Розпилювальний пристрій для нанесення у вакуумі надпоруватих покриттів з металів або слабколетких речовин на плоскі підкладки

1. Розпилювальний пристрій для нанесення у вакуумі надпоруватих покриттів з металів або слабколетких речовин на плоскі підкладки, що містить анод та катод у вигляді пустотілого зрізаного конуса з отвором, зверненим до анода, зрізаний конус катода закріплений на основі, що з'єднана з охолоджуваним тримачем, і всередині пустотілого зрізаного конуса, в нижній його частині, розташована підкладка, поблизу поверхні якої розміщена заслінка, для переміщення якої в боковій поверхні C2 2 92525 1 3 92525 4 призводить до того, що початок конденсації в часі сно аноду катод у вигляді пустотілого зрізаного випереджає процес накопичення речовини побликонусу з отвором, зверненим до аноду, зрізаний зу підкладки. конус катода, закріплений на основі, що з'єднана з Найбільш близьким до запропонованого винаохолоджуваним тримачем, і всередині пустотілого ходу, який обраний прототипом, є пристрій для зрізаного конусу, в нижній його частині, розташонанесення покриттів у вакуумі, що містить анод у вана підкладка, поблизу поверхні якої розміщена вигляді немагнітного герметичного циліндричного заслінка, для переміщення якої в боковій поверхні корпусу, розташованого коаксіально аноду, пустопустотілого зрізаного конусу виконаний отвір, згідтілий катод з корпусом у вигляді зрізаного конуса, но винаходу, до верхньої частини пустотілого зріа також встановлену всередині немагнітного герзаного конусу катода приєднана нижня частина метичного циліндричного корпусу анода водоохокорпусу катода у вигляді циліндричного герметичлоджувану магнітну систему у вигляді односекційного корпусу з наскрізним осьовим отвором і всеного циліндричного постійного магніту, до торця редині цього циліндричного герметичного корпусу якого приєднано фокусуючий магнітопровід. На розташована охолоджувана магнітна система у пустотілому корпусі катода встановлено верхню вигляді двосекційного кільцевого постійного магнірозпилювану частину у вигляді суцільного диску з ту, до бічних сторін циліндричного герметичного отворами, виконаними симетрично відносно осі корпусу приєднані патрубки для підводу та відводу пристрою, основа й тримач корпусу катода викотеплоносія цієї системи, а до верхньої частини нані пустотілими і всередині тримача розміщена циліндричного герметичного корпусу прикріплено трубка для передачі води, а самі тримач й основа розпилювану мішень у вигляді диску з наскрізним з'єднані між собою трубкою для подачі води. Всеотвором, який суміщений з отворами пустотілого редині корпусу катода на його основі розміщені зрізаного конусу та циліндричного герметичного підкладки, поблизу поверхні яких розташовується корпусу катода, причому діаметр наскрізного отвозаслінка, в нижній частині корпусу катода виконано ру розпилюваної мішені виконаний меншим мініотвір переміщення заслінки (див. патент України мального діаметру зони розпилювання, окрім цьона винахід №76257, МПК(2006) С23С14/35, го в корпусі охолоджуваного тримача встановлено 17.07.2006 Бюл. №7). систему з патрубками для підводу та відводу тепВ прототипі конфігурація верхньої розпилювалоносія. Окрім цього, анод може бути виконаний у ної частини катода сприяє рівномірному розподівигляді плоского диску, розташованого коаксіальленню концентрації іонізованої речовини та перено корпусу катода. направлению її потоку усередину пустотілого Використання пристрою, що заявляється, у сукорпусу катода, таким чином створюючи умови купності з усіма істотними ознаками, включаючи для стабільного тліючого розряду. Наведена консвідмітні, дозволяє забезпечити отримання надпотрукція розпилювального пристрою сприяє конруватих покриттів на плоских поверхнях підкладок денсації більшої частини розпиленої речовини на та забезпечити високу стаціонарність процесу аноді, що не виключає накопичення речовини в конденсації. Використання наведеної вище конспустотілому катоді, але значно знижує стаціонартрукції накопичувальної іонно-плазмової системи ність процесу конденсації. При роботі пристрою дозволяє збільшити та водночас локалізувати зону необхідно забезпечити близькість розташування ерозії мішені за рахунок розміщення магнітної сисанода та катода для отримання стабільності розтеми в катоді. Накопичення розпиленої речовини в ряду, розміщення магнітної системи в корпусі анопустотілому зрізаному конусі відбувається за раду не сприяє локалізації зони розпилення катода, хунок дифузії розпилених атомів через отвір в кощо в свою чергу потребує виконання пустотілого рпусі катода та мішені. катода з того матеріалу, з якого отримують конНа фіг. креслення зображена схема пристрою, денсати. Взаємне розташування катода та анода, що заявляється. являється додатковим технологічним параметром, Пристрій для нанесення покриттів у вакуумі який визначає умови отримання конденсатів. У містить анод 1, виконаний у формі плоского диску, зв'язку з розміщенням магнітної системи в аноді та катод. Катод складається з герметичного, виковиникає потреба в близькому розташуванні катода наного з немагнітного матеріалу корпусу 2, всерета анода для стабілізації розряду, що в свою чергу дині якого знаходиться охолоджувана магнітна не сприяє локалізації зони розпилення та не засистема 3 у вигляді двосекційного кільцевого посбезпечує ефективне розпилення мішені. Відсуттійного магніту 4. До бічних сторін корпусу 2 катоність необхідного коефіцієнту розпилення мішені да приварено патрубки 5,6 для підводу та відводу не створює умов для накопичення речовини побтеплоносія системи 3. До нижньої частини гермелизу підкладки. тичного корпусу 2 катода приєднано пустотілий В основу винаходу поставлена задача вдоскозрізаний конус 7, виконаний з немагнітного матеріналення конструкції катода пристрою для задач алу, нижня частина пустотілого зрізаного конусу 7 нанесення нанорозмірних покриттів на об'єкти з звернена до підкладки 8. Підкладка 8 розміщуєтьплоскими поверхнями у вакуумі в пустотілому кася в нижній частині пустотілого зрізаного конусу 7 тоді шляхом модифікації конструкції катода, що на основі охолоджуваного тримача 9. До основи розширить технологічні можливості системи та охолоджуваного тримача 9 приварений корпус 10 дозволить отримувати надпоруваті покриття метатримача, в якому розміщена охолоджуюча система лів та інших слабо летких речовин на плоских по11 з патрубками для підводу 12 та відводу 13 тепверхнях підкладок. лоносія. В нижній частині пустотілого зрізаного Поставлена задача вирішується тим, що в конусу 7 виконано отвір 14 для переміщення запристрої, який містить анод, розташований співвіслінки 15. Заслінка 15 дозволяє мінімізувати вміст 5 92525 6 побічних домішок в отримуваних покриттях шлярозпилюваної мішені 16, що підсилює стабільність хом контролю часу нанесення покриття. Розпилюрозряду. По-друге, позитивні іони, утворені в розвана мішень 16 у вигляді диску прикріплюється до ряді, також сприяють розпиленню мішені 16. Пракверхньої основи корпусу 2 катода та має наскрізтично вся розпилена речовина акумулюється біля ний осьовий отвір 17, який суміщений з отвором 18 мішені 16 та в пустотілому зрізаному конусі 7. Таке корпусу 2 катода. накопичення призводить до конденсації розпилеДжерело живлення 19 слугує для створення них атомів біля зони ерозії та в пустотілому зрізаелектричного поля між анодом 1 та катодом і доному конусі 7. Майже вся розпилена речовина та зволяє задавати необхідний режим роботи приінертний газ в пустотілому зрізаному конусі 7 пестрою. реходять в іонізований стан. Пристрій працює наступним чином. В початковий момент роботи пристрою всереПопередньо в робочому об'ємі вакуумної кадині пустотілого зрізаного конусу 7 катоду знахомери, де знаходиться пристрій для розпилювання диться лише плазма інертного газу. Атоми розпиречовини з підкладкою, на яку необхідно нанести леної речовини дифундують в пустотілий зрізаний покриття, створюється технологічний вакуум поконус 7 катоду, доки концентрація речовини на рядку 10-4 Па. Після досягнення необхідного вакувході в пустотілий зрізаний конус 7 буде рівною уму в камері роблять напуск робочого газу (будьконцентрації речовини всередині пустотілого різаякий інертний газ) до тиску 20-40 Па. Для отриного конуса 7. З початком конденсації концентрамання сполук з різним хімічним складом в камеру ція атомів всередині пустотілого зрізаного конусу 7 проводиться напуск інших газів та змінюють робоне зменшується за рахунок дифузії атомів речовичу мішень. ни в об'єм пустотілого зрізаного конусу 7 катода. Після напуску робочого газу в об'єм камери Відкриттям заслінки 15 контролюють процес між анодом 1 і катодом подають напругу від пососадження речовини на поверхню підкладки 8. Дія тійного джерела 19 живлення, заслінка 15 повинна плазми на ростову поверхню підкладки 8 призвобути розташована над підкладкою 8, що дозволяє дить до повторного випаровування речовини та уникнути небажаного запилення підкладки. Після подальшої іонізації і повернення на ростову повеподачі напруги між анодом 1 і катодом над поверрхню, вплив плазмою на поверхню конденсату хнею мішені 16 виникає тліючий розряд, зумовлепризводить до циклічного утворення в об'ємі конний рядом причин: між анодом 1 та катодом існує денсату пор діаметром 0.01-20 мкм. За рахунок область схрещених електричного та магнітного накопичування розпиленої речовини в пустотілому полів, що зумовлює виникнення магнетронного зрізаному конусі 7 і повторного випаровування та ефекту, який локалізує зону ерозії, та підсилює конденсації адатомів створюються умови для наструм розряду, крім того в об'ємі пустотілого зрізакопичення речовини поблизу підкладки 8, в реного конусу 7 виникає підвищений тиск, викликазультаті якого на підкладці 8 відбувається контроний спрямованим рухом іонів робочого газу, а тальоване формування низькорозмірних систем кож розпилених атомів, які, рухаючись, розпилюваної речовини, в тому числі надпорувавзаємодіють з іонами та стінками пустотілого зрітих шарів металів та інших слабо летких речовин. заного конусу 7, утворюючи вторинні електрони, Приклад конкретного здійснення винаходу. які виштовхуються з пустотілого зрізаного конусу 7 При напиленні плівок алюмінію на плоскі підкладки через отвір 18 в корпусі 2 катода, та отвір 17 у мідіаметром 15 мм, які віддалені від отвору 17 на шені 16, це сприяє утворенню плазми в об'ємі пусвідстань 20 мм та часі нанесення 10 хв., при потутотілого зрізаного конуса 7 катода. Електрони вижності розряду 20 Вт були отримані плівки з рівштовхуючись з корпусу 2 катоду та пустотілого номірно розподіленими порами діаметром 0.05 зрізаного конусу 7 через отвори 17 та 18 до анода мкм. В залежності від параметрів напилення роз1, призводять до іонізації робочого газу і стабілізамір пор може складати 0,01-20 мкм. ції розряду. Встановлена мішень 16 розпилюється Таким чином заявлений розпилювальний прита розігрівається під дією іонів плазми та вибитих з стрій дозволяє одержати надпоруваті покриття, поверхні пустотілого зрізаного конусу 7 катода матеріал якого містить пори з середнім розміром вторинних електронів, внаслідок чого, по-перше, не менше 0,01 мкм, з металів або слаболетких відбувається термоемісія електронів з поверхні речовин. 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 92525 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601