УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО РАСПЫЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ВАКУУМЕ Советский патент 1995 года по МПК C23C14/36 

Изобретение относится к нанесению покрытий в вакууме, а именно к устройствам для ионно-плазменного распыления диэлектрических материалов.

Цель изобретения упрощение конструкции и повышение надежности в работе путем устранения изоляции и экранировки ВЧ-электрода.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Оно содержит вакуумную камеру, состоящую из колпака 1 и основания 2, и расположенные соосно распыляемую диэлектрическую мишень 3 из горячепрессованной керамики, например Рb(ZrO 52, TiО 48) О₃, и электрод 4. Вакуумное уплотнение между колпаком 1 и основанием вакуумной камеры 2 обеспечивается с помощью резиновой прокладки 5. Откачка вакуумного объема осуществляется через вакуумопровод 6, напуск рабочего газа через трубку 7. ВЧ-напряжение подается на электрод 4 от ВЧ-генератора 8. Подложка 9, на которой производится осаждение пленки, помещена над распыляемой мишенью в подложкодержателе 10. Мишень 3, имеющая форму диска приклеена эпоксидной смолой к охлаждаемому водой цилиндрическому электроду 4 для обеспечения механического и теплового контакта. Вакуумное уплотнение между мишенью 3 и основанием 2 вакуумной камеры обеспечивается с помощью кольцевой прокладки 11, изготовленной из силиконовой резины. Зажатие прокладки мишенью осуществляется с помощью внутренней гайки 12 через фторопластовую шайбу 13, служащую для центровки мишени 3 и изоляций ее от корпуса 2.

Устройство работает следующим образом.

После откачки вакуумного объема через вакуумопровод 6 производится напуск кислорода через трубку 7. Необходимое давление (≈200 Па) в вакуумной камере устанавливается регулированием скорости откачки системы и скорости натекания кислорода. После этого к электроду 4 через согласующее устройство подается напряжение от ВЧ-генератора 8, что приводит к возникновению тлеющего разряда и распылению мишени 3 с площади соответствующей поверхности соприкосновения мишени 3 с электродом 4. Распыляемый материал переносится через плазму ВЧ-разряда и осаждается на подложку 9.

Такая конструкция позволяет исключить металлический экран как составную часть распылительного устройства и обеспечить устойчивость разряда при повышенных давлениях рабочего газа в камере (более 130 Па). При этом не требуется дополнительная изоляция электрода от корпуса вакуумной камеры, так как сама мишень является этим изолятором.

Вынос ВЧ-электрода за пределы вакуумной камеры позволило обеспечить надежный тепловой контакт между мишенью и ВЧ- электродом, что вело к значительному снижению температуры мишени и исключению возможности испарения из нее легколетучей РbО.

В устройстве были получены сегнетоэлектрические пленки свинецсодержащих соединений сложных окислов, не применяя специальных мер по компенсации дефицита свинца в пленках: использование распыляемых мишеней, обогащенных окислом свинца, или проведение осаждения пленок или последующего отжига в атмосфере РbО.

Были получены пленки Рb(Zr 0,52, Ti 0,48)O₃ обладающие всей совокупностью сегнетоэлектрических свойств: диэлектрическая проницаемость ε= 350 + 500 обнаруживала существенную зависимость от поля, температурный ход ε(Т) имел четкий максимум при Т 643 К, переключаемая поляризация пленок имела величину 0,15-0,20 кл/м², наблюдалась значительная пьезоактивность пленок.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО РАСПЫЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ВАКУУМЕ, содержащее рабочую камеру с окном, катодным узлом, содержащим электрод с закрепленной на нем диэлектрической мишенью, соединенный с ВЧ генератором и подложкодержатель, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности в работе, мишень закреплена герметично в окне, а электрод расположен вне рабочей камеры.