LV15606B - Device for vacuum sputtering coating - Google Patents
Device for vacuum sputtering coating Download PDFInfo
- Publication number
- LV15606B LV15606B LVP-20-40A LVP2020000040A LV15606B LV 15606 B LV15606 B LV 15606B LV P2020000040 A LVP2020000040 A LV P2020000040A LV 15606 B LV15606 B LV 15606B
- Authority
- LV
- Latvia
- Prior art keywords
- magnetrons
- coated
- magnetron
- coating
- coatings
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Izgudrojums attiecas uz ierīcēm vakuuma pārklājumu uzputināšanai. Piedāvātā magnetronā uzputināšanas ierīce ir pielāgota tās ievietošanai vakuuma kamerā un tā satur divus magnetronus, kas ir uzstādīti uz magnetronu turētāja, katrs uz savas rotācijas ass, kas ir ievietotas vadulē, kura ir pielāgota magnetronu nostiprināšanai tajā ar fiksācijas līdzekļu palīdzību, tādējādi ierīce ir pielāgota magnetronu pārvietošanai un nostiprināšanai, pēc izvēlēs mainot attālumus starp magnetroniem un no magnetroniem līdz pārklājamai virsmai un to leņķisko pozīciju vienam pret otru vai pret pārklājamo virsmu, tādējādi pielāgojot izgatavojamā pārklājuma uzputināšanas nosacījumus.The invention relates to devices for spraying vacuum coatings. In the proposed magnetron sputtering device is adapted to be placed in a vacuum chamber and contains two magnetrons mounted on a magnetron holder, each on its own axis of rotation, which are inserted in a wire which is adapted to fix the magnetrons therein by means of fixing means, thus the device is adapted to magnetrons for moving and fixing, optionally changing the distances between the magnetrons and from the magnetrons to the surface to be coated and their angular position to each other or to the surface to be coated, thus adjusting the sputtering conditions of the manufactured coating.
Description
IZGUDROJUMA APRAKSTSDESCRIPTION OF THE INVENTION
Tehnikas nozareTechnical sector
[001] Izgudrojums attiecas uz ierīcēm vakuuma pārklājumu izgatavošanai, proti, uz magnetronās izputināšanas ierīcēm, kas ir pielāgotas ievietošanai vakuuma kamerā. Konkrēti uz ierīci, kurā tiek izmantoti divi magnetroni ar maināmu novietojuma ģeometrisko konfigurāciju, un kura nodrošina pārklājuma optisko īpašību diagnostiku tā izgatavošanas laikā.[001] The invention relates to devices for the production of vacuum coatings, namely to magnetron sputtering devices adapted to be placed in a vacuum chamber. Specifically, to a device that uses two magnetrons with a changeable positional geometric configuration, and which provides diagnostics of the optical properties of the coating during its fabrication.
Zināmā tehnikas līmeņa analīzeAnalysis of the prior art
[002] Magnetronā izputināšana ir plaši izmantota metode vakuuma pārklājumu izgatavošanai (Braun M. (2015) Magnetron Sputtering Technique. In: Nee A. (eds) Handbook of Manufacturing Engineering and Technology. Springer, London). Izgatavojamo pārklājumu piemēri var būt viena vai vairāku elementu metāli, pusvadītāji, oksīdi, nitrīdi, karbīdi, hidrīdi, sulfīdi un citi savienojumi, kas ir uzklāti vienā vai vairākos slāņos.[002] Magnetron sputtering is a widely used method for manufacturing vacuum coatings (Braun M. (2015) Magnetron Sputtering Technique. In: Nee A. (eds) Handbook of Manufacturing Engineering and Technology. Springer, London). Examples of coatings that can be produced can be metals of one or more elements, semiconductors, oxides, nitrides, carbides, hydrides, sulfides, and other compounds that are applied in one or more layers.
[003] Tipiska magnetrona izputināšanas iekārta vakuuma pārklājumu izgatavošanai sastāv no vakuuma kameras, kura ir aprīkota ar vakuuma sūkņiem un kurā ievietots viena vai vairāku pārklājamo objektu turētājs, gāzu padeves sistēma un viens vai vairāki magnetroni, kas aprīkoti ar plakaniem vai cilindriskiem izputināmā materiāla mērķiem. Izputināmo mērķi pievienojot negatīvam spriegumam, tiek iedegta plazma. Plazmas pozitīvajiem joniem bombardējot mērķa virsmu, no virsmas tiek izsisti (izputināti) atomi, kuri, nonākot uz pārklājamā objekta virsmas, veido šīs virsmas pārklājumu. Magnetrons un pārklājamā virsma vairumā gadījumu ir novietoti pretī viens otram. Magnetroni var tikt darbināti dažādos izputināšanas režīmos, ieskaitot līdzstrāvas, maiņstrāvas, radiofrekvences, impulsu un augstas jaudas impulsu režīmus, izputināšanu veicot inertā vai reaktīvā atmosfērā.[003] A typical magnetron sputtering machine for the production of vacuum coatings consists of a vacuum chamber, which is equipped with vacuum pumps and in which a holder for one or more objects to be coated is inserted, a gas supply system and one or more magnetrons equipped with flat or cylindrical targets of the material to be sputtered. Applying a negative voltage to the sputtering target ignites the plasma. When the positive ions of the plasma bombard the target surface, atoms are knocked out (dusted) from the surface, which, when they reach the surface of the object to be coated, form the coating of this surface. The magnetron and the surface to be coated are in most cases placed opposite each other. Magnetrons can be operated in a variety of sputtering modes, including direct current, alternating current, radio frequency, pulsed, and high power pulsed modes, sputtering in an inert or reactive atmosphere.
[004] Izputināšanas procesa un pārklājumu kvalitātes kontrolei kamerā var tikt ievietoti arī sensori pārklājumu īpašību (biezuma, pretestības, optiskās caurlaidības u.c.) un magnetrona izlādes plazmas īpašību mērīšanai pārklājuma izgatavošanas laikā. Ir zināms, ka pārklājumu īpašību diagnostika to izgatavošanas laikā palīdz nodrošināt pārklājumu kvalitāti, tai skaitā to biezuma atbilstību prasībām (Zoller A. et al. In-situ Monitoring Boosts Yield of Thin-Film Deposition Processes. Photonics Spectra, July 2004).[004] In order to control the sputtering process and the quality of the coatings, sensors for measuring the properties of the coatings (thickness, resistance, optical transmittance, etc.) and the characteristics of the magnetron discharge plasma during the production of the coating can also be placed in the chamber. It is known that the diagnosis of coating properties during their production helps to ensure the quality of coatings, including their thickness compliance with requirements (Zoller A. et al. In-situ Monitoring Boosts Yield of Thin-Film Deposition Processes. Photonics Spectra, July 2004).
[005] Svarīgs izputināšanas iekārtu konstrukcijas aspekts ir vakuuma kamerā ievietoto mezglu kompaktums, kas ļauj optimāli izmantot vakuuma kameras tilpumu, dodot iespēju tajā ievietot nepieciešamās tehnoloģiskās ierīces (magnetronus, paraugu turētājus un sensorus) nepieciešamajā konfigurācijā. Kompaktas atbalsta konstrukcijas un turētāji ļauj kamerā ievietot lielāka izmēra magnetronus un izgatavot salīdzinoši liela laukuma pārklājumus attiecībā pret vakuuma kameras izmēru. Tāpat svarīga ir iespēja šo konfigurāciju mainīt, dodot iespēju variēt izgatavojamo pārklājumu īpašības un ļaujot vienu izputināšanas iekārtu izmantot plaša spektra pārklājumu izgatavošanai.[005] An important aspect of the design of sputtering equipment is the compactness of the units placed in the vacuum chamber, which allows optimal use of the volume of the vacuum chamber, giving the opportunity to place the necessary technological devices (magnetrons, sample holders and sensors) in the required configuration. Compact support structures and holders allow larger size magnetrons to be placed in the chamber and relatively large area coatings to be produced relative to the size of the vacuum chamber. It is also important to be able to change this configuration, making it possible to vary the properties of the coatings to be produced and allowing one sputtering machine to be used for the production of a wide range of coatings.
[006] Ir vispārzināms, ka pārklājumu īpašības ir atkarīgas no to sastāva un mikrostruktūras.[006] It is generally known that the properties of coatings depend on their composition and microstructure.
[007] Ir vispārzināms, ka attālums no magnetrona līdz pārklājamajai virsmai ietekmē izgatavojamā pārklājuma blīvumu. Nemainot citus procesa parametrus, pārklājumu blīvums palielinās, samazinot attālumu starp izputināmo mērķi un pārklājamo virsmu.[007] It is common knowledge that the distance from the magnetron to the surface to be coated affects the density of the coating to be produced. Without changing other process parameters, the coating density increases by reducing the distance between the sputtering target and the surface to be coated.
[008] Ir virkne pielietojumu (piemēram - gāzu sensori), kuriem ir vajadzīgi zema blīvuma pārklājumi ar lielu iekšējās virsmas laukumu. Citiem pielietojumiem (piemēram - elektriski vadošiem pārklājumiem vai gāzu necaurlaidīgiem barjerslāņiem) ir nepieciešami augsta blīvuma pārklājumi.[008] There are a number of applications (eg gas sensors) that require low density coatings with a large internal surface area. Other applications (for example - electrically conductive coatings or gas-impermeable barrier layers) require high-density coatings.
[009] Ir zināms, ka izgatavojamā pārklājumu īpašības ir atkarīgas arī no leņķa starp izputināmā mērķa virsmu (magnetronu) un pārklājamo virsmu (LeBellac D., Azens A., Granqvist C.G. Angular selective transmittance through electrochromic tungsten oxide films made by oblique angle sputtering. Applied Physics Letters, 43, 4 (1995)).[009] It is known that the properties of the coatings to be produced also depend on the angle between the surface of the sputtered target (magnetron) and the surface to be coated (LeBellac D., Azens A., Granqvist C.G. Angular selective transmittance through electrochromic tungsten oxide films made by oblique angle sputtering. Applied Physics Letters, 43, 4 (1995)).
[010] Tāpat ir zināms, ka pārklājumu īpašības ir atkarīgas no tā, vai izputināmā un pārklājamā virsma atrodas vai neatrodas uz vienas ass (pretī viena otrai). Ja virsmas neatrodas uz vienas ass (pff-axes sputtering), uz pārklājamās virsmas nonāk atomi, kas izputināmo virsmu ir atstājuši slīpā leņķī un tādēļ ir ar zemāku enerģiju nekā virsmai perpendikulāri izputinātie atomi (Pugel D.E, et al. Effects of target-to-substrate angle on off-axes sputter deposition and EPR studies of near-surface magneticproperties of YBCO thin films. Physica C: Superconductivity, Vol 341-348, Part 3, (2000), pp 2003-2004).[010] It is also known that the properties of coatings depend on whether or not the surface to be sprayed and the surface to be coated are on the same axis (opposite each other). If the surfaces are not on the same axis (pff-axes sputtering), atoms that have left the surface to be sputtered at an oblique angle and therefore have a lower energy than the atoms sputtered perpendicular to the surface (Pugel D.E, et al. Effects of target-to- substrate angle on off-axes sputter deposition and EPR studies of near-surface magnetic properties of YBCO thin films. Physica C: Superconductivity, Vol 341-348, Part 3, (2000), pp 2003-2004).
[011] Ir zināms, ka vienā vakuuma kamerā var tikt ievietoti vairāki magnetroni (EP0328257A2, WO2013023173A2). Magnetroni var tikt aprīkoti ar viena materiāla izputināmajiem mērķiem, tādējādi palielinot pārklājuma izgatavošanas ātrumu, vai ar dažādiem mērķiem, kas ļauj izgatavot vairākus elementus saturošus pārklājumus.[011] It is known that several magnetrons can be placed in one vacuum chamber (EP0328257A2, WO2013023173A2). Magnetrons can be equipped with sputtering targets of one material, thereby increasing the speed of coating production, or with different targets, which allow the production of coatings containing several elements.
[012] US2016/0362812 Al apraksta magnetrona izputināšanas metodi, kurā tiek izmantots viens magnetrons, kura attālums no mērķa līdz pārklājamajai virsmai var tikt mainīts no 2” līdz 5”, un leņķis starp mērķa virsmas normāli un līniju, kas savieno mērķi un pārklājamo virsmu (pff-axes leņķis), var tikt mainīts starp 45 un 70 grādiem. Iespēja mainīt leņķi un attālumu ļauj iegūt pārklājumus ar dažādu sastāvu un īpašībām. Metodes trūkums ir tas, ka viena magnetrona konfigurācijā katram pārklājuma ķīmiskajam sastāvam ir jāizgatavo atbilstošs izputināšanas mērķis ar tieši tādu pašu sastāvu, kas ir darbietilpīgs un dārgs process.[012] US2016/0362812 Al describes a magnetron sputtering method that uses a single magnetron, the distance from the target to the surface to be coated can be varied from 2" to 5", and the angle between the normal to the target surface and the line connecting the target and the surface to be coated (pff-axes angle), can be changed between 45 and 70 degrees. The ability to change the angle and distance allows obtaining coatings with different compositions and properties. The drawback of the method is that in a single magnetron configuration, a corresponding sputtering target with exactly the same composition must be fabricated for each coating chemistry, which is a labor-intensive and expensive process.
Izgudrojuma izklāstsOutline of the invention
[013] Izgudrojums attiecas uz vakuuma kamerā ievietotu magnetronās izputināšanas ierīci, kura satur divus magnetronus ar maināmu attālumu vienam no otra un no pārklājamās virsmas, un ar maināmu magnetronu leņķisko orientāciju vienam pret otru un pret pārklājamo virsmu. Izgudrojums nodrošina arī pārklājuma optisko īpašību diagnostiku tā izgatavošanas laikā.[013] The invention relates to a magnetron sputtering device placed in a vacuum chamber, which contains two magnetrons with a variable distance from each other and from the surface to be coated, and with a variable angular orientation of the magnetrons to each other and to the surface to be coated. The invention also provides diagnostics of the optical properties of the coating during its manufacture.
[014] Šis izgudrojums nodrošina iespēju izvēlēties optimālu attālumu starp izputināmo mērķi un pārklājamo virsmu, ļaujot vienā vakuuma kamerā izgatavot plaša spektra pārklājumus ar dažādu sastāvu un mikrostruktūru.[014] This invention provides an opportunity to choose an optimal distance between the target to be sputtered and the surface to be coated, allowing a wide range of coatings with different composition and microstructure to be made in one vacuum chamber.
[015] Būtiska izgudrojuma priekšrocība salīdzinājumā ar US2016/0362812 AI ir divu magnetronu izmantošana sistēmā, kā arī sistēmas iespējama konfigurēšana ne tikai off-axes ģeometrijā. Divu magnetronu izmantošana ļauj izgatavot divu vai vairāku elementu pārklājumus un plašā diapazonā neatkarīgi variēt šo elementu daudzumu pārklājumā, izmantojot vienus un tos pašus izputināšanas mērķus. Sastāva variēšanu nodrošina tas, ka katram magnetronam pievadītā izputināšanas jauda var tikt mainīta neatkarīgi no otra magnetrona jaudas.[015] A significant advantage of the invention compared to US2016/0362812 AI is the use of two magnetrons in the system, as well as the possible configuration of the system not only in off-axes geometry. The use of two magnetrons makes it possible to fabricate coatings of two or more elements and independently vary the amount of these elements in the coating over a wide range using the same sputtering targets. Variation of the composition is ensured by the fact that the sputtering power supplied to each magnetron can be changed independently of the power of the other magnetron.
[016] Iespēja mainīt attālumu no mērķa virsmas līdz pārklājamajai virsmai ļauj vienā izputināšanas iekārtā izgatavot pārklājumus ar dažādu mikrostruktūru. Pie mazāka attāluma pārklājumi ir blīvāki, pie lielāka - mazāk blīvi.[016] The ability to change the distance from the target surface to the surface to be coated allows the production of coatings with different microstructures in one sputtering machine. At a smaller distance, the coatings are denser, at a greater distance - less dense.
[017] Iespēja mainīt magnetronu leņķisko orientāciju ļauj:[017] The ability to change the angular orientation of the magnetrons allows:
saglabāt izputinātā materiāla plūsmas fokusu uz pārklājamo virsmu pie mainīta attāluma starp izputināmo mērķi un pārklājamo virsmu;maintaining the focus of the sputtered material flow on the surface to be coated at a changed distance between the sputtered target and the surface to be coated;
veikt pārklājumu izgatavošanu dažādos leņķos;make coatings at different angles;
veikt pārklājumu izgatavošanu off-axes konfigurācijā.to make overlays in off-axes configuration.
[018] Iespēja veikt pārklājuma optisko īpašību diagnostiku tā izgatavošanas laikā ļauj noteikt pareizo pārklājuma biezumu, pie kura pārtraukt izputināšanas procesu. Šis izgudrojums iesaka optimālu optiskā kanāla novietojumu attiecībā pret magnetroniem un pārklājamo virsmu, nodrošinot precīzu optisko mērījumu.[018] The ability to diagnose the optical properties of the coating during its production allows to determine the correct thickness of the coating at which to stop the sputtering process. This invention suggests an optimal position of the optical channel in relation to the magnetrons and the surface to be coated, ensuring an accurate optical measurement.
[019] Būtisks izgudrojuma aspekts ir magnetronu turētāja konstrukcijas kompaktums un konceptuāla vienkāršība, kas ļauj ērti un precīzi mainīt magnetronu novietojumu attiecībā pret pārklājamo virsmu, neaizņemot daudz vietas vakuuma kamerā un atstājot nepieciešamo telpu procesa un pārklājumu īpašību diagnostikas sensoru ievietošanai.[019] An essential aspect of the invention is the compactness and conceptual simplicity of the design of the magnetron holder, which allows easy and precise change of the position of the magnetrons in relation to the surface to be coated, without taking up a lot of space in the vacuum chamber and leaving the necessary space for inserting process and coating property diagnostic sensors.
[020] Magnetronās izputināšanas ierīce ir pielāgota ievietošanai vakuuma kamerā. Ierīce satur divus magnetronus, kas ir uzstādīti uz magnetronu turētāja, katrs uz savas rotācijas ass, kas ir ievietotas vadulē, kura ir pielāgota magnetronu fiksācijai tajā ar fiksācijas līdzekļu palīdzību, tādējādi ierīce ir pielāgota magentronu pārvietošanai un fiksācijai, pēc izvēles mainot attālumus starp magentroniem un attālumu no magentroniem līdz pārklājamajai virsmai, kā arī pēc izvēles neatkarīgi mainot magnetronu leņķisko orientāciju vienam pret otru un pret pārklājamo virsmu, tādējādi mainot izgatavojamā pārklājuma augšanas nosacījumus. Saskaņā ar vēlamo izpausmi, magnetronu turētājs ir izpildīts ar iespēju mainīt attālumu no magnetroniem līdz pārklājamajai virsmai robežās no 3 cm līdz 15 cm, starp magnetronu turētāju un kameras pamata plati ievietojot distancerus. Ierīce var saturēt optisko zondi un optisko kanālu izgatavojamā pārklājuma optisko īpašību mērīšanai, turklāt optiskā zonde ir pielāgota tikt optiski savienotai caur optisko kanālu ar gaismas avotu un spektrofotometru, kuri atrodas ārpus vakuuma kameras; optiskā zonde ir novietota starp magnetroniem, un ir orientēta perpendikulāri pārklājamajai virsmai.[020] The magnetron sputtering device is adapted to be placed in a vacuum chamber. The device comprises two magnetrons mounted on a magnetron holder, each on its own axis of rotation, which are inserted in a wire adapted to fix the magnetrons therein by means of fixing means, thus the device is adapted to move and fix the magnetrons, optionally changing the distances between the magnetrons and distance from the magnetrons to the surface to be coated, as well as optionally independently changing the angular orientation of the magnetrons to each other and to the surface to be coated, thus changing the growth conditions of the manufactured coating. According to a preferred embodiment, the magnetron holder is provided with the ability to vary the distance from the magnetrons to the surface to be coated between 3 cm and 15 cm by placing spacers between the magnetron holder and the base plate of the camera. The device may contain an optical probe and an optical channel for measuring the optical properties of the coating to be produced, and the optical probe is adapted to be optically connected through the optical channel to a light source and a spectrophotometer located outside the vacuum chamber; the optical probe is placed between the magnetrons and is oriented perpendicular to the surface to be coated.
Zīmējumu sarakstsList of drawings
[021] 1. zīm. ir attēlots vakuuma kamerā ievietojamā ierīce, kas satur divus magnetronus, kuri ir iestiprināti kopīgā turētājā;[021] Fig. 1 shows a vacuum chamber device containing two magnetrons mounted in a common holder;
2. zīm. - divu magnetronu izputināšanas shēma;Fig. 2 - two magnetron sputtering scheme;
3. zīm. - irīdija (Ir) atomārās koncentrācijas un uzklāšanas ātruma atkarība no Ir mērķa izputināšanas jaudas;Fig. 3 - dependence of iridium (Ir) atomic concentration and deposition rate on the sputtering power of the Ir target;
4. zīm. - stikla pamatnes atstarošanās spektrs pirms pārklājuma uzklāšanas procesa;Fig. 4 - the reflection spectrum of the glass base before the coating application process;
5. zīm. - ZnO pārklājuma uz stikla pamatnes atstarošanās spektrs procesa 14. minūtē.Fig. 5 - The reflection spectrum of the ZnO coating on the glass substrate at the 14th minute of the process.
[022] Uz vakuuma kameras pamata plates (1) ir novietots magnetronu turētājs (2), kurā iestiprināti magnetroni (3 un 4) - l.zīm. Atbrīvojot fiksācijas līdzekļus, piemēram, uzgriežņus (5 un 6), magnetronus var pārvietot pa vaduli (7), kā arī rotēt katru ap savu asi. Pievelkot fiksācijas līdzekļus, piemēram, uzgriežņus (5 un 6), katrs no magnetroniem (3, 4) tiek fiksēts konkrētā vietā un konkrētā leņķiskā orientācijā. Attālumu starp magnetroniem (3 un 4) un pārklājamo virsmu (10) var mainīt, starp magnetronu turētāju (2) un kameras pamata plati (1) ievietojot distancerus.[022] A magnetron holder (2) is placed on the base plate (1) of the vacuum chamber, in which magnetrons (3 and 4) are fixed - fig. l. By releasing the fixing means, such as the nuts (5 and 6), the magnetrons can be moved along the wire (7), as well as rotate each one around its own axis. By tightening the fixing means, for example nuts (5 and 6), each of the magnetrons (3, 4) is fixed in a specific place and in a specific angular orientation. The distance between the magnetrons (3 and 4) and the surface to be coated (10) can be changed by inserting spacers between the magnetron holder (2) and the camera base plate (1).
Mainot katra magnetrona (3, 4) novietojumu un leņķisko orientāciju, mainās izgatavojamā pārklājuma augšanas nosacījumi.By changing the position and angular orientation of each magnetron (3, 4), the growth conditions of the manufactured coating change.
[023] Optiskā zonde (8) caur optisko kanālu (9) (t.i. gaismas vadu) ir savienota ar gaismas avotu un spektrofotometru (kameras pamata plati (1)), kuri atrodas ārpus vakuuma kameras. Zonde (8) ir novietota starp magnetroniem (3 un 4) un orientēta perpendikulāri pret pārklājamo virsmu (10), kas ir novietota uz nesošās konstrukcijas plates (11). Raidot ienākošo gaismas staru pret pārklājamo virsmu (10) un, reģistrējot atstaroto gaismas staru, pārklājuma izgatavošanas laikā, tiek mērīts atstarošanās spektrs.[023] The optical probe (8) is connected to the light source and the spectrophotometer (camera base plate (1)) via the optical channel (9) (i.e. light wire) which are located outside the vacuum chamber. The probe (8) is placed between the magnetrons (3 and 4) and oriented perpendicularly to the surface to be covered (10), which is placed on the supporting structure plate (11). By sending the incoming light beam towards the surface to be coated (10) and recording the reflected light beam during the production of the coating, the reflection spectrum is measured.
Izgudrojuma īstenošanas piemēriExamples of implementation of the invention
[024] 1.piemērs.[024] Example 1.
Kārtiņu ķīmiskā sastāva kontrole, kas ilustrē divu magnetronu sistēmas priekšrocības salīdzinājumā ar viena magnetrona sistēmu. Cinka-irīdija oksīda (Zn-Ir-O) pārklājumi ar biezumu ~ 500 nm tika uzklāti uz stikla pamatnēm ar reaktīvo magnetrono kop-izputināšanu no metāliskiem Zn un Ir mērķiem (145 mm x 92 mm x 3 mm) Ar + O2 atmosfērā (2. zīm.). Pirms uzklāšanas procesa vakuuma kamerā tika atsūknēta līdz spiedienam < 1 χ 10'5 Torr. Ar un O2 gāzu plūsmas visiem paraugiem procesa laikā bija nemainīgas, attiecīgi, 20 sccm un 10 sccm. Uzputināšana noritēja 10 mTorr spiedienā, kas tika nodrošināts ar droseļvārstu. Attālums no mērķu virsmām līdz pamatnei un magnetronu (3, 4) leņķiskā orientācija ir parādīta 2. zīmējumā. Zn mērķis tika putināts ar 200 W jaudu nemainīgā DC režīmā. Lai variētu Zn un Ir koncentrāciju attiecību kārtiņās, Ir mērķis tika putināts ar jaudu, kura tika variēta no 0 līdz 25 W. Šādā veidā tika iegūtas Ir koncentrācijas diapazonā no 0,0 līdz 6,5 at.% un uzklāšanas ātrumi no aptuveni 5,0 līdz 8,5 nm/min (3. zīm.). Kārtiņu ķīmiskā sastāva analīze tika veikta ar rentgenstaru fluorescenci, bet kārtiņu biezums tika mērīts ar virsmas profilometru.Control of layer chemistry illustrating the advantages of a two-magnetron system over a single-magnetron system. Zinc-iridium oxide (Zn-Ir-O) coatings ~500 nm thick were deposited on glass substrates by reactive magnetron sputtering from metallic Zn and Ir targets (145 mm x 92 mm x 3 mm) in an Ar + O2 atmosphere (2 Fig.). Before the deposition process, the vacuum chamber was evacuated to a pressure < 1 χ 10' 5 Torr. The Ar and O2 gas flows for all samples were kept constant during the process at 20 sccm and 10 sccm, respectively. Sputtering was carried out at a pressure of 10 mTorr, which was provided by a throttle valve. The distance from the target surfaces to the substrate and the angular orientation of the magnetrons (3, 4) are shown in Figure 2. The Zn target was sputtered at 200 W in constant DC mode. To vary the ratio of Zn to Ir concentrations in the films, the Ir target was sputtered with a power that was varied from 0 to 25 W. In this way, Ir concentrations ranging from 0.0 to 6.5 at.% and deposition rates from about 5, 0 to 8.5 nm/min (Fig. 3). The chemical composition of the layers was analyzed by X-ray fluorescence, and the thickness of the layers was measured by a surface profilometer.
[025] 2.piemērs.[025] Example 2.
Kārtiņu biezuma kontroles piemērs, izmantojot atstarošanās spektra mērījumu uzklāšanas laikā. Optiskā zonde (8) bija novietota starp magnetroniem (3 un 4) saskaņā ar 1. zīmējumu. Abi magnetroni (3, 4) bija aprīkoti ar Zn mērķiem. Magnetronu (3, 4) un pārklājamās virsmas (10) savstarpējais novietojums bija tāds, kā parādīts 2. zīmējumā. Tika izgatavots ZnO pārklājums, mērķus izputinot Ar + 02 atmosfērā.Example of layer thickness control using reflectance spectrum measurement during application. The optical probe (8) was placed between the magnetrons (3 and 4) according to drawing 1. Both magnetrons (3, 4) were equipped with Zn targets. The relative position of the magnetrons (3, 4) and the surface to be coated (10) was as shown in Figure 2. A ZnO coating was fabricated by sputtering the targets in an Ar + 02 atmosphere.
Ienākošā gaisma no gaismas avota tika vadīta caur optisko kanālu (9) un zondi (8), kura fokusē gaismu uz parauga virsmu. Atstarotā gaisma tika savākta šajā pašā zondē (8) un caur optisko kanālu (9) novadīta uz spektrofotometru ārpus vakuuma kameras. Gan atstarotās, gan krītošās gaismas ceļš ir paralēls parauga virsmas normālei. Lai iegūtu precīzu kārtiņas optisko īpašību mērījumu, uzklāšanas laikā tika veikti šādi soļi:The incoming light from the light source was guided through the optical channel (9) and the probe (8), which focuses the light on the sample surface. The reflected light was collected in this same probe (8) and passed through an optical channel (9) to a spectrophotometer outside the vacuum chamber. The path of both reflected and incident light is parallel to the surface normal of the sample. In order to obtain an accurate measurement of the optical properties of the film, the following steps were taken during deposition:
(i) uzņemts atstarotais spektrs bez pamatnes, lai iegūtu nulles līmeņa signālu, noņemot tumsas spektru un ieguldījumu no iekšējās atstarošanās uz savienojumu vietām;(i) taken the reflected spectrum without the base to obtain a zero-level signal by removing the dark spectrum and the contribution from internal reflection at the junctions;
(ii) uzņemts atstarotais spektrs ar pamatni un uz tās novietoto spoguli, lai iegūtu 100% atstarošanās līmeņa gaismas signālu;(ii) captured reflected spectrum with the substrate and the mirror placed on it to obtain a 100% reflectance light signal;
(iii) tika uzņemts atstarošanās signāls stikla pamatnei (4. zīm.);(iii) the reflection signal for the glass substrate was captured (Fig. 4);
(iv) tika uzsākta pārklājuma uzklāšana un nepārtraukti mērīts atstarošanās spektrs (5. zīm.), kurā sāk veidoties minimumi un maksimumi (interference efekts), kuru novietojums un skaits ir tiešā veidā atkarīgs no pārklājuma biezuma.(iv) the application of the coating was started and the reflection spectrum was continuously measured (Fig. 5), in which minima and maxima (interference effect) begin to form, the position and number of which directly depends on the thickness of the coating.
[02 6] Izmantojot šo spektru, ir iespējams kalibrēt iekārtu biezuma kontrolei vai aprēķināt biezumu, zinot materiāla optiskās konstantes. Uzklāšanas process tiek pārtraukts brīdī, kad atstarošanās spektrs (un pārklājuma biezums) precīzi atbilst nepieciešamajam.[02 6] Using this spectrum, it is possible to calibrate equipment for thickness control or to calculate thickness knowing the optical constants of the material. The application process is stopped when the reflectance spectrum (and coating thickness) exactly matches what is required.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LVP-20-40A LV15606B (en) | 2020-05-15 | 2020-05-15 | Device for vacuum sputtering coating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LVP-20-40A LV15606B (en) | 2020-05-15 | 2020-05-15 | Device for vacuum sputtering coating |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
LV15606A LV15606A (en) | 2021-11-20 |
LV15606B true LV15606B (en) | 2023-02-20 |
Family
ID=78611085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
LVP-20-40A LV15606B (en) | 2020-05-15 | 2020-05-15 | Device for vacuum sputtering coating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
LV (1) | LV15606B (en) |
-
2020
- 2020-05-15 LV LVP-20-40A patent/LV15606B/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
LV15606A (en) | 2021-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6649208B2 (en) | Apparatus and method for thin film deposition onto substrates | |
CA2214546C (en) | Method and apparatus for the high rate automated manufacture of thin films | |
CN1891848A (en) | Optical coating device | |
US11466362B2 (en) | Apparatus and methods for depositing durable optical coatings | |
US20160254127A1 (en) | Method and device for producing uniform films on moving substrates and films produced in this way | |
US20150129087A1 (en) | Method of making porous nitrogenized titanium coatings for medical devices | |
Hubler et al. | Fundamentals of ion‐beam‐assisted deposition. II. Absolute calibration of ion and evaporant fluxes | |
Cevro et al. | Ion-beam and dual-ion-beam sputter deposition of tantalum oxide films | |
LV15606B (en) | Device for vacuum sputtering coating | |
Zaitsu et al. | Large-area optical coatings with uniform thickness grown by surface chemical reactions for high-power laser applications | |
Austgen et al. | Sputter yield amplification by tungsten doping of Al2O3 employing reactive serial co-sputtering: process characteristics and resulting film properties | |
RU2654991C1 (en) | Method of coating application in vacuum | |
KR20130136385A (en) | Method for coating with an evaporation material | |
KR101255591B1 (en) | Coating apparatus for uniform coating | |
Fujimoto et al. | An ultrahigh vacuum sputtering system with offset incidence magnetron sources onto a rotating substrate | |
US20230067917A1 (en) | Device and method for producing layers with improved uniformity in coating systems with horizontally rotating substrate and additional plasma sources | |
RO135754B1 (en) | Process for deposition of uniform ag/sio2 film multilayers | |
JP5783613B2 (en) | Magnetron coating module and magnetron coating method | |
JP4452499B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing a layer system for each optical precision element | |
JP4163151B2 (en) | Thin film coating apparatus and method | |
RU2771511C1 (en) | Method for applying a multilayer coating to optical substrates and an installation for implementing the method | |
WO2004025219A1 (en) | System and method for monitoring thin film deposition on optical substrates | |
US20240167145A1 (en) | Method for depositing a layer optical element, and optical assembly for the duv wavelength range | |
Vergohl et al. | Deposition of multilayer optical films and rugate filters deposited by reactive magnetron sputtering | |
Mingels et al. | High-precision volume manufacturing of optical interference filters on 300mm wafers |