RU2748440C1 - Method for attaching flexible metal substrate to water-cooled surface of substrate holder during vacuum spraying of materials - Google Patents
Method for attaching flexible metal substrate to water-cooled surface of substrate holder during vacuum spraying of materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748440C1 RU2748440C1 RU2020125946A RU2020125946A RU2748440C1 RU 2748440 C1 RU2748440 C1 RU 2748440C1 RU 2020125946 A RU2020125946 A RU 2020125946A RU 2020125946 A RU2020125946 A RU 2020125946A RU 2748440 C1 RU2748440 C1 RU 2748440C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- water
- cooled
- substrate holder
- flexible
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/50—Substrate holders
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам крепления гибких металлических подложек к водоохлаждаемому подложкодержателю и может быть использовано для напыления тонких пленок, чувствительных к нагреву.The invention relates to methods for attaching flexible metal substrates to a water-cooled substrate holder and can be used for spraying thin films that are sensitive to heat.
Известен способ крепления плоских подложек к водооохлаждаемой поверхности подложкодержателя через серебренную термопасту [1], способствующей отводу тепла от подложки на подложкодержатель. Однако этот способ малопригоден для нанесения покрытий на гибкие металлические подложки из-за: 1 - недопустимости в ряде случаев нанесения термопасты; 2-трудностей обеспечения плотного прилегания гибкой подложки к поверхности водоохлаждаемого подложкодержателя, т.к. в середине подложки получается небольшой зазор между подложкой и подложкодержателем, ухудшающий охлаждение подложки.A known method of attaching flat substrates to the water-cooled surface of the substrate holder through silver thermal paste [1], which helps to remove heat from the substrate to the substrate holder. However, this method is of little use for coating flexible metal substrates due to: 1 - inadmissibility in some cases of applying thermal paste; 2-difficulties in ensuring a tight fit of the flexible substrate to the surface of the water-cooled substrate holder, since in the middle of the substrate, a small gap is obtained between the substrate and the substrate holder, impairing the cooling of the substrate.
Наиболее близким к заявляемому объекту является способ крепления гибких подложек на водоохлаждаемую поверхность подложкодержателя в виде барабана [2], позволяющий производить осаждение на полимерные подложки большой протяженности. Недостатком способа является невозможность напыления пленок на гибкие металлические подложки конечной длины и ширины, например, 200×100 мм, из-за невозможности их крепления на водооохлаждаемом барабане. Кроме того, в случае их крепления на водоохлаждаемом барабане подложки и растущие на них пленки будут иметь маленький радиус кривизны, что может привести к их растрескиванию после проведения процесса напыления.Closest to the claimed object is a method of attaching flexible substrates to a water-cooled surface of a substrate holder in the form of a drum [2], which allows deposition on polymer substrates of great length. The disadvantage of this method is the impossibility of spraying films on flexible metal substrates of finite length and width, for example, 200 × 100 mm, due to the impossibility of their attachment to a water-cooled drum. In addition, if they are attached to a water-cooled drum, the substrates and films growing on them will have a small radius of curvature, which can lead to their cracking after the spraying process.
Задача изобретения -создание способа крепления гибкой металлической подложки к плоской водоохлаждаемой поверхности подложкодержателя с плотным прилеганием к поверхности подложкодержателя по всей его плоскости. Другой задачей изобретения является улучшение теплоотвода от поверхности подложки к поверхности водоохлаждаемого подложкодержателя в процессе магнетронного распыления материалов.The objective of the invention is to create a method for attaching a flexible metal substrate to a flat water-cooled surface of the substrate holder with a snug fit to the surface of the substrate holder along its entire plane. Another object of the invention is to improve heat transfer from the substrate surface to the surface of the water-cooled substrate holder during magnetron sputtering of materials.
Поставленные задачи достигаются следующим образом. Гибкая металлическая подложка выполняется с большим радиусом изгиба, например, по ширине подложки, выпуклой в сторону поверхности плоского водоохлаждаемого подложкодержателя. Гибкая металлическая подложка выполняется со стрелой прогиба в сторону потока напыляемого материала. Гибкая подложка укладывается на поверхность плоского водоохлаждаемого подложкодержателя и по краям прижимается к подложкодержателю при помощи съемных боковых планок и плоских пружин в виде дуги. Из-за того, что подложка выполняется выпуклой, то она плотно прижимается к поверхности водоохлаждаемого подложкодержателя, тем самым обеспечивая хороший теплоотвод. Для еще лучшего отвода тепла от подложки предлагается покрывать поверхность гибкой подложки со стороны водоохлаждаемой поверхности подложкодержателя тонким слоем легкоплавкого сплава с низкой температурой плавления, например, слоем сплава Вуда (температура плавления 68°С), слоем сплава Розе (92-96°С) и т.п. В процессе распыления материала происходит, нагрев гибкой подложки, что приводит к расплавлению тонкого слоя легкоплавкого сплава, который заполняет микронеровности на поверхности подложкодержателя, тем самым улучшается отвод тепла от подложки. Плотное прилегание подложки к поверхности подложкодержателя обеспечивается постоянным ее прижимом за счет выпуклости подложки. Использование термопасты как в [1], нежелательно из-за необходимости после каждого цикла напыления слоев производить корректировку пасты по ее площади и толщине, а также с возможным загрязнением вакуумной камеры, в которой происходит напыление пленок, и загрязнение самих пленок. Тонкий слой легкоплавкого сплава после окончания процесса напыления затвердевает и не загрязняет объем вакуумной камеры и пленку и подложка может быть использована для напыления пленок материала в случае их отделения от подложки после окончания процесса напыления.The tasks are achieved in the following way. The flexible metal substrate is made with a large bending radius, for example, along the width of the substrate, convex towards the surface of the flat water-cooled substrate holder. A flexible metal substrate is made with an arrow of deflection towards the flow of the sprayed material. The flexible substrate is laid on the surface of a flat water-cooled substrate holder and is pressed against the substrate holder along the edges using removable side strips and flat springs in the form of an arc. Due to the fact that the substrate is made convex, it is tightly pressed against the surface of the water-cooled substrate holder, thereby providing good heat dissipation. For even better heat removal from the substrate, it is proposed to cover the surface of the flexible substrate from the side of the water-cooled surface of the substrate holder with a thin layer of a low-melting alloy with a low melting point, for example, a layer of Wood's alloy (melting point 68 ° C), a layer of Rose alloy (92-96 ° C), and etc. In the process of spraying the material, the flexible substrate is heated, which leads to the melting of a thin layer of low-melting alloy, which fills the microroughnesses on the surface of the substrate holder, thereby improving heat removal from the substrate. The tight adhesion of the substrate to the surface of the substrate holder is ensured by its constant pressing due to the convexity of the substrate. The use of thermal paste, as in [1], is undesirable because of the need to correct the paste in terms of its area and thickness after each layer deposition cycle, as well as possible contamination of the vacuum chamber in which the films are deposited, and contamination of the films themselves. A thin layer of a low-melting alloy after the end of the spraying process solidifies and does not contaminate the volume of the vacuum chamber and the film, and the substrate can be used to sputter films of the material if they are separated from the substrate after the end of the sputtering process.
На фиг. 1 приведена последовательность операций при реализации предложенного способа. Здесь 1 - гибкая металлическая подложка, покрытая слоем легкоплавкого сплава 2; а-стрела прогиба подложки 1; 4 - охлаждаемый подложкодержатель с каналами 5 для охлаждающей жидкости; 3 - съемные боковые планки для прижима гибкой подложки; 6 - плоская пружина в виде дуги для поджатия боковых прижимов 3. На фиг. 2 показана поверхность подложки со стороны стрелы прогиба а. Стрела прогиба а зависит от размеров используемых гибких подложек и определяется экспериментально из условий плотного прижатия подложки 1 к подложкодержателю 4. Прижим подложки показан через усилие Р (см. фиг. 1) и обеспечивается боковыми прижимами 3 и плоской пружиной 5 в виде дуги. Гибкая подложка с заранее изготовленной стрелой прогиба выполняется путем прокатки или отжига в специальной форме при высокой температуре. Стрела прогиба выполняется в пределах 2-5 мм. Если стрела прогиба меньше 2 мм, то обеспечивается недостаточный прижим гибкой подложки к водоохлаждаемому подложкодержателю. При стреле прогиба свыше 5 мм, пленка, осаждаемая на гибкую подложку, будет иметь повышенные механические напряжения в системе пленка-подложка, что может привести к отрыву пленки от подложки.FIG. 1 shows the sequence of operations when implementing the proposed method. Here 1 is a flexible metal substrate covered with a layer of low-
В качестве примера была изготовлена гибкая подложка из бериллиевой бронзы с размерами 200 мм × 100 мм × 0.1 мм со стрелой прогиба в центре 5 мм. Подложка подвергалась отжигу вакууме при температуре 400°С в специальной форме, обеспечивающей стрелу прогиба 5 мм. Подложка с обратной стороны покрывалась тонким слоем легкоплавкого сплава Вуда (температура плавления 68°С). Подложка прижималась к водоохлаждаемому подложкодержателю и на нее способом магнетронного распыления в вакууме производилось напыление многослойных пленок типа никель-алюминий, которые в процессе напыления не допускают нагрев подложки свыше 120°С. Подводимая мощность к распыляемой мишени выбиралась таким образом, чтобы происходил нагрев подложки до температуры расплавления тонкого слоя легкоплавкого сплава. Она составляла 1750 Вт для одной мишени. При этом происходило плавление сплава, что обеспечивало улучшение отвода тепла от гибкой подложки на водоохлаждаемый подложкодержатель. После проведения цикла напыления тонкий слой сплава затвердевал, подложка с нанесенной многослойной пленкой вынималась из вакуумной камеры, после чего производилось отделение многослойной пленки от подложки, а сама гибкая подложка могла быть использована для проведения повторных работ по напылению пленок.As an example, a flexible beryllium bronze substrate was fabricated with dimensions of 200 mm × 100 mm × 0.1 mm with a deflection arrow in the center of 5 mm. The substrate was subjected to vacuum annealing at a temperature of 400 ° C in a special shape that provided an arrow deflection of 5 mm. The back side of the substrate was covered with a thin layer of low-melting Wood's alloy (melting point 68 ° C). The substrate was pressed against a water-cooled substrate holder, and multilayer films of the nickel-aluminum type were deposited onto it by magnetron sputtering in vacuum, which during the deposition did not allow the substrate to be heated above 120 ° C. The power supplied to the sputtered target was chosen so that the substrate was heated to the melting temperature of a thin layer of a low-melting alloy. It was 1750 W for one target. In this case, the alloy melted, which provided an improvement in heat removal from the flexible substrate to the water-cooled substrate holder. After the deposition cycle, a thin layer of the alloy solidified, the substrate with the deposited multilayer film was removed from the vacuum chamber, after which the multilayer film was separated from the substrate, and the flexible substrate itself could be used for repeated works on the deposition of the films.
Источники информацииInformation sources
1. Ивановский Г.Ф., Петров В.И. Ионно-плазменная обработка материалов. М.: Радио и связь, 1986, с. 194-195.1. Ivanovsky G.F., Petrov V.I. Ion-plasma processing of materials. M .: Radio and communication, 1986, p. 194-195.
2. Авторское свидетельство СССР №891800. Устройство для охлаждения гибких подложек. Опубл. 23.12.81, Бюллетень № 47.2. USSR author's certificate No. 891800. A device for cooling flexible substrates. Publ. 12/23/81, Bulletin No. 47.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020125946A RU2748440C1 (en) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | Method for attaching flexible metal substrate to water-cooled surface of substrate holder during vacuum spraying of materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020125946A RU2748440C1 (en) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | Method for attaching flexible metal substrate to water-cooled surface of substrate holder during vacuum spraying of materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2748440C1 true RU2748440C1 (en) | 2021-05-25 |
Family
ID=76034061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020125946A RU2748440C1 (en) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | Method for attaching flexible metal substrate to water-cooled surface of substrate holder during vacuum spraying of materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2748440C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808620C2 (en) * | 2022-02-28 | 2023-11-30 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Device for attaching substrates during deposition of thin films (variants) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1089171A1 (en) * | 1982-10-25 | 1984-04-30 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Support holder |
SU1824458A1 (en) * | 1991-05-06 | 1993-06-30 | Nii Vychislitelnoj Tekhn | Apparatus for application of coatings |
JP3211275B2 (en) * | 1991-09-24 | 2001-09-25 | 松下電器産業株式会社 | Answering machine |
JP2003173927A (en) * | 2001-12-05 | 2003-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Flexible thin-film capacitor and its manufacturing method |
CN1896301A (en) * | 1997-12-17 | 2007-01-17 | 尤纳克西斯贸易公司 | Sputtering source, device comprising the sputtering source and method of producing flat panels |
RU2437964C2 (en) * | 2010-01-11 | 2011-12-27 | Вера Дмитриевна Мирошникова | Substrate holder and installation for application of coating by method of magnetron sputtering on its base |
RU2507308C1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-02-20 | Айрат Хамитович Хисамов | Application method of thin-film coatings, and process line for its implementation |
-
2020
- 2020-07-29 RU RU2020125946A patent/RU2748440C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1089171A1 (en) * | 1982-10-25 | 1984-04-30 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Support holder |
SU1824458A1 (en) * | 1991-05-06 | 1993-06-30 | Nii Vychislitelnoj Tekhn | Apparatus for application of coatings |
JP3211275B2 (en) * | 1991-09-24 | 2001-09-25 | 松下電器産業株式会社 | Answering machine |
CN1896301A (en) * | 1997-12-17 | 2007-01-17 | 尤纳克西斯贸易公司 | Sputtering source, device comprising the sputtering source and method of producing flat panels |
JP2003173927A (en) * | 2001-12-05 | 2003-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Flexible thin-film capacitor and its manufacturing method |
RU2437964C2 (en) * | 2010-01-11 | 2011-12-27 | Вера Дмитриевна Мирошникова | Substrate holder and installation for application of coating by method of magnetron sputtering on its base |
RU2507308C1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-02-20 | Айрат Хамитович Хисамов | Application method of thin-film coatings, and process line for its implementation |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808620C2 (en) * | 2022-02-28 | 2023-11-30 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Device for attaching substrates during deposition of thin films (variants) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7550055B2 (en) | Elastomer bonding of large area sputtering target | |
JP3134977U (en) | Cooling PVD shield | |
US20140197025A1 (en) | Hot tile sputtering system | |
JPS593545B2 (en) | How to extend the useful life of sputtering targets | |
JPH0214425B2 (en) | ||
KR100745437B1 (en) | Spattering target and method of manufacturing the same | |
RU2748440C1 (en) | Method for attaching flexible metal substrate to water-cooled surface of substrate holder during vacuum spraying of materials | |
EP2742539B1 (en) | Sputtering systems for liquid target materials | |
JP5265149B2 (en) | Cooling dark shield for multi-cathode design | |
GB2117010A (en) | Cooling a rectangular target plate for an apparatus for cathodic sputter coating | |
JP6652485B2 (en) | Target with cooling plate, compatible with indirect cooling device | |
US20200194236A1 (en) | Coating device for conducting high efficient low temperature coating | |
US20120000424A1 (en) | Cooled dark space shield for multi-cathode design | |
KR102170122B1 (en) | Holding arrangement for holding a substrate during substrate processing in a vacuum processing chamber, a carrier for supporting a substrate in a vacuum processing chamber, and a method for holding a substrate | |
US9139899B2 (en) | Target device, sputtering apparatus and method for manufacturing a target device | |
JPH03183778A (en) | Method and device for forming deposited film | |
WO2016107637A1 (en) | Masking arrangement for masking a substrate during a deposition process, deposition apparatus for layer deposition on a substrate, and method for cleaning a masking arrangement | |
CN214361638U (en) | Deposition apparatus | |
JPS61166964A (en) | Target for sputtering | |
JPH06293963A (en) | Backing plate for ito sputtering target | |
US8745858B2 (en) | Method for applying soft solder to a mounting surface of a component | |
JPS6330397B2 (en) | ||
JPH0470392B2 (en) | ||
KR100333502B1 (en) | Production method of sputtering targets | |
CN104233200A (en) | Method for preparing polarization eliminating beam splitting film |