

Использование: для изготовления микро- и наномеханических балок, обладающих заданным изгибом. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает нанесение жертвенного слоя на подложку, последовательное нанесение двух или более слоев материала балки, отличающихся величиной внутренних механических напряжений, формирование балки на поверхности жертвенного слоя с помощью фотолитографии и травления материала балки, удаление жертвенного слоя из-под балки, нанесение слоев материала балки выполняют методом высокочастотного магнетронного распыления мишени, а разные внутренние механические напряжения в слоях обеспечивают за счет разных значений напряжения постоянного смещения на подложке, при которых наносят слои, при этом заданный изгиб балки достигают путем подбора толщин слоев материала балки, значений напряжения смещения и количества слоев.

Изобретение относится к многослойному покрытию, сформированному на подложке из слоев твердых материалов, и к способу его формирования. В вакуумируемой рабочей камере (2), имеющей катодно-дуговой источник-испаритель (Q1) с испаряемым материалом (M1) и источник (Q2) магнетронного разряда с высвобождаемым при магнетронном разряде материалом (М2), работающий в режиме высокоионизированного импульсного магнетронного распыления (HIPIMS), на поверхности подложки (1) формируют по меньшей мере один контактный слой (S1), содержащий испаряемый материал (Ml), посредством вакуумного катодно-дугового испарения.

Изобретение относится к узлу катода магнетронного распылителя. Узел содержит мишень 1, закрепленную в стенках корпуса 4, первый электростатический экран 7, установленный с внешней стороны стенок корпуса 4 и основания 5.

Изобретение относится к установке магнетронного напыления тонких пленок из карбидов или нитридов кремния на подложку, выполненную из полупроводникового материала, керамики или стекла.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для синтеза и осаждения износостойких покрытий на изделиях в вакуумной камере. Устройство содержит вакуумную камеру, планарный магнетрон с плоской мишенью и источник питания разряда, соединенный положительным полюсом с вакуумной камерой и отрицательным полюсом с мишенью.

Изобретение относится к способу ионно-плазменного нанесения износостойкого и коррозионностойкого покрытия на изделия из алюминиевых сплавов. Поверхность очищают ионами аргона в плазме тлеющего разряда при напряжении разряда до 700 В, мощности до 1,5 кВт и рабочем давлении 1 Па в течение 10 мин.
Изобретение относится к способу получения тонких аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников с эффектом фазовой памяти и может быть использовано в качестве рабочего слоя в устройстве энергонезависимой фазовой памяти для электронной техники.

Изобретение относится к стеклу с оптически прозрачным покрытием и способу его изготовления и может быть использовано при изготовлении оптических элементов космических аппаратов.

Изобретение относится к технологии нанесения нанопленок в вакууме и может быть использовано в производстве изделий микроэлектроники. Устройство содержит вакуумную камеру, магнетрон с кольцевой зоной эрозии мишени и связанные кинематически с реверсивным электроприводом вакуумный ввод с поводковым зацепом и платформу с подложкодержателями. Подложкодержатели кинематически связаны посредством оси с роликами и установлены на платформе со смещением к центру мишени относительно зоны эрозии параллельно поверхности мишени. Ролики опираются на кольцевую направляющую, опорная поверхность которой имеет скос. В центре платформы, в нижней части оси, закреплена заслонка, выполненная в виде диска с отверстиями, размер которых не менее размера подложек. В верхней части оси, над платформой, установлен поводок, связанный с поводковым зацепом. На платформе установлены стопоры для возможности поворота заслонки в противоположные стороны. Изобретение направлено на снижение неравномерности толщины и повышение качества пленок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх