Узел катода магнетронного распылителя
Изобретение относится к узлу катода магнетронного распылителя и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей с покрытием, например упрочняющих покрытий для режущего инструмента. Узел катода магнетронного распылителя содержит катод мишень (1), центральный магнит (2), систему периферийных магнитов (3), систему охлаждения (4), основание из магнитного материала (5) и металлический экран (6), который установлен ниже поверхности катода мишени. Катод мишень (1), основание из магнитного материала (5) и кольцо (7) с уплотнительными элементами (8) соединены между собой верхним (9) и нижним (10) фланцами, выполненными в виде струбцины. Между системой охлаждения (4) и основанием из магнитного материала (5) установлена не магнитная вставка (11). В результате предотвращается запыление участка катод мишень - анод, и повышается качество напыления. 1 ил.
Изобретение относится к узлу катода магнетронного распылителя и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей с покрытием. Например, упрочняющих покрытий для режущего инструмента.
Известно множество конструктивных вариантов магнетронных распылителей. Например, известны магнетронные распылители с мишенью, соединенной с разъемной панелью, имеющей каналы для прохода охлаждающей среды, см. (USA 5433835, USA 5487822, USA 5021139, ЕР А2 0431253, DE 4301516А1, USA 5421978 и патент РФ 2319788). К недостаткам этих конструкций относится недостаточное охлаждение, а также происходит запыление участка катод - анод.
К наиболее близкому техническому решению, прототипу, можно отнести классическую схему, см. (Б.С.Данилин, В.К.Сырчин “Магнетронные распылительные системы”, М., “Радио и связь”,1982, с.51, рис.39 (а)).
Недостатком также является слабое охлаждение и часто происходит запыление участка катод - анод.
Заявляемое техническое решение решает задачу улучшения охлаждения и исключения запыления участка катод - анод, так как запыление участка катод - анод приводит к замыканию источника питания и остановки процесса напыления.
Сущность изобретения состоит в том, что узел катода магнетронного распылителя содержит катод мишень, центральный магнит, систему периферийных магнитов, систему охлаждения, основание из магнитного материала, металлический экран, который установлен ниже поверхности катода мишени на 1/4 высоты узла катода, а катод мишень, основание из магнитного материала и кольцо с уплотнительными элементами соединены между собой верхним и нижним фланцами, выполненными в виде струбцины, причем между системой охлаждения и основанием из магнитного материала установлена не магнитная вставка.
При осуществлении изобретения достигается технический результат - более эффективное охлаждение мишени и магнитной системы, исключение запыления участка катод-анод, что позволяет увеличить скорость и качество напыления.
Сопоставительный анализ с аналогами и прототипом позволяет сделать вывод, что заявленное техническое решение отличается тем, что металлический экран установлен ниже поверхности катода мишени на 1/4 высоты узла катода, а катод мишень, основание из магнитного материала и кольцо с уплотнительными элементами соединены между собой верхним и нижним фланцами, выполненными в виде струбцины, а между системой охлаждения и основанием из магнитного материала установлена не магнитная вставка.
Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию “новизна”.
Прилагаемый чертеж поясняет сущность предлагаемого технического решения.
На чертеже - узел катода магнетронного распылителя в разрезе.
Узел катода магнетронного распылителя содержит катод мишень 1, центральный магнит 2, систему периферийных магнитов 3, систему охлаждения 4, основание из магнитного материала 5 и металлический экран 6, который установлен ниже поверхности катода мишени 1 на 1/4 высоты узла катода, а катод мишень 1, основание из магнитного материала 5 и кольцо 7 с уплотнительными элементами 8 соединены между собой верхним 9 и нижним 10 фланцами, выполненными в виде струбцины, а между системой охлаждения 4 и основанием из магнитного материала 5 установлена не магнитная вставка 11.
Устройство работает следующим образом.
Через систему охлаждения 4 по стрелке на чертеже подается охлаждающая жидкость. Затем на катод мишень 1 подается отрицательный потенциал. При зажигании разряда перед катодом мишенью образуется кольцеобразная область, в которой магнитные и электрические поля пересекаются под прямым углом. В этой области наиболее высокая степень ионизации рабочего газа, вследствие чего катод мишень 1 на кольцевом участке интенсивно распыляется. В связи с тем, что в узле катода магнетронного распылителя между системой охлаждения 4 и основанием из магнитного материала установлена не магнитная вставка 11, скорость протока воды увеличивается, а это позволяет подавать на мишень большую мощность, что в свою очередь повышает скорость напыления. Металлический экран 6, находящийся под положительным потенциалом, подавляет боковой и нижний торцевой разряды и позволяет сконцентрировать его на поверхности катода мишени 1. Уменьшение на 1/4 металлического экрана 6 по высоте относительно высоты узла катода магнетронного распылителя не влияет на возникновение бокового разряда, но в свою очередь устраняется эффект запыления между катодом и анодом в месте нависания металлического экрана 6 над катодом мишенью 1. Для упрощения смены мишени в нашем случае использованы верхний 9 и нижний 10 фланцы, выполненные в виде струбцины.
Все это позволяет повысить скорость напыления, устраняются остановки в процессе напыления из за короткого замыкания между металлическим экраном 6 и катодом мишенью 1.
Нами изготовлен опытный образец узла катода магнетронного распылителя и испытания показали эффективную его работу.
Узел катода магнетронного распылителя, содержащий катод мишень, центральный магнит, систему периферийных магнитов, систему охлаждения, основание из магнитного материала и металлический экран, отличающийся тем, что он снабжен кольцом с уплотнительными элементами, немагнитной вставкой и верхним и нижним фланцами, выполненными в виде струбцины, при этом металлический экран установлен ниже поверхности катода - мишени, основание из магнитного материала, катод мишень и кольцо с уплотнительными элементами соединены между собой верхним и нижним фланцами, а немагнитная вставка установлена между охлаждающей системой и основанием из магнитного материала.
