Устройство для нанесения покрытий в вакууме Советский патент 1985 года по МПК C23C14/08 

110 Изобретение относится к нанесению покрытий в вакууме и может быть ис- пользовано для напыления пленок различных веществ, в частности резистивных, проводящих и диэлектрических. Известно устройство вакуумного напыления, содержащее вакуумную камеру в которой размещены испаритель напыля емого вещества и приемная поверхность подложка в виде пластины ij . Данное устройство позволяет напылять пленки одинаковой толщины на под ложки существенно меньших габаритов по сравнению с габаритами используемой вакуумной камеры, что определяет низкую производительность устройсва и низкую экономичность процесса напыления. Этот недостаток вызван тем, что распыляемое вещество концентрируется в основном на центральной части подложки, а именно - под испарителем Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для нанесения покрытий в вакууме содержащее испарители и подлож кодержатель в виде пластины и располо женную между ними сетку iZJ . В этом устройстве сетка уменьшает толщину напыления в центральной части подложки за счет затеняющего своего действия, благодаря этому увеличивается равномерность толщины напыления на большей, чем в устройстве по аналогу, поверхности подложки. Одна ко эффект повьпиения равномерности напьшения в данном случае недостаточен, так как применяемые сетки имеют малую поверхность (5-15% от поверх ности подложки) и однор одную структуру. Применение в данном случае сеток большей поверхности невозможно из-за сильного затенения ими периферийных участков подложки и, как следствие, имеется большой разброс по толщине напыляемых пленок по подложкодержателю, т.е. низкий процент выхода годных изделий. Цель изобретения - увеличение выхода годных изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для нанесения покрытий в вакууме, содержащем испарители, подложкодержатель в виде плас- 55 -тины и расположенную между ними сетку, сетка выполнена с неоднородной структурой, причем величина прозрачкоэффициент заполнения выражается.отношением d/t . При этом максимальная прозрачность сетки выражается величиной i-d/i.

Известно, что в процессе вакуумного напыления частщцл напьшяемого вещества движутся от испарителя до под2ности сетки выбирается из соотношения;. н, где К; прозрачность сетки в направлении от точки ( под- ложкодержателя к испарителюГу толщина пленки, получаемая через сетку; толщина пленки в точке i подложкодержателя от испарителя , полученная без сетки. На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит вакуумную камеру 1, в которой размещены испарители (источники) 2 и 3 напыляемого вещества, сетка 4, подложка 5, напыляемая пленка 6. Следует отметить, что под структурой сетки понимается распределение по ее поверхности коэффициента заполнения,при этом под коэффициентом заполнения понимается отношение площади непрозрачной части сетки (прутков сетки,перемычек сетки при ячеистой ее структуре) к общей ее поверхности. При однородной структуре сетки коэффициент заполнения сетки (ее прозрачность) одинаков в любой ее части. При неоднородной структуре сетки коэффициенты заполнения различны в различных частях сетки. Различие коэффициентов заполнения в, различных частях сетки вызвано различием периода структуры сетки, толщины ее перемычек или тем и другим. Величина прозрачности сетки с одородной структурой (с постоянным коффициентом заполнения) является. ункцией угла наблюдения - она максиальна при наблюдении по нормали к оверхности сетки и убывает с уменьением угла наблюдения, д. сетки из плоско-параллельных илиндрйческих прутков (лежащих в одой плоскости параллельно друг другу) диаметром j , отстоящих друг от руга на равном расстоянии - шагi , ложки прямолинейно по аналогии с рас310пррстранением света. При этом оптическая прозрачность сетки (коэффици,ент пропускания света) под некоторым углом освещения является эквиваленто прозрачности сетки для потока распыляемого вещества при том же ухле рас пыления. Осветитель и испаритель име ют также аналогию в отношении пространственного распределения интенсивности потока генерируемых частиц. При испарителе в виде одного исто ника толщина напыленного на подложку слоя Н определяется соотношением: H k;-h где К- прозрачность сетки в направлении от точки подложкодержателя к испарителю;тол1цина пленки в точней подложкодержателя в отсутствие сетки. При испарителе в виде нескольких источников толщина Н напыленного сло определяется соотношением: H Zk;ph; прозрачность сетки- в направлении от точки i подложкодержателя к испарите лю р ; толщина пленки в точке i подложкодержателя от испа рителя р в отсутствие сет ки. Выражение (2) получено с помощью ЭВМ для испарителя, снабженного двумя источниками напыляемого вещества, и сетки из плоско-параллельных цилиндрических прутков, при этом диаметры прутков постоянны, а изменение прозрачности (обеспечение вида функции kip в точке i ) подложки достигнуто з в счет вариации шага t. Устройство работает следующим образом. Под действием внешнего источника электрической энергии возбуждаются 2 испарители 2 и 3, испаряемое вещество частично проходит сквозь сетку 4 и оседает на подложке 5. Равномерность толщины напыленной на подложку пленки 6 обеспечивается таким совокупным действием испарителя, выполненного из двух источников 2 и 3, сетки 4 с неоднородной структурой и подложки 5, при котором сумма произведений величины прозрачности сетки в направлении от точки подложки к каждому источнику на величину толщины напьшенного слоя в этой точке соответствующим источником при отсутствии сетки имеет одно и то же значение независимо от выбора точки на подложке, т.е. выполняется соотношение (2). Следует отметить, что вьтолнение испарителя из нескольких источников напыляемого вещества дает эффект, превышающий суммарный эффект использования тех же источников порознь в отдельных вакуумных камерах, так как отдельно работающие источники обеспечивают получение заданной толщины Н напьшенного на подложке слоя при углах напыления, не меньших некоторого угла оО (при углах, меньших oi , толщина напьшения оказьшается меньшей даже при отсутствии, затеняющего действия сетки), тогда как при одновременной работе нескольких источников результат их действия при углах напыления, меньшихоС, суммируется, и поэтому общая поверхность напьшенного слоя с толщиной Н возрастает. Испытания экспериментального образца заявленного устройства в условиях серийного производства изделий электронной техники показали, что максимальная поверхность подложки, на которую возможно напылить слой заданной толщины, возрастает в 4-5 раз при использовании только двух источников, во столько же раз возрастает производительность устройства, т.е. количество годных изделий с за-, данной толщиной напыления, получаемых, в единицу рабочего времени.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ В ВАКУУМЕ,содержащее испарители, подложкодержатель в виде пластины и расположенную между ними сетку, о тличающееся тем, что, с целью увеличения выхода годных изделий. сетка выполнена с неоднородной структурой, причём величина прозрачности сетки выбирается из соотношения ,рЬ,р-Н, ИХ г где К; прозрачность сетки в направлении от точки 1 подложкодержателя к испарителе г; Н толщина пленки, получаемая через сетку; Ь.гтолщина пленки в точке подложкодержателя от испарителя h, получаемая без С сетки. (Л (Г оооооооо о о ;о 00 сг ts5 / S