Устройство для реактивного магнетронного нанесения покрытий в вакууме Советский патент 1993 года по МПК C23C14/35 

Изобретение относится к акустике и акустоэлектронике, в частности к области нанесения диэлектрических и пьезоэлектрических пленок на поверхность подложки методом плазменно-реактивного распыления металлической мишени в вакууме. Пленки могут быть использованы в качестве источников и приемников акустических колебаний, применяемых в медицинской диагностике, акустическом зондировании земной поверхности, акселерометрах давления и т.д.

Целью изобретения является увеличение срока службы анода.

На чертеже представлено устройство для реактивного нанесения диэлектрических пленок в вакууме.

Устройство состоит из вакуумной камеры 1 с патрубками 2 и 3, расположенными в подложкодержателе 4 и втором кольцевом аноде 5 соответственно, катода-мишени б из распыляемого материала, магнитной системы 7, первого кольцевого анода 8, нагревателя 9 подложки и подложки 10, расположенной на подложкодержателе.

Устройство работает следующим образом.

Через патрубок 2 вакуумная камера откачивается до давления 10 2 - 10 Па, затем

00

о

00

о

ю

CJ

после нагрева подложки 10 до заданной температуры в камеру напускается активный газ, например кислород, до необходимого давления, К катоду-мишени б прикладывается отрицательный потенциал и в камере 1 зажигается разряд. Ионы рабочего газа бомбардируют и распыляют металлическую мишень 6. Продукты химической реакции активного газа и распыленного материала, осаждаясь на подложке, формируют диэлектрический слой. Одновременно пленка вырастает на поверхности первого анода. Однако эта пленка не однородна по своему составу на разных участках анода. В частности, на остриях пленка не напыляется, а во впадинах между выступами напыляется пористое покрытие, которое легко отскакивает при атмосферном давлении и комнатной температуре. Можно указать две причины подобного явления: первая -- рост пленки происходит в сильно деформированном электрическом поле, вторая - покрытие растет под разными углами к направлению потока частиц, т.е. ориентация пленки, вырасшей на разных гранях одного выступа, различна и пленка разрывается, Таким образом происходит самоочищение анода, т.е. пассивация отсутствует.

Пример конкретного выполнения.

Рассмотрим предложенное устройство для нанесения диэлектрических пленок при напылении оксида цинка. В качестве мишени используется цинковый диск, в качестве активного газа - кислород при общем давлении 1,33-0,4 Па. Предварительный нагрев 200-400°С. Стабильное горение разряда плазмы наблюдалось в течение 11ч при напряжении 560-630 В и токе разряда 300-350 мА. Скорость роста пленки оксида цинка изменяется в пределах 5-10 мкм/ч в

зависимости от расстояния между подложкой и мишенью и материалом подложки. В результате были получены пленки толщиной от 1 до 70 мкм.

Заявляемое устройство обеспечивает стабильное горение плазмы и, как следствие, устойчивое протекание плазмохимиче- ской реакции при напылении на подложках диэлектрических и пьезоэлектрических пленок, Следует подчеркнуть, что указанные достоинства технологического процесса позволяют выращивать пьезоэлектрические пленки в широком диапазоне толщин (1-100 мкм), обладающих монокристаллической

структурой, что является гарантией их высокого качества и обеспечивает им конкурентоспособность в применении в различных устройствах акустики и акустоэлектроники. Кроме того, немаловажным фактором для

массовости производства изготовления пленок на основе заявляемого устройства является высокая скорость их напыления (8- 10 мкм/ч).

Формулаизобретения

Устройство для реактивного магнетрон- ного нанесения покрытий в вакууме, содержащее источник активного газг, изолированные один от другого подлож(содержатель и катодный узел с металлической мишенью и по меньшей мере один кольцевой анод с рельефной поверхностью, размещенный между подложкодержателем и мишенью, отличающееся тем, что.

с целью увеличения срока службы анода, подложкодержатель и катодный узел изолированы через диэлектрический элемент, а рельефная поверхность анода, установленного внутри элемента, выполнена в виде

остроконечных выступов.

Редактор

Составитель В.Колосов Техред М.Моргентал

Корректор М.Самборская

Заказ 1395Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Изобретение относится к акустике и аку- стоэлектронике, в частности к области нанесения диэлектрических и пьезоэлектрических пленок на поверхность подложки методом плазменно-реактивного распыления металлической мишени в вакууме. Пленки могут быть использованы в качестве источников и приемников акустических колебаний, применяемых в медицинской диагностике, акустическом зондировании земной поверхности, акселерометрах давления и т.д. Выполнение поверхности кольцевого анода, размещенного между металлической мишенью катодного узла и подложкодержателем, с выступами позволяет проводить качественный рост диэлектрической пленки на подложку. На поверхности анода также растет диэлектрический слой, однако из-за наличия внутренних напряжений по достижении некоторой толщины отрывается этими напряжениями пленка от поверхности анода и происходит его самоочищение. Новым в изобретении является выполнение рельефной поверхности анода в виде остроконечных выступов. Благодаря этому на остриях анода пленка не напыляется, а во впадинах между выступами- образуется пористое покрытие, которое легко отскакивает при атмосферном давлении.и комнатной температуре, что обеспечивает самоочищение катода. 1 ил. ел с