RU203823U1 - Magnetron sputtering device for synthesizing an inhomogeneous film on a substrate surface - Google Patents

Magnetron sputtering device for synthesizing an inhomogeneous film on a substrate surface Download PDF

Info

Publication number
RU203823U1
RU203823U1 RU2020143331U RU2020143331U RU203823U1 RU 203823 U1 RU203823 U1 RU 203823U1 RU 2020143331 U RU2020143331 U RU 2020143331U RU 2020143331 U RU2020143331 U RU 2020143331U RU 203823 U1 RU203823 U1 RU 203823U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
solenoids
target cathode
orthogonal
electric field
Prior art date
Application number
RU2020143331U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Игоревич Марголин
Виктор Анатольевич Тупик
Иосиф Михайлович Старобинец
Вадим Николаевич Тоисев
Антон Павлович Буровихин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
Priority to RU2020143331U priority Critical patent/RU203823U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU203823U1 publication Critical patent/RU203823U1/en

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
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/50Magnetrons, i.e. tubes with a magnet system producing an H-field crossing the E-field
    • 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
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к магнетронному распылительному устройству для синтезирования неоднородной пленки на поверхности подложки. Упомянутое устройство содержит вакуумную камеру, расположенные в вакуумной камере анод, катод-мишень и магнитный блок. Магнитный блок состоит из соленоидов, расположенных под катодом-мишенью ортогонально линиям электрического поля, и соленоидов, расположенных над поверхностью анода ортогонально линиям электрического поля. Соленоиды, расположенные над поверхностью анода, повернуты на 90 градусов в своей плоскости относительно соленоидов, расположенных под катодом-мишенью. Соленоиды, ортогональные плоскостям анода и катода-мишени, расположены параллельно линиям электрического поля по периметру катода-мишени и анода. Обеспечивается возможность управлять распределением силовых линий и напряженности магнитного поля в разрядном промежутке и реализовывать их различные конфигурации, определяющие перераспределение ионного потока наносимого материала на поверхности подложки в соответствии с требуемым распределением материала и/или его свойств по подложке. 2 ил.The utility model relates to a magnetron sputtering device for synthesizing an inhomogeneous film on a substrate surface. The said device contains a vacuum chamber, an anode, a target cathode and a magnetic block located in the vacuum chamber. The magnetic block consists of solenoids located under the target cathode orthogonal to the electric field lines, and solenoids located above the anode surface orthogonal to the electric field lines. The solenoids located above the anode surface are rotated 90 degrees in their plane relative to the solenoids located under the target cathode. Solenoids, orthogonal to the planes of the anode and target cathode, are located parallel to the electric field lines along the perimeter of the target cathode and anode. Provides the ability to control the distribution of lines of force and the magnetic field strength in the discharge gap and implement their various configurations that determine the redistribution of the ion flux of the deposited material on the substrate surface in accordance with the required distribution of the material and / or its properties over the substrate. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к классу устройств, позволяющих наносить из магнетронной плазмы покрытие высокого качества, в том числе и наноразмерное.The utility model belongs to the class of devices that make it possible to apply a high-quality coating, including nanoscale, from magnetron plasma.

Применение магнитных полей в распылительных системах позволяет уменьшить давление газа в вакуумной камере и обеспечить его практически стопроцентную ионизацию, что положительно сказывается на чистоте синтезируемых тонких пленок.The use of magnetic fields in sputtering systems makes it possible to reduce the gas pressure in the vacuum chamber and ensure its almost one hundred percent ionization, which has a positive effect on the purity of the synthesized thin films.

Если силовые линии электрического и магнитного полей параллельны, то траектории электронов представляет собой спираль с непрерывно изменяющимся шагом: они вращаются вокруг силовой линии магнитного поля за счет поперечной компоненты скорости и движутся равноускоренно вдоль силовых линий обоих полей.If the lines of force of the electric and magnetic fields are parallel, then the trajectory of the electrons is a spiral with a continuously changing step: they rotate around the line of force of the magnetic field due to the transverse component of the velocity and move uniformly along the lines of force of both fields.

Магнетронное распыление в скрещенных (ортогональных) электрическом и магнитном полях в настоящее время представляется самым востребованным методом синтеза наноразмерных пленок. При этой технологии траектории движения электронов даже в однородном магнитном поле представляют собой сложные пространственные кривые и плохо поддаются моделированию и аналитическому расчету. Поэтому эмпирические представления до сих пор имеют определяющее прикладное значение. При анализе движения частиц в магнетронном разряде нужно учитывать ограничение разрядного объема электродами, процессы на их поверхностях и реальное распределение электрического поля в межэлектродном промежутке. На траектории движения частиц влияют конфигурация электродной системы, величина напряженности и конфигурация магнитного поля.Magnetron sputtering in crossed (orthogonal) electric and magnetic fields is currently the most popular method for the synthesis of nanoscale films. With this technology, the trajectories of electrons, even in a uniform magnetic field, are complex spatial curves and are difficult to model and analytically calculate. Therefore, empirical concepts are still of decisive applied importance. When analyzing the motion of particles in a magnetron discharge, it is necessary to take into account the limitation of the discharge volume by the electrodes, the processes on their surfaces, and the real distribution of the electric field in the interelectrode gap. The particle trajectories are influenced by the configuration of the electrode system, the strength and the configuration of the magnetic field.

До недавнего времени целью всех технологических разработок являлось получение максимально совершенных и однородных пленочных покрытий. Однако в последнее время наметилась тенденция к синтезу неоднородных пленок, особенно в наноразмерном диапазоне. Причем неоднородными они могут быть по различным параметрам - по составу, по толщине, по структуре, по каким-либо свойствам и т.д. Отчасти это связано с развитием и применением фрактального подхода к технологическим процессам и последним достижениям фрактальной физики и геометрии. Вне конкуренции здесь использование газового разряда в магнетронных распылительных устройствах (МРУ).Until recently, the goal of all technological developments was to obtain the most perfect and homogeneous film coatings. However, recently there has been a tendency towards the synthesis of inhomogeneous films, especially in the nanoscale range. Moreover, they can be heterogeneous in various parameters - in composition, in thickness, in structure, in some properties, etc. This is partly due to the development and application of the fractal approach to technological processes and the latest achievements of fractal physics and geometry. The use of a gas discharge in magnetron sputtering devices (MRU) is beyond competition.

Для реализации подобной неоднородности можно, например, использовать структурированные электромагнитные поля видимого диапазона, вводимые в вакуумную камеру в процессе синтеза пленок [Способ получения тонких пленок с фрактальной структурой. Серов И.Н., Марголин В.И. Патент РФ на изобретение №2212375, приоритет от 14.11.2002, выдан 20.09.2003, МКП 7 В82В 3/00, Опубл. 20.09.2003, Бюл. №26.] Но на этом пути возникают громадные трудности, связанные как с созданием устройств, реализующих такие поля, так и с их "одноразовостью" - при необходимости изменить какой-либо элемент структуры поля или синтезируемой пленки необходимо менять все устройство целиком - заново его разрабатывая и конструируя.To implement such inhomogeneity, you can, for example, use structured electromagnetic fields of the visible range, introduced into a vacuum chamber during the synthesis of films [Method for producing thin films with a fractal structure. Serov I.N., Margolin V.I. RF patent for invention No. 2212375, priority dated November 14, 2002, issued on September 20, 2003, MKP 7 В82В 3/00, Publ. 20.09.2003, Bul. No. 26.] But on this way, enormous difficulties arise, associated both with the creation of devices that implement such fields, and with their "disposability" - if it is necessary to change any element of the structure of the field or the synthesized film, it is necessary to change the whole device - again it developing and designing.

Более целесообразным и технологичным является использование магнетронных распылительных устройств с неоднородным управляемым магнитным полем в разрядном промежутке. Такое поле будет влиять на прохождение ионов от катода к аноду-подложке, и направлять различные части потока в соответствующие локализации подложки, формируя таким образом локальные зоны неоднородности.More expedient and technologically advanced is the use of magnetron sputtering devices with an inhomogeneous controlled magnetic field in the discharge gap. Such a field will affect the passage of ions from the cathode to the anode-substrate, and direct different parts of the flow to the corresponding localization of the substrate, thus forming local zones of inhomogeneity.

В работе [Исследование характеристик плазмы в несбалансированной магнетронной распылительной системе А.А. Соловьев, Н.С. Сочугов, К.В. Оскомов, С.В. Работкин // Физика плазмы, 2009, том 35, №5, с. 443-452] в целях изучения процесса формирования и переноса носителей заряда в магнетронном разряде с несбалансированной конфигурацией магнитного поля были проведены зондовые измерения характеристик плазмы и энергии ионов в области, простирающейся от магнитной ловушки у поверхности катода до подложки.In the work [Study of plasma characteristics in an unbalanced magnetron sputtering system by A.A. Soloviev, N.S. Sochugov, K.V. Oskomov, S.V. Rabotkin // Plasma Physics, 2009, volume 35, no. 5, p. 443-452] in order to study the formation and transfer of charge carriers in a magnetron discharge with an unbalanced magnetic field configuration, probe measurements of the plasma characteristics and ion energy were carried out in the region extending from the magnetic trap at the cathode surface to the substrate.

В настоящее время о пространственных распределениях параметров плазмы, особенно в магнетронах с несбалансированной конфигурацией магнитного поля, известно очень немного. Поэтому основной задачей работы Соловьева с соавторами было экспериментальное определение распределения характеристик плазмы в пространстве между катодом и подложкой в магнетронной распылительной системе с электромагнитной катушкой, позволяющей изменять конфигурацию магнитного поля над поверхностью катода в широких пределах.At present, very little is known about the spatial distributions of plasma parameters, especially in magnetrons with an unbalanced magnetic field configuration. Therefore, the main task of the work of Soloviev et al. Was the experimental determination of the distribution of plasma characteristics in the space between the cathode and the substrate in a magnetron sputtering system with an electromagnetic coil, which allows changing the configuration of the magnetic field above the cathode surface within wide limits.

Было показано, что для увеличения плотности плазмы в области подложки необходимо создать в пространстве между ней и магнетроном аксиальное магнитное поле, величина которого достаточна для эффективного удержания электронов и предотвращения их ухода на стенки камеры. При этом потенциал плазмы может понижаться до отрицательных значений, а характеристики плазмы в пространстве катод-подложка распределяются весьма неравномерно, что может быть использовано для синтеза неоднородных пленок. Энергетические распределения ионов в магнетронном разряде являются неравновесными, имеют максимум, соответствующий термализованным частицам, ионизованным при потенциале плазмы, и высокоэнергетический хвост с энергиями до 20-30 эВ. Интенсивность высокоэнергетического хвоста в распределениях ионов по энергиям зависит от давления в камере, степени несбалансированности магнетрона и локальных распределений магнитных полей.It was shown that in order to increase the plasma density in the region of the substrate, it is necessary to create an axial magnetic field in the space between it and the magnetron, the magnitude of which is sufficient to effectively confine electrons and prevent their escape to the chamber walls. In this case, the plasma potential can decrease to negative values, and the characteristics of the plasma in the cathode-substrate space are distributed very unevenly, which can be used for the synthesis of inhomogeneous films. The energy distributions of ions in a magnetron discharge are nonequilibrium, have a maximum corresponding to thermalized particles ionized at the plasma potential, and a high-energy tail with energies up to 20-30 eV. The intensity of the high-energy tail in the energy distributions of ions depends on the pressure in the chamber, the degree of imbalance of the magnetron, and local distributions of magnetic fields.

Известна магнетронная распылительная система с дополнительным соленоидом [Мельников С.Н., Кундас С.П., Свадковский И.В. Моделирование и численные исследования параметров магнетронных распылительных систем // Доклады БГУИР, 2007. - июль - сентябрь (19), №3.], содержащая расположенные в вакуумной камере анод и катодный узел, включающий катод-мишень, магнитный блок из постоянных магнитов и дополнительный соленоид, расположенный параллельно линиям электрического поля. Использование дополнительного соленоида, установленного в промежутке катод-мишень - подложка, позволяет управлять соотношением ион/атом в процессе нанесения.Known magnetron sputtering system with an additional solenoid [Melnikov SN, Kundas SP, Svadkovsky IV. Modeling and numerical studies of the parameters of magnetron sputtering systems // Reports of BSUIR, 2007. - July - September (19), No. 3.], containing an anode and a cathode assembly located in a vacuum chamber, including a target cathode, a magnetic block of permanent magnets and an additional solenoid parallel to the electric field lines. The use of an additional solenoid installed in the gap between the target cathode and the substrate makes it possible to control the ion / atom ratio during deposition.

Недостатком использования соленоидов в качестве магнитов является большее, по сравнению с постоянными магнитами, искривление силовых линий, что приводит к градиенту в направлении, перпендикулярном силовым линиям и искажает траектории движения электронов. Кривизна линий вызывает такое специфическое дрейфовое движение, обусловленное изменением направления магнитного поля, как центробежный дрейф, т.е. дрейф под действием центробежной силы для частиц, движущихся вдоль силовых линий.The disadvantage of using solenoids as magnets is the greater, in comparison with permanent magnets, the curvature of the lines of force, which leads to a gradient in the direction perpendicular to the lines of force and distorts the trajectories of the electrons. The curvature of the lines causes such a specific drift motion caused by a change in the direction of the magnetic field, such as centrifugal drift, i.e. drift under the action of centrifugal force for particles moving along the lines of force.

Для повышения равномерности распыления катода-мишени целесообразно применять длинные соленоиды с однородным магнитным полем, а также специальные магнитопроводы. Однако это увеличивает массу, размеры и усложняет конструкцию установок, но не приводит к абсолютной равномерности распыления из-за ухода ионов на торцы системы и снижению их концентрации на краях МРС.To increase the uniformity of sputtering of the target cathode, it is advisable to use long solenoids with a uniform magnetic field, as well as special magnetic circuits. However, this increases the mass, size and complicates the design of the installations, but does not lead to absolute uniformity of sputtering due to the escape of ions to the ends of the system and a decrease in their concentration at the edges of the MRS.

По совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является магнетронное распылительное устройство сбалансированного типа, которое содержит вакуумную камеру, расположенные в вакуумной камере анод, катод-мишень и магнитный блок. (RU №134932 U1, МПК С23С 14/35.27.11.2013 «Магнетронная распылительная система»).By the combination of essential features, the closest analogue of the proposed device is a magnetron sputtering device of a balanced type, which contains a vacuum chamber, anode, target cathode and magnetic block located in the vacuum chamber. (RU No. 134932 U1, IPC С23С 14 / 35.27.11.2013 "Magnetron sputtering system").

Недостатком известного устройства является наличие постоянных магнитов, расположенных под катодным узлом, что позволяет реализовывать магнетронное распыление в ортогональных (скрещенных) полях. Однако, использование постоянных магнитов представляет собой значительные неудобства. Требования к изменению конфигурации магнитного поля приводят к необходимости изменения расположения магнитов или вообще их замены, что нетехнологично. Кроме того, магнитные поля постоянных магнитов не подлежат регулировке.The disadvantage of the known device is the presence of permanent magnets located under the cathode assembly, which makes it possible to implement magnetron sputtering in orthogonal (crossed) fields. However, the use of permanent magnets presents significant inconveniences. Requirements for changing the configuration of the magnetic field lead to the need to change the location of the magnets or replace them altogether, which is not technologically advanced. In addition, the magnetic fields of permanent magnets cannot be adjusted.

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является обеспечение возможности управлять распределением силовых линий и напряженности магнитного поля в разрядном промежутке и осуществлять реализацию их различных конфигураций, определяющих перераспределение потока наносимого материала в пространстве и на поверхности подложки в соответствии с требуемым распределением материала и/или его свойств по подложке.The problem solved by the proposed utility model is to provide the ability to control the distribution of lines of force and magnetic field strength in the discharge gap and implement their various configurations that determine the redistribution of the applied material flow in space and on the substrate surface in accordance with the required distribution of the material and / or its properties on the substrate.

Поставленная задача решается за счет того, что, так же, как известное, предлагаемое магнетронное распылительное устройство для синтезирования неоднородной пленки на поверхности подложки содержит вакуумную камеру, расположенные в вакуумной камере анод, катод-мишень и магнитный блок. Но, в отличие от известного, магнитный блок состоит из соленоидов, расположенных под катодом-мишенью ортогонально линиям электрического поля, соленоидов, расположенных над поверхностью анода ортогонально линиям электрического поля, причем соленоиды, расположенные над поверхностью анода повернуты на 90 градусов в своей плоскости относительно соленоидов, расположенных под катодом-мишенью, а параллельно линиям электрического поля по периметру катода-мишени и анода расположены соленоиды, ортогональные плоскостям анода и катода-мишени.The problem is solved due to the fact that, just like the known, proposed magnetron sputtering device for synthesizing an inhomogeneous film on the substrate surface contains a vacuum chamber, an anode, a target cathode and a magnetic block located in the vacuum chamber. But, unlike the known one, the magnetic block consists of solenoids located under the target cathode orthogonal to the electric field lines, solenoids located above the anode surface orthogonal to the electric field lines, and the solenoids located above the anode surface are rotated 90 degrees in their plane relative to the solenoids located under the target cathode, and parallel to the electric field lines along the perimeter of the target cathode and the anode, there are solenoids orthogonal to the planes of the anode and target cathode.

Достигаемым техническим результатом является осуществление возможности управлять распределением силовых линий и напряженности магнитного поля в разрядном промежутке и реализовывать их различные конфигурации, определяющие перераспределение потока наносимого материала в пространстве и на поверхности подложки в соответствии с требуемым распределением материала и/или его свойств по подложке.The achieved technical result is the realization of the possibility to control the distribution of the field lines and the magnetic field strength in the discharge gap and to implement their various configurations that determine the redistribution of the applied material flow in space and on the substrate surface in accordance with the required distribution of the material and / or its properties over the substrate.

Магнетронное распылительное устройство для синтезирования неоднородной пленки на поверхности подложки работает следующим образом. Между катодом-мишенью и анодом зажигается газовый разряд и включаются соленоиды, параллельные вектору электрического поля, вследствие чего удлиняется траектория движения электронов в разрядном промежутке, обеспечивая практически полную ионизацию атомов и молекул распыляемого материала.A magnetron sputtering device for synthesizing a non-uniform film on a substrate surface operates as follows. A gas discharge is ignited between the target cathode and the anode, and solenoids parallel to the electric field vector are turned on, as a result of which the trajectory of electrons in the discharge gap is lengthened, providing almost complete ionization of atoms and molecules of the sputtered material.

Затем включаются соленоиды, расположенные под катодом-мишенью и над анодом и путем подбора их параметров (тока, напряжения, при необходимости расположения) достигается требуемое распределение параметров магнитного поля в межэлектродном пространстве, приводящее к перераспределению до этого однородного потока распыляемого материала в соответствии с требуемыми параметрами. Это может быть неоднородное, но контролируемое распределение примеси по поверхности подложки; толщины пленки в различных локациях подложки; латентной структуры синтезируемой пленки и других параметров.Then the solenoids located under the target cathode and above the anode are switched on and by selecting their parameters (current, voltage, if necessary, location), the required distribution of the magnetic field parameters in the interelectrode space is achieved, leading to the redistribution of this homogeneous flow of the sputtered material in accordance with the required parameters ... This can be an inhomogeneous but controlled distribution of impurities over the substrate surface; film thickness at different locations on the substrate; the latent structure of the synthesized film and other parameters.

К сожалению, подбор управляющих параметров для соленоидов осуществляется эмпирическим опытным путем для каждой конкретной установки, конкретного материала и конкретной решаемой задачи. Производить расчеты конфигурации магнитных полей и их параметров даже в общем виде пока не представляется возможным вследствие отсутствия соответствующей вычислительной базы и конкретного понимания происходящих в разрядном промежутке процессов взаимодействия неоднородных магнитных полей с распыляемым материалом.Unfortunately, the selection of control parameters for solenoids is carried out empirically experimentally for each specific installation, specific material and specific problem to be solved. It is not yet possible to calculate the configuration of magnetic fields and their parameters even in general form due to the lack of an appropriate computational base and a specific understanding of the processes of interaction of inhomogeneous magnetic fields with the sputtered material occurring in the discharge gap.

Полезная модель поясняется чертежами, не включающими вакуумную камеру, где на фиг. 1 показана конструкция предлагаемого магнитного распылительного устройства - вид сбоку, а на фиг. 2 - вид сверху, где 1 - катод-мишень; 2 - анод; 3 - соленоиды, расположенные под катодом-мишенью; 4 - соленоиды, расположенные над анодом, ортогонально соленоидам, расположенным под катодом-мишенью; 5 - соленоиды, ортогональные плоскостям анода и катода-мишени. Пунктиром показаны соленоиды, расположенные вне видимости.The utility model is illustrated by drawings that do not include a vacuum chamber, where in FIG. 1 shows the design of the proposed magnetic spray device - side view, and FIG. 2 - top view, where 1 - target cathode; 2 - anode; 3 - solenoids located under the target cathode; 4 - solenoids located above the anode, orthogonal to the solenoids located under the target cathode; 5 - solenoids orthogonal to the planes of the anode and target cathode. Dotted lines show solenoids that are out of sight.

Для проверки работоспособности предлагаемого магнетронного распылительного устройства были проведены экспериментальные исследования на основе модернизированного вакуумного поста ВУП-4М, оснащенного дополнительным магнетронным устройством по предлагаемой полезной модели. Производилось распыление рафинированной меди. Подбор параметров соленоидов (напряжения и тока) позволил синтезировать на подложке неоднородную по толщине пленку меди, представляющую собой систему "холмов" высотой до 1 мкм и пленочное поле между ними толщиной 0,2-0,3 мкм.To test the performance of the proposed magnetron sputtering device, experimental studies were carried out on the basis of a modernized VUP-4M vacuum station equipped with an additional magnetron device according to the proposed utility model. Refined copper was sprayed. The selection of the parameters of the solenoids (voltage and current) made it possible to synthesize on the substrate a film of copper, non-uniform in thickness, which is a system of "hills" up to 1 µm in height and a film field between them 0.2–0.3 µm thick.

Claims (1)

Магнетронное распылительное устройство для синтезирования неоднородной пленки на поверхности подложки, содержащее вакуумную камеру, расположенные в вакуумной камере анод, катод-мишень и магнитный блок, отличающееся тем, что магнитный блок состоит из соленоидов, расположенных под катодом-мишенью ортогонально линиям электрического поля, и соленоидов, расположенных над поверхностью анода ортогонально линиям электрического поля, причем соленоиды, расположенные над поверхностью анода, повернуты на 90 градусов в своей плоскости относительно соленоидов, расположенных под катодом-мишенью, а параллельно линиям электрического поля по периметру катода-мишени и анода расположены соленоиды, ортогональные плоскостям анода и катода-мишени.Magnetron sputtering device for synthesizing an inhomogeneous film on a substrate surface, containing a vacuum chamber, an anode, a target cathode and a magnetic block located in the vacuum chamber, characterized in that the magnetic block consists of solenoids located under the target cathode orthogonal to the electric field lines, and solenoids located above the anode surface orthogonal to the electric field lines, and the solenoids located above the anode surface are rotated 90 degrees in their plane relative to the solenoids located under the target cathode, and parallel to the electric field lines along the perimeter of the target cathode and the anode, solenoids are located orthogonal the planes of the anode and target cathode.
RU2020143331U 2020-12-25 2020-12-25 Magnetron sputtering device for synthesizing an inhomogeneous film on a substrate surface RU203823U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143331U RU203823U1 (en) 2020-12-25 2020-12-25 Magnetron sputtering device for synthesizing an inhomogeneous film on a substrate surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143331U RU203823U1 (en) 2020-12-25 2020-12-25 Magnetron sputtering device for synthesizing an inhomogeneous film on a substrate surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU203823U1 true RU203823U1 (en) 2021-04-22

Family

ID=75587868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020143331U RU203823U1 (en) 2020-12-25 2020-12-25 Magnetron sputtering device for synthesizing an inhomogeneous film on a substrate surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU203823U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2107970C1 (en) * 1995-12-13 1998-03-27 Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете Magnetron spraying system
RU2280097C2 (en) * 2004-03-01 2006-07-20 Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Magnetron type spraying apparatus
RU134932U1 (en) * 2013-05-14 2013-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук (ИПСМ РАН) MAGNETRON SPRAYING SYSTEM
US9805901B2 (en) * 2014-03-19 2017-10-31 Raytheon Company Compact magnet design for high-power magnetrons

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2107970C1 (en) * 1995-12-13 1998-03-27 Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете Magnetron spraying system
RU2280097C2 (en) * 2004-03-01 2006-07-20 Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Magnetron type spraying apparatus
RU134932U1 (en) * 2013-05-14 2013-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук (ИПСМ РАН) MAGNETRON SPRAYING SYSTEM
US9805901B2 (en) * 2014-03-19 2017-10-31 Raytheon Company Compact magnet design for high-power magnetrons

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Мельников С.Н. и др. Моделирование и численные исследования параметров магнетронных распылительных систем. Доклады БГУИР, 2007.- июль - сентябрь (19), N3, с.80-87. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU746645B2 (en) Method and apparatus for deposition of biaxially textured coatings
KR101143928B1 (en) Method for Manufacturing Sputter-Coated Substrates, Magnetron Source and Sputtering Chamber with Such Source
US4911814A (en) Thin film forming apparatus and ion source utilizing sputtering with microwave plasma
Metel et al. Source of metal atoms and fast gas molecules for coating deposition on complex shaped dielectric products
CN111455336A (en) Electromagnetic field enhanced magnetron sputtering device and method for preparing diamond-like carbon coating
CN102453880A (en) Method for improving uniformity of magnetron sputtering thin film
CN110106481A (en) Coating apparatus and Pvd equipment
Bultinck et al. Particle-in-cell/Monte Carlo collisions treatment of an Ar/O2 magnetron discharge used for the reactive sputter deposition of TiOx films
RU203823U1 (en) Magnetron sputtering device for synthesizing an inhomogeneous film on a substrate surface
US6740212B2 (en) Rectangular magnetron sputtering cathode with high target utilization
Ohtsu et al. Characteristics of a rotational windmill-shaped radio frequency magnetron sputtering plasma for effective target utilization
JPH0352535B2 (en)
RU2242821C2 (en) Magnetron spraying system
CN106367724A (en) Sputtering device
US6432286B1 (en) Conical sputtering target
CN217052380U (en) Magnetron with uniform deposition
KR20140128140A (en) Multi-Loop End-Hall Ion Source and Ion Beam Processing Apparatus therewith
An et al. Copper target erosion during unbalanced magnetron sputtering under different electromagnetic fields
RU159075U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING MULTICOMPONENT MULTI-LAYER COATINGS
CN116288218B (en) Sputtering cathode and magnetron sputtering equipment
CN108977787B (en) A kind of magnetron sputtering plating cathode construction
Rauf et al. Ionized physical vapor deposition of Cu on 300 mm wafers: A modeling study
RU2510984C2 (en) Device for precipitation of metal films
RU183138U1 (en) Composite target for producing nanocomposites by magnetron sputtering
Ejima et al. Magnetic dome configuration for magnetron sputtering