Устройство для нанесения покрытий в вакууме

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПО,КРЫТИЙ В ВАКУУМЕ, со.л,ерж,зщее рас ,.. - V Изобретение .относится к нанесению покрытий 8 вакууме и может найти применение в микроэлектронике, машиностроении, оптике. Известно устройство для нанесения по:крытий путем конденсации ионизированных частиц, из.влечеичых из плазмы с помощью градиента магнитного поля. Недостатком извЭстного устройства--явля .ется малаяпроизводительность, обусловленная тем,- что плазма генерируется в направлении, перпендикулярном силовым линиям магнитного поля. Известно также устройство для нанесения покрытий в вакууме, содержащее камеру-анод с соленоидом, электроизолиров .анную крыщку, на которой размещен расходуемый катод, поджигающий электрод и дополнительный соленоид, включенный встречно с соленоидом камеры, причем камера снабжена электроизолиррванным экраном , установленным. против расходуемого катода. ; Недостатком указанного устройства яв- -ляется низкая плотность ионного тока походуемый катод, камеру-анод, поджигаюliiviM электрод и последовательно установленные стабилизирующий и фокусируюа1Ий соленоиды, отличающееся тем, что, с целью увеличения производительности, улучшения качес;тва покрытия и упрощения конструкции, расходуемый катод установлен эксцентрично относительно оси сим-метрии кам,еры-анода и соленоидов и смещен в сторону подложки, а подложкз размещена запределами фокусирующего соленоидэ вне зоны прямой видимости со стороны расходуемого катода . стуг{ающего на подложку, и, соответственно , ймэкая производительность. Наиболее близким по технической сущности к заявленному является устройство для нанесения покрытий в вакууме, содержащее расходуемый катод, камеру-анод, поджигающий электрод и последоватэльно установленные стабилизирующий и фс кусирующий соленоиды и систему для создания градиента напряженности магнитного поля в направлении от катода к подложке. Недостатком известного устройства для нанесения покрытий в вакууме с магнитным сепаратором является низкий коэффициент использования распыляемого материала катод и, как следствие, низкая производительность , что обуславливается, во-первых, отражением заряженных частиц от градиента напряженности магнитного поля, нарастающего по мере приближения к выходу системы, и, во-вторых, наличием поперечно . гамагнитного поля, ответственного за осаждение потока на поверхности сепаратора. Кроме того, конструкция устройства сложна м обусловливает контакт потока плазмы с.

лФ @ Ъф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РГСПУБЛИК (s»s С 23 С 14/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОткРБГгиям

Г1РИ ГKI-IT СССР

СПИ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТО РС!(ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р твен- Б сущйство одер(21} 33792.95/21 (22) 05,01.82 (46) 30,09,92, Бюл. N. 36 (72) А, Я. Колпаков, А, И. Маслов, Г. К, Дмитриев и В, П..Гончаренко (53) 621;793, 14(088.8) (56) Патент США и 3992625, кл, Н 01 Г39/34, 1976.

Авторское свидетельство СССР

К" 5638?6, кл, С 23 С 15/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N 605425>, кл. С 23 С 15/08, 1976. (54)(57) УСТРОЙС ГВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ

ПОКРЫТИЙ В ВАКУУМЕ. содержащее расИзобретенле относигся к нанесению покрытий в вакууме и мо>кет найти применение в микроэлектронике, машиностроении, оптике, Известно устройство для нанесения покрытий путем конденсации ионизированных частиц, извлеченчы>: из плазмы с помощь10 градиента маг::-!N!He>i поля.

Недостатком известного устройства -яв ляется малая производительность; обусловленная тем, что плазма генерируется в направлении, перпендикулярном силовым линиям магнлтного поля, Известно так>ке устаойсгва для нанесения покрытий в вакууме, содержащее камеру-анод с соленоидам, электроизолированную крышку, на которой размещен расходуемый катод, поджигающий электрод и дополнительный соленоид, включенный встречно с соленоидам камеры, причем камера снабжена электроизалированным экраном, ус1анозленным. против расходуемого катода, Недостатком указанного устройства яв. Ляетс . низкая плотность ионного тока. по„„ Ц „„ Ii 074145 А", ходуемый катод, камеру-анод, поджигающлй электрод и г.аследовательно установленные стабилизирующий и фокусирующий соленоиды, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увели ения производительности, улучшения качества покрытия и упрощения конструкции, расхоцуемый катод установлен эксцентрично относительно оси симметрии камеры-анода и соленоидов и смещен в сторону подложки, а подложка размещена за пределами фокусирующего соленоид-. вне зоны прямой влдимасти со стороны расходуемогз катода. ступающего на подложку, и, соответс но, низкая производитель IocTb.

Наиболее близким по техническои ности к заявленному является устро для нанесения покрытий в вакууме, с жащее расходуемый катод, камеру-анод, поджигающий электрод и последовательна установленные стабилизирующий и фс кусирующий соленоиды и систему для создания градиента напряженности магнитного поля в направлении от катода к подложке, Недостатком известного устройства для нанесения покрытий в вакууме с магнитным сепаратором является низкий коэффициент использован ля распыляемого материала катод и, как следствие, низкая производительность, что обуславливается, во-первых, отражением заряженных частиц от градиента напряженности магнитного поля, нарастающего по мере приближения к выходу системы, и, во-вторых, наличием поперечно. го магнитного поля, ответственного за осаждение потока на поверхности сепаратора.

Кроме того, конструкция устройства сложна и обусловливает контакт потока плазмы с.

1074145 поверхностью сепаратора, что вызывает загрязнение осаждаемого потока плазмы.

Целью изобретения является увеличение производительности, улучшение качества покрытия и упрощение конструкции, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для нанесения покрытий в вакууме, содержащем расходуемый катод, камеру-анод, поджигающий электрод и последовательно установленный стабилизирующий и фокусирующий соленоиды, расходуемый катод установлен эксцентрично относительно оси симметрии камерыанода и соленоидов и смещен в сторону подло>кки, а подложка размещена за пределами фокусирующего соленоида вне зоны прямой видимости со стороны расходуемого катода.

Сущность изобретения состоит в том, что эксцентричное расположение катода позволяет получить плазменный поток с явно выраженной направленностью, соответствующей искривлению силовых линий магнитного поля, так как величина напряженности магнитного поля уменьшается в. направлении подложки.

На фиг. 1 изображено описываемое устройство, продольный разрез, и направление силовых линий магнитного поля, создаваемое соленоидами системы, на фиг.

2 — то же, поперечный разрез, и направление силовых линий магнитного поля, создаваемого соленоидами системы, Устройство содержит камеру-анод 1, последовательно установленные стабилизирующий соленоид 2 и фокусирующий соленоид 3, поджигающий электрод 4, расположенный в камере-аноде 1, расходуемый катод 5, установленный эксцентрично относительно оси симметрии камеры-анода

1, и соленоиды 6 и 7, создающие градиент напряженности магнитного поля, отклоняющий плазменный поток в направлении подложки 8.

Устройство работает следующим образом.

Через обмотку стабилизирующего соленоида 2 пропускают ток, создающий магнитное поле напряженностью 400016000 А/М, достаточное для удержания катодного пятна на торце расходуемого катода 5, а через обмотку фокусирующего

50 соленоида 3 — ток, создающий напряженность магнитного поля 800 — 8000 А/M. Соленоиды 6 и 7 создают напряженность магнитного поля 4000-16000 А/M. Между расходуемым катодом 5 и камерой-анодом 1 прикладывается напряжение 60 — 90 В. Кратковременным касанием катода 5 поджигающим электродом 4 возбуждается дуговой разряд в парах материала катода, при этом макрочастицы, содержащиеся в продуктах эрозии катода, движутся прямолинейно, а заряженная компонента плазмы движется по траектории, близкой направлению силовых линий магнитного поля, создаваемого всеми соленоидами системы. Вследствие того, что катод установлен эксцентрично оси симмметрии камеры-анода и соленоидов с эксцентриситетом смещения, направленным в сторону подложки, а подложка размещена за пределами фокусирующего соленоида вне зоны прямой видимости со стороны катода, макрочастицы эродируемого катода не могут попасть на нее, Конструкцич предлагаемого устройства позволяет наносить бездефектные покрытия с малой степенью шероховатости, упрощает конструкцию и позволяет увеличить коэффициент использования материала катода и, соответственно, производительность. Испытания экспериментального макета установки с предлагаемым уСтройством показали, что при токе дуги 70 А на титановом катоде величина ионного тока, позволяющего однозначно судить о производительности системы, проходящего на коллектор площадью

0,03 м, составила 2,2 А. Потенциал коллек2 тора — 808 относительно камеры анода.

Максимальная плотность ионного тока составляла 9 мА/см, Опытная эксплуатация предлагаемого устройства показала его более высокие технико-экономические характеристики по сравнению с базовым устройством. В частности, коэффициент использования распыляемого материала катода выше в 2 раза, что позволяет экономить дефицитные материал ы (хром, титан, молибден, графит и т,д.), Кроме того, соответственно возрастает производительность процесса нанесения покрытия, Степень шероховатости получаемых покрытий составляет R><0,08 мкм.

Составитель А. Кол пахов

Редактор Е. Гиринская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н. Король, Заказ 4056 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101