Устройство для нанесения покрытий на изделия Советский патент 1993 года по МПК C23C14/50 

Изобретение относится к нанесению покрытий в вакууме и может быть использовано в производстве изделий микроэлектронной и вычислительной техники.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для нанесения покрытий в вакууме путем преобразования однонаправленного перемещения подложкодержателя в возвратно-поступательное с возможностью остановки и фиксации положения подложкодержателя в любой точке рабочей зоны над источником осаждаемых частиц при сохранении непрерывного вращения подложкодержателя вокруг собственной оси, а также повышение качества осаждаемых покрытий за счет снижения неравномерности толщины путем компенсации изменения угловой скорости вращения подлождержателя вокруг собственной оси.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображено у1лройст- во для нанесения покрытий в вакууме

П р и м е р 1. Устройство содержит вакуумную камеру 1, электропривод 2, вы- полненный в виде электродвигателя с редуктором, узел передачи вращения 3 от электропривода 2 внутрь камеры 1, выполненный в виде вала с подшипниками качения, вакуумными уплотнителями и поводковым зацепом /Ч. Внутри вакуумной камеры Т расположен- г.-опка центрчльной опоры 4, жестко закрепленная в вертикальном положении на базовой лпите 5. На стойке 4 закреплены и MOtyi вращаться с помощью подшипников качения 6 и 7 поворотная платформа 8 с якорем 9 и ведущая шестерня 10 зубчатой пары. Ведущая шестерня 10 кинематически связана с ведомой шестерней 11 с коэффициентом передачи, равным 2. Ведомая шестерня 11 и подлож- кодержателя 12 установлены на вал 13, который закреплен и может вращаться с помощью подшипника качения 14 на поворотной платформе 8. На базовой плите 5 вакуумной камеры 1 установлены источники осаждаемых частиц 15, 20 выполненные в виде магнетронных распылителей, На наружной поверхности образующей стенки вакуумной камеры 1 на одной уровне с яко- рем 9 установлены источники перемещаемого магнитного поля 16, выполненные в виде горизонтально расположенного по окружности ряда электрома нитов, обмо: ки 17 которых подключены с помощью электронно-управляемых ключей к источнику постоянного напряжения. Электронно-управляемые ключи 18 могут быть выполнены, например, в виде транзисторных ключей, входы которых подключены к выходам дешифратора, управляемого счет ным устройством с прямым и реверсивным входами.

Работа предложенного устройства для нанесения покрытий в вакууме заключается в следующем. После установки подложек на подложкодержатели 12,19 и др, производят опускание колпака вакуумной камеры 1 на базовую плиту 5, после чего создается необходимое давление остаточных газов. Вклю- чением электропривода 2 и с помощью узла передачи момента вращения 3, имеющего поводковый зацеп 21, приводят во вращение ведущую шестерню 10 и ведомую шестерню 11, которая жестко связана с валом 13 и подложкодержателем 12. Передаточное отношение зубчатой пары 1.2 что обеспечивает вращение подложкодержатели 12 с угловой скоростью, в два раза большей, чем угловая скорость ведущей шестерни 10.

Возврат но-постунательное перемещение подло /, г о держателя 12 а рабочей зоне над источником осаждаемых частиц 15 осуществляется возврат но-поступательным перемещением платформы 8 с якорем 9, который взаимодействует с электромагнитами 16, обмотки 17 которых подключены к транзисторным ключам 18, осуществляющим поочередное переключениепитания электромагнитов 16. Поступательное перемещение платформы 8 производится подачей импульсов на прямой пход счетного устройства. Создаваемое поочередным включением электромагнитов 16 магнитное поле действует на якорь 9, жестко соединенный с. поворотной платформой 8, притягивая его к включенному з данный момент соответствующему электромагниту и тем самым перемещая поворотную платформу 8 по дуге окружности вместе с независимо и непрерывно вращающимся валом 13, на котором усыновлен подложкодержатель 12. При этом каждому поочередно включаемому электромагниту 16 соответствует один шаг угла поворота платформы 8-и подложкодер- жателя 12. При достижении подложкодержателем 12 заданного положения относительно источника осаждаемых частиц 15 подача импульсов на прямой вход сметного устройства прекращается, при этом включенным остается соответствующий электромагнит 16, удерживающий якорь 9 с платформой 8 и непрерывно вращающимся подложкодержателем 12 в фик- -. нрованном положении. Усилие удержания определяется величиной зазора между по- люсными наконечниками электромагнита 16 и якоря 9, а также напряженностью магнитного поля, создаваемого электромагнитом 16. Таким образом, подложкодержатель 12, вращаясь вокруг собственной оси, находится в заданном фиксированном положении относительно источника осаждаемых частиц 15. При необходимости перемещении подложкодержателя в обратном направлении подачу импульсов осуществляют на реверсивный вход счетного устройства. При этом последовательность подключения обмоток 17 электромагнитов 16 сменяется на обратную. Машитное поле, создаваемое поочередно включающимися электромагнитами 16 перемещается в обратном направлении и, воздействуя на якорь 9, поворачивает платформу 8 в соответствующем направлении. После того, как подложкодержатель 12 занял заданное фиксированное положение относительно игточника осаждаемых, частиц 15, на его поверхность производят напыление. При необходимости подпожкодержатель 12

перемещают описанным способом а заданное фиксированное попоженио кад другим источником осаждаемых частиц и производят напыление последующих слоев При этом имеется возможность обеспечения возвратно-поступательного перемещения подложкодержателя 12 над источником 15 или другими источниками по специально заданной программе, Так например при нанесении МНОГОСЛОЙНЫХ П01 )ЫТИИ ИЛИ

покрытий гпожного состава ос/ществляют возвратно-поступательное перемещение подложкодержателя 12 над двумя или более источниками осаждаемых частиц путем подачи последовательностей импульсов на пря- мой и реверсивный входы счетного устройства по соответствующей программе. Аналогичным образом производят напыление покрытий на подложки, установленные на других подпожкодержэтелях.

Предложенное устройство реализуе программно-управляемый рех им работы путем подключения, например, к персональному компьютеру, что обеспечивает применение данного устройства в автоматизированных технологических процессах по напылению пленок

П р и м е 0 2. устройство для занесения покрытий в вакууме выполнено аналогично примеру 1 В качестве якоря Э и источника перемещаемого магнитного поля использованы постоянные феррит-бариевые или самарий-кобальтовые магниты, обращенные друг к другу разноименными полюсами. Работает устройство аналогично примеру 1, однако перемещение магнитного поля обеспечивается передвижением постоянного магнита по наружной образующей стенки вакуумной камеры 1, При этом якорь 9 притягивается к перемещаемому магниту и поворачивает платформу 8. Такой вариант выполнения устройства позволяет оперативно ручным способом и фиксировать положение подложкодержателя 12 относительно источника 15.

ПримерЗ. Устройство для нанесения покрытий в вакууме выполнено аналогично примерам 1 и 2. На поворотной платформе 8 установлено два якоря на различной высоте, при этом один якорь взаимодействует с источником перемещаемого магнитного поля, выполненным в виде ряда электромагнитов, а второй якорь - с источником магнитного поля, создаваемым постоянным магнитом. Режим работы устройства выбирается обслуживающим персоналом

Основные -ернические преимущества зая чем у. Ti Д|-ч чянесрнир по . и я в..,ме по сравнению с прототи- пом ч г ю гс« в следующем. Прод ю . уитройосо обеспечивает во ьп1 -- .- , п-тельноо перемещение

riCVv.f- ,, . у, 4,31 й.чЯ И фИКСаЦИ SfO ПОЛОж . г рабочей ,ч-чы нэд ис- т о - - ь - L а ж д а е м ы к ч а г, т и ц п р и со о,;- н непрерывного вращения /ю/, .т/к иди жагеля вокруг собственной оси, чго позволяет применить профаммно-упррв-тчемый режим работы в автоматизированных технологически А процессах, реализующих сложные технологии, например изготовление пленочных слоен многокомпонентного состава или многослойных

по фь.тий с малой неоднородностью по тол- mi Hf; или, наоПмос/ч, с неоднородным регуПИр.СМЫМ .ruje.lf ЛСиИ.РМ ТОЛЩИНЫ ПО

зядяимог- j.ji, |,. Указанные преимущест- ь (. , | , i .1ииряют функциональHWP в о ч можно г т и устройства, a eto поимене ие обеспечивает повышение каче- сгае плt;нo ны, покрытий.

Фо Р м vта изобрс рния

1 Y-p LT Ro д |Я нанесения покрытии

и;, к дслин содержащие размещенные в ва- к ; ум юй кямеир источники напыляемого ма- тер,Лс1,чарусель.несущую

подложколепжатели и установленную на центральном вертикальном валу, и независимые один от другого приводы вращения поашл -кодсржа ол й вокоуг своей оси по- ср..v мг1 vfi4tiron передачи и карусели вочт/г оги ус ргч1стил. отличающееся тем что с ислью упрощения конструкции и

поаь. качества изделий, карусель вы- полнгни плоской, а привод карусели выполнен а виде якоря, закрепленного на карусели и источника магнитного поля, рас- полож1,нного по внешней поверхности вакуумно/ кзмеры а ведущая шестерня

зуЬчагои передачи привода подложкодержателеи установлена на центральном валу.

2. Устройство поп.1,отличающеес я тем, что источник магнитного поля выполней в виде электромагнитов.

3 Устройство поп.1,отличающее- с я том, что источник магнитною поля и якорь выполнены в виде постоянных магнитов.

4 Устройство по п. 1-3, отличающе е с я тем, что зубчатая передача привода вращения подложкодержателей выполнена с передаточным отношением равным целому четному числу.

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий в вакууме и может быть использовано в производстве изделий микроэлектронной и вычислительной техники. Использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности устройства и повысить качество наносимых покрытий. Устройство содержит вакуумную камеру, электропривод, узел передачи вращения от электропривода внутрь камеры с поводковым зацепом. Внутри вакуумной камеры расположен центральный вал, жестко закрепленный в вертикальном положении на базовой плите. На валу закреплены и могут вращаться с помощью подшипников качения карусель с якорем и ведущая шестерня зубчатой пары. Ведущая шестерня кинематически связана с ведомыми шестернями с коэффициентом передачи, равным 2. Ведомые шестерни и подложко- держатели установлены на валах, которые закреплены и могут вращаться с помощью подшипников качения на поворотной платформе. На базовой плите установлены источники осаждаемых частиц. На наружной поверхности стенки вакуумной камеры установлены на одном уровне с якорем электромагниты, обмотки которых подключены с помощью электронно-управляемых ключей к источнику питания. Управляя включением электромагнитов, воздействующих на якорь, обеспечивают поворот и фиксацию в необходимом положении платформы при непрерывном вращении подложкодержате- лей вокруг собственной оси. Обеспечена работа в составе гибких автоматизированных линий под управлением персонального компьютера. 3 з.п.ф-лы, 1 ил. 00 го ел 00