Катод для розпилення або електродугового випаровування (варіанти) і пристрій для покривання або іонної імплантації підкладок

Номер патенту: 44850

Опубліковано: 15.03.2002

Автор: Велті Ричард П.

Є ще 4 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1.Катод для розпилення або електродугового випаровування, що має форму стрижня прямокутного поперечного перерізу, який відрізняється тим, що довжина стрижня більша будь-якого розміру прямокутного поперечного перерізу, зовнішня поверхня катода має чотири сторони і два торця, чотири сторони містять першу пару паралельних сторін і другу пару паралельних сторін, а також поверхню, що випаровується, що містить щонайменше один матеріал, що підлягає випаровуванню, при цьому поверхня, що випаровується, складена з обох компонентів. першої паралельної пари сторін і обох торців катода, поверхня, що випаровується, має дві кромки, причому кожна кромка визначається перерізом поверхні, що випаровується, з однієї з паралельних сторін другої пари, а засіб генерації магнітного поля виконаний з можливістю створення поблизу поверхні магнітного поля, що випаровується, причому магнітне поле представлене лініями магнітної індукції, магнітне поле має складову по всій поверхні, що випаровується, яка паралельна поверхні, що випаровується, і перпендикулярна другій парі паралельних сторін катода, магнітне поле діє з можливістю спрямування плазми, що розпилюється, або щонайменше однієї активної плями дугового розряду на поверхню, що випаровується, по траєкторії замкненого контуру навколо периферії згаданого катода з можливістю випаровування згаданого матеріалу, що підлягає випаровуванню, з поверхні, що випаровується, засіб бічного утримання виконаний з можливістю утримання плазми, що розпилюється, або щонайменше однієї активної плями дугового розряду по боках між кромками поверхні, що випаровується, і виконаний з можливістю емісії парів матеріалу, що підлягає випаровуванню, причому пари випускаються в напрямах, перпендикулярних поверхні, що випаровується.

2. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що довжина катода дорівнює щонайменше чотирикратному будь-якому розміру поперечного перерізу.

3. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що довжина катода дорівнює щонайменше десятикратному будь-якому розміру поперечного перерізу.

4. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що магнітна індукція паралельної складової магнітного поля складає від 1 до 100 Гс.

5. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що магнітна індукція паралельної складової магнітного поля складає від 100 до 1000 Гс.

6. Катод за .п. 1, який відрізняється тим, що магнітна індукція паралельної складової магнітного поля складає від 400 до 2000 Гс.

7. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що засіб генерації магнітного поля містить щонайменше одну котушку електромагніта, що має центральну вісь, причому магнітне поле, створене котушкою, має лінії магнітної індукції, паралельні центральній осі щонайменше в центральній ділянці котушки, і котушка розташовується так,, щоб центральна вісь була перпендикулярна другій парі паралельних сторін катода, і так, щоб вся поверхня, що випаровується, була локалізована в межах центральної ділянки.

8. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що засіб генерації магнітного поля містить щонайменше дві котушки електромагніта, причому кожна має центральну вісь, при цьому котушки розташовані співвісно з двох сторін катода так, щоб центральні осі були перпендикулярні другій парі паралельних сторін катода, а магнітне поле, створене котушками, має складові, паралельні поверхні, що випаровується, по всій поверхні, що випаровується.

9. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що засіб генерації магнітного поля містить безліч постійних магнітів, встановлених на полюсних наконечниках, що мають магнітну проникність, при цьому полюсні наконечники містять щонайменше два бічних полюсних наконечники і щонайменше один центральний полюсний наконечник, причому бічні полюсні наконечники розташовуються паралельно другій парі паралельних сторін катода і на кожній стороні поверхні, що випаровується, а центральні полюсні наконечники розташовуються між бічними полюсними наконечниками і проходять щонайменше через один отвір крізь катод, причому отвір перпендикулярний другій парі паралельних сторін і відсутній з будь-якої частини поверхні, що випаровується, при цьому постійні магніти містять щонайменше два набори магнітів, причому щонайменше один з наборів магнітів встановлюється суміжно до поверхні, що випаровується, на кожному з бічних полюсних наконечників, напрям намагніченості магнітів перпендикулярний бічним полюсним наконечникам і паралельний поверхні, що випаровується, згадані магніти в кожному наборі розташовані на бічному полюсному наконечнику в матриці навколо периферії поверхні, що випаровується, при цьому магніти і полюсні наконечники складають магнітний ланцюг, що має між полюсний зазор, паралельний поверхні, що випаровується, і що проходить по всій поверхні, що випаровується, а центральний полюсний наконечник виконаний з можливістю забезпечення замикання контуру силових ліній між бічними полюсними наконечниками для магнітного потоку, що створюється ,в між полюсному зазорі, магнітний ланцюг виконаний з можливістю створення в межах між полюсного зазора магнітного поля, яке має складову, паралельну поверхні, що випаровується, в кожній точці на поверхні, що випаровується.

10. Катод про п. 1, який відрізняється тим, що засіб генерації магнітного поля містить безліч постійних магнітів, встановлених щонайменше на одному центральному полюсному наконечнику, що має магнітну проникність, а бічний полюсний наконечник розташовується паралельно поверхні, що випаровується, і проходить щонайменше через один отвір крізь катод, причому отвір розташований в площині, перпендикулярній другій парі паралельних сторін, і відсутнє перетинання цієї площини з якою-небудь частиною поверхні, що випаровується, постійні магніти містять щонайменше два набори магнітів, причому щонайменше один з наборів магнітів встановлюється навколо периферії центрального полюсного наконечника на протилежних сторонах катода і суміжно до кожної з паралельних сторін другої пари, причому напрям намагніченості магнітів паралельно другій парі паралельних сторін і протилежно між наборами магнітів на протилежних сторонах катода, магніти і полюсні наконечники складають магнітний ланцюг, що має між полюсний зазор між наборами магнітів з протилежних сторін катода, при цьому центральний полюсний наконечник забезпечує замикання силових ліній між магнітами для потоку, створеного в між полюсному зазорі, а магнітний ланцюг виконаний з можливістю створення в межах між полюсного зазора магнітного поля, що має складову, паралельну поверхні, що випаровується, по всій поверхні, що випаровується.

11. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що засіб бічного утримання містить магнітний засіб, виконаний з можливістю створення перпендикулярних складових магнітного поля на поверхні, що випаровується, і додання перпендикулярних складових до паралельної складової і отримання результуючої кривизни магнітного поля поблизу поверхні, що випаровується, при цьому кривизна містить опукло зігнений канал ліній магнітної індукції в області по всій поверхні, що випаровується, а магнітний канал функціонує з можливістю спрямування плазми, що розпилюється, або щонайменше однієї активної плями дугового розряду на поверхні, що випаровується, по траєкторії замкненого контуру довкола периферії катода і для утримання плазми, що розпилюється, або активної плями дуги від відходу по боках з поверхні, що випаровується.

12. Катод по п. 1, який відрізняється тим, що засіб бічного утримання містить виступи на обох кромках поверхні, що випаровується, виступи мають стінки, що простягаються назовні від поверхні, що випаровується, і електричне сполучені з катодом, стінки простягаються на відстань щонайменше 2 мм над поверхнею, що випаровується, щонайменше частина ліній магнітної індукції над поверхнею, що випаровується, проходить через стінки, а виступи виконані з можливістю запобігання дифузії плазми, що розпилюється, з боків з поверхні, що випаровується, по лініях магнітної індукції.

13. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що засіб бічного утримання містить щонайменше два бічних електроди, розташованих суміжно до кромок поверхні, що випаровується, при цьому електроди мають стінки, що простягаються назовні від поверхні, що випаровується, і електричне ізольовані від катода, згадані стінки простягаються на відстань щонайменше 2 мм над поверхнею, що випаровується, між бічними електродами відсутній електричний зв'язок з катодом або на них подається електричне зміщення по напруженню, яке вище за потенціал катода, щонайменше частина ліній магнітної індукції над поверхнею, що випаровується, проходить через стінки, бічні електроди виконані з можливістю запобігання дифузії плазми, що розпилюється, по боках з поверхні, що випаровується, по лініях магнітної індукції.

14. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що засіб бічного утримання містить ізолятор, розташований суміжно до обох кромок поверхні, що випаровується, при цьому ізолятор, виконаний з можливістю запобігання відходу активної плями дугового розряду з поверхні, що випаровується.

15. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що засіб бічного утримання містить виступи на обох кромках поверхні, що випаровується, при цьому виступи мають стінки, що простягаються назовні від поверхні, що випаровується, і електричне сполучені з катодом, при цьому стінки простягаються на відстань щонайменше 2 мм над поверхнею, що випаровується, щонайменше, частина ліній магнітною індукції над поверхнею, що випаровується, проходить через стінки, а виступи, виконані з можливістю запобігання відходу активних плям дуги по боках з поверхні, що випаровується.

16. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що містить стиковий пристрій щонайменше з двох прямокутних стержнів щонайменше з двох матеріалів, що підлягають випаровуванню.

17. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що містить кріпильний засіб і елемент, що випаровується, який містить безліч змінних елементів, встановлених по всій периферії кріпильного засобу, при цьому змінні елементи містять щонайменше один матеріал, що підлягає випаровуванню, а поверхня, що випаровується, містить змінні елементи.

18. Катод за п; 17, який відрізняється тим, що змінні елементи містять щонайменше два різних матеріали, що підлягають випаровуванню.

19. Пристрій для покривання або іонної імплантації підкладок, що містить вакуумну камеру, насос, анод, джерело живлення, який відрізняється тим, що містить щонайменше один катод за п. 1 і засіб кріплення підкладок.

20. Пристрій за п. 19, який відрізняється тим, що засіб кріплення підкладок містить безліч кріпильних шпинделів, які розташовані в круговій матриці навколо катода, при цьому кругова матриця шпинделів має засіб для обертання навколо центра матриці, а кожний із згаданих шпинделів має засіб для обертання навколо його власної осі.

21. Пристрій за п. 19, який відрізняється тим, що засіб кріплення підкладок містить безліч кріпильних шпинделів, при цьому кожний шпиндель містить засіб для кріплення безлічі підкладок, що підлягають покриванню або імплантації, а згадані шпинделі розташовані щонайменше в 2^лінїйних матрицях, щонайменше одна з лінійних матриць звернена до кожної із згаданої першої пари паралельних сторін катода, причому лінійні матриці мають засіб для переміщення в напрямі, паралельному першій парі паралельних сторін і перпендикулярному до довжини катода, причому кожний з шпинделів має засіб для обертання навколо своєї власної осі.

22. Катод для розпилення або електродугового випаровування з прямокутним поперечним перерізом, який відрізняється тим, що має довжину більшу будь-якого розміру прямокутного перерізу, чотири сторони і два торці, при цьому чотири сторони містять першу пару паралельних сторін і другу пару паралельних сторін.

23. Катод за п. 22, який відрізняється тим, що. містить поверхню, що випаровується, що містить щонайменше один матеріал, що випаровується, а поверхня, що випаровується, містить першу пару паралельних сторін і два торці.

24. Катод за п. 23, який відрізняється тим, що поверхня, що випаровується, має дві кромки, причому кожна кромка задається перерізом поверхні, що випаровується, з однієї з паралельних сторін другої пари.

25. Катод за п. 24, який відрізняється тим, що включає засіб бічного утримання для утримання плазми, що розпилюється, або щонайменше однієї активної плями дуги по боках між кромками поверхні, що випаровується.

26. Катод за п. 25, який відрізняється тим, що включає засіб генерації магнітного поля для створення магнітного поля поблизу поверхні, що випаровується, що представляється лініями магнітної індукції і що має складову, по всій поверхні, що випаровується, яка паралельна поверхні, що випаровується, і перпендикулярна другій парі паралельних сторін катода, при цьому магнітне поле виконане з можливістю спрямування плазми, що розпилюється, або щонайменше однієї активної плями дугового розряду на поверхню, що випаровується, по траєкторії замкненого контуру навколо периферії катода з можливістю випаровування матеріалу, що підлягає випаровуванню, з поверхні, що випаровується.

Текст

1.Катод для розпилення або електродугового випаровування, що має форму стрижня прямокутного поперечного перерізу, який відрізняється тим, що довжина стрижня більша будь-якого розміру прямокутного поперечного перерізу, зовнішня поверхня катода має чотири сторони і два торця, чотири сторони містять першу пару паралельних сторін і другу пару паралельних сторін, а також поверхню, що випаровується, що містить щонайменше один матеріал, що підлягає випаровуванню, при цьому поверхня, що випаровується, складена з обох компонентів. першої паралельної пари сторін і обох торців катода, поверхня, що випаровується, має дві кромки, причому кожна кромка визначається перерізом поверхні, що випаровується, з однієї з паралельних сторін другої пари, а засіб генерації магнітного поля виконаний з можливістю створення поблизу поверхні магнітного поля, що випаровується, причому магнітне поле представлене лініями магнітної індукції, магнітне поле має складову по всій поверхні, що випаровується, яка паралельна поверхні, що випаровується, і перпендикулярна другій парі паралельних сторін катода, магнітне поле діє з можливістю спрямування плазми, що розпилюється, або щонайменше однієї активної плями дугового розряду на поверхню, що випаровується, по траєкторії замкненого контуру навколо периферії згаданого катода з можливістю випаровування згаданого матеріалу, що підлягає випаровуванню, з поверхні, що випаровується, засіб бічного утримання виконаний з можливістю утримання плазми, що розпилюється, або щонайменше однієї активної плями дугового розряду по боках між кромками поверхні, що випаровується, і виконаний з можливістю емісії 2 (19) 1 3 44850 4 поверхні, що випаровується, а центральні полюсні верхні, що випаровується, при цьому кривизна наконечники розташовуються між бічними полюсмістить опукло зігнений канал ліній магнітної індуними наконечниками і проходять щонайменше кції в області по всій поверхні, що випаровується, через один отвір крізь катод, причому отвір перпеа магнітний канал функціонує з можливістю спряндикулярний другій парі паралельних сторін і відмування плазми, що розпилюється, або щонаймесутній з будь-якої частини поверхні, що випаровунше однієї активної плями дугового розряду на ється, при цьому постійні магніти містять поверхні, що випаровується, по траєкторії замкнещонайменше два набори магнітів, причому щоного контуру довкола периферії катода і для утринайменше один з наборів магнітів встановлюється мання плазми, що розпилюється, або активної суміжно до поверхні, що випаровується, на кожноплями дуги від відходу по боках з поверхні, що му з бічних полюсних наконечників, напрям намагвипаровується. ніченості магнітів перпендикулярний бічним полю12. Катод по п. 1, який відрізняється тим, що засним наконечникам і паралельний поверхні, що сіб бічного утримання містить виступи на обох випаровується, згадані магніти в кожному наборі кромках поверхні, що випаровується, виступи марозташовані на бічному полюсному наконечнику в ють стінки, що простягаються назовні від поверхні, матриці навколо периферії поверхні, що випарощо випаровується, і електричне сполучені з катовується, при цьому магніти і полюсні наконечники дом, стінки простягаються на відстань щонайменскладають магнітний ланцюг, що має між полюсше 2 мм над поверхнею, що випаровується, щоний зазор, паралельний поверхні, що випаровунайменше частина ліній магнітної індукції над ється, і що проходить по всій поверхні, що випароповерхнею, що випаровується, проходить через вується, а центральний полюсний наконечник стінки, а виступи виконані з можливістю запобіганвиконаний з можливістю забезпечення замикання ня дифузії плазми, що розпилюється, з боків з поконтуру силових ліній між бічними полюсними наверхні, що випаровується, по лініях магнітної індуконечниками для магнітного потоку, що створюкції. ється ,в між полюсному зазорі, магнітний ланцюг 13. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що завиконаний з можливістю створення в межах між сіб бічного утримання містить щонайменше два полюсного зазора магнітного поля, яке має склабічних електроди, розташованих суміжно до кродову, паралельну поверхні, що випаровується, в мок поверхні, що випаровується, при цьому електкожній точці на поверхні, що випаровується. роди мають стінки, що простягаються назовні від 10. Катод про п. 1, який відрізняється тим, що поверхні, що випаровується, і електричне ізольозасіб генерації магнітного поля містить безліч повані від катода, згадані стінки простягаються на стійних магнітів, встановлених щонайменше на відстань щонайменше 2 мм над поверхнею, що одному центральному полюсному наконечнику, що випаровується, між бічними електродами відсутній має магнітну проникність, а бічний полюсний накоелектричний зв'язок з катодом або на них поданечник розташовується паралельно поверхні, що ється електричне зміщення по напруженню, яке випаровується, і проходить щонайменше через вище за потенціал катода, щонайменше частина один отвір крізь катод, причому отвір розташоваліній магнітної індукції над поверхнею, що випароний в площині, перпендикулярній другій парі паравується, проходить через стінки, бічні електроди лельних сторін, і відсутнє перетинання цієї площивиконані з можливістю запобігання дифузії плазми, ни з якою-небудь частиною поверхні, що що розпилюється, по боках з поверхні, що випаровипаровується, постійні магніти містять щонаймевується, по лініях магнітної індукції. нше два набори магнітів, причому щонайменше 14. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що заодин з наборів магнітів встановлюється навколо сіб бічного утримання містить ізолятор, розташопериферії центрального полюсного наконечника ваний суміжно до обох кромок поверхні, що випана протилежних сторонах катода і суміжно до кожровується, при цьому ізолятор, виконаний з ної з паралельних сторін другої пари, причому наможливістю запобігання відходу активної плями прям намагніченості магнітів паралельно другій дугового розряду з поверхні, що випаровується. парі паралельних сторін і протилежно між набора15. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що зами магнітів на протилежних сторонах катода, магсіб бічного утримання містить виступи на обох ніти і полюсні наконечники складають магнітний кромках поверхні, що випаровується, при цьому ланцюг, що має між полюсний зазор між наборами виступи мають стінки, що простягаються назовні магнітів з протилежних сторін катода, при цьому від поверхні, що випаровується, і електричне споцентральний полюсний наконечник забезпечує лучені з катодом, при цьому стінки простягаються замикання силових ліній між магнітами для потоку, на відстань щонайменше 2 мм над поверхнею, що створеного в між полюсному зазорі, а магнітний випаровується, щонайменше, частина ліній магніланцюг виконаний з можливістю створення в метною індукції над поверхнею, що випаровується, жах між полюсного зазора магнітного поля, що має проходить через стінки, а виступи, виконані з можскладову, паралельну поверхні, що випаровуливістю запобігання відходу активних плям дуги по ється, по всій поверхні, що випаровується. боках з поверхні, що випаровується. 11. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що за16. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що міссіб бічного утримання містить магнітний засіб, витить стиковий пристрій щонайменше з двох прямоконаний з можливістю створення перпендикуляркутних стержнів щонайменше з двох матеріалів, них складових магнітного поля на поверхні, що що підлягають випаровуванню. випаровується, і додання перпендикулярних скла17. Катод за п. 1, який відрізняється тим, що місдових до паралельної складової і отримання ретить кріпильний засіб і елемент, що випаровуєтьзультуючої кривизни магнітного поля поблизу пося, який містить безліч змінних елементів, встано 5 44850 6 влених по всій периферії кріпильного засобу, при зом, який відрізняється тим, що має довжину цьому змінні елементи містять щонайменше один більшу будь-якого розміру прямокутного перерізу, матеріал, що підлягає випаровуванню, а поверхня, чотири сторони і два торці, при цьому чотири стощо випаровується, містить змінні елементи. рони містять першу пару паралельних сторін і дру18. Катод за п; 17, який відрізняється тим, що гу пару паралельних сторін. змінні елементи містять щонайменше два різних 23. Катод за п. 22, який відрізняється тим, що. матеріали, що підлягають випаровуванню. містить поверхню, що випаровується, що містить 19. Пристрій для покривання або іонної імплантації щонайменше один матеріал, що випаровується, а підкладок, що містить вакуумну камеру, насос, поверхня, що випаровується, містить першу пару анод, джерело живлення, який відрізняється тим, паралельних сторін і два торці. що містить щонайменше один катод за п. 1 і засіб 24. Катод за п. 23, який відрізняється тим, що кріплення підкладок. поверхня, що випаровується, має дві кромки, при20. Пристрій за п. 19, який відрізняється тим, що чому кожна кромка задається перерізом поверхні, засіб кріплення підкладок містить безліч кріпильщо випаровується, з однієї з паралельних сторін них шпинделів, які розташовані в круговій матриці другої пари. навколо катода, при цьому кругова матриця шпин25. Катод за п. 24, який відрізняється тим, що делів має засіб для обертання навколо центра включає засіб бічного утримання для утримання матриці, а кожний із згаданих шпинделів має засіб плазми, що розпилюється, або щонайменше однієї для обертання навколо його власної осі. активної плями дуги по боках між кромками повер21. Пристрій за п. 19, який відрізняється тим, що хні, що випаровується. засіб кріплення підкладок містить безліч кріпиль26. Катод за п. 25, який відрізняється тим, що них шпинделів, при цьому кожний шпиндель місвключає засіб генерації магнітного поля для ствотить засіб для кріплення безлічі підкладок, що підрення магнітного поля поблизу поверхні, що випалягають покриванню або імплантації, а згадані ровується, що представляється лініями магнітної шпинделі розташовані щонайменше в 2^лінїйних індукції і що має складову, по всій поверхні, що матрицях, щонайменше одна з лінійних матриць випаровується, яка паралельна поверхні, що визвернена до кожної із згаданої першої пари парапаровується, і перпендикулярна другій парі паралельних сторін катода, причому лінійні матриці лельних сторін катода, при цьому магнітне поле мають засіб для переміщення в напрямі, паралевиконане з можливістю спрямування плазми, що льному першій парі паралельних сторін і перпенрозпилюється, або щонайменше однієї активної дикулярному до довжини катода, причому кожний плями дугового розряду на поверхню, що випароз шпинделів має засіб для обертання навколо свовується, по траєкторії замкненого контуру навколо єї власної осі. периферії катода з можливістю випаровування 22. Катод для розпилення або електродугового матеріалу, що підлягає випаровуванню, з поверхні, випаровування з прямокутним поперечним переріщо випаровується. Цей винахід відноситься до осадження покриттів і плазменої обробки (іонна імплантація, травлення і т.і.), і зокрема, до катодів магнетронів. Катоди магнетронів, в яких замкнене магнітне поле встановлюється щонайменше на частині поверхні катода, що випаровується, отримали широке використання приблизно за два останніх десятиріччя в техніці катодного розпилення і електродугового випаровування (напилення). У разі розпилюючого катода магнітне поле служить для посилення плазменого розряду в інертному газі і для спрямування плазми по траєкторії замкненого контура вздовж поверхні, що випаровується. У разі катода дугового розряду, магнітне поле служить для завдавання спрямування одного або більш активних плям дуги по траєкторії замкненого контура вздовж поверхні, що випаровується. Подібні конфігурації катодів і магнітних полів використовувалися і для розпилення і для електродугового випаровування, головні відмінності яких перебувають в необхідній напруженості магнітного поля і засобах бічного утримання розряду. Катоди, що розпилюються, звичайно мають напруженість поля в декілька сотень Гаусс, в той час як катоди дугового розряду звичайно мають напруженість поля тільки декілька десятків Гаусе. Найбільш відомі, катодимагнетронів, що використовуються в цей час можуть бути описані як такі, що мають в основному плоску або циліндричну геометрію. Плоскі магнетрони головним чином містять плоску круглу або прямокутну пластину з матеріалу, що підлягає випаровуванню. Магнітне поле проходить через або по пластині таким чином, щоб утворити магнітний канал із замкненим контуром силових ліній або "гоночний трек" по поверхні, що випаровується, як розкривається, наприклад, в патентах США 5,407,551 (Siecki інш.), 4,162,954 (Morrison), 4,673,477 (Ramalingam і інш.) і 4,724,058 (Morrison). Магнітний канал направляє і втримує розпилюючий розряд або дуговий розряд, звичайно утворюючи круглу або овальну ерозійну виїмку на поверхні, що випаровується (поверхні катода, з якою випаровується матеріал). Матеріал, що випаровується за допомогою будь-якого процесу, випускається в напрямах по суті перпендикулярних до поверхні, що випаровується. У цьому винаході під словами - по суті перпендикулярні напрями - мається на увазі розподіл емісії, зосереджений поблизу перпендикуляра до поверхні, на якій кількість матеріалу, що випускається з конкретної точки на катоді в конкретному напрямі, мен 7 44850 8 шає як функція кута відхилення від перпендикулязовнішньої поверхні, які використовують відносне ра в цій точці. Підкладки, що підлягають покриттю, переміщення між засобом магніта і засобом мішезвичайно звернені до поверхні катода і можуть ні, для досягнення рівномірної ерозії мішені. Засіб обертатися і/або переміщатися для збільшення магніта може залишатися нерухомим, в той час як площі рівномірного покриття. Як розкривається в циліндр обертається, або навпаки. Розподіл емісії патентах США 4,428, 259 (Class і інш.) і 4,457,825 - по суті перпендикулярно до точок на поверхні (Lament), частини поверхні катода можуть бути циліндра, що містять текуче місцеположення еронахилені відносно плоскої поверхні, щоб впливати зійного трека. У патентах США 4,492, 845 (Kulна розподіл матеріалу, що вип ускається або проjuchko і інш.) і 5,518,597 (Storer і інш.) розкривафіль ерозії катода. ються короткі циліндричні катоди електродугового У патенті США 4,404,077 (Fournier) розкривавипаровування з соленоідальними магнітними ється триодний прямокутний плоский пристрій полями. Довгі циліндричні катоди електродугового розпилення, в якому паралельна складова поля випаровування в основному вимагають динамічнотягнеться по незамкненій траєкторії на поверхні, го засобу для забезпечення рівномірного переміщо випаровується, з еміттером електронів на одщення дугового розряду по довжині катода, як розному кінці траєкторії і з колектором на іншому кінці. кривається, наприклад, в патентах 5, 269,898 У патенті США 5,480,527 (Weity) розкритий прямо(Welty) і 5,451,308 (Sablev і інш.), У свідоцтві кутний плоский катод дугового розряду, в якому 711787 Радянського винахідника розкривається полярність паралельної складової поля міняється циліндричний катод дугового розряду, в якому зона зворотну, щоб проводити сканування дугового внішня котушка створює магнітне поле, перпендирозряду назад і уперед по довжині поверхні, що кулярне подовжній осі катода. Описується, що в випаровується. цьому випадку, активні плями дуги утримуються в У патентах США 5,380,421 (Gorokhovsky) розобласті, в якій силові лінії магнітного поля майже критий прямокутний катод електродугового випаперпендикулярні поверхні катода, і стверджується, ровування, в якому поверхня, що випаровується є що переміщення дуги по колу досягається за дооднією стороною прямокутної пластини, що має помогою обертання котушки навколо катода. Магскошені краї, і в якому заявляється, що об'єднаний нітне поле в цьому випадку не містить замкнений статичний і динамічний засіб магніта управляє канал і траєкторію по поверхні катода. переміщенням дугового розряду по довжині. У паУ патенті США 4,430,184 (Mulazie) розкриватенті США 5,277,779 (Henshaw) розкритий катод ється засіб ізолятора, призначений для запобіганмагнетрона, що розпилюється, що містить прямоня відходу активних плям дугового розряду з покутну конструкцію, в якої ерозійна область проховерхні, що випаровується. У патентах США дить по внутрішній периферії конструкції., матері4,448,659 (Morzison), 4,559,121 (Mulazie) і ал, що випаровується прямує всередину, в центр 4,600,489 (Lefkow), розкриваються кільцеві засоби, отвору конструкції, і, підкладки, що підлягають що володіють магнітною проникністю, призначені покриттю, переміщаються через отвір. У патенті для запобігання відходу активних плям дугового СІЛА. 4,116,806 (Love) розкривається двосторонній розряду з поверхні, що випаровується. У патентах катод магнетрона, що розпилюється, який має США 3,793,179 і 3,783,231 (Sablev і інш.) розкриокремий замкнений магнітний канал на кожній з ваються засоби екранування і зазорів, призначені двох плоских мішеней, розташованих на кожній для гасіння активних плям дуги, які йдуть з певної стороні центральної конструкції, що містить засіб поверхні, що випаровується. У патенті США магніта. У патенті США 5,160,585 (Hauzer і інш.) 5,387,326 (Buhl і інш.) розкривається провідний розкривається катод плоского магнетрона, прикільцевий засіб, що застосовує ви хрові струми для значений або для електродугового випаровування, утримання дугового розряду. У патентах США або для розпилення, в якому частина засобів маг4,515,675 (Kieser і інш.), 4,933,064 (Geislez і інш.), ніта може переміщатися відносно поверхні мішені, 5,133,850 (Kukia і інш.), 5,266,178 (Sichmann і інш.) щоб регулювати напруженість поля в залежності і 5,597,459 (Altshuler) описані засоби виступаючих від способу випаровування, що використовується. бічних стінок, призначені для утримання розпилюЦиліндричні магнетрони в основному містять ючого розряду, в яких направлені назовні виступи циліндричний стержень або трубку з матеріалу, що мішені, магнітних полюсних наконечників або екпідлягає випаровуванню. Поверхня, що випаровурана на сторонах поверхні, що випаровується ється є в основному повною зовнішньою або внутслужать для забезпечення бічного утримання пларішньою поверхнею циліндра, в той час як розпозми. діл емісії залежить від конкретної конфігурації Патент США 4,581,118 (Class і інш.) розкриває магнітів. У патенті США 4,031,424 (Penfold і інш.) електрод магнетрона, що є держателем підкладки розкривається циліндричний катод, що розпилюі має прямокутний корпус в формі книги, і ядро ється з соленоідальним магнітним полем, паралемагніта з полюсними наконечниками у вигляді льним подовжній осі циліндра, який має розподіл фланцю, призначений для забезпечення подовжемісії, перпендикулярний до зовнішньої поверхні, і нього магнітного поля, що замикається навколо (ідеально) рівномірний по колу і вздовж довжини. корпусу електрода. Стверджується, що пристрій У патентах США 4,717,968 (McKel vey), 5,364,518 забезпечує рівномірну плазмений обробку підкла(Haztig і інш.) і 4,849,088 (Veltzop і інш.) розкривадки, закріпленої на електроді, і повинен викорисються катоди, що розпилюються і катоди дугового товуватися в поєднанні з окремим катодом, що розряду, використовуючи магнітні засоби всередирозпилюється, зверненим до електродані циліндричної мішені для створення замкненого держателя і до підкладки. Заявляється, що електмагнітного каналу і ерозійної області по частині род підкладки повинен сполучатися з джерелом 9 44850 10 живлення, що має напруження, відповідне для тання постійних магнітів або електромагнітів. По іонізації газу реагенту поблизу поверхні підкладки всій поверхні, що випаровується, поле має склабез того, щоб спричиняти значне розпилення з дову, яка паралельна поверхні і перпендикулярна підкладки. подовжній осі катода. У випадках і розпилення, і Отже, пристрій не має поверхні, що випаровудугови х розрядів, повторні електрони, що випусється, ні розподілу емісії пари. каються або активні плями дуги (відповідно) змуВідоме використання катодів, що розпилюютьшені переміщатися вздовж поверхні, що випаровуся і катодів електродугового випаровування в ється в напрямі, перпендикулярному цій джерелах іонів або плазми для процесів імплантапаралельній складовій магнітного поля. Оскільки ції або труєння, як розкрито в патентах США паралельна складова магнітного поля - безперер4,994,164 (Bernardet і інш.), 5,404,017 (Inuishi і вна навколо периферії катода цього винаходу, інш.), 5, 482,611 (Heimer і інш.). Відоме викориселектрони або активні плями дуги переміщаються тання іонів з катода електродугового випаровунавколо поверхні, що випаровується по безперервання, для розпилення матеріалу з повторного вній траєкторії замкненого контура. Ма теріал катокатода, що знаходиться під електричним зміщенда випаровується з цієї ерозійної області за допоням, з метою осадження на підкладку. Відоме вимогою розпилення або електродугового користання катодів електродугового випаровуванвипаровування, і випускається в напрямах по суті ня в поєднанні з процесами хімічного осадження з перпендикулярних до поверхні. Напруженість поля парової фази (CVD), як розкривається в патентах (магнітна індукція) для паралельної складової магСША 4,749,587 (Bergmann) і 5,587,207 (Gorokнітного поля в діапазоні від 5 до 50Ге в основному hovsky). Загальні описи обладнання і процесів підходить для катодів електродугового випаровурозпилення і електродугового випаровування мовання, в той час як магнітна індукція 200 - 400Ге в жуть бути знайдені в наступних джерелах: основному підходить для катодів, що розпилюють"Thin Film Processes", J. Vossen і співавт., ся. Більш висока напруженість магнітного поля (Academic Press, 1991), "Handbook of Vacuum Arc може бути бажана в деяких випадках, що викорисScience and Technology", R. Bo xman і співавт., товують яку-небудь технологію, наприклад, з ма(Noyes, 1995) "Glow Discharge Processes", B. теріалами (наприклад, вуглевод або мідь), що маChapman (Wiley, 1980), і "Thin Film Deposition ють низьку інтенсивність дугового розряду, або, Principles and Practice", D. Smith (McGraw-Hill, коли бажано розпилювати при низькому тиску газу. 1995). Рушійна сила навколо замкненої ерозійної обУ цьому описі розкривається катод магнетроласті, як обговорювалося вище, зумовлена склана, який має форму, геометрію магнітного поля і довою магнітного поля, паралельній поверхні, що розподіл емісії, відмінні від тих, які мають відомі і випаровується і перпендикулярній довжині катода. доступні в цей час катоди магнетронів. У цьому Бічні сили на плазменому розряді, тобто в напрявинаході, катод має форму прямокутного стержня мах, поперечних ширині ерозійної області, також в (паралелепіпеда) як зображено на фіг.1. Ерозія основному необхідні для досягнення керованого матеріалу катода відбувається з поверхні, що вивипаровування (тільки) поверхні, призначеної для паровується, що проходить по периферії стержня, випаровування. У разі розпилюючого розряду бапо двох протилежних сторонах і по обох торцях. жано запобігати дифузії плазми удалину від повеОтже, випарений матеріал, що випускається з порхні, що випаровується по боках по силових лініях верхні, що випаровується, розподіляється голомагнітного поля, таким чином зменшуючи інтенсивним чином в двох протилежних напрямах, перпевність розпилення. У разі електродугового випарондикулярних подовжній осі катода. Випарений вування бажано оберігати активні плями від відхоматеріал - також випускається перпендикулярно ду по боках з поверхні, призначеної для до торців катода, однак для досить довгих катодів, випаровування, і на інші поверхні катода або викількість матеріалу, того, що випускається в цих водів для підводу. У рамках цього винаходу можна напрямах складає невелику частку від загальної використати різні засоби бічного управління, в закількості. Винахід забезпечує рівномірну емісію лежності від того, чи повинен катод використовувздовж довгих катодів, сприяючи покриттю або ватися для електродугового випаровування або імплантації великих підкладок. Рівномірна ерозія розпилення. Засіб бічного управління для активних вздовж довгих катодів електродугового випаровуплям дугового розряду може включати, наприклад, вання здійснюється без необхідності складного магнітний засіб, засіб ізолятора, кільцевий засіб, перемикання або динамічних схем управління. що володіє магнітною проникністю, провідний, кіОскільки пара виділяється з найбільшою імовірнісльцевий засіб, засіб, що екранує, або засіб вистутю в дво х напрямах, перпендикулярних довжині паючих бічних стінок. Засоби бічного управління катода, а не тільки в одному напрямі, цей винахід для розпилюючих розрядів можуть включати, натакож забезпечує більш велику площу покриття, приклад, магнітний засіб або засіб виступаючих чим звичайний прямокутний плоский магнетрон з бічних стінок. Далі описуються переважні варіанти такою ж довжиною. Катоди з розмірами поперечвтілення, в яких засіб бічного управління вибираного перетину, щонайменше, до 10см і з довжинають так, щоб забезпечити рівномірну ерозію катоми, щонайменше, до 3м практично здійсненні згідда і високу ефективність використання матеріалу. но з справжнім винаходом, допускаючи більший Катод звичайно встановлюють у вакуумній катермін служби катодів і велику площу покриття по мері паралельно з підкладками, які повинні покрипоточних промислових стандартах. ватися або імплантуватися, і використовують при Магнітне поле встановлюється навколо всієї тиску нижче за 50 мілліторр в будь-яких конфігузовнішньої поверхні катода за допомогою викорисраціях, тобто - електродугового випаровування 11 44850 12 або розпилення. Інертні і/або хімічно активні гази, підкладок, чим може бути отримано, використовутакі як аргон, азот, кисень, метан і т.д. можуть ючи окремий плоский магнетрон рівня техніки. Це вводитися в камеру під час роботи. При викорисможе бути вигідне, наприклад, у разі реактивного танні катод звичайно з'єднують з негативним виосадження покриття, в якому бажано, щоб умови веденням живлення постійного струму, а позитивнавколо матриці підкладок були настільки одноріне виведення живлення з'єднують з анодом. Анод дні, наскільки це можливе, щоб набути однорідних може бути електрино ізольованою структурою властивостей (наприклад, колір). Фахівцям буде всередині вакуумної камери, або може бути самою очевидне різне інше розташування підкладок. Навакуумною камерою і/або будь-яким внутрішнім приклад, в системі з лінійним переміщенням підекраном і т.д. У разі катода, що розпилюється, кладок, двосторонній розподіл емісії цього винаджерело живлення може мати відносно високе ходу дозволяє одночасно покривати два напруження і низький допустимий вихідний струм паралельних ряди підкладок, один з кожної сторо(наприклад, 500 вольт і 20 ампер), в той час як для ни катода, як показано на фіг.10. катода дугового розряду джерело живлення може Отже, в основу цього винаходу встановлена мати відносно високий струм і низьке допустиме задача забезпечення рівномірної ерозії і емісії панапруження (наприклад, 500 ампер і 20 вольт). У ри в двох протилежних напрямах по подовжених разі катода електродугового випаровування, розкатодах, що дозволяє отримувати рівномірне осаряд звичайно запалюється механічним пусковим дження або іонну імплантацію на великих дільнипристроєм, електричною іскрою або лазерним імцях в різноманітних конфігураціях підкладок. Допульсом, в той час як у разі розпилення досить даткові задачі полягають в тому, щоб забезпечити простого додатку високого напруження до катода, можливість роботи або катода, що розпилюється, щоб ініціювати розряд. У іншому випадку, до джеабо катода електродугового випаровування шлярела живлення постійного струму або в доповненхом правильного вибору напруженості магнітного ня до нього, катод може працювати з джерелами поля і засобу бічного утримання для усунення живлення змінного струму або імпульсного. Підбудь-якої потреби в динамічному управлінні активкладки, що підлягають покриттю або імплантації, ною плямою дуги, для зменшення числа макрочаможуть бути електрично ізольовані від катода, стинок, що випускаються катодом електродугового анода і камери, і сполучені з негативним виведенвипаровування, і для досягнення високої ефективням іншого живлення для збільшення енергії іонності використання матеріалу катода в будь-якій ного бомбардування під час осадження або імконфігурації розпилення або випаровування. плантації. У іншому випадку підкладки можуть Надалі винахід пояснюється описом конкретзалишатися при потенціалі, рівному потенціалу них варіантів його втілення з посиланнями на суземлі або близькому до нього, в той час як катод проводжуючі креслення, на яких: зміщується позитивним потенціалом. фіг.1 зображує загальний вигляд катода магУ розряді електродугового випаровування, в нетрона цього винаходу, що використовує дві кодоповнення до плазми, що випускається, є також тушки електромагніту, що показує відносну орієнкрапельки плавленого матеріалу катода, що викитацію поверхні, що випаровується, паралельно даються дуговим розрядом. Ці крапельки, що згаскладовій магнітного поля і розподілу емісії пару; дуються як макрочастинки, випускаються голофіг.2 зображує вигляд зверху силових ліній вним чином під низькими кутами відносно поверхні магнітного поля, що створюється котушками елеккатода. Додаткова перевага цього винаходу в потромагніту; рівнянні з циліндричними і плоскими катодами фіг.3 зображує вигляд в розрізі пристрою оддугового розряду рівня техніки полягає в тому, що ного варіанту втілення цього винаходу, в якому істотна частина цих макрочастинок може бути замагнітне поле створюється постійними магнітами з блокована від попадання на підкладку анодом або напрямом намагніченості, паралельним поверхні, екрануючою структурою, виступаючою назовні від що випаровується; сторін поверхні випаровування. Для вузького катофіг.4 зображує загальний вигляд засобу генеда, відносно коротке бічне екранування забезперації магнітного поля варіанту втілення фіг.3; чує істотне зменшення макрочастинок з мінімальфіг.5 зображує вигляд в розрізі пристрою іншоним блокуванням матеріалу, що випаровується. го варіанту втілення цього винаходу, в якому магНаприклад, було експериментально виявлено, що нітне поле створюється постійними магнітами з в системі покриття, що має підкладки, встановлені напрямом намагніченості, перпендикулярним до по колу навколо катода, як описано нижче, катод поверхні, що випаровується; електродугового випаровування цього винаходу фіг.6 зображує загальний вигляд засобу генезнижує число макрочастинок, вкраплених в порації магнітного поля варіанту втілення фіг.5; криття нітриду цирконію щонайменше в 3 рази в фіг.7 зображує діаграму силових ліній магнітпорівнянні зі стандартним комерційним циліндричного поля, що створюється конфігурацією магнітів і ним катодом електродугового випаровування пополюсів фіг.3; дібного розміру. фіг.8 зображує діаграму силових ліній магнітПідкладки, що підлягають покриттю або імного поля, що створюється конфігурацією магнітів і плантації, можуть, наприклад, бути встановлені у полюсів фіг.5; круговій матриці, що обертається навколо катода і фіг.9 зображує установку для покриття або вздовж його довжини, або на матриці шпинделів зі іонної імплантації, в якій матриця підкладок оберскладним "планетарним" обертанням, як показано тається навколо центрального катода цього винана фіг.9. Емісія матеріалу з обох сторін катода ходу; і забезпечує більш рівномірне покриття по матриці фіг.10 зображує установку для покриття або 13 44850 14 іонної імплантації, в якої 2 ряди підкладок перемікотушки 3 і 4 на позитивну клему джерела 8 живщаються лінійно по обох сторонах мимо катода лення розряду, створюючи таке магнітне поле, як цього винаходу. показано маленькими стрілками 5. В цій конфігуФіг.1 зображує спрощений вигляд катода маграції може бути бажано тимчасово заземляти конетрона цього винаходу, що містить по суті прямотушки 3 і 4, щоб сприяти запалюванню плазменого кутний стержень 1 з поверхнею 2, що випаровурозряду. ється, розташованою навколо периферії Фіг.2 зображує діаграму ліній магнітної індукції (включаючи відповідні протилежні поверхні які не в перетині (вигляд зверху) установки катода і ковидні на зображенні в загальному вигляді). Електтушок фіг.1. У проводах За і 4а електричний струм ромагнітні котушки 3 і 4 розташовані співосно з спрямований в площину сторінки, а в проводах Зb кожної сторони катодного стержня 1, їх загальна і 4b спрямований з площини бторінки. Взагалі, кавісь паралельна всім сегментам поверхні 2, що тод може функціонувати з струмом, поточним в випаровується, і перпендикулярна подовжній осі будь-якому напрямі в котушках. Маленькі стрілки 5 стержня. Маленькі стрілки 5 показують напрям показують напрям ліній магнітної індукції в поломагнітного поля вздовж загальної осі котушок, зуженнях, де вони відповідають маленьким стрілкамовлений струмом в напрямі, показаному в котушми 5 фіг.1. Лінії магнітної індукції в областях 13 ках 3 і 4. Магнітноє поле, направлене вздовж осі, над поверхнею, що випаровується 2 по суті парапаралельно всім поверхням 2, що випаровуються, лельні поверхні 2, але злегка опукло зігнені через і перпендикулярно подовжній осі катодного стерждодаткову присутність складових магнітного поля, ня 1. Великі стрілки б показують основні напрями перпендикулярних поверхні 2, як описано нижче. емісії пари, які по суті перпендикулярні поверхням Міра згинання, і, отже, міра магнітного бічного 2, що випаровуються, в різних точках навколо каутримання шгазменого розряду може керуватися тода. Для довгих катодів велика частина пари вирозміром і місцеположенням котушок, причому з пускається в двох протилежних напрямах, перпенвеликими і більш видаленими котушками викликадикулярних подовжній осі катода. Бічні елементи 7 ється менше згинання, а з меншими і менш видарозміщені впритул до сторін катодного стержня, леними котушками викликається більше згинання. що не випаровуються 1, які є двома паралельними Струм в котушці і число витків котушки можуть сторонами стержня 1, що не входять в поверхню бути вибрані так, щоб забезпечити бажану напру2, що випаровується. Бічні елементи 7 забезпечуженість поля, згідно із засобом забезпечення ють бічне утримання плазменого розряду на краях струму котушки. Наприклад, струм 250А в котушповерхні, що випаровується, і можуть містити ізоках 3 і 4 з чотирма витками з фіг.2 забезпечить на люючі або металеві пластини, як описано нижче. поверхні катода паралельну складову поля приМожуть використовуватися звичайні засоби кріпблизно 40Ге, в той час як струм 20А в котушках 3 і лення, водяного охолоджування, екранування і 4, що мають 500 витків кожна, забезпечив би паелектричної ізоляції, які тут не показані. Катод 1 ралельну складову поля приблизно 400Ге. сполучений з негативним виведенням 8 живлення Бічні елементи 7 можуть виступати на відстань плазменого розряду, яке може мати характеристиd, більшу нуля над поверхнею (в напрямі назовні ки, відповідні або для дугового розряду, або для від неї), і можуть мати бічні стінки 14, звернені до розпилюючого розряду, як описано вище. Позитиповерхні 2, що випаровується, які нахилені під кувна клема джерела 8 живлення розряду сполучена том α (рівним нулю або більшим), рівним куту відз анодом 22, який може являти собою металеву хилення від перпендикуляра до поверхні. У рамках вакуумну камеру або окрему стр уктуру, яка може цього винаходу можуть застосовуватися різні варібути або не бути заземленою. анти втілення бічних елементів 7. В одному переСтрум в котушках 3 і 4 може бути забезпечеважному варіанті втілення катода електродугового ний джерелом 15 живлення котушок, сполучених з випаровування ізолюючі пластини (наприклад з клемами 9 і 10 котушок, у яких клеми 11 і 12 спонітриду бору) приводяться в контакт з обома кромлучені між собою. У іншому варіанті включення ками поверхні 2, що випаровується, для запобіган(з'єднання не показані) струм в котушках може ня відходу активної плями дуги від поверхні 2. Ізобути забезпечений за допомогою з'єднання клеми люючі пластини можуть знаходитися на одному 9 котушок до землі (або до анода), і клеми 10 до рівні з поверхнею (тобто d = 0), що випаровується, позитивного виведення 8 живлення розряду (або або можуть продовжуватися на відстань в декілька навпаки), таким чином, щоб розрядний струм з міліметрів або більше в напрямі назовні від поверджерела 8 живлення розряду також протікав через хні, що випаровується. У іншому переважному котушки 3 і4. Катушки З і 4 можуть бути екрановаваріанті втілення катода дугового розряду бічні ні від розрядної плазми всередині або зовні вакууелементи 7 містять металеві пластини, що знахомної камери або можуть бути відкриті для впливу дяться в контакті з обома кромками поверхні 2, що плазми в межах вакуумної камери., і, таким чином випаровується. Пластини, наприклад, можуть місстановити частину анода розряду. У іншому варіатити матеріал самого катода, інший метал типу нті втілення (з'єднання не показані), котушки 3 і 4 неіржавіючої сталі, матеріал, що володіє магнітрозташовані всередині вакуумної камери, відкриті ною проникністю, або переважно матеріал з більш для впливу плазми і функціонують як єдиний анод високим напруженням дугового розряду, чим подля розряду. У цьому варіанті втілення клеми 10 і верхня, що випаровується, і можуть переважно И котушок сполучені між собою також, як клеми 9 і виступати на відстань d, що становить декілька 12 котушок, які ще сполучені з позитивним вивеміліметрів або більше, над поверхнею, що випароденням 8 живлення розряду. Електронний струм, вується по всій периферії. Матеріали, що мають що збирається анодом, таким чином тече через високі напруження дугового розряду, включають 15 44850 16 тугоплавкі метали типу молібдену і танталу. Вивинаходу. ступаючий елемент 7 може також переважно мати Перпендикулярні складові магнітного поля можуть створюватися відповідною конфігурацією і кут нахилу стінки a, рівний 20 градусам або більрозміщенням того ж самого засобу генерації магніше, таким чином створюючи гострі кути між силотного поля, яке створює складову магнітного поля, вими лініями магнітного поля і виступаючими бічпаралельну поверхні, що випаровується. Комерними стінками елементів 7. Активна пляма дуги, ційні програми моделювання магнітів методом яка переміщається на похилу бічну стінку, буде прагнути підштовхуватися вниз на поверхню, що кінцевих елементів, такі як програма Maxwell від Ansoft Corporation з Пітсбурга (Pittsburg, PA), завипаровується, за допомогою взаємодії з магнітбезпечують відповідні можливості для цілей проеним полем. У іншому варіанті втілення катода дуктування катодів. гового розряду електричне заземлені або ізольоФіг.3 зображує вигляд в розрізі переважного вані металеві пластини розміщуються впритул до обох кромок на відстані біля 1мм або більшій, і варіанту втілення цього винаходу, в якому змінні катодні елементи 1, що мають поверхні 2, що випригнічують дугу, що йде від поверхні 2, що випапаровуються, встановлюються по периферії кріпировується, або відштовхують активна пляма дуги льного блоку 15, що містить прямокутний стерза допомогою вихрових стр умів. Один переважний жень з каналами 16 водяного охолоджування і варіант втілення розпилюючого катода використовує металеві бічні елементи 7, які виступають на кільцевими прокладками 17. Бічні елементи 7, що мають бічні стінки 14, розміщені навколо обох відстань d, що становить декілька міліметрів або кромок поверхні 2, що випаровується, і виступають більше над поверхнею, що випаровується, і мають по всій периферії над поверхнею, що випаровустінки, які можуть бути нахилені під кутом a, який ється, на відстань щонайменше біля 2 мм і більше, може змінюватися від нуля приблизно до 70 грапереважно - приблизно від 5 до 10 мм. Елементи 7 дусів. Бічні елементи можуть мати склад матеріаможуть також переважно мати кут нахилу стінки α лу катода або іншого електропровідного матеріана фіг.2, що складає з перпендикуляром 20 градулу. Виступаючі бічні стінки служать в цьому сів або більше. У разі катода дугового розряду випадку для запобігання дифузії плазми, що розбічні елементи 7 можуть містити, наприклад, мапилюється, вздовж силових ліній магнітного поля теріал самого катода, інший метал, ізолюючий від поверхні 2, що випаровується. В іншому перематеріал, матеріал, що володіє магнітною проникважному варіанті втілення катода, що розпилюєтьністю, або переважно метал з більш високим нася, бічні елементи 7 можуть містити металеві плапруженням дугового розряду, чим матеріал поверстини, розташовані впритул до обох кромок на хні, що випаровується. У разі катода, що відстані приблизно 1 мм або більше і виступаючі розпилюється, бічні елементи 7 можуть містити над поверхнею, що випаровується, на відстань d, такий же матеріал, як катод, або інший електрощо становить декілька міліметрів або більше. Напровідний матеріал. Катодні елементи 1 підтрипруження пластин може плавати або зміщатися муються на кріпильному блоці 15 затисками 23, з поблизу напруження, проміжного між напруженням використанням гвинтів (не показані). Засіб генеракатода і анода, пластини також можуть містити ції магнітного поля містить бічні магніти 18 і частину корпусу катода або системи магнітних центральний магніт 19, бічні полюсні наконечники полюсних структур. Виступаючі бічні стінки також 20, що володіють магнітною проникністю, і центраслужать в цьому випадку для запобігання дифузії льні полюсні наконечники 21, що володіють магніплазми, що розпилюється вздовж силових ліній тною проникністю. Магніти 18 і 19 мають намагнімагнітного поля від поверхні 2, що випаровується. ченість, орієнтовану поверхням 2, що паралельно У доповнення до засобу бічного утримання, випаровуються, в напрямах, показаних стрілками, що використовує бічні елементи 7, або замість що знаходяться всередині магнітних блоків. Анод нього, бічне утримання розпилення або дугового 22 розташований суміжно до кромок поверхні 2, розряду може бути виконане за допомогою защо випаровується. Можуть використовуватися мкненого опукло-зігненого магнітного каналу, роззвичайні засоби установки, з'єднання, екранування ташованого по периферії прямокутної пластини і електричної ізоляції, які тут не показані. над поверхнею, що випаровується. Зігнена форма Фіг.4 зображує загальний вигляд магнітів і помагнітного каналу може бути описана як зумовлелюсних наконечників варіанту втілення фіг. 3. Бічні на добавкою перпендикулярних складових магнітмагніти 18 встановлені навколо кромок бічних поного поля до описаної раніше паралельної склалюсних наконечників 20, що мають магнітну продової, виробляючих результуючу опуклу кривизну никність. Центральні магніти 19 встановлені між поля в області над поверхнею, що випаровується. сегментами центральних полюсних наконечників Перпендикулярні складаючі поля створюють бічні 21, що мають магнітну проникність, які розташовасили на плазмі, що розпилюється або на активній ні між бічними полюсними наконечниками 20. Магплямі дуги, підштовхуючи їх до центра ерозійного ніти 18 і 19 і полюсні наконечники 20 і 21 разом трека з обох сторін. У результаті, більш сильні утворять магнітний ланцюг, що має міжполюсний перпендикулярні складові приводять до більшої зазор між магнітами 18 на протилежних сторонах кривизни поля і великих сил бічного утримання. поверхні, що випаровується 2, зображеної на Утворення вузької ерозійної виїмки в катоді може фіг.3. Магнітний потік генерується упоперек зазора бути відвернене використанням магнітного поля, між протистоячими сторонами магнітів 18, як покаяке міняє кривизну від опуклої - над поверхнею зано на фіг. 7. Катодні елементи 1 розташовані в катода до угнутої - під поверхнею (всередині маміжах міжполюсного зазора так, що потік, що генетеріалу катода), як ». описано в патенті США рується в міжполюсному зазорі, проходить по всіх 4,892,633 (Welty) і зображено на фіг.7 і 8 цього 17 44850 18 поверхнях, що випаровуються 2, включаючи торці, катодного стержня 1 і з'єднують по магнітному позабезпечуючи складову магнітного поля, паралелю магніти 18 на протилежних сторонах катода, льну поверхням 2, що випаровуються, по всій пещоб замкнути магнітний ланцюг і забезпечити "зариферії катода. Центральні полюсні наконечники микання силових ліній" для магнітного потоку. 21 проходять через центр кріпильного блоку 15 Фіг. 7 і 8 зображають діаграми, що представ(фіг.3) і з'єдн ують по магнітному полю два бічних ляють перетини магнітного поля, що створюється полюсних наконечника 20, щоб замкнути магнітний магнітом і полюсною структурою з фіг.3 і 5, відполанцюг і забезпечити '"замикання силових ліній" відно. На фіг. 7 і 8, лінії магнітної індукції в області для магнітного потоку. Магніти 18 забезпечують 30 поблизу поверхні 2, що випаровується, в перевелику частину магнітного поля всередині міжповажаючій мірі паралельні поверхні 2, що випаролюсного зазора, в той час як магніти 19 служать вується, і перпендикулярні подовжній осі катода. головним чином для того, щоб впливати на форму Магнітне поле опукло зігнене в області 31 над пополя всередині зазора. Центральні полюсні наковерхнею, що випаровується, і угнуто зігнене в обнечники 21 можуть бути виготовлені з численних ласті 32 під поверхнею, що випаровується, всереокремих секцій по довжині катода, як показано на дині об'єму катода, щоб забезпечити магнітне фіг.4, щоб зберегти механічну цілісність кріпильнобічне утримання плазменого розряду над поверхго блоку 15. нею, що випаровується, в той же час запобігаючи Фіг.5 зображує вигляд в розрізі для іншого пеформуванню вузької ерозійної виїмки по мірі випареважного варіанту втілення цього винаходу, в ровування матеріалу катода. Напруженістю магніякому катод містить прямокутний стержень 1, що тного поля можна управляти шляхом вибору мамає поверхню 2, що випаровується. Кріпильні блотеріалу магніта і товщини "t" магніта (в напрямі ки 15, що мають канали 16 водяного охолоджунамагніченість). Наприклад, в конфігураціях обох вання і кільцеві прокладки 17, розташовані на стофіг.7 і 8, металокерамічні магніти класу 8 товщиронах стержня, що не випаровуються 1, і туго ною 3 мм забезпечать паралельну складову поля затиснуті звичайними, не показаними, засобами біля 50Ге поверхні, що упоперек випаровується для охолоджування катода. Бічні елементи 7 розшириною 7,5см, в той час як неодимові магніти ташовані по кромках поверхні, що випаровується класу 35 товщиною 10мм, забезпечать паралельну 2, і можуть містити ізолюючі або металеві матеріаскладову поля біля 500Ге. Магніти цих типів моли подібно тому, як обговорювалося для фіг.2 і 3. жуть бути о тримані, наприклад, від компанії MagЗасіб генерації магнітного поля містить бічні магніnet Sales, Inc. of Los Angeles, CA. ти 18 і центральні полюсні наконечники 21, що Фіг. 9 зображує установку для осадження поволодіють магнітною проникністю. Магніти 18 макриттів або іонної імплантації, в якій безліч шпинють намагніченість, орієнтовану перпендикулярно делей 36 - держателів підкладок схильно навколо до поверхонь 2, що випаровуються, як показано центрального катода 35 цього винаходу. Шпинделі стрілками. Центральні полюсні наконечники 21 36 - держателі можуть містити засіб для підтриможуть бути ви готовлені у вигляді численних мання безлічі менших підкладок, які підлягають окремих секцій по довжині катода, як показано на покриттю або імплантації. Стрілки 6 показують фіг.6, щоб зберегти механічну цілісність катодного напрями емісії пари з катода 35. Вся безліч підстержня 1. Анод 22 розташований вздовж кромок і кладок може обертатися навколо катода 35, щоб спрямований назовні від поверхні 2, що випаровудосягнути рівномірного покриття. Окремі шпинделі ється. Можуть використовуватися звичайні засоби 36 можуть також обертатися навколо їх власних установки, з'єднання, екранування і електричної осей, щоб поліпшити однорідність або збільшити ізоляції, які тут не показані. площу кріплення підкладок. У рамках цього винаФіг.6 зображує загальний вигляд магнітів і походу можливі різні інші установки. Наприклад, люсних наконечників варіанту втілення фіг.5. Магфіг.10 зображує установку для осадження покритніти 18 встановлені по периферії центральних потів або іонної імплантації, в якій два потоки підклалюсних наконечників 21 на протилежних сторонах док 36 переміщаються лінійно мимо центрального катодного стержня 1. Магніти 28, що мають намагкатода 35 цього винаходу. Підкладки можуть пеніченість, перпендикулярну поверхні, що випарореміщатися безперервно або періодично, і можуть вується, на торці катодного стержня, розташовані також обертатися навколо їх власних осей, щоб на полюсних наконечниках 21 на торцях катода, поліпшити однорідність або збільшити дільницю щоб генерувати паралельну складову поля по покріплення підкладки. У іншому варіанті втілення, верхні, що випаровується, на торцях. Магніти 18 і збирання катода і анода, таке як зображене на фіг. полюсні наконечники 21 разом утворять магнітний З, може, використовуватися, щоб покривати внутланцюг, що має міжполюсний зазор між магнітами рішню сторону труби або тр убки, з відносним обе18 на протилежних сторонах поверхні 2, що випартанням між катодом і трубою з метою отримання ровується. Магнітний потік генерується упоперек рівномірного покриття. Таким чином у вн утрішніх зазора між протистоячими сторонами магнітів 18, покриттях труби, нанесених дуговим розрядом, як показано на фіг.8. Катодний стержень 1 розтаможе бути отриманий більш низький вміст макрошований в міжах міжполюсного зазора так, що частинок, ніж при використанні циліндричного капотік, що генерується в міжполюсному зазорі, протода дугового розряду. ходить по всій поверхні 2, що випаровується, Всередині матриці з підкладками можуть бути включаючи торці, забезпечуючи складову магнітвміщені численні катоди з однаковими або різними ного поля, паралельну поверхням 2, що випароматеріалами,, що випаровуються, для збільшення вуються, по всій периферії катода. Центральні повної інтенсивності випаровування або для осаполюсні наконечники 21 проходять через центр дження або імплантації змішаних сплавів або ба 19 44850 20 гатошарових стр уктур. Катод цього винаходу доброзряду, величиною декілька сотень ампер, в каре підходить для щільної установки, оскільки побелях і в самому катоді створюють магнітні поля, верхня, що випаровується може бути зроблена які можуть впливати на переміщення активних набагато більш вузькою, ніж це можливе для катоплям дуги на поверхні, що випаровується. Для да плоского магнетрона (планотрона), таким чикатодів електродугового випаровування цього вином забезпечуючи більш компактне катодне збинаходу взагалі бажано виконувати з'єднання до рання і більше перекриття функцій розподілу джерела живлення симетрично на обох сторонах емісії. У системі з численними катодами може бути катода, що не випаровуються. Силові кабелі мовигідним використання катодів обох типів, і катожуть бути прокладені симетрично по сторонах кадів, що розпилюються, і катодів дугового розряду. тода, щоб отримати максимальне пригнічення Наприклад, напиляеме покриття може наноситися власних магнітних полів. першим, а потім покриття, що отримується елекеПовні розкриття всіх патентів, патентних докутродуговим випаровуванням, або навпаки. У разі ментів і публікацій, що цитуються тут, включені легування деяких матеріалів, може бути бажано посиланням, як якби кожний з них був включений використати один катод (наприклад, алюмінієвий) окремо. Хоч були зображені і описані конкретні як катод, що розпилюється, щоб уникнути надмірваріанти втілення цього винаходу, фа хівцям буної генерації макрочастинок, в той же час викорисдуть очевидні різні його модифікації. Отже, притовуючи інший катод (наприклад, титановий) як клади призначені не для того, щоб обмежити викатод електродугового випаровування, щоб отринахід розкритими варіантами втілення. Потрібно мати вигоду від посиленої іонізації і реакційної розуміти, що термін "по суті прямокутний", що заздатності. Щільна установка численних катодів стосовується в зв'язку з формою поперечного пеможе зажадати регулювання напруженості магнітретину катода цього винаходу, включає варіації них полюсів або орієнтації, для компенсації магнівсієї форми, зумовлені засобом монтажу, ізолятотної взаємодії між катодами. рами і таке інше, і варіації профілю поверхні, що У разі електродугового випаровування, спосіб випаровується, які можуть бути бажані для поліпз'єднання силових кабелів до катода може впливашення бічного утримання плазменого розряду або ти на рівномірність ерозії катода. Струми дугового впливу на ерозію або розподіл емісії. 21 44850 22 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім’ї Хо хлових, 15, м. Київ, 04119, Україна (044) 456 – 20 – 90

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: C23C 14/35

Мітки: пристрій, покривання, катод, імплантації, іонної, електродугового, випаровування, підкладок, варіанти, розпилення

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/12-44850-katod-dlya-rozpilennya-abo-elektrodugovogo-viparovuvannya-varianti-i-pristrijj-dlya-pokrivannya-abo-ionno-implantaci-pidkladok.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Катод для розпилення або електродугового випаровування (варіанти) і пристрій для покривання або іонної імплантації підкладок</a>

Подібні патенти