Устройство ионно-плазменного нанесения покрытий Советский патент 1981 года по МПК C23C15/00 

спирали и размещен между анодом и подложкодержателем, при этом подложкодержателт. расположен от катода на расстоянии темного катодного пространства.

На фиг. 1 показано устройство, продольный разрез; на фиг. 2 схема устройства, поперечный разрез. Устройство содержит анод 1, катод 2, выполненный в виде плоской спирали, подложкодержатель 3. Катод размещен между анодом и подложкодержателем, при этом подложкодержатель расположен от катода на расстоянии темного катодного пространства.

Устройство работает следующим образом.

После проведения вакуумной откачки и наполнения вакуумной камерырабочим газом мехсду анодом 1 и катодом 2 устанавливается тлеющий разряд. В этом разряде основными зонами являются отрицательное свечение и темное катодное пространство. .При анодном напряжении 800-1500 В и разрядном токе 170-260.мА происходит интенсивное распыление катода. Процесс нанесения покрытий в данном устройстве осуществляется следующим образом. Поскольку режим разряда при работе устройства является аномальным, каждый виток катода 2 участвует в разряде и имеет свое отрицательное свечение и темное катодное пространство. Вследствие этого каждый виток подвергается распылению под действием положительных ионов. Витки катода отделены друг от друга малым шагом, в результате чего все отрицательные свечения сливаются в одно общее свечение. Экспериментально установлено, что при этом слиянии в общем свечении проявляется эффект полого катода. При наличии полого катода увеличивается время жизни электронов , которые резко увеличивают объемную ионизацию нейтральных частиц газа, что увеличивает количествЪ ионов. Данным обстоятельством обусловливается многочисленный поток положительных ионов,падающих с достаточно большой энергией на катод 2, где происходит интенсивное распыление материала катода. Интенсивность распыления увеличивается еще и тем, что спиралеобразный катод из проволоки с диаметром менее 1,5 мм распыляется с большей скоростью, чем плоский катод.

Поскольку в аномальном режиме тлеющего разряда положительные ионы распыляющие катод, образуются в отрицательном свечении, в данном разрде все положительные ионы начинают свой путь из общего свечения с ничтожно малой энергией. При дальнейшем своем движении они движутся в одинаковых условиях в сторону катода и в темном катодном пространстве получают одинаковое приращение энергии. , Вследствие этого энергия положительных ионов перед падением на катод 2 имеет узкий спектр. В результате этого распыление катода происходит под действием монокинематического потока ионов, что обусловливает, в свою очередь, образование распыленных дтомов с примерно одинаковой энергией.

В связи с тем, что тлеющий разряд работает в режиме средней аномальности (800-1500 В),под.действием положительных ионов распыляются только отдельные атомы, а не группы атомов. Поскольку ионы представляют многочисленный и монокинетический

0 поток, распыленные атомы также монокинетичны и многочисленны.

В результате того, что подложка находится за катодом, вне разрядного промежутка и электрического поля,

5 положительные ионы не попадают на подложку и не распыляют ее.

Из-за того, что в--устройстве использован эффект полого катода для катода, выполненного в виде проволочной спирали, катодное распыление и напыление на подложке тонких покрытий происходит с достаточно высокой скоростью. Например, при разрядном гоке 3 0,14 А и давлении 4 аргона напыление происходит со скоростью 42 А/с. При средней аномальности разряда данная скорость нанесения покрытий показывает более высокую производительность, чем при использовании известного устройства.

Формула изобретения

Устройство ионно-плазменного нанесения покрытий, содержащее катод, анод и подложкодержатель, отличающееся тем, что, с целью повышения качества покрытий и производительности устройства, катод выполнен в виде плоской спирали

и размещен между анодом и подложкодержателем, при этом подложкодержатель расположен от катода на расстоянии темного катодного пространства. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3864239, кл. 204-298, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР 388061, кл. С 23 С 15/00, 1973

(прототип).

Е N NSs NS ХчХ УчЧ VCv ЧЧ Х d