RU111138U1 - CATHODE-SPRAY ASSEMBLY OF MAGNETRON (OPTIONS) - Google Patents
CATHODE-SPRAY ASSEMBLY OF MAGNETRON (OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU111138U1 RU111138U1 RU2011120133/02U RU2011120133U RU111138U1 RU 111138 U1 RU111138 U1 RU 111138U1 RU 2011120133/02 U RU2011120133/02 U RU 2011120133/02U RU 2011120133 U RU2011120133 U RU 2011120133U RU 111138 U1 RU111138 U1 RU 111138U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- case
- base
- flat target
- cathode
- magnetron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
1. Катодно-распылительный узел магнетрона, содержащий корпус в форме пенала с основанием, плоскую мишень протяженной формы с распыляемым материалом, закрепленную напротив основания корпуса, магнитную систему и охладитель в форме соосных торов, размещенных между основанием корпуса и плоской мишенью по центру корпуса, в котором центральная область плоской мишени выполнена перфорированной в виде системы отверстий, расположенных вдоль ее протяженной стороны, при этом в корпусе по его центру дополнительно установлен газораспределитель, а основание корпуса снабжено патрубком для ввода рабочих газов. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система отверстий плоской мишени образована, по крайней мере, одним рядом отверстий в форме либо щелей, либо цилиндрических и конических отверстий, равномерно расположенных относительно друг друга с заданным шагом. ! 3. Катодно-распылительный узел магнетрона, содержащий корпус в форме пенала с основанием, плоскую мишень протяженной формы с распыляемым материалом, закрепленную напротив основания корпуса, магнитную систему и охладитель в форме соосных торов, размещенных между основанием корпуса и плоской мишенью по центру корпуса, в котором магнитная система выполнена в виде матрицы из постоянных пластинчатых магнитов, каждый из которых имеет форму прямоугольной пластины с предварительно заданным соотношением толщины, длины и ширины, и установленных по образующей тора, по крайней мере, в два ряда и смещенных относительно друг друга в каждом ряду, при этом в пределах одного ряда пластины имеют одинаковое значение величины намагниченности. ! 4. Узел по п.3, отличающийся те� 1. The cathode-spraying unit of the magnetron, containing a case in the form of a pencil case with a base, a flat target of an extended shape with a spray material, mounted opposite the base of the case, a magnetic system and a cooler in the form of coaxial tori placed between the base of the case and a flat target in the center of the case, wherein the central region of the flat target is perforated in the form of a system of holes located along its extended side, while the gas distributor is additionally installed in the center of the housing, and the base of the housing is equipped with a nozzle for introducing working gases. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the hole system of the flat target is formed by at least one row of holes in the form of either slits or cylindrical and conical holes uniformly spaced relative to each other with a given step. ! 3. The cathode-spraying unit of the magnetron, containing a case in the form of a pencil case with a base, a flat target of an extended shape with sprayed material, mounted opposite the base of the case, a magnetic system and a cooler in the form of coaxial tori placed between the base of the case and a flat target in the center of the case, wherein the magnetic system is made in the form of a matrix of permanent plate magnets, each of which has the shape of a rectangular plate with a predetermined ratio of thickness, length and width, and installed along the generatrix of the torus, at least in two rows and displaced relative to each other in each row, while within the same row the plates have the same magnetization value. ! 4. The node according to claim 3, characterized in
Description
Полезная модель относится к конструкции катодно-распылительного узла магнетрона, используемого для нанесения тонких пленок различных материалов, в частности, касается катода магнетронного распылителя, предназначенного для распыления материала мишени при нанесении покрытий в вакууме. Более конкретно, полезная модель может быть использована при нанесении покрытий распылением металлов в магнитном поле с использованием инертного и реактивного газов.The invention relates to the design of a cathode-spraying unit of a magnetron used for applying thin films of various materials, in particular, to a cathode of a magnetron atomizer intended for spraying a target material in a vacuum coating. More specifically, a utility model can be used when spraying metals in a magnetic field using inert and reactive gases.
Принцип действия магнетронного распылителя основан на явлении физического распыления материала мишени ускоренными ионами рабочего газа, которые бомбардируют поверхность мишени под действием прикладываемого к катоду отрицательного потенциала. Магнетронные распылительные устройства обеспечивают как относительно высокие скорости нанесения покрытий, так и ограничивают нежелательную бомбардировку поверхности и разогрев, и, в частности, применимы для нанесения покрытий на плоские подложки большой площади.The principle of operation of the magnetron atomizer is based on the phenomenon of physical sputtering of the target material by accelerated working gas ions that bombard the target surface under the influence of a negative potential applied to the cathode. Magnetron sputtering devices provide both relatively high coating rates and limit unwanted surface bombardment and heating, and are particularly useful for coating large area flat substrates.
Катод магнетронного распылителя является узлом аппаратуры, используемой для покрытия подложек, при этом материалом для покрытия служит материал мишени, осаждаемый из газовой фазы на подложку. Материал мишени переводится в газовую фазу за счет распыления. В процессе распыления материал выбивается из мишени путем ее ионной бомбардировки. Ионы, необходимые для процесса распыления материала мишени, в основном, образуются за счет столкновений атомов рабочего газа и электронов в потоке разряда, а затем ускоряются в направлении мишени, являющейся катодом вследствие направления приложенного электрического поля. Атомы, выбитые из материала мишени, осаждаются на подложках, образуя пленочное покрытие.The cathode of the magnetron atomizer is a component of the apparatus used to coat the substrates, and the target material deposited from the gas phase onto the substrate serves as the coating material. The target material is transferred to the gas phase due to sputtering. During the sputtering process, the material is knocked out of the target by its ion bombardment. The ions necessary for the process of sputtering the target material are mainly formed due to collisions of the working gas atoms and electrons in the discharge stream, and then are accelerated in the direction of the target, which is the cathode due to the direction of the applied electric field. Atoms knocked out of the target material are deposited on the substrates, forming a film coating.
Характерной чертой магнетронов является использование специальной магнитной системы, которая создает над распыляемой мишенью замкнутое по контуру туннелеобразное магнитное поле. Благодаря магнитному полю создаются условия получения локализованной плазмы высокой плотности и, соответственно, высокой плотности ионных токов, распыляющих мишень (см., например, Б.С.Данилин, В.К.Сырчин. "Магнетронные распылительные системы", М., "Радио и связь", 1982, с.45, рис.35)..A characteristic feature of magnetrons is the use of a special magnetic system, which creates a tunnel-shaped magnetic field closed around the contour of the target. Due to the magnetic field, conditions are created for obtaining a localized high-density plasma and, accordingly, a high density of ion currents sputtering the target (see, for example, B. S. Danilin, V. K. Syrchin. “Magnetron sputtering systems”, M., “Radio and communication ", 1982, p.45, fig. 35) ..
Анализ научно-технической и патентной литературы показывает, что в настоящее время имеется тенденция, с одной стороны, к нанесению покрытий на подложки большой площади, что приводит к увеличению габаритных размеров мишени и катодно-распылительного узла в целом. С другой стороны, при традиционном принципе формирования структуры катодного узла распыления увеличение габаритных размеров мишени приводит как к снижению однородности физико-химических свойств покрытий, так и к неоднородности по толщине.An analysis of the scientific, technical and patent literature shows that there is currently a tendency, on the one hand, to coating large-area substrates, which leads to an increase in the overall dimensions of the target and the cathode-spray unit as a whole. On the other hand, with the traditional principle of the formation of the structure of the cathode sputtering unit, an increase in the overall dimensions of the target leads both to a decrease in the uniformity of the physicochemical properties of the coatings and to inhomogeneity in thickness.
Конструктивные принципы построения известных магнетронных устройств (см., например, патенты US, 4826584; US, 44377966; US, 5421978; US, 5023580;, содержащих катодный узел протяженной формы, позволяют наносить покрытия на поверхности большой площади. Однако, в известных магнетронных распылителях, содержащих конструктивно и пространственно разделенные друг от друга катодный узел с мишенью протяженной формы и узел подачи рабочих газов, возникает проблема несимметричной относительно мишени подачи газов с периферийной стороны области мишени. Результатом такой асимметричной подачи рабочих газов в зону разряда является как неэквивалентная работа левой и правой части трека магнетронного распыления мишени, так и изменение стехиометрического состава распыленного материала вдоль длины трека.Constructive principles for constructing known magnetron devices (see, for example, US Pat. Nos. 4,826,584; US 4,437,766; US 5,421,978; US 5,023,580; containing an extended cathode assembly allow coating on a large surface area. However, in known magnetron sprays containing structurally and spatially separated from each other a cathode assembly with an extended-shaped target and a working gas supply unit, a problem arises asymmetric with respect to the gas supply target from the peripheral side of the target region. symmetric feeding working gas to the discharge zone is both work nonequivalent left and right sides of the track of the magnetron sputtering target and change the stoichiometric composition of the sprayed material along a track length.
Конструктивно-пространственное разделение друг от друга катодного узла с мишенью и узла подачи рабочих газов обуславливает значительную проблему известных катодно-распылительных устройств при формировании однородных по стехиометрии, структуре и толщине пленок материалов, получаемых реактивным распылением в среде инертного и реактивных газов. Так, указанная проблема особенно заметно проявляется при получении пленок диэлектриков типа Аl2O3 и полупроводниковых прозрачных проводящих покрытий на основе окисла сплава (InSn)xOy, где незначительная неоднородность подачи кислорода и аргона на металлическую мишень приводит либо к сильному окислению поверхности мишени и резкому снижению скорости осаждения стехиометрического окисла, либо к «раскислению» мишени алюминия, и как следствие, к обеднению пленки Аl2O3 кислородом. В свою очередь такие газовые неоднородности приводят к изменению электропроводности и светопропускания пленок (InSn)xOy.The structural and spatial separation of the cathode assembly with the target and the working gas supply unit causes a significant problem of the known cathode-spraying devices in the formation of materials uniform in stoichiometry, structure and thickness of the films obtained by reactive sputtering in an inert and reactive gas environment. So, this problem is especially noticeable when obtaining films of dielectrics of the type Al 2 O 3 and semiconductor transparent conductive coatings based on alloy oxide (InSn) x O y , where a slight inhomogeneity in the supply of oxygen and argon to the metal target leads to either strong oxidation of the target surface and a sharp decrease in the deposition rate of stoichiometric oxide, or to “deoxidation” of the aluminum target, and as a result, to depletion of the Al 2 O 3 film with oxygen. In turn, such gas inhomogeneities lead to a change in the electrical conductivity and light transmission of (InSn) x O y films.
Кроме того, для катодо-распылительного узла магнетрона протяженной формы, равномерность пленок по толщине связанна с равномерностью распыления мишени, содержащей металлическую компоненту или проводящую керамику, существенно зависит от однородности магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами. В свою очередь однородность магнитного поля зависит от однородности магнитных свойств постоянных магнитов в форме призм и секторов, составляющих магнитную систему катодно-распылительного узла магнетрона. При изготовлении магнитной системы известных катодных узлов распыления необходимо тщательно измерять параметры каждого магнита, имеющего форму призм или секторов колец, отсортировывать и отбраковывать, а, следовательно, заказывать магниты в излишнем количестве с учетом брака, а также намагничивать их определенным образом до одинаковой номинальной величины напряженности результирующего магнитного поля.In addition, for a cathode-spraying magnetron unit of an extended shape, the uniformity of the films in thickness is related to the uniformity of the sputtering of a target containing a metal component or conductive ceramic, significantly depends on the uniformity of the magnetic field created by permanent magnets. In turn, the uniformity of the magnetic field depends on the uniformity of the magnetic properties of the permanent magnets in the form of prisms and sectors that make up the magnetic system of the cathode-spraying magnetron assembly. In the manufacture of the magnetic system of the known cathode sputtering units, it is necessary to carefully measure the parameters of each magnet in the form of prisms or ring sectors, sort and reject, and, therefore, order magnets in excess quantities taking into account marriage, and also magnetize them in a certain way to the same nominal value of tension resulting magnetic field.
Перечисленные выше действия разрешают неполностью проблему неоднородности толщины формируемых покрытий, поскольку природа магнитных свойств постоянных магнитов в форме брусков конечных размеров такова, что характерным является уменьшение напряженности магнитного поля от центра к периферии брусков, составляющих линейную часть магнитной системы. Дополнительное выравнивание неоднородности поля магнитных систем может быть достигнуто путем применения накладок из магнитомягких материалов, что ухудшает параметры технологического поля магнетронного распылителя в части конфигурации магнитного поля и величины параллельной поверхности мишени составляющей вектора магнитной индукции В.The above actions completely solve the heterogeneity of the thickness of the formed coatings, since the nature of the magnetic properties of permanent magnets in the form of bars of finite dimensions is such that a decrease in the magnetic field strength from the center to the periphery of the bars making up the linear part of the magnetic system is characteristic. An additional leveling of the field inhomogeneity of the magnetic systems can be achieved by applying overlays made of soft magnetic materials, which worsens the parameters of the technological field of the magnetron atomizer in terms of the configuration of the magnetic field and the magnitude of the component of the magnetic induction vector B parallel to the target surface.
По этой причине решается задача разработки такой конструкции катодно-распылительного узла магнетрона, которая позволила бы повысить качество пленочных покрытий путем повышения их однородности по толщине и стехиометрии, а также по химическому составу. Кроме того, имеется необходимость в получении покрытий одинаковой физической и оптической толщины. Имеется также потребность в реализации прецизионного управления химическим составом пленочных покрытий. Решается также задача разработки конструкции катодно-распылительного узла магнетрона, имеющего эффективную стоимость.For this reason, the task of developing such a design of the cathode-spraying unit of the magnetron is solved, which would improve the quality of the film coatings by increasing their uniformity in thickness and stoichiometry, as well as in chemical composition. In addition, there is a need for coatings of the same physical and optical thickness. There is also a need to implement precision control over the chemical composition of film coatings. The problem of designing a cathode-spraying unit of a magnetron having an effective cost is also being solved.
Поставленная задача настоящей полезной модели реализуется в вариантах катодно-распылительного узла магнетрона, касающихся случая формирования однородного по составу и концентрации потока рабочего газа путем его симметричной подачи относительно мишени непосредственно в зону мишени и случая прецизионного выравнивания неоднородности магнитного поля магнитной системы.The stated objective of this utility model is realized in versions of the cathode-spraying magnetron assembly regarding the case of formation of a working gas stream uniform in composition and concentration by symmetric supply of the working gas directly to the target zone and the case of precision alignment of the magnetic field inhomogeneity of the magnetic system.
В одном варианте реализации конструкции катодно-распылительного узла магнетрона, поставленная задача решается тем, что в катодно-распылительном узле магнетрона, включающем корпус в форме пенала с основанием, плоскую мишень протяженной формы, содержащую распыляемый материал и закрепленную напротив основания корпуса, а также магнитную систему и охладитель в форме соосных торов, размещенных между основанием корпуса и плоской мишенью по центру корпуса, центральная область плоской мишени выполнена перфорированной в виде системы отверстий, расположенных вдоль ее протяженной стороны, кроме того, в корпусе по его центру дополнительно установлен газораспределитель, при этом в основании корпуса установлен патрубок для ввода рабочих газов.In one embodiment of the design of the cathode-spraying magnetron assembly, the problem is solved in that in the cathode-spraying magnetron assembly comprising a case in the form of a pencil case with a base, a long, flat target containing the sprayed material and fixed opposite the housing base, as well as a magnetic system and a cooler in the form of coaxial tori placed between the base of the body and the flat target in the center of the body, the central region of the flat target is made perforated in the form of a hole system Along its longest side, moreover, the housing centrally thereof further provided a gas distributor, with the base mounted housing inlet for input of working gases.
Предпочтительно, что система отверстий плоской мишени образована, по крайней мере, одним рядом отверстий в форме либо щелей, либо цилиндрических и конических отверстий, равномерно расположенных относительно друг друга с заданным шагом.Preferably, the flat target hole system is formed by at least one row of holes in the form of either slots or cylindrical and conical holes uniformly spaced relative to each other at a given pitch.
Данная структура катодно-распылительного узла магнетрона, содержащая перфорированную плоскую мишень протяженной формы, а также установленный внутри корпуса по его центру газораспределитель, при том, что в основании корпуса по его центу установлен патрубок для регулируемого напуска инертного и реактивного рабочих газов, характеризуется конструктивно-пространственным совмещением катодного узла, содержащего мишень, и узла подачи рабочих газов в едином корпусе, что позволяет при соблюдении требуемого их взаимного расположения внутри корпуса повысить качество пленочных покрытий путем повышения их однородности по толщине, стехиометрии, а также по химическому составу.This structure of the cathode-spraying unit of the magnetron, containing a perforated flat target of an extended shape, as well as a gas distributor installed inside the body at its center, while a nozzle for controlled inert and reactive working gas inlet is installed at its center, is characterized by a spatial combining the cathode assembly containing the target and the working gas supply unit in a single housing, which allows, subject to their required relative positioning inside to rpusa improve quality film coatings by increasing their thickness uniformity, stoichiometry, as well as in chemical composition.
Кроме того, такое совмещение катодного узла и узла подачи рабочих газов в едином корпусе дает возможность снижения рабочего давления в пространстве транспортировки распыленных атомов от мишени к подложке, а также обеспечивает симметричную подачу рабочих газов на треки магнетронного разряда с регулируемой равномерностью вдоль трека.In addition, such a combination of the cathode assembly and the working gas supply unit in a single housing makes it possible to reduce the working pressure in the space for transporting atomized atoms from the target to the substrate, and also provides a symmetrical supply of working gases to the tracks of the magnetron discharge with adjustable uniformity along the track.
Пространственно-конструкционное совмещение катодного узла, включающего мишень, и узла подачи рабочих газов в едином корпусе позволяет без увеличения габаритных устройств в целом повысить энергию распыленных частиц за счет снижения рабочего давления, что приводит к увеличению подвижности атомов на подложке и более совершенной структуре пленок.The spatial and structural combination of the cathode assembly including the target and the working gas supply unit in a single housing allows, without increasing overall devices, to generally increase the energy of atomized particles by reducing the working pressure, which leads to an increase in the mobility of atoms on the substrate and a more perfect film structure.
В другом варианте реализации катодно-распылительного узла магнетрона, включающем корпус в форме пенала с основанием, плоскую мишень протяженной формы, содержащую распыляемый материал и закрепленную напротив основания корпуса, а также магнитную систему и охладитель в форме соосных торов, размещенных между основанием корпуса и плоской мишенью по центру корпуса, магнитная система выполнена в виде матрицы из постоянных пластинчатых магнитов, каждый из которых имеет форму прямоугольной пластины с заданным соотношением толщины, длины и ширины, и установленных по образующей тора, по крайней мере, в два ряда и смещенных относительно друг друга в каждом ряду, при этом, в пределах одного ряда пластины имеют практически одинаковые значения величины намагниченности.In another embodiment, the implementation of the cathode-spraying unit of the magnetron, including a case in the form of a pencil case with a base, a flat target of an extended shape, containing sprayed material and mounted opposite the base of the body, as well as a magnetic system and cooler in the form of coaxial tori placed between the base of the body and a flat target in the center of the case, the magnetic system is made in the form of a matrix of permanent plate magnets, each of which has the shape of a rectangular plate with a given ratio of thickness, length and width they are installed along the generatrix of the torus in at least two rows and displaced relative to each other in each row, while, within one row of the plate, the magnetization values are almost the same.
Предпочтительно, что каждая пластина из серии пластин имеет величину толщины h, длины l и ширины m, заданной из соотношения (l,m)>hPreferably, each plate from a series of plates has a thickness h, a length l, and a width m given from the relation (l, m)> h
Целесообразно, что пластинчатые магниты соседних рядов смещены относительно друг друга на 1/2 длины пластин нижележащего ряда.It is advisable that the plate magnets adjacent rows are offset from each other by half the length of a number of underlying plates.
Данная структура катодно-распылительного узла магнетрона, содержащая магнитную систему в виде матрицы из постоянных пластинчатых магнитов, каждый из которых имеет форму прямоугольной пластины, уложенных по образующей тора, по крайней мере, в два ряда позволяет повысить качество пленочных покрытий путем повышения их однородности по толщине, стехиометрии, а также по химическому составу за счет повышения однородности выбивания материала вдоль трека вследствие однородной плотности плазмы, обеспеченной однородным магнитным полем.This structure of the cathode-spraying unit of the magnetron, containing a magnetic system in the form of a matrix of permanent plate magnets, each of which has the shape of a rectangular plate, laid along the torus generatrix, at least in two rows, improves the quality of film coatings by increasing their uniformity in thickness , stoichiometry, as well as in chemical composition by increasing the uniformity of knocking out of the material along the track due to the uniform plasma density provided by a uniform magnetic field.
Сущность полезной модели поясняется неограничивающими примерами его реализации и прилагаемыми чертежами, на которых:The essence of the utility model is illustrated by non-limiting examples of its implementation and the accompanying drawings, in which:
фиг.1 - изображает вид вертикального сечения катодно-распылительного узла магнетрона, установленного в рабочую камеру.figure 1 - depicts a vertical sectional view of the cathode-spraying unit of the magnetron installed in the working chamber.
фиг.2 - изображает общий вид перфорированной плоской мишени, закрепленной в корпусе катодно-распылительного узла магнетрона.figure 2 - depicts a General view of a perforated flat target, mounted in the cathode-cathode-spraying unit of the magnetron.
фиг.3 - изображает общий вид магнитной системы, установленной в корпусе катодно-распылительного узла магнетрона без мишениfigure 3 - depicts a General view of the magnetic system installed in the cathode-cathode-spraying unit of the magnetron without a target
фиг.4 - изображает вид элемента А матрицы магнитной системы, образованного серией из постоянных пластинчатых магнитов.4 is a view of an element A of a matrix of a magnetic system formed by a series of permanent plate magnets.
Для пояснения сущности изобретения на чертежах введены следующие обозначения: 1 - корпус; 2 - основание корпуса; 3 - плоская мишень; 4 - магнитная система; 5 - охладитель; 6 - газораспределитель; 7 - отверстие мишени (система отверстий не показана); 8 - отверстие основания корпуса; 9 - патрубок для подачи рабочего газа; 10 - рабочая камера; 11 - подложка; 12 - отверстие в мишени в форме щели; 13 - отверстия в мишени в форме цилиндров, расположенные в один ряд; 14 - отверстия в мишени в форме цилиндров, расположенные в три ряда; 15 - матрица из постоянных магнитов; 16 - пластинчатый магнит.To clarify the invention, the following notation is introduced in the drawings: 1 - housing; 2 - housing base; 3 - flat target; 4 - magnetic system; 5 - cooler; 6 - gas distributor; 7 — target hole (hole system not shown); 8 - hole base of the housing; 9 - pipe for supplying a working gas; 10 - working chamber; 11 - substrate; 12 - hole in the target in the form of a gap; 13 - holes in the target in the form of cylinders located in one row; 14 - holes in the target in the form of cylinders located in three rows; 15 - a matrix of permanent magnets; 16 - plate magnet.
Катодно-распылительный узел магнетрона работает следующим образом.The cathode-spraying unit of the magnetron operates as follows.
Рабочую камеру 10, содержащую катодно-распылительный узел, откачивают до разряжения порядка 10-5 мм рт ст.Затем через патрубок для подачи рабочих газов 9, выполненный в основании корпуса 2, напускают смесь рабочих газов. К корпусу 1 катодно-распылительного узла и рабочей камере 10 прикладывают отрицательный и положительный потенциал, соответственно, от блока питания (на чертеже не показан). На поверхности мишени 3 возникает магнетронный разряд, положительные ионы которого бомбардируют мишень 3, распыляя ее материал. Распыляемый материал мишени 3 осаждается на подложку 11, в том числе на детали камеры.The working chamber 10, containing the cathode-spraying unit, is pumped out to a vacuum of the order of 10 -5 mm Hg.Then, through the pipe for supplying working gases 9, made in the base of the housing 2, a mixture of working gases is let in. A negative and positive potential, respectively, from a power supply (not shown) are applied to the casing 1 of the cathode-spraying unit and the working chamber 10. A magnetron discharge arises on the surface of target 3, the positive ions of which bombard target 3 by sputtering its material. The sprayed material of the target 3 is deposited on the substrate 11, including on the camera part.
Пример 1.Example 1
Катодно-распылительный узел магнетрона содержит корпус 1 в форме пенала с основанием корпуса 2, плоскую мишень 3 протяженной формы, содержащую распыляемый материал и закрепленную напротив основания 2 корпуса (см. фиг.1). Катодно-распылительный узел магнетрона имеет также магнитную систему 4 и охладитель 5 в форме соосных торов, размещенных между основанием корпуса 2 и плоской мишенью 3 по центру корпуса 1. Центральная область плоской мишени 3 выполнена перфорированной в виде системы отверстий, расположенных вдоль ее протяженной стороны. Кроме того, в корпусе 1 по его центру дополнительно установлен газораспределитель 6, при этом в основании корпуса 2 установлен патрубок для подачи рабочих газов 9.The cathode-spraying unit of the magnetron contains a housing 1 in the form of a pencil case with the base of the housing 2, a flat target 3 of an extended shape containing a spray material and mounted opposite the base 2 of the housing (see figure 1). The magnetron cathode-spraying unit also has a magnetic system 4 and a cooler 5 in the form of coaxial tori placed between the base of the housing 2 and the flat target 3 in the center of the housing 1. The central region of the flat target 3 is perforated in the form of a system of holes located along its extended side. In addition, in the housing 1, a gas distributor 6 is additionally installed in its center, while a nozzle for supplying working gases 9 is installed in the base of the housing 2.
После откачки рабочей камеры 10 в газораспределитель 6 через патрубок для подачи рабочих газов 9 подается газ до давления порядка 10-3 мм. рт.ст. В газораспределе 6 рабочий газ равномерно распределяется и затем выходит в зону магнетронного разряда через отверстия 7 в плоской мишени 3. Такая конструкция катодно-распылительного узла магнетрона обеспечивает эквивалентное рабочее давление и степень закисления мишени по всей длине трека распыления, а также равномерную толщину и стехеометрию пленок.After pumping the working chamber 10 into the gas distributor 6 through the pipe for supplying working gases 9 gas is supplied to a pressure of about 10 -3 mm Hg In the gas distribution 6, the working gas is evenly distributed and then enters the magnetron discharge zone through the holes 7 in the flat target 3. This design of the cathode-spraying magnetron assembly provides equivalent working pressure and the degree of acidification of the target along the entire length of the spray track, as well as uniform thickness and stoichiometry of the films .
Пример 2.Example 2
Катодно-распылительный узел магнетрона состоит из тех же узлов, что и в примере 1, однако его магнитная система 4 выполнена в виде матрицы 15 из постоянных пластинчатых магнитов 16 (см. фиг.3), каждый из которых имеет форму прямоугольной пластины с соотношением толщины, длины и ширины 2 мм х10 мм х20 мм, соответственно (см. фиг.4). Постоянные пластинчатые магниты 16 выполнены из NdFeB, полученного спечением в магнитном поле порошка сплава неодим-железо-бор. Предварительно измеряют величину намагниченности каждого пластинчатого магнита 16. Пластинчатые магниты 16 установлены на подставках по образующей тора в два ряда и смещены относительно друг друга в каждом ряду на 1/2 длины нижележащего пластинчатого магнита 16, при этом, в пределах одного ряда пластинчатые магниты 16 имеют практически равное значение величины намагниченности. Пластинчатые магниты 16 размещают с учетом предварительно измеренной величины намагниченности в порядке, обеспечивающем компенсацию неоднородности магнитного поля от центра к краям пласгины. Полученный разброс магнитных полей на расстоянии порядка 5 мм от поверхности кладки пластинчатых магнитов 16 составляет ±1%. Для сравнения, в случае использования известных магнитов в форме блоков разброс магнитных полей составляет порядка ±5%. При этом равномерность по толщине нанесенных пленок улучшается примерно в три раза.The magnetron cathode-spraying unit consists of the same units as in example 1, however, its magnetic system 4 is made in the form of a matrix 15 of permanent plate magnets 16 (see Fig. 3), each of which has the shape of a rectangular plate with a ratio of thickness , length and width 2 mm x 10 mm x 20 mm, respectively (see figure 4). Permanent plate magnets 16 are made of NdFeB obtained by sintering in a magnetic field a powder of a neodymium-iron-boron alloy. Pre-measured value of magnetization of each magnet plate 16. Plate magnets 16 are mounted on supports for forming the torus in two rows and offset relative to each other in each row by 1/2-length-lower magnet plate 16, thus, within a single row plate magnets 16 have almost equal value of magnetization. Lamellar magnets 16 are placed taking into account the previously measured magnetization in the order that compensates for the inhomogeneity of the magnetic field from the center to the edges of the plug-in. The resulting scatter of magnetic fields at a distance of about 5 mm from the masonry surface of the plate magnets 16 is ± 1%. For comparison, in the case of using known magnets in the form of blocks, the spread of magnetic fields is of the order of ± 5%. In this case, the uniformity in thickness of the deposited films improves approximately three times.
Следует понимать, что в качестве материала пластинчатых магнитов 16 магнитной системы 4 может быть использован любой другой материал, в котором может быть поддержана одноосная магнитная анизотропия в тонких пластинах толщиной порядка 2 мм. Например, в качестве материала пластинчатого магнита может быть использован также сплав самария и кобальта (SmCo5).It should be understood that as the material of the plate magnets 16 of the magnetic system 4, any other material can be used in which uniaxial magnetic anisotropy in thin plates with a thickness of about 2 mm can be supported. For example, an alloy of samarium and cobalt (SmCo 5 ) can also be used as a plate magnet material.
Комбинированный, т.е. обладающий свойствами обоих вариантов, катодно-распылительный узел магнетрона характеризуется следующими параметрами при нанесении пленок окиси титана (ТiO2): равномерность нанесения покрытий составляет в этом случае порядка ±0,75% на подложки длиною 1 м и при длине магнетрона 1,3 м.Combined i.e. having the properties of both options, the cathode-spraying unit of the magnetron is characterized by the following parameters when applying films of titanium oxide (TiO 2 ): the uniformity of coating in this case is of the order of ± 0.75% on substrates 1 m long and 1.3 m long.
Полезная модель может быть использована при производстве рулонных материалов, архитектурных стекол больших площадей, которые могут находить применение в качестве компонентов зданий, а так же других применений, требующих равномерное по толщине и свойствам нанесение покрытий на большие площади.The utility model can be used in the production of rolled materials, architectural glasses of large areas, which can be used as components of buildings, as well as other applications requiring uniform coating in large areas and thicknesses.
Коммерческое преимущество данного катодно-распылительного узла магнетрона состоит в уменьшении стоимости магнитной системы и упрощения сборки устройства. Уменьшение стоимости устройства достигается за счет отказа от использования дорогостоящих магнитов специальной формы для выполнения узла поворота трека и снижения номенклатуры магнитов в форме брусков. Упрощение сборки данного устройства обусловлено уменьшением эффекта так называемого расталкивания, обусловленного взаимодействием магнитных полей.The commercial advantage of this cathode-spraying magnetron assembly is to reduce the cost of the magnetic system and simplify assembly of the device. Reducing the cost of the device is achieved due to the rejection of the use of expensive magnets of a special shape to perform a track turning unit and reducing the range of magnets in the form of bars. The simplification of the assembly of this device is due to a decrease in the effect of the so-called repulsion due to the interaction of magnetic fields.
Полезная модель может быть использована так же при производстве покрытий для дисплеев, солнечных элементов, для декорирования пластиков и рулонных материалов, а также для реализации высокопроизводительных процессов нанесения диэлектрических покрытий (оксидов, нитридов, карбидов и др.) распылением в реактивной среде проводящих материалов.The utility model can also be used in the manufacture of coatings for displays, solar cells, for decorating plastics and rolled materials, as well as for the implementation of high-performance processes for applying dielectric coatings (oxides, nitrides, carbides, etc.) by spraying conductive materials in a reactive medium.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011120133/02U RU111138U1 (en) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | CATHODE-SPRAY ASSEMBLY OF MAGNETRON (OPTIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011120133/02U RU111138U1 (en) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | CATHODE-SPRAY ASSEMBLY OF MAGNETRON (OPTIONS) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU111138U1 true RU111138U1 (en) | 2011-12-10 |
Family
ID=45406049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011120133/02U RU111138U1 (en) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | CATHODE-SPRAY ASSEMBLY OF MAGNETRON (OPTIONS) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU111138U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3671806A1 (en) | 2018-12-19 | 2020-06-24 | Emea Inor Eood | Magnetron sputtering cathode assembly for an unbalanced magnetron sputtering apparatus |
-
2011
- 2011-05-20 RU RU2011120133/02U patent/RU111138U1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3671806A1 (en) | 2018-12-19 | 2020-06-24 | Emea Inor Eood | Magnetron sputtering cathode assembly for an unbalanced magnetron sputtering apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1554412B1 (en) | Plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus | |
| JP4808818B2 (en) | Low impedance plasma | |
| US4179351A (en) | Cylindrical magnetron sputtering source | |
| US6217714B1 (en) | Sputtering apparatus | |
| US20180277343A1 (en) | Apparatus configured for sputter deposition on a substrate, system configured for sputter deposition on a substrate, and method for sputter deposition on a substrate | |
| CN201068469Y (en) | Flat surface magnetron sputtering target capable of prolonging target material service lifetime | |
| EP1650324A2 (en) | Sputter coating system and method of sputter coating | |
| KR20080064125A (en) | Spattering and film forming method | |
| US6432285B1 (en) | Planar magnetron sputtering apparatus | |
| CN110106481A (en) | Coating apparatus and Pvd equipment | |
| RU111138U1 (en) | CATHODE-SPRAY ASSEMBLY OF MAGNETRON (OPTIONS) | |
| KR20210089740A (en) | Inclined magnetron in PVD sputtering deposition chamber | |
| JP2010248576A (en) | Magnetron sputtering apparatus | |
| SK277865B6 (en) | Method of sputtering of layers and device for realization of this method | |
| KR102533881B1 (en) | single beam plasma source | |
| CN207047313U (en) | Magnetic control sputtering device | |
| CN101646799B (en) | Magnetron source for deposition on large substrates | |
| RU182457U1 (en) | Installation for vacuum magnetron sputtering of thin films | |
| CN111868877B (en) | Magnetron sputtering source and coating system arrangement | |
| JPH10102247A (en) | Sputtering device and method | |
| JPS6217175A (en) | Sputtering device | |
| CN101586229A (en) | Magnetron sputtering apparatus and film manufacturing method | |
| JPS6233764A (en) | Sputtering device | |
| Hossain et al. | Outer Ring-Shaped Radio Frequency Magnetized Plasma Source for Target Utilization in Specific Area | |
| RU2107971C1 (en) | Magnetron spraying system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB1K | Licence on use of utility model |
Free format text: LICENCE Effective date: 20121127 |
|
| QB1K | Licence on use of utility model |
Free format text: LICENCE Effective date: 20170124 |
|
| QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190710 Effective date: 20190710 |