Устройство для ионно-плазменного нанесения многокомпонентных пленок в вакууме Советский патент 1993 года по МПК C23C14/35 

Изобретение относится к технике нанесения покрытий в вакууме, а именно к устройствам ионно-плазменного распыления магнетронного типа и может быть использовано для нанесения многокомпонентных пленок при производстве изделий в электронной, приборостроительной, оптической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение точ- ности стехиометрического состава напыляемых пленок путем определения расчетного соотношения площадей распыления, размыкаемых компонентов на поверхности мишени.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем анод, катод с дисковой мишенью, образующие катодный узел, магнитную систему с двумя разноименными полюсными наконечниками замкнутой формы, один из которых размещен с зазором по контуру другого с нерабочей стороны мишени, при этом осевая линия зазора представляет собой два или более сшитых участков эвольвент, привод вращения магнитной системы, средство охлаждения катодного узла, мишень выполнена составной, при этом на рабочей стороне основы мишени, изготовленной из одного компонента состава, размещен по меньшей мере один соосный кольцевой диск, изготовленный из другого компонента состава, а внешний радиус 1-той кольцевой зоны распыления определяется из выражения:

00

Ю 00 00

Ы

П

У R2- .k .3v@5

.tfft kl 5ic. ferV

l-1,2..p(1),

руктивмым. физическим и электрическим параметрам систем ионно-плазменного напыления из заявки-прототипа.

Остальные исходные данные (количест- венное соотношение компонентов в пленке) взяты из целей задачи получения многокомпонентных покрытий, либо являются справочными (k, m°, p ).

Отметим также, что данные, приведенные в заявке втаблицах 1 и2, подтверждены конкретными практическими расчетами и экспериментальными результатами.

Ниже для наглядности приведен пример расчета возможных конструкций мишени с разной степенью дробления колец из одного и того же компонента для получения трехкомпонентной пленки с заданным сте- хиометрическим составом:

AI58TI14SI28.

Здесь за основу мишени был взят алюми- ний. Общие размеры мишени взяты прежними (R 40 мм, г0 13,46 мм). Остальные исходные данные, а также результаты расчета приведены в таблице.

1. Общее количество колец мишени: 3 Преобразованная стехиоиетрическая формула:

Al58,oTil4,0 S 128,0

Результаты расчета: внутренние и внешние радиусы колец

го 13,46

П 26.20

г2 30,67

гз 40,00

В соответствии с преобразованной сте- хиометрической формулой кольцо с радиусами (го, п) выполнено из AI, (г}, га) -из Т|, (Г2, гз) - из Si.

Аналогичная расшифровка проводится и для результатов других нижеприведенных примеров,

2. Общее количество колец мишени: 4

Преобразованная стехиометрическая

формула:

A118,2 T114,0 Si28,0 AI39.8

Результаты расчета: внутренние и внешние радиусы колец

го 13,46

П-18,43

Г2 24,38

гз 35,40

Г4 40,00

З.1 Общее количество колец мишени: 5

Преобразованная стехиометрическая формула:

A111,7 T114.0 A119,3 Sl28,0 AI27.0

Результаты расчета: внутренние и внешние радиусы колец го-13,46

п-16.82

та- 23.18

гз 26,56

Г4 - 36,94

П 40,00

4. Общее количество колец мишени; 9

Преобразованная стехиометрическая формула:

,5Tis,3 ,o S 11.2 A111,6 Tiaj A 14.2 Sli6.8 A 16,7

Результаты расчета: внутренние и внешние радиусы колец

го 13,46

П - 15,42

Г2 1.8,26

гз - 20,30

щ. 26,00

гв - 27,88

re - 30,59

г 32.55

га 38,14

Г9 40,00

Разбиение нижних индексов исходной стехиометрической формулы должно производиться таким образом, чтобы получаемые размеры колец (ги, п) легко позволяли их техническую реализацию.

На фиг. 1 показана конструкция устройства, разрез; на фиг. 2 - составная дисковая мишень.

Описание устройства в статике.

Устройство состоит из катода 1 с укрепленной на нем дисковой мишенью 2 и анода 3. Внутренняя полость катода 1 охлаждается проточной водой (средство охлаждения не показано). С нерабочей стороны мишени 2 расположена магнитная система, состоящая из магнитопровода 4 с расположенными на нем парными постоянными стержневыми магнитами 5, на которых за счет магнитных сил укреплены замкнутые разноименные полюсные наконечники 6 и7, расположенные с зазором 8 один относительно другого, при это полюсный наконечник 6 охватывает по контуру полюсный наконечник 7. Магнитопровод 4 соединен с приводом вращения 9.

Устройство крепится к рабочей камере с патрубком откачки и патрубком подачи рабочего газа, например, аргона (на черт, не показана).

Составная дисковая мишень (показанная на фиг. 1 и 2) для получения двухкомпо- нентной пленки со стехиометрическим составом Ti3oW o выполнена следующим образом: основа мишени радиусом 50 мм изготовлена из вольфрама (W) толщиной 5 мм, на рабочей стороне основы мишени расположен соосный кольцевой диск толщиной 3 мм, изготовленный из титана (Ti) с внутренФиг 2

Изобретение касается нанесения покрытий в вакууме и может быть использовано при производстве изделий в электронной, приборостроительной, оптической и других отраслях промышленности. В устройстве требуемая стехиометрия достигается при создании в пространстве непосредственно над мишенью требуемого количественного соотношения атомов различных компонентов за счет определения размеров колец по предложенной расчетной формуле, а однородность стехиометрии по всей поверхности обеспечивается многократным дроблением колец из одного и того же компонента, разделенных кольцами из других компонентов. В устройстве кольцевые элементы располагают по распыляемой поверхности дискового элемента мишени. 2 ил. (Л С