Устройство для нанесения тонких пленок в вакууме Советский патент 1993 года по МПК C23C14/32 

Ј

Использование: нанесение покрытий в вакууме. Сущность изобретения: устройство содержит катодные пластины, размещенные таким образом, что они образуют стенки прямоугольного параллелепипеда. В устройстве создается поток атомов для образования тонкого слоя, наносимого на подложку, и одно-, временно поток ионов для бомбардировки слоя при его образовании. Слои могут быть сформированы на прозрачной подложке большого размера для использования в качестве листов стекла при строительстве зданий или для автомобилей. 2 ил.

... Изобретение касается нанесения покрытий в вакууме, относится к магнетрон1 ным устройствам распыления и может быть использовано для нанесения покрытий на изделия-листовой формы в производстве затемненных стекол.

Цель изобретения - расширение экс плуатационных возможностей устройства за счет обеспечения возможности обработ;ки подложек листовой протяженной формы и больших габаритов..

На фиг.1 изображена конструкция устройства; на фиг.2 - вид на устройство со стороны крепления мишеней.

Устройство содержит полый катод с мишенями 1-4. По его .торцам расположены два анода 5 и 6.

Магнитный блок 7 с двумя.полюсными

.наконечниками противоположной полярности охватывает внешнюю поверхность полого катода. Со стороны подложкодержэте- ля 8 расположен дополнительный электрод 9. Внутренняя поверхность катода расположена перпендикулярно поверхности под- ложкодержателя 8 и анодов 5 и 6, а дополнительный электрод 9 и один анод 6 размещены со стороны подложкодержателя 8 и выполнены с соосными отверстиями 10. Катод выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда, при этом отношение длины короткой стороны параллелепипеда к его высоте составляет 1:1 и 1:2, а длина короткой стороны параллелепипеда находится в диапазоне 10-7Q мм. На катоде закреплены две длинные 1 и 3, две короткие 2 и 4 пла- :стины (мишени). Магнитный блок 7 выполнен на постоянных магнитах.

Полость 11 узла охлаждения 12 охватывает внешнюю поверхность полого катодз. Аноды 5 и 6 и дополнительный электрод 9

СО

о о

00 JV

о

со

выполнены прямоугольной формы, а отверстия в них - щелевой формы. Устройство размещено в стеклянной или металлической камере, которая на фиг. не показана, внутри которой создается вакуум.

Устройство работает следующим образом. После получения высокого вакуума в камеру напускается рабочий газ, давление которого составляет 10,1-10.2 Па, а к катоду с мишенями 1-4 подводится напряжение 200-1000 В.

В результате происходит ионизация газа и между катодом и анодом 5 образуется электрический заряд. Ионы рабочего газа-в разряде устремляются к катоду и, когда осуществляется контакт, один или более атомов материала мишеней 1-4 вытесняются при ударе. Отделившиеся атомы перемещаются в обратном направлении, энергия атомов пропорциональна энергии, которую отдают ионы при ударе, и направляются к противоположной стенке под углом, ограниченным 30 градусами. Атомы доходят до противоположной стороны катода и возвращаются в обратном направлении, но при этом они не сталкиваются с другими частицами.

При таком рикошете атомы с большей вероятностью сталкиваются с электронами газа, образующего плазму, и в свою очередь ионизируются. Между стенками катодов образуется большое количество ионов, которые под действием положительного заряда анода 5 устремляются к противоположному выходу и затем к подложкодержателю 8, на котором, происходит осаждение требуемого покрытия ..

Для получения достаточной степени ионизации атомов и соответствующих ионов и для получения требуемой толщины тонкого слоя, расстояние между мишенями 1 и 3 устанавливается в диапазоне 10-70 мм. Кроме того, отношение этого расстояния к -высоте мишеней 1 и 3 находится в пределах 1:1-1:2.

При работе в устройстве создаются одновременно от одного и того же источника потоки атомов и ионов, которые при осаждении позволяют получить покрытие, которое может быть с успехом использовано в изделиях, находящихся в контакте с внеш- ней средой..В качестве таких изделий можно указать листы стекла, покрытого тонким слоем. Это стекло может быть использовано для застекления зданий и для автомобилей.

Питание анода 6 осуществляется от отдельного источника напряжения и он обеспечивает повышение концентрации ионов в потоке распыленного материала.

Дополнительный электрод 9 извлекает и одновременно ускоряет ионы.

К электроду 9 подводится отрицательное напряжение от 5 к.В до 500 кВ для притяжения и ускорения ионов.

Группа электродов образует систему электрических линз для того, чтобы дополнительно к ускорению ионов осуществлялась их фокусировка.

При помощи устройства возможно получить значительно более сильное и сфокуси- 0 рованное бомбардирование поверхности изделий ионами, что позволит улучшить ад- гезию тонкого слоя к подложке на ограниченных участках.

Возможно, в частности, заменить пло- 5 ские мишени 1 и 3 на другие, имеющие радиус кривизны с вогнутостью, обращенной к мишени 3, и наоборот.

Формула изобретения

0 пленок в вакууме, содержащее полый катод с расположенными по его торцам двумя анодами, магнитный блок с двумя полюсными наконечниками противоположной полярности, охватывающий внешнюю поверхность

5 полого катода, подложкодержатель и дополнительный электрод, при этом внутренняя поверхность катода расположена перпендикулярно поверхности подложкодержате- ля и анодов, а дополнительный электрод и

0 один из анодов размещены со стороны под- ложкодержателя и выполнены с соосными отверстиями, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей устройства за счет обеспечения

5 возможности обработки подложек листовой протяженной формы и больших габаритов, катод выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда, при этом отношение длины короткой стороны параллелепипеда к его

0 высоте составляет 1:1-1:2, а длина короткой стороны параллелепипеда находится вдиа- , пазоне 10-70 мм.

0 4. Устройство поп,1,отличающе - е с я тем, что оно снабжено узлом охлаждения, охватывающим внешнюю поверхность полого катода.

6. Устройство по п.1, отличаю ще - е с я тем, что отверстия в аноде и дополнительном электроде выполнены щелевой формы.