способ катодного распыления

Формула изобретения

Способ катодного распыления, включающий распыление материала катода, выполненного из сплошной и перфорированной пластин, образующих полый катод с плазмой повышенной плотности, и осаждение материала катода на деталь, отличающийся тем, что в качестве перфорированной пластины используют сетку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для напыления вакуумно-плазменных покрытий в электронной, оптической и других отраслях промышленности.

Известен способ магнетронного напыления, включающий распыление углеродной мишени в скрещенных электрических и магнитных полях и осаждение потока распыленного материала на подложку, при котором с целью повышения качества пленок путем увеличения содержания алмазной фазы осаждение проводят потоком с плотностью частиц, превышающей плотность остаточной атмосферы инертного газа, и их энергией, не превышающей 7-10 эВ (авт. св. N 1772217, кл. C 23 C 14/33, 1992).

Известен способ, реализуемый магнетронно-распылительным устройством, содержащим дисковый катод-мишень, анод и незамкнутую, выполненную с возможностью вращения магнитную систему, состоящую из плоского магнитопровода, расположенного параллельно распыляемой поверхности мишени, и прямоугольных магнитов противоположной полярности, закрепленных на магнитопроводе симметрично относительно центра мишени, в котором для увеличения скорости распыления анод выполнен в форме прямоугольного бруска с шириной, равной ширине межлопастного зазора, и высотой, большей или равной высоте мишени, и установлен на магнитопроводе изолировано от него, причем оси симметрии магнитной системы и анода лежат в одной плоскости, а левый относительно анода полюса магнитной системы, обращенной к мишени, имеет полярность N, при этом первый имеет полярность S (авт. св. N 1818358, кл. C 23 C 14/35, 1993).

Известен способ, реализуемый устройством (источником ионов), содержащим анод, катод и извлекающий электрод, разделенные изолятором и помещенные между полюсами магнита, для снижения затрат энергии на образование ионов катод выполнен в виде сетки и расположен между анодом и извлекающим электродом, с размерами полюсов магнита больше или равными расстоянию между катодом и анодом (авт. св. N 519066, кл. H 05 H 1/00, 1981).

Общими недостатками аналогов является сложность оборудования, использование дорогостоящих магнитов, сложность изготовления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ катодного распыления, включающий распыление материала катода, выполненного из сплошной и перфорированной пластин, образующих полый катод с плазмой повышенной плотности, и осаждение материала катода на деталь (патент России N 2000354, кл. C 23 C 8/36, 1993).

Недостатком известного способа является неэффективное осаждение материала катода на деталь из-за недостаточной скорости распыления.

Задачей изобретения является увеличение скорости распыления за счет повышения плотности тока, увеличения степени ионизации и создания области плазмы высокой плотности.

Задача решается тем, что предлагаемый способ обработки в отличие от прототипа предполагает подачу отрицательного потенциала на систему, состоящую из специального экрана в виде сетки и катода. Образуется структура из плазмы и слоя пространственного заряда между границей плазмы (эффект полого катода).

При размере ячейки сетки а <a прикатодные области перекрывают расстояние между ячейками и отражают быстрые осциллирующие электроны, что увеличивает концентрацию заряженных частиц вблизи обрабатываемой поверхности и приводит к возрастанию количества ионов, бомбардирующих поверхность.

Сущность способа поясняется чертежом.

Источник питания 1 имеет отрицательную клемму, которая подключена к охлаждаемому катоду 2 и экрану 3, установленному на определенном расстоянии, а положительная клемма источника питания 1 подсоединена к аноду 4. В вакуумной камере 5 установлены детали 6, на которые конденсируются ионы распыленные с катода 1.

Способ осуществляется следующим образом. В вакуумной камере создаются давление P 10^-1 Па, напряжение, подаваемое на электроды, U 600-800 В. Отрицательный потенциал подается на катод и оптически прозрачный экран, положительный потенциал на анод. Зажигается тлеющий разряд. Обработка осуществляется в среде инертного газа (аргона)

Размеры экрана, его конфигурация, расстояние между экраном и катодом является "ноу-хау".

Изобретение позволяет значительно снизить себестоимость обработки за счет применения экранов вместо дорогостоящих магнитов, а также значительно упростить сам процесс и интенсифицировать процесс напыления.