PL66697B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.11.1973 66697 KI. 48b,15/00 MKP C23c 15/00 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Wojciech Gregorozyk, Boguslaw Stepien, Romana Marowska Wlasciciel patentu: Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa (Polska) Uklad elektrod do rozpylania katodowego Przedmiotem wynalazku jest uklad elektrod do rozpylania katodowego.Proces rozpylania katodowego polega na uwal- rnianiu czasteczek rozpylanego materialu z po¬ wierzchni elektrody irozpyHamej przez jony gazu -o duzej energii. Zródlem jonów jest plazma wy¬ twarzana przez wzbudzenie wyladowania jarze¬ niowego miedzy elektrodami ukladu do rozpyla¬ nia. Jony bombardujace elektrode rozpylana uzy¬ skuja odpowiednio duza energie w obszarze kato¬ dowego spadku napiecia. Pole przyspieszajace jo¬ ny moze byc stale lub zmienne o odpowiednio wy¬ sokiej czestotliwosci.Uwolnione z elektrody rozpylanej czasteczki ma¬ terialu rozpylonego osadzaja sie na podlozu two- *rzac cienka warstwe, której grubosc oraz wla¬ snosci fizyczne i elektryczne zaleza od wlasnosci materialu rozpylanego i gazu roboczego oraz od parametrów procesu rozpylania.W dotychczas stosowanych ukladach do rozpy¬ lania katodowego elektroda na która nanoszona jest warstwa i elektroda rozpylana sa plaszczyzna¬ mi umieszczonymi równolegle do siebie w odleglo¬ sci kilku centymetrów. Taki uklad elektrod nie po¬ zwala na uzyskanie duzej wydajnosci procesu ze wzgledu na to, ze powierzchnia na której uzyskuje sie równomierna grubosc warstwy jest mniejsza od powierzchni elektrody rozpylanej.Zwiekszenie wydajnosci mozna uzyskac przez -zwiekszenie powierzchni elektrody irozpylanej, jed- 10 15 20 30 nak w tym przypadku konieczne jest stosowanie bardzo duzych mocy rzedu kilku kW, co szcze¬ gólnie w przypadku rozpylania wysoka czestotli¬ woscia jest szkodliwe dla otoczenia i obslugi.Celem wynalazku jest usuniecie wady w do¬ tychczas stosowanych ukladach to jest zwieksze¬ nie powierzchni napylanej w stosunku do po¬ wierzchni elektrody rozpylanej.Istota wynalazku jest to, ze uklad elektrod w którym elektroda na która nanoszona jest war¬ stwa, czyli tak zwany nosnik podlozy, stanowi po¬ wierzchnie boczna walca lub graiiiastoslupa o pod¬ stawie wielokatnej, zas elektroda rozpylana wyko¬ nana jest w postaci walca i umieszczona wewnajtrz nosnika podlozy w ten sposób, ze jej os pokrywa sie z osia nosnika podlozy.Pirzedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia przekrój podluzny klosza prózniowe¬ go wraz z zainstalowanym cylindrycznym ukladem elektrod, a fig. 2 — przekrój poprzeczny tego klo¬ sza i ukladu.Elektroda rozpylana 1 uformowana jest w ksztal¬ cie walca pelnego lub wydrazonego w srodku. Jest ona wykonana calkowicie z materialu rozpylanego lub tylko jej zewnetrzna powierzchnia moze byc pokryta takim materialem.Nosnik podlozy 2 uformowany jest w ksztalcie powierzchni bocznej graniastoslupa o podstawie osmiokata foremnego. Otacza on elektrode rozpy* 66 69766 3 lana i usytuowany jest wspólosiowo z nia. Podloza sa mocowane bezposrednio do scian nosnika pod¬ lozy, lub w specjalnych uchwytach, które z kolei sa mocowane do scian nosnika podlozy.Cylindryczny uklad elektrod do rozpylania ka¬ todowego jest stosowany w tzw. systemie dwuelek- trodowyni jak i w systemie trójelekitrodowym.W przypadku rozpylania w systemie dwuelektro- dowym opisaine wyzej elementy tj. elektroda roz¬ pylana i nosnik podlozy stanowia oaly uklad elek¬ trod do rozpylania.W przypadku rozpylania w systemie trójeiektro- dowym oprócz omówionych wyzej elementów sto¬ sowane sa jeszcze: goraca katoda 3 bedaca zród¬ lem elektronów oraz anoda 4 bedaca kolektorem emitowanych z katody elektronów. Emitowane z goracej katody elektrony zdazajac do anody xde- irzaja sie z atomami gazu i ulaitwiaja w ten spo¬ sób jego jonizacje w przestrzeni pomiedzy elektro¬ da rozpylana a nosnikiem podlozy.W ukladzie dla zapewnienia równomiernego od¬ dzialywania elektronów na gaz w calej przestrze¬ ni miedzy elektroda rozpylana a nosnikiem podlo¬ zy stosuje sie cylindryczna wiazke elektronów.Uformowanie cylindrycznej wiazki elektronów jest realizowane wieloma sposobami W omawianym przykladzie wykonania, do itego celu wykorzystano pierscieniowo uksztaltowana kaitode 3. Srednica tej katody jest wieksza od srednicy elekitrody rozpy¬ lanej a mniejsza od srednicy nosnika podlozy.Pierscieniowa katoda umocowana jest wspólosiowo z zespolem: elektroda rozpylana — nosnik podlozy i umiejscowiona nieco ponizej niego.Celem zwiekszenia szybkosci rozpylania stosuje sie dodatkowo pole magnetyczne równolegle do osi elektrody rozpylanej. Zródlem takiego pola magne¬ tycznego w omawianym przykladzie wykonania jest cewka 6 umieszczona na zewnatrz klosza próznio¬ wego wspólosiowo z elektroda rozpylana. W wy^ niku dzialania tego pola na elektrony znajdujace sie w plazmie, beda one zdazaly do anody nie po liniach prostych lecz spiralnych przez co wydlu¬ zy sie droga przebywana przez elektrony w plaz¬ mie, a tym samym zwiekszy sie ilosc ich zderzen z atomami gazu i zwiazane z tym prawdopodo¬ bienstwo jonizacji gazu. Natezenie pola magnetycz¬ nego jest tak dobrane, aby uzyskac najwieksze prawdopodobienstwo jonizacji czastek gazu. Zwiejk- szy sie wówczas gestosc plazmy a tym samym szyb¬ kosc rozpylania.Opisana geometria ukladu elektrod zapewnia uzy¬ skiwanie warstw o równomiernej grubosci na ca¬ lej powierzchni nosnika podlozy przy odpowiednio 667 4 dobranej dlugosci elektrod^' rozpylanej. Dla dal¬ szego wyrównania grubosci stosuje sie obrót nos¬ nika podlozy wokól osi .ukladu. .A ..... ¦ i Omawiany uklad jest dostosowany zarówno do- rozpylania pradem stalym jak i zmiennym wyso¬ kiej czestotliwosci.Uklad wedlug niniejszego wynalazku zwieksza wydajnosc rozpylania katodowego w stopniu umo¬ zliwiajacym uzycie go w produkcji mikroukladów zarówno monolitycznych jak i hybrydowych i róz¬ nego typu powlok.Zwiekszenie wydajnosci jest przedistawione na nastepujacym przykladzie: W plaskim ukladzie elektrod czynna powierzch- nia nosna podlozy jest mniejsza od powierzchni elektrody rozpylanej. W ukladzie tym stosuje sie- elektrode rozpylana o powierzchni 100 cm2, 10X 10 cm, w ukladzie cylindrycznym natomiast elek¬ troda rozpylana o tej samej powierzchni to walce, 20 lub rura o srednicy zewnetrznej np. 10 mm i dlu¬ gosci 32 cm. Powierzchnia rozpylana jei^t walec o tej samej dlugosci i srednicy np. 10 cm co daje powierzchnie 1000 cm2, a wiec 10 razy wieksza od powierzchni elektrody rozpylanej. Tak wiec przy 25 tej samej mocy zasilania uzyskuje sie przeszlo 10-krotny wzrost powierzchni roboczej w stosunku do ukladu plaskiego.Dalsze zwiekszenie wydajnosci uzyskuje sie przez: wydluzenie ukladu elektrod. 30 .i PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Uklad elektrod do rozpylania katodowego, sta¬ nowiacy dwie powierzchnie z których jedna jest 35 elektroda na która nanoszona jest warstwa czyli tak zwany nosnik podlozy, a druga elektroda roz¬ pylana, oparty na zasadzie wzbudzenia wyladowa¬ nia jarzeniowego w przestrzeni miedzy elektroda¬ mi ukladu do rozpylania znamienny tym, ze elek- 40 troda na która nanoszona jest warstwa czyli tak zwany nosnik podlozy (2) wykonany jest w po* staci powierzchni bocznej walca lub graniasfoslu- pa o podstawie wielokata, zas elektroda rozpylana (1) wykonana jest w postaci walca pelnego lub- 45 wydrazonego w srodku i umieszczona wewnatrz nosnika podlozy (2).

2. Uklad wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze w stosowaniu go do rozpylania katodowego trój- 50 elektrodowego posiada cylindryczna wiazke elek¬ tronów, otaczajaca elektrode rozpylana (1), a wy¬ tworzona korzystnie przez pierscieniowa kaitode (3 umieszczona wspólosiowo z elektroda rozpylana.KI. 48b,15/00 66 697 MKP C23c 15/00 v/;;//;/)v///;////. X;/;;;;;/;y7//;//;A Fig. 1 A-A Fig. 2 PL PL