CS255419B1 - Válcový magnetron s jedním meandrovitým plasmatickým oblakem - Google Patents

Abstract

Jedná se o válcový magnetron s anodou z kruhových desek a dutým válcovým targetem. Target má 4 řady magnetů, po úhlu 90° obvodů magnetronu a dále má 2 kruhové sady magnetů uspořádané tak, že kolem targetů uspořádané tak, že kolem targetu se vytváří meandrovitý oblak plazmatu, ve kterém dochází k odpracování materiálu. Používá se k nanášení tenkých vrstev ve vakuu na vnitřní průměry rotačních součástí .

Description

Vynález řeší konstrukci válcového magnetronu pro nanášení tenkých vrstev ve vakuu na vnitřní průměry rotačních součástí.

Dosud známá řešení jsou konstruována buS jako kolíkové magnetrony, kdy target ve formě tyče je vložen do středu rotační součásti, na jejíž povrch má být vrstva nanášena a magnetické pole je umístěno na obvodu této součásti, nebo jako válcové magnetrony s toroidním vícenásobným plazmatickým oblakem. Nevýhodou prvního řešení je malá univerzálnost s ohledem na nutnost umístění magnetického pole mimo vlastní target i součást, nevýhodou druhého řešení je, že piazmatické toroidy leží kolmo na podélnou osu magnetronu a tudíž depoziční rychlosti po délce magnetronu jsou dány superposicí deposičních rychlostí jednotlivých plazmatických toroidů.

To vede k nerovnoměrné rychlosti nanášeni vrstvy po délce součásti, a při použití magnetronu na reaktivní depozice i k následné změně stechiometrie vrstvy. Dosud známá řešení neumožňují pomocí magnetronu deponovat jak nereaktivní tak i reaktivní vrstvy na vnitřní průměry součástí, nebo zajištují jejích depozici pouze na součásti o velkých vnitřních průměrech s ohledem na nutnost použití vnější anody při omezeném využití targetu a při nerovnoměrném nanášení vrstev.

Uvedené nevýhody odstraňuje válcový magnetron dle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že magnety jsou uspořádány na nosiči magnetů jednak v řadách a jednak v kruhových sadách, přičemž horní kruhová sada je vytvořena permanentními magnety polovanými severním polem N vně nosiče magnetů a jižním polem S dovnitř; spodní kruhová sada je polována opačně. Permanentní magnety v řadách jsou uloženy ve směru podélné osy tělesa magnetronu a jsou uspořádány tak, že vždy po 90° obvodu magnetronu je jedna řada permanentních magnetů polovaných severními póly vně magnetronu a s jižními póly dovnitř a následující řada opačně, přičemž v případě souhlasné polarizace permanentních magnetů v podélné ose s horní kruhovou sadou nebo dolní kruhovou sadou navazuje řada permanentních magnetů v ose přímo na kruhovou sadu /horní .nebo dolní/, v případě polarizace opačné pak je vytvořena mezera mezi protilehlou kruhovou sadou /horní nebo dolní/ a opačně polarizovanou řadou permanentních magnetů. Anodu tvoří kruhové desky a target tvoří dutý válec.

Vyšší účinek válcového magnetronu dle vynálezu lze spatřovat v tom, že má pod válcovou katodou o daném průřezu vytvarováno magnetické pole tak, že je vytvořen oblak plazmatu zajištující rovnoměrné pokrytí targetu plazmou a tím i rovnoměrné, odprašování materiálu z povrchu. Současně toto řešení dovoluje rovnoměrné nanesení vrstvy po celém obvodu bez rotaoe výrobku nebo magnetronu.

Vzhledem ke tvarování magnetického pole kolmo na podélnou osu lze anody výhodně umístit na obou koncích magnetronu, čímž odpadá nutnost vnější anody okolo pláště targetu. V tomto uspořádání je možno bez dalších konstrukčních změn konstruovat magnetron o libovolné délce, omezené pouze výkonem napájecích zdrojů.

Na připojeném výkrese je znázorněn válcový magnetron dle vynálezu, kde značí obr. I - nárys vnitřní části válcového magnetronu s některými díly znázorněnými v řezu, obr. 2 - je řez rovinou A-A, z obr. l.

Válcový magnetron na obr. 1 je tvořen nosičem £ magnetů, z feromagnetického materiálu, na němž jsou přichycené permanentní magnety 2, které v dalším textu nazýváme jen magnety £. Těleso magnetronu je uzavřeno na obou stranách pólovými nástavci £, mezi něž je vložen target £ tvořící katodu. Target 3 je v podstatě dutý válec. Na obou stranách nad pólovými nástavci £ je uložena izolace £ a anoda 6, přičemž anoda. £ vytváří rovnoměrné elektrické pole po celém obvodě. Přes přívod chladící vody £ je do vnitřní části magnetronu přivedena chladící kapalina, která umožňuje chlazení jak targetu £ i magnetů 2.. Těleso válcového magnet ronu je staženo několika spojovacími Šrouby z neferomagnetického materiálu, které procházejí otvory v pólových nástavcích 4, v izolaci _5 a v anodách 2 - šrouby i otvory zde nejsou pro jednoduchost znázorněny. Magnety 2 jsou na nosiči magnetů JL uspořádány v řadách ve směru podélné osy magnetronu tak, že vždy po 90° obvodu je jedna řada magnetů 2· Další magnety 2 jsou usazeny v horní kruhové sadě 9 a v dolní kruhové sadě 10. Podélné řady magnetů 2 nezasahují až k protilehlé kruhové sade 9 nebo 10 a je zde vytvořena mezera - vysvětleno dále v popisu vynálezu v závislosti na polarizaci magnetů 2. Magnety 2 jsou v kruhových sadách 9 nebo 1_θ uspořádány tak, že horní kruhová sada 2 Ď^e vytvořena magnety 2 polovanými severními póly N vně nosiče _1 magnetů a jižními póly S dovnitř? spodní kruhová sada 10 je polována opačným způsobem.

Magnety 2 jsou uspořádané v řadách v podélné ose magnetronu tak, že vždy jedna řada magnetů 2 je polovaná severními póly N vně magnetronu a jižními póly S dovnitř a následující řada je polovaná opačně. Přitom v případě souhlasné polarizace magnetů 2 v podélné ose s horní nebo spodní kruhovou sadou 2 nebo 10 navazuje řada magnetů 2 v ose přímo na kruhovou sadu 9 nebo 10; v případě polarizace opačné pak je vytvořena mezera mezi kruhovou sadou 2 nebo 10 a opačně polarizovanou řadou. Tímto uspořádáním je vytvořeno výsledné magnetické pole kolmé na osu magnetronu, které je v okrajových částech stočeno o 180° do protisměru.

Vlivem působení zkříženého magnetického a elektrického pole dochází k usměrněnému toku ionizovaných částí, které vytvářejí nad targetem 2 plazmatický oblak ve tvaru křivky, kterou je možno popsat jako meandr, rozložený po obvodě targetu 2 ^a jehož amplituda je dána délkou magnetického pole. V oblasti dopadu ionizovaných částic na target 2 dochází / k odprašování targetu 2· Vzhledem ke tvarování magnetického pole jsou přednostní erosní? oblasti pootočeny o 90° a tudíž dochází k rovnoměrnému odprašování po celém obvodě.

Na obr. č. 2 je řez z roviny A-A z obr. 1 a je zde znázorněno rozmístění řad magnetů 2 a jejich polarizace,, tvar průřezu nosiče 2 magnetu a targetu 2·

Válcový magnetron umožňuje deponovat ve vakuu na vnitřní průměry rotačních součástí tenké vrstvy z elektricky vodivých, neferomagnetických materiálů. Tyto vrstvy mohou být jak reaktivní, tak nereaktivní.

Claims (1)

1. Válcový magnetron s jedním meandrovitým plazmatickým oblakem,pro nanášení vrstev ve vakuu sestávající z nosiče magnetů, pólových nástavců a izolace vyznačující se tím, že permanentní magnety (2) jsou uspořádány na nosiči (1> magnetů jednak v řadách a jednak v kruhových sadách {9, 10), přičemž horní kruhová sada (9) je vytvořena permanentními magnety (2) polovanými severními póly N vně nosiče (1) magnetů a jižními póly S dovnitř? spodní kruhová sada (10) je polována opačně; permanentní magnety (2) v řadách jsou uloženy ve směru podélné osy tělesa magnetronu a jsou uspořádány tak, že vždy po 90° obvodu magnetronu je jedna řada permanentních magnetů (2) polovaných severními póly N vně magnetronu a jižními póly S dovnitř a násJ.edující řada opačně, přičemž souhlasné polarizace permanentních magnetů (2) v podélné ose s horní kruhovou sadou (9) nebo dolní kruhovou sadou (10) navazuje řéida permanentních magnetů (2) v ose přímo na kruhovou sadu (9, 10), v případě polarizace opačné pak je vytvořena mezera mezi protilehlou kruhovou sadou (9, 10) a opačně polarizovanou řadou permanentních magnetů (2), přičemž anodu (4) tvoří kruhové desky a target (3) tvoří dutý válec.