RU183113U1 - Узел катода магнетронного распылителя - Google Patents

Узел катода магнетронного распылителя Download PDF

Info

Publication number
RU183113U1
RU183113U1 RU2017142613U RU2017142613U RU183113U1 RU 183113 U1 RU183113 U1 RU 183113U1 RU 2017142613 U RU2017142613 U RU 2017142613U RU 2017142613 U RU2017142613 U RU 2017142613U RU 183113 U1 RU183113 U1 RU 183113U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
substrate
magnetron
tabs
heat transfer
Prior art date
Application number
RU2017142613U
Other languages
English (en)
Inventor
Раиль Наилевич Муртазин
Михаил Антонович Парфененок
Владимир Леонидович Богачев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-внедренческий центр Плазмаинструмент"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-внедренческий центр Плазмаинструмент" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-внедренческий центр Плазмаинструмент"
Priority to RU2017142613U priority Critical patent/RU183113U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU183113U1 publication Critical patent/RU183113U1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/10Lenses
    • H01J37/14Lenses magnetic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (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

Предлагаемая полезная модель узла катода магнетронного распылителя позволяет регулировать разогрев распыляемого материала до заданной температуры, вплоть до температуры плавления, при конкретной мощности магнетронного разряда устройства, при предотвращении перегрева магнитов. Технический результат достигают созданием узла катода магнетронного распылителя, в котором, согласно полезной модели, мишень состоит из двух частей - подложки мишени и вкладки из распыляемого материала, расположенной на наружной стороне подложки, причем дополнительно промежуточные теплопередающие элементы размещены между подложкой мишени и вкладками, и между стороной магнитов, расположенной напротив мишени, и подложкой, причем подложка мишени выполнена с направляющими, в которых установлены вкладки, снабженные планками, предназначенными для передачи прижимного усилия к подложке мишени.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области нанесения покрытий распылением металлов с использованием магнитного поля и, более конкретно, к магнетронным распылителям, применяемым для распыления металлических мишеней при нанесении покрытий.
Известен узел катода магнетронного распылителя, содержащий основание из ферромагнитного материала, мишень, соединенную с катодом, установленные на катоде с внутренней стороны от мишени центральный и периферийные магниты и систему охлаждения, (патент US 6171461, кл. H01J 7/14, 2001).
Катод выполнен П-образной формы и соединен с основанием через уплотнительную и изолирующую пластины с образованием герметичной камеры для охлаждающей жидкости, подвод и отвод которой осуществлен через выполненные в основании, уплотнительной и изолирующей пластинах отверстия.
Однако, наличие двух разъемных вакуумных соединений в виде уплотнительной и изолирующей прокладок, образующих с катодом герметичную камеру, снижает надежность работы узла, поскольку в условиях вакуума, при высоких механических и температурных нагрузках возможна их разгерметизация.
Кроме того, в ходе выработки мишени значительно ослабляются механическая прочность и, как следствие, усилие прижима ее центральной части к охлаждающему устройству, что может привести к деформационному изгибанию наружу, прекращению нормальной циркуляции охлаждающей среды, перегреву мишени, ее оплавлению и выходу устройства из строя.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является узел катода магнетронного распылителя содержащий мишень, имеющую наружную сторону и внутреннюю сторону и выполненную по меньшей мере частично из распыляемого материала, расположенные с внутренней стороны от мишени магниты, теплоизолированные от мишени зазором, и по меньшей мере один трубопровод для охлаждающей среды, имеющий стенку с частью, свободной от передачи тепла непосредственно от мишени, (патент RU №2319788, кл. C23C 14/35, 20.03.2008).
Известное устройство обладает недостатками, а именно:
- низкая надежность работы устройства из-за возможности одновременного нагрева внешних частей (боковой и обращенной к мишени) магнитной системы тепловым излучением от мишени и от боковых стенок корпуса магнетронов, что может привести к нагреву магнитов до температуры Кюри, при которой они теряют свои магнитные свойства;
- возможный перегрев мишени и ее оплавление, что приводит к выходу устройства из строя. Это происходит за счет ослабления прижима мишени к основанию при выработке материала мишени;
- отсутствие возможности регулировки температуры разогрева материала мишени при конкретной подводимой мощности блока питания магнетронного распылителя;
- отсутствует возможность контролировать температуру магнитов и распыляемого материала, что приводит к возможности расплавления мишени и перегрева магнитов.
Техническим результатом, решаемым предлагаемой полезной моделью, является создание узла катода магнетронного распылителя, позволяющего регулировать разогрев распыляемого материала до заданной температуры, вплоть до температуры плавления, при конкретной мощности магнетронного разряда устройства, при предотвращении перегрева магнитов.
Технический результат в предлагаемой полезной модели решают созданием узла катода магнетронного распылителя, содержащего мишень, имеющую наружную сторону из распыляемого материала, размещенные на основание с внутренней стороны от мишени и теплоизолированные от нее магниты, трубопровод для охлаждающей среды, выполненный из ферромагнитного материала, имеющий стенку с частью, свободной от передачи тепла непосредственно от мишени, причем каждый магнит установлен с возможностью изменения расстояния от части стенки трубопровода, и между каждым магнитом и соответствующей частью стенки трубопровода установлен промежуточный теплопередающий элемент, выполненный из неферромагнитного материала, имеющего высокую теплопроводность при этом мишень соединена с основанием, выполненным из ферромагнитного материала, в котором, согласно полезной модели, мишень состоит из двух частей - подложки мишени и вкладки из распыляемого материала, расположенной на наружной стороне подложки, причем дополнительно промежуточные теплопередающие элементы размещены между подложкой мишени и вкладками, и между стороной магнитов, расположенной напротив мишени и подложкой, причем подложка мишени выполнена с направляющими, в которых установлены вкладки, снабженные планками, предназначенными для передачи прижимного усилия к подложке мишени.
Использование промежуточных теплопередающих элементов выполненных в виде прокладок из меди и/или графлекса позволяет достигать максимального разогрева распыляемого материала вкладок и защищает от перегрева магнитную систему на постоянных магнитах
Использование в качестве материала для вкладок или титана, или алюминия, или кремния, или циркония, или их сплавов с другими металлами и металлоидами необходимо для получения керамических покрытий.
Выполнение основания мишени с направляющими, в которых установлены вкладки из распыляемого материала обеспечивает быструю замену вкладок в случае их полного использования.
Снабжение вкладок из распыляемого материала планками, предназначенными для создания прижимного усилия их к основанию мишени, не позволяет ослабить прижим ее между вкладками и основанием, основанием и трубопроводом для охлаждающей среды, что может привести к неконтролируемому перегреву мишени, ее оплавлению и выходу устройства из строя.
Предлагаемый узел катода магнетронного распылителя обеспечивает получение необходимых параметров магнитной системы и возможность их регулировки.
Снабжение датчиками измерения температуры распыляемого материала и магнитов позволяет контролировать и в полной мере регулировать температуру на поверхности вкладок и не допускать перегрева магнитов.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает лучшее использование распыляемого материала за счет выполнения трубопровода для охлаждающей среды из ферромагнитного материала, что позволяет ему стать частью магнитной системы.
При проведении патентных исследований из уровня техники не выявлены решения, идентичные заявленному, а, следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию охран способности «новизна».
Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления заявленной полезной модели.
Сущность заявленной полезной модели поясняется нижеследующим описание и графическим материалом, где показан узел катода магнетронного распылителя в поперечном разрезе.
Узел катода магнетронного распылителя содержит мишень, имеющую наружную сторону из распыляемого материала, основание 1, выполненное из ферромагнитного материала, на котором с внутренней стороны от мишени расположены магниты 2 и трубопровод для охлаждающей среды 3.
Трубопровод 3 имеет стенки 4, выполненные из ферромагнитного материала.
Мишень состоит из двух частей - подложки 5 мишени и вкладки 6 из распыляемого материала, расположенной на наружной стороне подложки 5 мишени.
Подложка 5 мишени выполнена с направляющими 7, в которых установлены вкладки 6, снабженные планками 8, предназначенными для передачи прижимного усилия к подложке мишени.
Форма направляющих 7 может быть в зависимости от технических возможностей и технологических требований, например, в виде части соединения «ласточкин хвост», ответная часть которого выполнена на торце вкладки 6.
Каждый магнит 2 установлен с возможностью изменения расстояния от части стенки 4 трубопровода 3, и между каждым магнитом 2 и соответствующей частью стенки 4 трубопровода 3 установлен промежуточный теплопередающий элемент 9, выполненный из неферромагнитного материала, имеющего высокую теплопроводность.
Дополнительные промежуточные теплопередающие элементы 10 размещены между подложкой 5 мишени и вкладками 6, и между стороной магнитов 2, расположенной напротив мишени и ее подложкой 5, между трубопроводом 3 для охлаждающей среды и подложкой 5.
Все промежуточные теплопередающие элементы 9 и 10 выполнены в виде прокладок из меди и/или графлекса.
Мишень соединена с основанием 1, например, при помощи болтов 11.
Узел катода магнетронного распылителя снабжен датчиками 12 измерения температуры распыляемого материала и магнитов. С их помощью можно контролировать и в полной мере регулировать температуру на поверхности вкладок.
Предлагаемый узел катода магнетронного распылителя работает следующим образом.
Магнетронный распылитель с узлом катода помещают в вакуумную камеру (не показана), из которой откачивают воздух, после чего в камеру подают рабочий газ, а в трубопровод 3 - охлаждающую жидкость.
Узел катода соединяют с отрицательным источником питания, а анодную систему (не показана) - с положительным.
Над мишенью возникает зона газоразрядной плазмы, которая поддерживают скрещенными электрическим и магнитным полями.
Электроны, образованной над мишенью плазмы, удерживают магнитным полем, и они перемещаются по замкнутой траектории над мишенью, ионизируя рабочий газ.
Получаемые при этом положительные ионы рабочего газа ускоряются электрическим полем узла катода, приобретают кинетическую энергию и бомбардируют мишень так, что частицы материала (или титан, или алюминий, или кремний, или цирконий) выбиваются из мишени и конденсируются на поверхности напыляемого изделия (на черт, не показ).
Охлаждающая жидкость, циркулируя по трубопроводу 3, обеспечивает охлаждение мишени, предотвращая ее разрушение от тепловых нагрузок и охлаждение магнитов 2 до температуры, не изменяющей их магнитных свойств.
Были проведены испытания предлагаемой полезной модели получены следующие результаты:
В качестве распыляемого материала вкладки 6 исследовались титан, алюминий, кремний, цирконий.
В качестве материала промежуточных теплопередающих элементов исследовали медь и графлекс.
Подводимая мощность к мишени была -3,5 кВт и 7 кВт от имеющихся блоков питания.
В случае, когда удаляли прокладку 9 из графлекса, вкладка 6 достигает своей максимальной температуры для данного магнетрона.
Для оперативного регулирования температуры вкладки, можно использовать дроссель, регулирующий расход охлаждающей жидкости. Расход 3,88 л/мин можно считать минимально предельным для выбранный мощностей.
Ниже этого значения поток переходит в режим ламинарного течения, что приводит к увеличению коэффициента теплопроводности, следовательно, жидкости будет быстро нагреваться и магнетрон в районе выхода жидкости будет перегреваться.
Положение медной прокладки 9 также сильно влияет на температуру вкладки 6.
Для наибольшей температуры прокладка должна находиться максимально близко к краю магнетрона.
При смещении к центру, при той же ширине прокладки, происходит существенное уменьшение температуры мишени.
Figure 00000001

Claims (3)

1. Узел катода магнетронного распылителя, содержащий мишень, имеющую наружную сторону из распыляемого материала, размещенные на основании с внутренней стороны от мишени и теплоизолированные от нее магниты, трубопровод для охлаждающей среды, выполненный из ферромагнитного материала, имеющий стенку с частью, свободной от передачи тепла непосредственно от мишени, причем каждый магнит установлен с возможностью изменения расстояния от части стенки трубопровода, и между каждым магнитом и соответствующей частью стенки трубопровода установлен промежуточный теплопередающий элемент, выполненный из неферромагнитного материала, имеющего высокую теплопроводность, при этом мишень соединена с основанием, выполненным из ферромагнитного материала, отличающийся тем, что мишень состоит из двух частей - подложки мишени и вкладки из распыляемого материала, расположенной на наружной стороне подложки, причем промежуточные теплопередающие элементы размещены между подложкой мишени и вкладками, и между стороной магнитов, расположенной напротив мишени, и подложкой, причем подложка мишени выполнена с направляющими, в которых установлены вкладки, снабженные планками для передачи прижимного усилия к основанию мишени.
2. Узел катода магнетронного распылителя по п. 1, отличающийся тем, что промежуточные теплопередающие элементы выполнены в виде прокладок из меди и/или графлекса.
3. Узел катода магнетронного распылителя по п. 1, отличающийся тем, что вкладки выполнены из титана, или алюминия, или кремния, или циркония, или их сплавов с металлами и металлоидами.
RU2017142613U 2017-12-06 2017-12-06 Узел катода магнетронного распылителя RU183113U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142613U RU183113U1 (ru) 2017-12-06 2017-12-06 Узел катода магнетронного распылителя

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142613U RU183113U1 (ru) 2017-12-06 2017-12-06 Узел катода магнетронного распылителя

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU183113U1 true RU183113U1 (ru) 2018-09-11

Family

ID=63580576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142613U RU183113U1 (ru) 2017-12-06 2017-12-06 Узел катода магнетронного распылителя

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU183113U1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115011941A (zh) * 2022-06-06 2022-09-06 中国科学院电工研究所 一种基于变磁场磁控溅射镀膜装置的永磁体选区镀膜方法
RU2808293C1 (ru) * 2023-07-31 2023-11-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбТЭТУ "ЛЭТИ") Распыляемый узел магнетрона для осаждения композиционных многокомпонентных пленок Ni0.60Co0.3Fe0.1

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5277779A (en) * 1992-04-14 1994-01-11 Henshaw William F Rectangular cavity magnetron sputtering vapor source
RU2023744C1 (ru) * 1991-02-28 1994-11-30 Московский государственный институт электроники и математики (технический университет) Катодный узел для ионно-плазменного нанесения
SU1665717A1 (ru) * 1989-07-21 1995-02-09 Московский институт электронной техники Магнетронное распылительное устройство с термоэлектронным ионизатором
JP2000182877A (ja) * 1998-12-14 2000-06-30 Shin Etsu Chem Co Ltd スパッタ用磁気回路
RU2319788C2 (ru) * 2006-02-28 2008-03-20 Михаил Антонович Парфененок Узел катода магнетронного распылителя
RU2009107217A (ru) * 2009-02-27 2010-09-10 Оао "Кварц" (Ru) Узел катода магнетронного распылителя
RU2555264C1 (ru) * 2014-03-18 2015-07-10 Борис Львович Горберг Узел катода магнетронного распылителя

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1665717A1 (ru) * 1989-07-21 1995-02-09 Московский институт электронной техники Магнетронное распылительное устройство с термоэлектронным ионизатором
RU2023744C1 (ru) * 1991-02-28 1994-11-30 Московский государственный институт электроники и математики (технический университет) Катодный узел для ионно-плазменного нанесения
US5277779A (en) * 1992-04-14 1994-01-11 Henshaw William F Rectangular cavity magnetron sputtering vapor source
JP2000182877A (ja) * 1998-12-14 2000-06-30 Shin Etsu Chem Co Ltd スパッタ用磁気回路
RU2319788C2 (ru) * 2006-02-28 2008-03-20 Михаил Антонович Парфененок Узел катода магнетронного распылителя
RU2009107217A (ru) * 2009-02-27 2010-09-10 Оао "Кварц" (Ru) Узел катода магнетронного распылителя
RU2555264C1 (ru) * 2014-03-18 2015-07-10 Борис Львович Горберг Узел катода магнетронного распылителя

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115011941A (zh) * 2022-06-06 2022-09-06 中国科学院电工研究所 一种基于变磁场磁控溅射镀膜装置的永磁体选区镀膜方法
RU2808293C1 (ru) * 2023-07-31 2023-11-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбТЭТУ "ЛЭТИ") Распыляемый узел магнетрона для осаждения композиционных многокомпонентных пленок Ni0.60Co0.3Fe0.1

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2557078C2 (ru) Устройство генерирования электронного луча
US4374722A (en) Cathodic sputtering target including means for detecting target piercing
US6254745B1 (en) Ionized physical vapor deposition method and apparatus with magnetic bucket and concentric plasma and material source
JP5324759B2 (ja) 改善されたpvdターゲット
JP6655007B2 (ja) 放射冷却増進エンドホール・イオン源
CN109735814B (zh) 磁控溅射反应腔室的冷却组件及其磁控溅射设备
JPS5810989B2 (ja) スパツタリング装置用タ−ゲット・プロフィ−ル
JP2005019606A (ja) プラズマ処理装置におけるガスシャワーヘッドまたはターゲットプレートを電極に固定する装置
JPS62228463A (ja) タ−ゲツト及び磁気的に強められたr.f.バイアスを分離する分離制限磁場を有するマグネトロン・スパツタ装置
TW201442143A (zh) 用於沉積腔室之基板支撐夾具冷卻
CN108987323A (zh) 一种承载装置及半导体加工设备
US20130056347A1 (en) Cooling ring for physical vapor deposition chamber target
RU183113U1 (ru) Узел катода магнетронного распылителя
US4622122A (en) Planar magnetron cathode target assembly
CN104377155A (zh) 静电卡盘以及等离子体加工设备
CN109440187A (zh) 一种新型超高温分子束外延用蒸发源
CN102465260A (zh) 腔室组件及应用该腔室组件的半导体处理设备
TWI765213B (zh) 內襯冷卻組件、反應腔室及半導體加工設備
JP2015517032A (ja) 間接冷却装置に合ったターゲット
TWI645439B (zh) 封裝的磁控管
RU2319788C2 (ru) Узел катода магнетронного распылителя
CN209493652U (zh) 一种新型超高温分子束外延用蒸发源
RU2555264C1 (ru) Узел катода магнетронного распылителя
KR102167854B1 (ko) 영구 자석을 구비하는 아크 증발 코팅 소스
RU121812U1 (ru) Катодно-распылительный узел магнетрона (варианты)