установка для ионно-плазменного распыления
Классы МПК: | C23C14/35 с использованием магнитного поля, например распыление магнетроном |
Автор(ы): | Витковский А.В., Егоров С.Н., Литвинцев В.В., Харинский Б.Н. |
Патентообладатель(и): | Иркутский государственный педагогический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-04-19 публикация патента:
27.08.1996 |
Использование: в приборостроении для изготовления магнитного носителя информации (магнитные ленты и диски) на нетермостойкой основе. Сущность изобретения: в установку для ионно-плазменного распыления, содержащую вакуумную камеру, соединенную с системой напуска рабочего газа, расположенные в ней планарный магнетронный распылитель и держатель подложки, на которую происходит напыление материала мишени, введены дополнительные электроды-сетки в виде линейчатых решеток с определенным расстоянием между ними, расположенные в непосредственной близости от держателя подложки, что обеспечивает повышение степени аморфности вакуумного конденсата и качества покрытия. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Установка для ионно-плазменного распыления и нанесения покрытий, включающая вакуумную камеру, соединенную с системой напуска рабочего газа, расположенные в ней планарный магнетронный распылитель с мишенью и анодом, дополнительный анод, выполненный в виде диафрагмы, и держатель подложки, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени аморфности вакуумного конденсата и повышения качества покрытия за счет предотвращения разрушения нетермостойкой подложки, между диафрагмой и держателем подложки введены два электрода, расположенные вблизи держателя подложки и выполненные в виде решеток с линейчатыми структурами, угол между направлениями которых составляет 0 90o, а прозрачность каждой решетки не менее 0,8.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для изготовления магнитного носителя информации (магнитные ленты и диски). Известно устройство в составе вакуумной установки, в котором разогрев подложки-основы бомбардирующими электронами (в основном быстрыми) предотвращается с помощью особой конструкции мишени, две части которой расположены под углом друг к другу, и диафрагмы, охлаждаемые части которой располагаются на расстоянии, равном диаметру внутреннего отверстия кольцевой подложки. Таким образом, уменьшается разогрев основы-подложки горячими электронами и она меньше подвергалась деструктивным изменениям (заявка Японии N 59-220912, МКИ H O1 F 41/18, С 23 С 15/00, опубликована 12.12.84.). Однако устройство имеет существенные недостатки:1. Сложность конструкции мишени. 2. Скорость осаждения при такой геометрии электродов значительно падает из-за экранирования потока распыляемого материала. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является установка, состоящая из вакуумной камеры и магнетронного распылителя, в которой используется дополнительный анод, выполненный в виде сетки, расположенной между мишенью и подложкой. До 92% электронов перехватываются анодом, что в значительной степени защищает подложку от быстрых электронов: (патент США N 4395323, заявка N 257314 МКИ С 23 С 15/00, МКИ 204/298, опубликован 26.07.83.). Недостатком этой конструкции является то, что в ней не устраняется полностью разогрев подложки, особенно при возрастании мощности, рассеиваемой на мишени. Целью изобретения является повышение степени аморфности вакуумного конденсата и повышение качества покрытия за счет предотвращения разрушения нетермостойкой подложки при значительных удельных мощностях, рассеиваемых на мишени (больших скоростях осаждения). Указанная цель достигается тем, что в предлагаемую установку для ионно-плазменного распыления и нанесения покрытий, включающую вакуумную камеру, соединенную с магистралью рабочего газа, расположенных в ней планарный магнетронный распылитель с мишенью и анодом, диафрагму (дополнительный анод) и держатель подложки, между диафрагмой и держателем подложки вблизи последнего дополнительно введены два электрода, выполненные в виде линейчатых решеток из тонкой проволоки с периодом решеток и расстоянием между ними 2,5-3 мм, на каждый из которых могут подаваться различные по величине отрицательные относительно анода экспериментально подбираемые потенциалы. Сетка 1, расположенная ближе к катоду 3 (см. фиг.1), работает в области высокой плотности плазмы и имеет размер ячейки меньше, чем размер ячейки сетки 2, расположенной ближе к держателю подложки 5. При соответствующем подборе отрицательных потенциалов на сетках 1 и 2 (-U1 и -U2) Граница области горения плазмы удаляется от держателя с подложкой в результате чего они не подвергаются бомбардировке "горячими" электронами и не разогреваются. Величина ячейки каждой сетки определяется величиной ларморовского радиуса электронов. Введение дополнительных электродов, выполненных в виде линейчатых решеток между ними 2,5-3 мм, на каждый из которых могут подаваться различные по величине отрицательные относительно анода экспериментально подбираемые потенциалы, отвечает критерию новизны. Сравнительный анализ заявленного устройства с прототипом показывает наличие существенных признаков, определяющих конструкцию распылительного устройства и позволяющих достичь положительный эффект, а именно, эффективно предотвратить разогрев подложки при распылении, тем самым повысить качество покрытия и предохранить нетермостойкую основу от разрушения, а также приблизить мишень к подложке, без разогрева последней, что увеличивает скорость осаждения. На основании проведенных опытов установлено, что термостойкость ряда полимерных основ (полиэтилентерефталата, лаварила -3, лаварила -4 и др.) в вакууме снижается по сравнению с испытаниями на воздухе в несколько раз. Предотвращение разогрева подложки позволяет достичь положительного эффекта без дополнительного охлаждения подложки до более низких температур. Так, например, при получении тонкопленочного магнитного слоя Со-О для носителя записи на нетермостойкой лавсановой основе (а.с. N 1440264) предотвращение разогрева основы и деструкции ее поверхности, а также стабильность ее температуры во время осаждения пленки оказывают существенное влияние на свойства носителя и неизменность их по площади конденсата. Сущность изобретения поясняется чертежами. Фиг.1- принципиальная схема подколпачного устройства установки для ионно-плазменного распыления. Фиг. 2 зависимость установившейся температурной подложки от тока разряда при распылении железной мишени:
а до введения электродов,
б после введения электродов и подачи на них потенциала -100 В относительно анода,
фиг. 3 зависимость установившейся температуры полимерной подложки от напряжения на введенных электродах при различных мощностях распыления железной мишени:
а ток мишени Im 0,3 А, напряжение на мишени Um -440 В,
б Im 0,4 А, Um -480 В,
в Im 0,2 A, Um -400 B. Установка (фиг.1) содержит вакуумную камеру, в которой расположены магнетронный распылитель 3, диафрагма 6, сетки 1,2, находящиеся в общем случае под различным отрицательным потенциалом относительно анода 4, где плотность плазмы ниже, на подобранном экспериментально расстоянии друг от друга, позволяющем локализовать плазму в пространстве катод-сетка 1 сетка 2. Для регулирования величины потенциала на сетках в схему введены переменные сопротивления. В частности, при нулевом потенциале относительно анода сетки превращают в дополнительный анод, что уменьшает потенциал горения плазмы при понижении давления в вакуумной камере. При отрицательном потенциале на сетках они практически не влияют на режим горения плазмы. Сетки для достижения возможности большой прозрачности в отношении потока осаждаемого материала выполнены в виде линейчатых решеток из тонкой (






Класс C23C14/35 с использованием магнитного поля, например распыление магнетроном