Мишень для распыления, имеющая увеличенную энергетическую совместимость

Изобретение относится к системе центрирования пластины, которая имеет пластину с держателем, в которой пластина центруется в держателе как при комнатной температуре, так и при более высоких температурах, независимо от теплового расширения пластины и держателя, и пластина может свободно расширяться в держателе при более высоких температурах. Изобретение относится в частности к мишени, имеющей рамочное крепление мишени, которое очень хорошо подходит для использования в источнике покрытия для покрытия мишени импульсным магнетронным распылением большой мощности. Технический результат - предотвращение разрушения мишени под воздействием гидростатического давления в охлаждающем трубопроводе. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к системе центрирования пластины, которая имеет пластину с держателем, в которой пластина центруется в держателе как при комнатной температуре, так и при более высоких температурах, независимо от теплового расширения пластины и держателя, и пластина может свободно расширяться в держателе при более высоких температурах. В частности, настоящее изобретение относится к мишени, имеющей рамочное крепление мишени, которое очень хорошо подходит для использования в источнике покрытия для покрытия мишени импульсным магнетронным распылением большой мощности.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Высокие плотности мощности требуются для того, чтобы выполнять процессы распыления экономичным образом. При этом, однако, чрезвычайно важным является охлаждение мишени для распыления.

На сегодняшний день мишени для распыления обычно охлаждаются прямо или косвенно.

Непосредственно охлаждаемая мишень схематично изображена для примера на Фиг. 2. Мощность, передаваемая к поверхности 1a мишени для распыления, передается задней стороне 1c мишени как функция удельной теплопроводности материала 1b мишени. Охлаждающая жидкость (обычно вода) течет через трубопровод 5 для охлаждающей жидкости (обычно водопровод) в корпусе 10 основания источника распыления и рассеивает поток тепла в соответствии с характеристиками потока. Для того чтобы плотно прикрепить мишень 1 к водопроводу 5, обычно используются винты 4, которые проходят через мишень 1 и корпус 10 основания источника распыления. Также необходимо обеспечить уплотнение 3 для предотвращения попадания воды в вакуумную камеру. Другие компоненты устройства охлаждения мишени для распыления этого типа, которые известны специалисту в данной области техники, не показаны на Фиг. 2.

Косвенно охлаждаемая мишень показана для примера на Фиг. 3. В этом случае трубопровод 5 для охлаждающей жидкости является замкнутым, создавая так называемую закрытую охлаждающую пластину. Мишень 1 прикрепляется (например, привинчивается или зажимается) к закрытой охлаждающей пластине так, чтобы задняя сторона 1c мишени 1 вошла в контакт с охлаждающей поверхностью, и прижим задней стороны 1c мишени к охлаждающей поверхности обеспечивает и облегчает теплоперенос от мишени к охлаждающей жидкости. Другие компоненты устройства охлаждающей пластины для мишени для распыления этого вида, которые известны специалисту в данной области техники, не показаны на Фиг. 2.

В зависимости от способа охлаждения или экстремальных плотностей мощности может образоваться высокая температура мишени, которая может вызвать потерю механической прочности материала мишени.

Примером является мишень, сделанная из алюминия, которая прикрепляется к охлаждающей пластине, как показано на Фиг. 3, винтами на краю охлаждающей пластины и прижимается к твердой охлаждающей поверхности. Когда нагрев происходит благодаря операции распыления в устройстве с охлаждающей пластиной мишени, как показано на Фиг. 3, мишень может расширяться до тех пор, пока не возникнут напряжения и механические деформации благодаря зажиму посредством винтов, которые оказывают негативное воздействие на отвод тепла к охлаждающей пластине, что может привести к разрушению мишени. Принимая во внимание эти граничные условия, плотность мощности в мишени для распыления, например сделанной из алюминия, должна быть ограничена величинами ниже 10 Вт/см2 и, если возможно, ниже 5 Вт/см2.

Другим важным способом зажима и охлаждения мишени является косвенное охлаждение посредством подвижной диафрагмы, как показано на Фиг. 4. Мишень прикрепляется к корпусу 10 основания источника распыления с помощью подходящих средств 9 (например, зажимами, винтами или байонетными креплениями). В охлаждающем трубопроводе 5, через который течет охлаждающая жидкость (как правило, вода), имеется гидростатическое давление, которое равномерно прижимает подвижную диафрагму к задней поверхности 1c мишени. Подвижная диафрагма этого вида может быть выполнена, например, как некоторая разновидность металлической пленки. По этой причине устройства охлаждающей пластины этого вида, которые снабжены подвижными диафрагмами, также упоминаются как пленочные устройства охлаждающей пластины или просто пленочные охлаждающие пластины.

Между диафрагмой и задней частью мишени следует ожидать образования области с уменьшенной теплопроводностью. Эта область может быть значительно улучшена путем вставки пластичного вкладыша из пленки, сделанного, например, из индия, олова или графита. Например, чрезвычайно тонкая самоприклеивающаяся углеродная пленка может приклеиваться к задней части мишени или к той стороне диафрагмы, которая должна находиться в контакте с задней частью мишени, как описано в международной патентной заявке WO 2013149692 A1, для того, чтобы оптимально улучшить теплопроводность.

Недостатком этого способа, однако, является тот факт, что гидростатическое давление подвергает мишень изгибающему напряжению. При чрезвычайно высоких плотностях мощности и повышенных температурах механическая прочность мишени часто является недостаточной для того, чтобы предотвратить изгиб и, следовательно, разрушение мишени. В частности, недостаточно использовать байонетные крепления в качестве опоры для зажима и крепления мишени к корпусу источника распыления. Например, мишени из алюминия и титана или из алюминия и хрома, которые, как правило, производятся с использованием порошковой металлургии, становятся очень мягкими и пластичными при температурах выше 200°C. В результате при температурах выше 200°C такие мишени часто выгибаются и разрушаются.

ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является создать устройство источника распыления, которое позволяет использовать устройство охлаждающей пластины с подвижной диафрагмой, в котором при высоких температурах мишень не разрушается под воздействием гидростатического давления в охлаждающем трубопроводе устройства охлаждающей пластины.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения решается путем создания источника покрытия с центрующей пластину системой такого вида, который описан в пункте 1 формулы изобретения.

Система центрирования пластины в соответствии с настоящим изобретением имеет пластину с держателем, как схематично изображено на Фиг. 1, в которой пластина 1 имеет переднюю сторону 1a, заднюю сторону 1c и поверхность 1d внешнего края, которая проходит от передней части задней поверхности и состоит из первого материала 1b с первым коэффициентом теплового расширения α1, а держатель имеет рамочное крепление 2 пластины с внутренней частью 2e для приема пластины и состоит из второго материала со вторым коэффициентом теплового расширения α2, и характеризуется тем, что:

- при комнатной температуре окружность внутренней части 2e крепления пластины больше, чем окружность поверхности 1d края пластины 1, в результате чего, когда пластина 1 находится в отцентрованном положении в креплении 2 пластины, имеется зазор с определенной шириной S зазора между поверхностью края пластины и внутренней частью крепления пластины, и

- поверхность края, предпочтительно поверхность 1d края, находящаяся ближе к дну 1c, имеет один или более направляющих выступов 1f, которые простираются наружу за поверхность 1d края, предпочтительно в плоскости, которая является по существу параллельной задней поверхности 1d пластины 1, и входят в соответствующие пазы 2n внутренней части 2e крепления 2 пластины, и/или поверхность 1d края имеет один или более пазов 1n, которые простираются внутрь за поверхность 1d края, предпочтительно в плоскости, которая является по существу параллельной задней поверхности пластины, и соответствующие направляющие выступы 2f на внутренней части 2e крепления 2 пластины входят в эти пазы;

- система центрирования пластины имеет по меньшей мере три такие пары "направляющий выступ/паз", которые зацепляются друг за друга, и

для каждой пары "направляющий выступ/паз" ширина профилей в направлении, касательном к поверхности края пластины, и длина профилей в направлении, перпендикулярном к поверхности края пластины, соответствуют друг другу так, чтобы при комнатной температуре зазор SB в касательном направлении был меньше, чем зазор SL в перпендикулярном направлении, и в то же самое время SL≥S, и

- пары "направляющий выступ/паз" распределяются так, чтобы положение MN середины ширины паза совпадало с положением MF середины ширины соответствующего направляющего выступа в каждой из пар "направляющий выступ/паз", и это положение выбирается так, чтобы при комнатной температуре оно было расположено в осевом направлении от центра PZ пластины, положение которого, после теплового расширения пластины 1 или пластины 1 и крепления 2 пластины при более высоких температурах, остается неизменным в том же самом осевом направлении от центра PZ пластины, и как при комнатной температуре, так и при более высоких температурах, при которых пластина 1 или пластина 1 и крепление 2 пластины расширяются, пластина 1 в креплении 2 пластины остается закрепленной так, чтобы она была всегда отцентрована в креплении пластины за исключением самое большее зазора SB.

В системе центрирования пластины в соответствии с настоящим изобретением линейный коэффициент теплового расширения материала пластины предпочтительно является более высоким, чем линейный коэффициент теплового расширения материала держателя, или по меньшей мере равен ему, то есть α1≥α2, предпочтительно α1>α2.

Особенно предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения относится к системе "пластина-держатель", которая имеет дискообразную пластину с держателем, в которой пластина имеет круглую поверхность, проходящую через широкие области ее окружности, и имеет внешний край пластины, и материал пластины имеет первый коэффициент теплового расширения α1, а держатель имеет круглое отверстие, проходящее через широкие области его окружности, которое ограничивается внутренним краем держателя, и материал держателя имеет второй коэффициент теплового расширения α2, характеризующийся тем, что

- при комнатной температуре окружность отверстия держателя больше, чем окружность поверхности пластины, в результате чего при отцентрованном положении пластины в отверстии держателя имеется зазор с определенной шириной зазора S между краем пластины и внутренним краем держателя, и

- α2<α1 и

- край пластины имеет один или более выступов, которые, если смотреть от центральной точки круглой поверхности, простираются на длину выступа из поверхности края пластины в радиальном направлении и входят в соответствующие пазы с длинами пазов края держателя, и/или край пластины имеет один или более пазов, которые, если смотреть от края пластины, простираются на длину паза к центральной точке круглой поверхности и в которые входят соответствующие выступы с длинами выступа на краю держателя, причем система "пластина-держатель" имеет по меньшей мере три такие пары паз/выступ, и для пар паз/выступ длины выбираются таким образом, чтобы при комнатной температуре, за исключением радиального промежутка, составляющего максимум d, каждый из пазов зацеплялся в радиальном направлении выступом, размер которого соответствует ширине S зазора, а для пар паз/выступ в касательном направлении профили ширины согласовываются друг с другом так, чтобы паз мог функционировать как направляющий рельс для соответствующего выступа, чей зазор sp (sp=SB) в касательном направлении меньше чем S, и в результате как при комнатной температуре, так и при более высоких температурах, при которых пластина расширяется больше, чем держатель, расширяющаяся пластина удерживается так, чтобы она была всегда отцентрована в держателе за исключением самое большее зазора sp.

Коэффициент расширения или коэффициент теплового расширения является величиной, которая описывает поведение материала относительно изменений в его размерах при изменении температуры, и поэтому также часто называется коэффициентом теплового расширения. Тепловое расширение является эффектом, который отвечает за это. Тепловое расширение зависит от используемого материала; поэтому этот коэффициент является зависящей от материала физической константой. Так как тепловое расширение во многих материалах не происходит равномерно во всех температурных интервалах, сам коэффициент теплового расширения является зависящим от температуры и поэтому указывается для конкретной референсной температуры или конкретного температурного интервала.

Существует различие между продольным коэффициентом теплового расширения α (также известным как линейный коэффициент теплового расширения) и пространственным коэффициентом теплового расширения ϒ (также известным как пространственный коэффициент расширения, коэффициент объемного расширения или кубический коэффициент расширения).

Продольный коэффициент расширения α является константой пропорциональности между изменением температуры dT и относительным изменением длины dL/L твердого тела. Следовательно, он используется для того, чтобы описать относительное изменение длины, которое происходит с изменением температуры. Он является зависящей от материала величиной, единицей измерения которой является K-1 (обратный Кельвин), и определяется в соответствии со следующим уравнением: α=1/L⋅dl/dT; в упрощенной форме уравнение выглядит как Lfinal≈Linitial⋅(1+αΔT).

Соответственно можно, например, вычислить, какую длину пластина будет иметь в конкретном направлении поверхности пластины при максимальной рабочей температуре. Аналогичным образом размеры могут быть вычислены в соответствии с тепловым расширением держателя. Таким образом возможно вычислить ширины зазора между пластиной и держателем, которые необходимы для того, чтобы гарантировать свободное тепловое расширение пластины в держателе вплоть до максимальной рабочей температуры.

Можно предположить, например, что L1final≈α1⋅L1initial⋅ΔT1, где L1final является длиной пластины в конкретном направлении (то есть диаметром в случае дискообразной пластины) при температуре Tfinal (например, при максимальной рабочей температуре пластины), α1 является коэффициентом линейного теплового расширения пластины в диапазоне рабочих температур, L1initial является длиной пластины в том же самом направлении, но при температуре Tinitial (например, при комнатной температуре), и аналогичный подход может быть применен для вычисления размеров держателя при температуре Tfinal, за исключением того, что учитываются форма и размеры держателя и коэффициент линейного теплового расширения материала держателя.

Предпочтительно ширины зазора между пластиной и держателем выбираются так, чтобы пластина могла свободно расширяться в держателе вплоть до температуры по меньшей мере 450°C, предпочтительно по меньшей мере 500°C, еще более предпочтительно по меньшей мере 650°C.

Предпочтительно пазы и/или выступы в пластине распределяются равноудалено друг от друга.

Предпочтительно держатель является кольцевым или имеет кольцевую часть для размещения пластины.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения пластина может быть дискообразной мишенью, которая имеет направляющие, расположенные звездообразно, причем каждая пара направляющих имеет общую ось, которая располагается в центре мишени, и эти направляющие выступают в соответствующие пазы держателя, которые расположены звездообразно; например держатель является частью устройства охлаждающей пластины. Следовательно, мишень центруется на охлаждающей пластине независимо от температуры конструкцией охлаждающей пластины мишени в соответствии с настоящим изобретением. Следовательно, в случае использования анодного кольца вокруг мишени возможно, чтобы зазор между мишенью и анодным кольцом оставался концентрическим, для чего он удерживается концентрическим в соответствии с настоящим изобретением.

Таким образом возможно избежать коротких замыканий, которые могут произойти благодаря непреднамеренному контакту между мишенью, работающей в качестве катода, и анодным кольцом.

Также в результате этого контактная поверхность между мишенью и держателем мишени в устройстве охлаждающей пластины (например, между мишенью и кольцом держателя мишени) остается концентрической, и когда используются пленочные охлаждающие пластины, в мишени создаются однородные напряжения. Таким образом возможно минимизировать площадь контакта.

Вместо обеспечения пазов в охлаждающей пластине, в которые входят выступы мишени, также возможно обеспечить пазы в мишени и выполнить принимающий корпус устройства охлаждающей пластины, например удерживающее мишень кольцо, с выступающими внутрь выступами, которые входят в пазы мишени, как показано на Фиг. 5.

Особенное преимущество достигается при использовании настоящего изобретения в существующих охлаждающих пластинах, в которых чрезмерно малый зазор между мишенью и охлаждающей пластиной может быть увеличен с помощью распорного кольца. Если мишень устанавливается в распорном кольце, и это кольцо затем крепится к охлаждающей пластине, тогда возможно увеличить полный зазор (зазор 1 и зазор 2) между мишенью и охлаждающей пластиной и таким образом также увеличить используемую мощность, как показано на Фиг. 6.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения система центрирования пластины в система в соответствии с настоящим изобретением является системой центрирования мишени, в которой пластина 1 является мишенью 1, держатель 2 является держателем мишени, и рамочное крепление 2 пластины является рамочным креплением 2 мишени для размещения мишени 1.

Предпочтительно мишень в соответствии с настоящим изобретением имеет верхнюю сторону 1a, нижнюю сторону 1c и внешнюю сторону 1d; верхняя или передняя сторона мишени определяет первую поверхность, нижняя или задняя сторона мишени определяет вторую поверхность, и внешняя или наружная поверхность края мишени определяет третью поверхность, которая простирается от верхней поверхности до нижней поверхности.

Рамочное крепление 2 мишени имеет внутреннюю часть 2e, которая снабжена направляющими выступами 2f и/или пазами 2n; направляющие выступы 2f простираются внутрь за внутреннюю часть 2e, и/или пазы 2n простираются наружу за внутреннюю часть 2e.

Поверхность 1d края мишени соответственно снабжена направляющими выступами 1f и/или пазами 1n, предпочтительно в той области поверхности 1d, которая находится ближе к нижней стороне 1c, с направляющими выступами 1f, простирающимися наружу за поверхность 1d края, предпочтительно по существу параллельно второй поверхности 1c, и/или пазы 1n простираются внутрь за поверхность 1d края, предпочтительно по существу параллельно второй поверхности 1c.

Для того чтобы удержать мишень, по меньшей мере три направляющих выступа и/или паза, отстоящих друг от друга, предусматриваются в мишени и в креплении мишени так, чтобы направляющие выступы мишени и/или крепления мишени были удержаны в соответствующих пазах крепления мишени и/или мишени, когда мишень присоединяется к креплению мишени.

Направляющие выступы и/или пазы делаются так, чтобы в каждой паре "направляющий выступ/паз" ширина и длина паза были больше, чем ширина и длина соответствующего направляющего выступа.

Предпочтительно все пазы имеют одну и ту же форму и одни и те же размеры, и все направляющие выступы имеют одну и ту же форму и одни и те же размеры.

Пары "направляющий выступ/паз" распределяются так, чтобы в каждой паре "направляющий выступ/паз" положение центра ширины паза совпадало с положением центра ширины соответствующего направляющего выступа, и это положение выбирается так, чтобы при комнатной температуре оно было расположено в осевом направлении из центра мишени, который остается неизменным в том же самом осевом направлении из центра мишени после теплового расширения мишени и/или крепления мишени при более высоких температурах.

Мишень может иметь любую форму, например она может быть круглой, прямоугольной, квадратной, треугольной или овальной мишенью для распыления.

Предпочтительно рамочное крепление мишени делается из специальной жесткой термостабильной стали, которая принимает мишень, например мишень для распыления, так, чтобы она удерживалась плавающим образом.

Широкие допуски между рамочным креплением мишени и мишенью для распыления позволяют расширение при увеличении температуры без создания механических напряжений.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения мишень имеет форму диска.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения рамочное крепление мишени является удерживающим кольцом.

Удерживающее кольцо в соответствии с настоящим изобретением имеет верхнюю сторону 2a, нижнюю сторону 2c, внутреннюю сторону 2e и внешнюю сторону 2d; удерживающее кольцо 2 служит для механического присоединения мишени к корпусу 10 источника распыления, и в данном случае внутренняя сторона 2e кольца держателя по меньшей мере частично охватывает внешнюю сторону 1d мишени.

Внутренняя сторона кольца держателя имеет множество из по меньшей мере трех направляющих пазов или направляющих штифтов, которые выполняют функцию центрирования.

Соответственно, внешняя сторона мишени имеет радиальные "направляющие лапки" или "направляющие пазы" так, чтобы мишень всегда центрировалась в удерживающем кольце.

Множество обратных пазов и/или продолжений внутренней стороны кольца держателя, которые соответствуют направляющим штифтам и/или направляющим пазам на/во внешней стороне мишени, центруют мишень в кольце держателя, и зазор между внешней стороной мишени и внутренней стороной кольца держателя выбирается так, чтобы изменения длины и ширины могли происходить во всех направлениях.

Предпочтительно мишень сначала устанавливается в кольце держателя так, чтобы соответствующие "направляющий штифт/паз" и/или пары "направляющий паз/выступ" были совмещены, и в случае необходимости используется крепежный зажим для механического прикрепления мишени к кольцу держателя. Стопорная шайба, например, может особенно хорошо подходить для использования в качестве крепежного зажима в этом контексте.

Кольцо держателя в контексте настоящего изобретения также рассматривается как "распорное кольцо" и поэтому также упоминается как распорное кольцо, потому что оно помещается между мишенью и корпусом источника распыления.

Предпочтительно корпус источника распыления имеет охлаждающее устройство для охлаждения мишени, выполненное в форме закрытой охлаждающей пластины с подвижной диафрагмой, так, чтобы очень хорошее охлаждающее действие и хорошая теплопроводность достигались посредством подвижной диафрагмы, которая прижимается к задней стороне мишени.

Если корпус источника распыления имеет устройство охлаждающей пластины с подвижной диафрагмой, то особенно выгодно, чтобы распорное кольцо было сделано из очень жесткой, термостабильной, немагнитной стали. Это предотвращает изгиб распорного кольца и, следовательно, мишени, который может происходить благодаря гидростатическому давлению, которое равномерно прижимает подвижную диафрагму к задней стороне мишени.

Например, кольцо держателя куется из термостабильной стали, такой как сталь 1,3974, и термически обрабатывается на твердый раствор при температуре 1020°C в течение 1 час.

Кольцо держателя предпочтительно имеет байонетные элементы на своей внешней стороне, что облегчает для мишени в соответствии с настоящим изобретением, которая уже помещена в кольцо держателя, ее установку или удаление из корпуса источника распыления.

Для того чтобы улучшить теплопроводность и таким образом уменьшить тепловую нагрузку и увеличить плотность мощности в мишени для распыления, к задней стороне мишени предпочтительно клеится углеродная пленка, как упомянуто в патентном документе WO 2013149692 A1.

Используя систему удерживающего мишень крепления/корпуса источника распыления в соответствии с настоящим изобретением, возможно работать с мишенями как при низких плотностях мощности распыления, например в диапазоне от >0 Вт/см2 до <50 Вт/см2, так и при очень высоких плотностях мощности распыления, например от 50 Вт/см2 до 100 Вт/см2.

В соответствии с настоящим изобретением допуск на промежуток между внешней стороной мишени и внутренней стороной кольца держателя должен быть выбран так, чтобы процент расширения различных материалов 1 и 2 вычислялся с различными коэффициентами расширения α1 и α1. Например, для комбинации мишени, сделанной из типичного материала покрытия, такого как алюминий или титан, и кольца держателя, сделанного из стали 1,3974, как описано выше, можно выбрать допуск на промежуток величиной от 0,5 до 1,5% от соответствующего размера, более предпочтительно от 0,75 до 1,25%.

Другими словами, в соответствии с настоящим изобретением для такой системы и для диаметра мишени 150 мм можно выбрать допуск S/2 на радиальный промежуток, равный 0,5 мм, то есть полный допуск S на промежуток, равный 1 мм для диаметра, что соответствует приблизительно 0,7%. Предпочтительно допуск S/2 на радиальный промежуток в этой связи составляет от 0,1 мм до 5 мм, более предпочтительно S/2 составляет от 0,3 мм до 1 мм и особенно предпочтительно S/2 составляет приблизительно 0,5 мм.

Если мишень снабжается направляющими выступами в соответствии с настоящим изобретением, то направляющие выступы предпочтительно делаются из того же самого материала, что и мишень.

Если кольцо держателя снабжается направляющими выступами в соответствии с настоящим изобретением, то направляющие выступы предпочтительно делаются из того же самого материала, что и кольцо держателя.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения передняя поверхность мишени не является плоской.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом настоящего изобретения передняя поверхность мишени больше, чем задняя поверхность мишени.

Таким образом, раскрыт источник покрытия в качестве обеспечения материалом для покрытия осаждением из паровой фазы (PVD), включающий в себя:

a) пластину, удерживаемую в держателе, имеющую переднюю сторону пластины, заднюю сторону пластины, а также средство центрирования; передняя сторона пластины предназначена для преобразования материала покрытия с поверхности в газовую фазу во время процесса PVD, а средство центрирования реализуется так, чтобы гарантировать центрирование пластины при различных температурах пластины;

b) охлаждающее устройство, предусмотренное на задней стороне пластины и снабженное закрытой охлаждающей пластиной, которая выполнена в виде подвижной диафрагмы, для обеспечения хорошего термоконтакта между задней частью пластины и диафрагмой к задней стороне пластины приклеена самоприклеивающаяся графитовая пленка,

причем на держателе и охлаждающем устройстве предусмотрены элементы байонетного крепления, обеспечивающие возможность прикрепления держателя с отцентрированной пластиной к охлаждающему устройству посредством байонетного крепления.

В источнике покрытия материал пластины может иметь первый коэффициент теплового расширения α1, а материал держателя может иметь второй коэффициент теплового расширения α2, где α1>α2.

В источнике покрытия в области края задней стороны пластины держатель может включать в себя примыкающую часть для плоского основания пластины, и выше передней стороны пластины держатель может включать в себя паз так, чтобы после того, как пластина вставлена в держатель, последний может быть закреплен посредством пружинящего стопорного кольца, которое защелкивается в пазу.

В источнике покрытия держатель может быть сделан из жесткой, термостабильной, немагнитной стали, предпочтительно стали 1,3974, которая куется и подвергается термообработке на твердый раствор при температуре 1020°C в течение одного часа.

Источник покрытия может быть снабжен средством для присоединения к источнику напряжения, которое позволяет применить отрицательный потенциал к мишени относительно электрода, так, чтобы мишень могла использоваться в качестве катода, а электрод мог использоваться в качестве анода.

Анод может быть размещен вокруг мишени и может быть выполнен в форме анодного кольца.

Также раскрыта система PVD по меньшей мере с одним источником покрытия, как описано выше.

1. Источник покрытия в качестве обеспечения материалом для покрытия физическим осаждением из газовой фазы (PVD), включающий в себя:

a) пластину, удерживаемую в держателе, имеющую переднюю сторону пластины, заднюю сторону пластины, а также средство центрирования; причем держатель имеет рамочное крепление мишени для размещения пластины в качестве мишени, передняя сторона пластины предназначена для преобразования материала покрытия с поверхности в газовую фазу во время процесса PVD, а средство центрирования выполнено с обеспечением центрирования пластины при различных температурах пластины; и

b) охлаждающее устройство, предусмотренное на задней стороне пластины и снабженное охлаждающим трубопроводом и закрытой охлаждающей пластиной, выполненной в виде подвижной диафрагмы; при этом для обеспечения термоконтакта между задней стороной пластины и диафрагмой к задней стороне пластины приклеена самоприклеивающаяся графитовая пленка,

причем на держателе и охлаждающем устройстве предусмотрены элементы байонетного крепления, обеспечивающие возможность прикрепления держателя с отцентрированной пластиной к охлаждающему устройству посредством байонетного крепления, причем для удерживания мишени в мишени и в креплении мишени выполнены по меньшей мере три направляющих выступа и/или паза, отстоящих друг от друга, так что направляющие выступы мишени и/или крепления мишени удерживаются в соответствующих пазах крепления мишени и/или мишени, когда мишень присоединена к креплению мишени, причем комплекты направляющих выступов и пазов распределены так, что в каждом комплекте направляющего выступа и паза положение центра ширины паза совпадает с положением центра ширины соответствующего направляющего выступа, причем это положение выбрано так, что при комнатной температуре оно расположено в осевом направлении из центра мишени, который остается неизменным в том же самом осевом направлении из центра мишени после теплового расширения мишени и/или крепления мишени при увеличенной температуре, причем материал пластины имеет первый коэффициент теплового расширения α1, а материал держателя имеет второй коэффициент теплового расширения α2, где α1>α2.

2. Источник покрытия по п.1, отличающийся тем, что в области края задней стороны пластины держатель имеет опорную поверхность для плоского основания пластины, а выше передней стороны пластины держатель имеет выемку так, что после того, как пластина вставлена в держатель, последний закрепляется посредством пружинящего стопорного кольца, которое защелкивается в выемке.

3. Источник покрытия по п.1, в котором держатель выполнен из термостабильной, немагнитной стали, предпочтительно стали 1,3974, которая куется и подвергается термообработке на твердый раствор при температуре 1020°C в течение одного часа.

4. Источник покрытия по п.1, выполненный с возможностью снабжения средствами для присоединения к источнику напряжения, которые позволяют применить отрицательный потенциал к мишени относительно электрода, для обеспечения возможности использования мишени в качестве катода, а электрода в качестве анода.

5. Источник покрытия по п.4, в котором анод размещен вокруг мишени и выполнен в виде анодного кольца.

6. Система физического осаждения из газовой фазы (PVD) по меньшей мере с одним источником покрытия по одному из пп.1-5.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нанесения покрытий путем осаждения из газовой фазы. Дискообразная пластина центруется в держателе как при комнатных температурах, так и при более высоких температурах, независимо от теплового расширения пластины и держателя, при этом пластина может свободно расширяться в держателе при более высоких температурах.

Изобретение относится к способу получения гетероструктуры Mg(Fe1-xGax)2O4/Si со стабильной межфазной границей пленка/подложка, где х=0,05÷0,25. Осуществляют нанесение на полупроводниковую подложку монокристаллического кремния пленки галлий-замещенного феррита магния Mg(Fe1-xGax)2O4, где х=0,05÷0,25.

Изобретение относится к способу получения тонких пленок теллурида кадмия. Способ включает предварительный подогрев поверхности распыляемой мишени из теллурида кадмия до заданной температуры и ее магнетронное распыление на постоянном токе.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для синтеза и осаждения металлических покрытий на токопроводящих изделиях в вакуумной камере. Устройство для синтеза и осаждения металлических покрытий на токопроводящих изделиях содержит рабочую камеру с каналом вакуумной откачки, плоские мишени планарных магнетронов на стенках камеры, источники электропитания магнетронных разрядов, соединенные отрицательными полюсами с мишенями, а положительными полюсами с камерой.

Изобретение относится к плазменно- дуговому устройству для формирования покрытий и может быть эффективно использовано при формировании защитных и биосовместимых слоев дентальных и ортопедических имплантатов, при изготовлении технологических слоев электролитических ячеек тонкопленочных интегральных аккумуляторов и в химических реакторах, которые работают в агрессивных средах и в условиях высоких температур.

Слои hipims // 2633672
Изобретение относится к способу осаждения систем слоев PVD из газовой фазы с помощью напыления по меньшей мере на одну подложку. К подложке прикладывают напряжение смещения и осаждают по меньшей мере один первый слой HIPIMS и один второй слой HIPIMS с помощью метода HIPIMS.

Настоящее изобретение относится к импульсному магнетронному распылению. Способ физического нанесения покрытия из газовой фазы путем распыления в вакуумированной камере для нанесения покрытий включает следующие этапы: a) подготовка генератора с заданной постоянной отдачей мощности, предпочтительно, по меньшей мере после подключения и по окончании интервала увеличения мощности, b) подключение генератора, c) присоединение первого частичного катода к генератору так, чтобы мощность генератора подавалась на первый частичный катод, d) отсоединение генератора от первого частичного катода по окончании заданного первого интервала импульсов высокой мощности, соответствующего первому частичному катоду, e) присоединение второго частичного катода к генератору так, чтобы мощность генератора подавалась на второй частичный катод, f) отсоединение генератора от второго частичного катода по окончании заданного второго интервала импульсов высокой мощности, соответствующего второму частичному катоду.

Изобретение относится к способу реактивного распыления, в котором посредством ионной бомбардировки с поверхности первой мишени выбивается материал и переходит в газовую фазу, при этом к мишени прилагается отрицательное импульсное напряжение таким образом, что на поверхности мишени возникает электрический ток с плотностью тока, составляющей более 0,5 А/см2, так что переходящий в газовую фазу материал, по меньшей мере, частично ионизирован и в нем создается поток реактивного газа, реактивный газ вступает в реакцию с материалом поверхности мишени.

Изобретение относится к способу предоставления импульсов мощности для PVD-распыляемого катода, который содержит компонент приема мощности и частичный катод, при этом во время интервала нарастания мощности генератора мощность в компоненте приема мощности снижается, а затем мощность снижается на частичном катоде, причем переключение осуществляется таким образом, что отдача мощности от генератора, предоставляющего мощность, не должна прерываться.

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.

Изобретение относится к распределителю мощности, который в состоянии последовательно и без перерыва отдачи мощности генератором постоянного тока DC распределить большую мощность генератора постоянного тока DC на более чем две мишени. Распределитель мощности выполнен с возможностью последовательно и без перерыва отдачи мощности распределять по существу постоянную мощность генератора постоянного тока на более чем две мишени (A, B, C, …, X) установки для нанесения покрытий, причем распределитель мощности содержит схему, соединяющую выход генератора постоянного тока со всеми более чем двумя мишенями (A, B, C, …, X), а другой выход генератора постоянного тока после первого омического резистора (RТ) в точке разветвления разветвляется в соответствии с количеством мишеней. Каждая мишень (A, B, C, …, X) соединена с одной из ветвей, причем ветви содержат соответственно по одному соотнесенному с мишенью первому переключателю (SA, SB, SC … SX), посредством которых может прерываться линия, ведущая к соотнесенной мишени. Второй омический резистор (RD) подсоединен при подключенном генераторе постоянного тока через второй переключатель (SD) параллельно более чем двум мишеням (A, B, C, …, X) и первому омическому резистору (RТ) к выходам генератора постоянного тока и предназначен для обеспечения стока мощности, в особенности во время интервала восстановления мощности и/или при дугообразовании. Кроме того, изобретение относится к источнику ионного распыления, содержащему вышеописанный мощный генератор. Технический результат - повышение надежности работы мишени. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к концевому блоку для вращающейся распыляемой мишени, такой как вращающаяся мишень для магнетронного распыления. Установка для распыления включает в себя один или более таких концевых блоков, предусматривает расположение электрического контакта (контактов), например, щетки (щеток) между токосъемником и ротором в концевом блоке (блоках) в области под вакуумом. Техническим результатом является возможность эффективного охлаждения, в частности водяного охлаждения как ротора, так и токосъемника, а также повышение скорости распыления до 20 %. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к системе центрирования пластины, которая имеет пластину с держателем, в которой пластина центруется в держателе как при комнатной температуре, так и при более высоких температурах, независимо от теплового расширения пластины и держателя, и пластина может свободно расширяться в держателе при более высоких температурах. Изобретение относится в частности к мишени, имеющей рамочное крепление мишени, которое очень хорошо подходит для использования в источнике покрытия для покрытия мишени импульсным магнетронным распылением большой мощности. Технический результат - предотвращение разрушения мишени под воздействием гидростатического давления в охлаждающем трубопроводе. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх