Устройство для получения покрытий в вакууме Советский патент 1978 года по МПК C23C13/08 

Изобретение может быть использовано в различных областях техники, например в микроэлектронике, для получения толстых пленок высокого качества.

Известно устройство для гГолучения поК{матий в вакууме, в котором испаряемый материал ионизируется во вспомогательном электрическом разряде, например в тлеющем, возбуждаемом между поверхностйй конденсации и источникгм пара, и, ускоряясь в электрическом поле к подложке, приобретает значительную скорость (энергию) 2,

Известно устройство для получения покрытий в вакууме, содержащее квазизамкнутый испаритель с нагревателем, выполненный в ВЕ(де двух соединенных между собой цилиндрическим каналом, оканчивающимся дистанционно управляемым герметичным затвором, камер, одна из которых содержит испаряемый материал, а вторая снабжена выходным отверстием, служащим для выпуска из камеры паров напыляемого на подложку вещества 2.

Цель изобретения - повышение адгезии толстых пленок.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для получения покрытий в вакууме, преимущественно толстых пленок, содержащем средства для генерации, ионизации паров осаждаемого вещества, ускорения образующейся . плазмы, средство для генерации пара выполнено в виде квазизамкнутого испарителя, соединенного обогреваемым паропроводом со средством для ионизации и ускорения образующейся плазмы, выполненным в виде полого катода и соосно установленного анода в форме усеченного конуса, обращенного верщиной в сторону выходного отверстия полого катода, на выходе которого коаксиально с анодом установлена магнитная катущка. Соатнощение длины полйго катода к его диаметру составляет 1:5, причем соотношение диаметров выходных отверстий паропровода и полого катода ОД:О,5.

На чертеже схематически показано пpeд лагаемое устройство для получения покрытий в вакууме.

Устройство состоит из испарителя 1, снабженного нагревателем 2, дистанцион-. но управляемым затвором 3, соединяющим s камеру с испаряемым материалом 4 с камерой 5, имеющей выходное отверстие б, паропровода 7, соединяющего выходное отверстие 6 иопапитбия с вз ОДГ1ым отверстием 8 полого катода 9.10

Со стороны -выходного оттверстия 1О полого катода 9 коаксиально с ним уста- новлены электроизолврованный анод 11 и электромагнитная катушка 12. Полый катод 9 подключен через источник 13. пи- is тания к аноду 11, Паропровод 7, полый катод 9 и анод 11 снабжены нагрева елями 14, 15 и 16 соответственно. Ионизованные пары 17 испаряемого мате-s риаяа 4 конденсируются на подложке 18, 20 установленной в подпожкодержателе 19.

Перед запуском устройства после достижения требуемого разрежения в технологическом объеме, где производится напыление, предва|штепьно прогреваются на- 25 греватели 14 15 и 1в, 1Юро11ровод 7, полый Kaitifl 9 и анод 11, а затем прогревают шзпаритель 1 е закрытым затвором 3 при аомощи нагревателя 2. Регулируя МОЩНОСТИ нагревателей 2, 14, 15 30 и 16, устанавливают температуру испарителя 1, соответствующую давлению паров испаряемого материала 4 0,5 1О - lOiiM рт. ст., температуру паропровода

7, полого катода 9 и анода 11, превыша- 35 ощую температуру испарителя 1, для предотвращения конденсации паров по всему тракту устройства.

При помощи источника 13 питания подают напряжение между полым катодом 9 и анодом 11 и открывают при помощи затвора 3 доступ пара в полый катод 9. При этом между полым катодом 9 и анодом 11 возбуждается дуговой разряд, го ряший в парах испаряемого материала 4, Вкяганают электромагнитную катушку 12 для боздания аксиально расходящегося ма- гнитного поля. При наличии магнитного поля происходит дрейф электронов в азимуталЬном направлении, приводящий эф 50 фективной ионизации паров и ускорению ИОНОЙ в осевом направлении.Высокие скорости ионов (до 10 м/с) и практически полная ионизация паров исх паряемого материала обеспечивают требуемые адгезионные свойства толстых пленок при конденсации их на подложке 18,

Устройство -позволяет регулировать скорость ионизированного пара 17 изме-. нением величины магнитного поля катущки 12. Кроме того, наличие направленной струи ионизованногоi пара 17 позволяет повысить эффект1шность использования ве- щества (что особенно важно для дорогостоящих материалов)и производительность устройства.

Экспериментальнс установлено, что, еС ли катод 9 выполнен в виде полого цш1инд-1 , ра с торцовыми стенками и расположенными в них входным 8 и выходным 10 отверстиями, то устойчивая работа устройства наблюдается в случае , когда соотнощение длины катода к его диаметру составляет 1:5, а соотношение диаметра входного отверстия к выходному составляет 0,1:0,5.

Формула изобретения

1.Устройство для получения покрытий в вакууме, преимущественно толстых к, содержащее средства для генерации, ионизации паров осаждаемого вещества, ускорения образующейся плазмы, отличающееся тем, что, с целью повышения адгезии толстых пленок,/ средство для генераций пара выполнено в виде квазизш кнутого испарителя, соединенного обогреваемым паропроводом со средством дпй ионизации и ускорения образующейся плазмы, выполненным в виде полого катода и соосно установленного анода в форме усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону выходного отверстия полого катода, на выходе которого коаксиаяьно с анодом установлена магнитная катушка,

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что соотношение длины полого катода к его диаметру составляет IsS.

3.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что соотношение диаметров выходных отверстий паропровода и полого катода составляет О,1:О,5.

Источники инфо|эмации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент США Ns 3329601, т. 204-298, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 201484, кл. С 23 С 13/12, 1967.

6 7 Iff

2x/yg

LI /

r.-.AV.-.V.

л-.,/; iv.

i i r X

-- s../. ,%,%« ;;,.

W « s & 9S &lS&j & & &gi,e

2ZSZS

f. V

ZZL