Способ вакуумного напыления пленок и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к вакуумному напылению пленок, и направлено на повышение качества напыляемых пленок за счет снижения расхода испаряемого материала и увеличения скорости испарения. Способ включает формирование электронного пучка, воздействие на него ускоряющим напряжением, испарение материала мишени электронным пучком и его осаждение на подложку, при этом осуществляют дополнительный нагрев материала мишени направленным тепловым излучением. Способ реализуется устройством, содержащим термокатод, экран, источник питания, цилиндрический нагревательный элемент, расположенный соосно со стержнем из сублимируемого материала и соединенный с ним и с положительной клеммой источника питания. 2 с. и 1 з. п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к вакуумному напылению пленок.

Известен способ вакуумного напыления пленок, включающий формирование электронного пучка, воздействие на него ускоряющим напряжением, испарение материала мишени электронным пучком и его осаждение на подложку (см. Технология тонких пленок (справочник) / Под ред. Л. Майсела, Р. Глэнга. - М.: Сов. Радио, 1977, т.1, с.72).

Недостатком этого способа является отсутствие направленности потока паров.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ вакуумного напыления пленок, включающий формирование электронного пучка, воздействие на него ускоряющим напряжением, испарение материала мишени электронным пучком, ионизацию испаряемого материала и его осаждение на подложку (см. авт. св. СССР 1750270, МПК⁷ С 23 С 14/28, опубл. 15.05.90, БИ 9, 1994г.) Недостатком этого метода является отсутствие направленности потока паров испаряемого материала.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для вакуумного напыления пленок, содержащее термокатод, металлический экран, источник питания (см. авт. св. СССР 1750270, МПК⁷ С 23 С 14/28, опубл. 15.05.90, БИ 9, 1994г.).

Недостатком данного устройства является отсутствие направленного испарения и связанный с этим увеличенный расход материала.

Задачей данного технического решения является повышение качества напыляемых пленок за счет получения направленного потока паров испаряемого материала.

Технический результат заключается в снижении расхода испаряемого материала и увеличении скорости испарения.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе, включающим формирование электронного пучка, воздействие на него ускоряющим напряжением, испарение материала мишени электронным пучком, ионизацию испаряемого материала и его осаждение на подложку, согласно изобретению осуществляют дополнительный нагрев материала мишени направленным тепловым излучением.

Способ реализуется устройством для вакуумного напыления пленок, включающим термокатод, экран, источник питания, при этом оно дополнительно снабжено цилиндрическим нагревательным элементом, в котором соосно расположена мишень в виде стержня из сублимируемого материала, при этом стержень из сублимируемого материала и цилиндрический нагревательный элемент соединены с положительной клеммой источника питания.

Стержень из сублимируемого материала выполнен неподвижным или подвижным относительно нагреваемого элемента.

Данный способ и конструкция позволят повысить качество напыляемых пленок за счет направленного потока паров испаряемого материала, снизить расход материала, повысить скорость испарения и производительность процесса.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства для вакуумного напыления пленок.

Устройство состоит из мишени, выполненной в виде стержня 1 из сублимируемого материала, цилиндрического нагревательного элемента 2, в котором соосно расположен стержень 1, термокатода 3, экрана 4, изоляторов 5, основания 6, высоковольтного ввода-держателя 7, установленного на основании 6 через изоляторы 5, на котором расположен стержень 1 из сублимируемого материала, держателей 8 термокатода 3, источника питания 9 с положительной клеммой 10 и отрицательной клеммой 11 для ускорения электронного пучка, источника переменного тока 12 для накала термокатода 3.

Способ вакуумного напыления пленок с помощью заявляемого устройства осуществляется следующим образом.

Для формирования электронного пучка и его ускорения воздействием ускоряющего напряжения использовали термокатод 3, который с помощью держателей 8 подключали к источнику переменного тока 12, причем один из держателей 8 заземляли и одновременно подключали к отрицательной клемме 11 источника питания 9, а к положительной его клемме 10 через высоковольтный ввод-держатель 7 подключали мишень в виде стержня 1 из сублимируемого материала и цилиндрический нагревательный элемент 2.

В результате одновременного нагрева мишени в виде стержня 1 из сублимированного материала ускоренным электронным пучком с термокатода 3 и направленным тепловым излучением цилиндрического нагревательного элемента 2 материал мишени испаряли и ионизацию испаряемого материала производили за счет возникновения несамостоятельного тлеющего разряда между стержнем 1 и заземленной подложкой (на чертеже не указана). Пары материала мишени осаждались на подложке. Так как нагревательный элемент 2 имел температуру выше температуры стержня 1 из сублимируемого материала, конденсация паров на нем не происходила.

Использование данного решения по сравнению с прототипом позволит повысить качество напыляемых пленок, снизить расход испаряемого материала, увеличить скорость испарения.

Формула изобретения

1. Способ вакуумного напыления пленок, включающий формирование электронного пучка, воздействие на него ускоряющим напряжением, испарение материала мишени электронным пучком, ионизацию испаряемого материала и его осаждение на подложку, отличающийся тем, что дополнительно нагревают материал мишени направленным тепловым излучением.

2. Устройство для вакуумного напыления пленок, содержащее термокатод, экран, источник питания, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено цилиндрическим нагревательным элементом, в котором соосно расположена мишень в виде стержня из сублимируемого материала, при этом стержень из сублимируемого материала и цилиндрический нагревательный элемент соединены с положительной клеммой источника питания.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что стержень из сублимируемого материала выполнен неподвижным или подвижным относительно нагревательного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1