RU180112U1 - Magnetron with increased utilization of the target material - Google Patents
Magnetron with increased utilization of the target material Download PDFInfo
- Publication number
- RU180112U1 RU180112U1 RU2017113866U RU2017113866U RU180112U1 RU 180112 U1 RU180112 U1 RU 180112U1 RU 2017113866 U RU2017113866 U RU 2017113866U RU 2017113866 U RU2017113866 U RU 2017113866U RU 180112 U1 RU180112 U1 RU 180112U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetron
- target
- magnetic
- magnets
- increased
- Prior art date
Links
- 239000013077 target material Substances 0.000 title abstract description 4
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 3
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000124033 Salix Species 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
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
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к плазменной технике и предназначена для нанесения, посредством магнетронного распыления, металлических и полупроводниковых покрытий в виде тонких пленок на различные изделия. Полезная модель может быть использована в электронике, наноэлектронике, электротехнике, машиностроении, оптике и других отраслях промышленности. Технический результат состоит в увеличении полезного коэффициента использования материала мишени, за счет увеличенного магнитного потока, направленного от распыляемого материала. Особенность разработанного магнетрона состоит в том, что над поверхностью мишени создается не только арочное магнитное поле, но и дополнительное поле, которое «выталкивается» от мишени и способствует дополнительной ионизации распыленных частиц. Магнитная система, расположение полюсов которой определяет зону эрозии, выполнена таким образом, что зона эрозии, а следовательно и коэффициент использования материала увеличен в 2-2,5 раза по сравнению с аналогами.The invention relates to a plasma technique and is intended for applying, by magnetron sputtering, metal and semiconductor coatings in the form of thin films to various products. The utility model can be used in electronics, nanoelectronics, electrical engineering, mechanical engineering, optics and other industries. The technical result consists in increasing the effective utilization of the target material due to the increased magnetic flux directed from the sprayed material. A feature of the developed magnetron is that not only an arched magnetic field is created above the target surface, but also an additional field that is “pushed” from the target and contributes to additional ionization of the sputtered particles. The magnetic system, the location of the poles of which determines the erosion zone, is made in such a way that the erosion zone, and therefore the material utilization factor, is increased by 2-2.5 times in comparison with analogues.
Description
Полезная модель относится к плазменной технике и предназначена для нанесения, посредством магнетронного распыления, металлических и полупроводниковых покрытий в виде тонких пленок на различные изделия. Полезная модель может быть использована в электронике, наноэлектронике, электротехнике, машиностроении, оптике.The invention relates to a plasma technique and is intended for applying, by magnetron sputtering, metal and semiconductor coatings in the form of thin films to various products. The utility model can be used in electronics, nanoelectronics, electrical engineering, mechanical engineering, and optics.
Наиболее близким аналогом полезной модели является конструкция по патенту Российской Федерации №2102527 (20.01.1998), содержащая боковые и периферийные магниты, а также магнитопровод, которые замыкают нижние торцы периферийных магнитов.The closest analogue of the utility model is the design according to the patent of the Russian Federation No. 2102527 (01.20.1998), containing side and peripheral magnets, as well as a magnetic circuit that closes the lower ends of the peripheral magnets.
Недостаток прототипа - недостатком прототипа, является то, значительная часть магнитного потока замыкается на периферийных магнитах, что при напылении металлов, негативно сказывается на свойствах пленки.The disadvantage of the prototype - the disadvantage of the prototype is that a significant part of the magnetic flux closes on the peripheral magnets, which when spraying metals, negatively affects the properties of the film.
Технический результат состоит в увеличении полезного коэффициента использования материала мишени, за счет увеличенного магнитного потока, направленного от распыляемого материала.The technical result consists in increasing the effective utilization of the target material due to the increased magnetic flux directed from the sprayed material.
Технический результат достигается тем, что магнетрон с увеличенным коэффициентом использования материала мишени имеет магнитную систему, согласно полезной модели, состоящую из магнитопровода, внешних магнитов и вертикально расположенных внутренних магнитов, отличающийся тем, что внешние магниты выполнены из неодимовых магнитов размером 15×15 мм, и с плотностью магнитной энергии 366-390 килоДжоуль/м3, а вертикально расположенные внутренние магниты выполнены в виде двух пластин из магнитомягкого материала.The technical result is achieved in that the magnetron with an increased coefficient of utilization of the target material has a magnetic system, according to a utility model, consisting of a magnetic circuit, external magnets and vertically arranged internal magnets, characterized in that the external magnets are made of neodymium magnets 15 × 15 mm in size, and with a magnetic energy density of 366-390 kiloJoules / m 3 , and vertically located inner magnets are made in the form of two plates of soft magnetic material.
На фиг. 1 изображена магнитная система (вид сверху); на фиг. 2 - общий вид магнетрона (вид сбоку).In FIG. 1 shows a magnetic system (top view); in FIG. 2 - general view of the magnetron (side view).
Полезная модель включает внешние постоянные ниодимовые (NeFeB) магниты 1 (плотность магнитной энергии 366-390 килоДжоуль/м3) 1 размером 15×15мм, вертикально расположенные две внутренние пластины 2. Внешние магниты 1 расположены по периметру с образованием замкнутого контура, внутри которого размещены пластины 2, из магнитомягкого материала, что обеспечивает создание замкнутого магнитного поля для получения локализованной плазмы (незамкнутое поле создает магнитный коридор к подложке, для распыляемых частиц), магнитопровод 3, корпус магнетрона 4, (соотношение длины и ширины один к семи), штуцеры охлаждения 5, служащие элементами крепления магнитной системы и катода к фланцу вакуумной системы, через них, также, подводится питающее напряжение, катодное основание 6, плоскую мишень (катод) 7, водяное охлаждение 8, втулки из фторопласта 9.The utility model includes external permanent neodymium (NeFeB) magnets 1 (magnetic energy density 366-390 kiloJoules / m3) 1 of size 15 × 15 mm, vertically arranged two internal plates 2. External magnets 1 are located around the perimeter with the formation of a closed loop inside which the plates are placed 2, from soft magnetic material, which ensures the creation of a closed magnetic field to obtain a localized plasma (an open field creates a magnetic corridor to the substrate, for sprayed particles),
Работа магнетрона основана на свойствах катодной области аномального тлеющего газового разряда, в которой плоская мишень распыляется под действием ионной бомбардировки. Приложенное в области катода, перпендикулярно электрическому, магнитное поле позволяет снизить рабочее давление плазмообразующего газа без уменьшения интенсивности ионной бомбардировки и улучшить условия транспортировки распыляемого вещества к подложке. Это происходит благодаря уменьшению рассеяния, вызванного соударениями с молекулами газа. Между катодом и подложкой возникает зона низкотемпературной плазмы. Распыляемые частицы осаждаются в виде тонкого слоя на подложку, а также частично рассеиваются и осаждаются на стенках рабочей камеры.The operation of the magnetron is based on the properties of the cathode region of an anomalous glowing gas discharge, in which a flat target is sputtered by ion bombardment. Applied in the cathode region, perpendicular to the electric field, the magnetic field allows to reduce the working pressure of the plasma-forming gas without reducing the intensity of ion bombardment and to improve the conditions for transporting the sprayed substance to the substrate. This is due to a decrease in scattering caused by collisions with gas molecules. A zone of low-temperature plasma arises between the cathode and the substrate. Sprayed particles are deposited in the form of a thin layer on the substrate, and are also partially scattered and deposited on the walls of the working chamber.
Характерной особенностью магнетрона является использование специальной магнитной системы, которая создает над распыляемой мишенью замкнутое по контуру туннелеобразное магнитное поле. Благодаря этому полю создаются условия для получения локализованной плазмы высокой плотности и, соответственно, высокой плотности ионных токов. В результате достигается высокая производительность распыления материалов. Конструктивные принципы построения магнетронных устройств позволяют достаточно просто реализовать задачу нанесения однородных покрытий на широкоформатные поверхности.A characteristic feature of the magnetron is the use of a special magnetic system that creates a tunnel-shaped magnetic field closed around the contour of the target. Thanks to this field, conditions are created for obtaining a localized plasma of high density and, accordingly, a high density of ion currents. As a result, high atomization performance is achieved. The design principles of building magnetron devices make it quite simple to implement the task of applying uniform coatings on wide-format surfaces.
Особенность магнитной системы (фиг. 1) разработанного магнетрона состоит в том, что над поверхностью мишени 7 создается не только арочное магнитное поле, но и дополнительное поле, которое «выталкивается» от мишени и способствует дополнительной ионизации распыленных частиц, что позволяет повысить скорость распыления, равномерность получаемого покрытия.A feature of the magnetic system (Fig. 1) of the developed magnetron is that not only an arched magnetic field is created above the surface of the
Диодная система плоская мишень (катод) 7 и корпус камеры (анод), позволяет достичь высоких плотностей разрядного тока и высоких скоростей осаждения, слабого воздействия вторичных электронов на подложку.The flat target diode system (cathode) 7 and the camera body (anode) allows one to achieve high discharge current densities and high deposition rates, and weak influence of secondary electrons on the substrate.
Технические характеристики магнетрона:Magnetron Specifications:
1) материал катода магнетрона - Ti, Al, Cr, Zr, Сu, Sn;1) the magnetron cathode material is Ti, Al, Cr, Zr, Cu, Sn;
2) размер мишени - 596×65×10 мм;2) the size of the target is 596 × 65 × 10 mm;
3) величина магнитной индукции на поверхности мишени - 0,35 Тл;3) the magnitude of the magnetic induction on the surface of the target is 0.35 T;
4) расстояние мишень-подложка 100-350 мм;4) the distance of the target substrate 100-350 mm;
5) расположение мишени - вертикальное;5) the location of the target is vertical;
6) рабочий ток магнетрона 5-12 А;6) the working current of the magnetron is 5-12 A;
7) рабочее напряжение на магнетроне 300-700 В;7) operating voltage on a magnetron 300-700 V;
8) возможность работы в среде реактивных газов N2, О2 и др.8) the ability to work in the environment of reactive gases N 2 , O 2 , etc.
ивных газов N2, О2 и др.Willow gases N 2 , O 2 , etc.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113866U RU180112U1 (en) | 2017-04-20 | 2017-04-20 | Magnetron with increased utilization of the target material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113866U RU180112U1 (en) | 2017-04-20 | 2017-04-20 | Magnetron with increased utilization of the target material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU180112U1 true RU180112U1 (en) | 2018-06-04 |
Family
ID=62561037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017113866U RU180112U1 (en) | 2017-04-20 | 2017-04-20 | Magnetron with increased utilization of the target material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU180112U1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5891168A (en) * | 1982-11-01 | 1983-05-31 | Toshiba Corp | Magnetron type sputtering device |
| JPS60247904A (en) * | 1984-05-23 | 1985-12-07 | Tohoku Metal Ind Ltd | Magnetic circuit device |
| RU2102527C1 (en) * | 1995-12-09 | 1998-01-20 | Научно-производственный центр "Квартет" | Magnetic system of planar magnetron |
| RU2107971C1 (en) * | 1996-07-09 | 1998-03-27 | Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете | Magnetron spraying system |
| RU2371514C1 (en) * | 2008-08-20 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" | Dual magnetron spray-type system |
| RU2555264C1 (en) * | 2014-03-18 | 2015-07-10 | Борис Львович Горберг | Unit of cathode of magnetron diffuser |
| RU153588U1 (en) * | 2015-02-16 | 2015-07-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского | MAGNETIC SPRAY ASSEMBLY |
-
2017
- 2017-04-20 RU RU2017113866U patent/RU180112U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5891168A (en) * | 1982-11-01 | 1983-05-31 | Toshiba Corp | Magnetron type sputtering device |
| JPS60247904A (en) * | 1984-05-23 | 1985-12-07 | Tohoku Metal Ind Ltd | Magnetic circuit device |
| RU2102527C1 (en) * | 1995-12-09 | 1998-01-20 | Научно-производственный центр "Квартет" | Magnetic system of planar magnetron |
| RU2107971C1 (en) * | 1996-07-09 | 1998-03-27 | Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете | Magnetron spraying system |
| RU2371514C1 (en) * | 2008-08-20 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" | Dual magnetron spray-type system |
| RU2555264C1 (en) * | 2014-03-18 | 2015-07-10 | Борис Львович Горберг | Unit of cathode of magnetron diffuser |
| RU153588U1 (en) * | 2015-02-16 | 2015-07-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского | MAGNETIC SPRAY ASSEMBLY |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2015133321A (en) | Neutral particle beam generating source including belt type magnet | |
| CN106847661A (en) | A kind of plasma source and coating machine | |
| RU180112U1 (en) | Magnetron with increased utilization of the target material | |
| JP2008053116A (en) | Ion gun and deposition apparatus | |
| US11049697B2 (en) | Single beam plasma source | |
| RU2311492C1 (en) | Device for high-speed magnetron sputtering | |
| JP2010248576A (en) | Magnetron sputtering apparatus | |
| TWI381063B (en) | High-power pulse magnetron sputtering apparatus and surface treatment apparatus | |
| TWI616551B (en) | Magnetron element and magnetron sputtering device | |
| CN207047313U (en) | Magnetic control sputtering device | |
| RU2601903C2 (en) | Method for deposition of thin-film coatings on surface of semiconductor heteroepitaxial structures by magnetron sputtering | |
| WO2014142737A1 (en) | Arrangement and method for high power pulsed magnetron sputtering | |
| JP2012164677A (en) | Ion gun, and film formation apparatus | |
| RU134932U1 (en) | MAGNETRON SPRAYING SYSTEM | |
| RU159075U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING MULTICOMPONENT MULTI-LAYER COATINGS | |
| TWI659445B (en) | Radio frequency (rf) – sputter deposition source, deposition apparatus and method of assembling thereof | |
| KR20140074687A (en) | sputtering apparatus | |
| Stepanov et al. | Improvement of a powerful ion Br-diode parameters by changing the distribution of the magnetic flux in the anode–cathode gap | |
| RU123778U1 (en) | THIN FILM APPLIANCE | |
| RU203823U1 (en) | Magnetron sputtering device for synthesizing an inhomogeneous film on a substrate surface | |
| CN220224312U (en) | Magnetron sputtering coating device | |
| US20220013324A1 (en) | Single beam plasma source | |
| RU134931U1 (en) | DEVICE FOR SPRAYING FILMS ON SUBSTRATES | |
| KR102617710B1 (en) | Substrate treatment apparatus | |
| KR100329632B1 (en) | Planar typed arc ion plating apparatus using cathodic arc discharge |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180704 |