RU2068458C1

RU2068458C1 - Vacuum deposition set

Info

Publication number: RU2068458C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Головко; М.А. Диульский; Э.Г. Фахрутдинов
Original assignee: Казанское предприятие "Вакууммаш"
Priority date: 1991-10-15
Filing date: 1991-10-15
Publication date: 1996-10-27

Abstract

FIELD: vacuum deposition technique. SUBSTANCE: set has housing 1, cover 2, magnetrons 3 provided with flat target cathodes 4, magnetic system 5, backing orientation mechanism 6 with disk 10. Set has motion mechanism made in the form of screw pair 8 and drive 9. Disk 10 is located perpendicularly to axis of motion mechanism. Planes of two target cathodes are located at an angle of 25 to 35 deg relative to plane of disk 10; one target cathode is mounted in center of cover in parallel with plane of disk 10. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к нанесения покрытий в вакууме и может быть использовано для получения прецизионных зеркал телескопов высокоскоростным магнетронным распылением. The invention relates to vacuum coating and can be used to obtain precision telescope mirrors by high-speed magnetron sputtering.

Известна вакуумная напылительная установка, содержащая электроды источник тока и подложкодержатель. Known vacuum spraying installation containing electrodes, a current source and a substrate holder.

Недостаток данной вакуумной напылительной установки неравномерность наносимого покрытия. The disadvantage of this vacuum spraying installation is the unevenness of the coating.

Известны вакуумные напылительные установки фирмы содержащие корпус, систему подвижных магнетронов, механизмов перемещения и ориентации подложки (Вакуумные напылительные установки, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М. 1983), взятые в качестве прототипа. Known vacuum spraying installations of the company containing the housing, a system of movable magnetrons, mechanisms for moving and orienting the substrate (Vacuum spraying installations, TSINTIHIMNEFTEMASH, M. 1983), taken as a prototype.

Недостаток данных вакуумных напылительных установок неоднородность состава пленки по толщине при получении прецизионных зеркал телескопов. The disadvantage of these vacuum spraying installations is the heterogeneity of the film composition in thickness when obtaining precision telescope mirrors.

Цель изобретения улучшение качества покрытия. The purpose of the invention is improving the quality of the coating.

Цель достигается тем, что в вакуумной напылительной установке, содержащей корпус, крышку с магнетронами, механизмы перемещения и ориентации подложки, где диск механизма ориентации подложки расположен перпендикулярно оси механизмов перемещения, при этом плоскости двух катодов-мишеней магнетронов расположены под углом 25 35^o к плоскости диска и установлены на периферии крышки, а один установлен в центре таким образом, что плоскость катода-мишени параллельна плоскости диска.The goal is achieved in that in a vacuum deposition apparatus comprising a housing, a cover with magnetrons, mechanisms for moving and orienting the substrate, where the disk of the mechanism for orienting the substrate is perpendicular to the axis of the mechanisms of movement, while the planes of the two cathode-targets of the magnetrons are located at an angle of 25 35 ^o to the plane disk and mounted on the periphery of the cover, and one is installed in the center so that the plane of the target cathode is parallel to the plane of the disk.

Принцип действия магнетронных систем ионного распыления основан на распылении материала катода-мишени путем ионной бомбардировки его поверхности. Магнитная система своим полем удерживает плазму вблизи поверхности мишени. The principle of operation of magnetron ion sputtering systems is based on the sputtering of the target cathode material by ion bombardment of its surface. The magnetic system holds the plasma near the target surface with its field.

При подаче постоянного напряжения между мишенью (напыляемым металлом) и анодом возникает тлеющий разряд. Под действием магнитного поля электроны, эмиттированные с катода, многократно совершают дугообразные движения вдоль распыляемой подложки, в результате чего возрастают плотность и скорость распыления. When a constant voltage is applied between the target (sprayed metal) and the anode, a glow discharge arises. Under the influence of a magnetic field, the electrons emitted from the cathode repeatedly make arcuate movements along the sprayed substrate, as a result of which the density and sputtering speed increase.

При расположении магнетронов параллельно плоскости механизма, возможно получение "тени" на плоскости зеркала ввиду параболического профиля зеркал, что приводит к изменению толщины наносимого покрытия по поверхности зеркал. When magnetrons are arranged parallel to the plane of the mechanism, it is possible to obtain a “shadow” on the plane of the mirror due to the parabolic profile of the mirrors, which leads to a change in the thickness of the coating on the surface of the mirrors.

Сопоставительный анализ технического решения с прототипом показывает, что предлагаемая установка отличается совокупностью признаков, среди которых диск ориентации расположен перпендикулярно оси механизмов перемещения, причем плоскости двух катодов-мишеней магнетронов расположены под углом 25 - 35^o к плоскости диска, а один магнетрон установлен в центре крышки параллельно плоскости диска, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "новизна".A comparative analysis of the technical solution with the prototype shows that the proposed installation is characterized by a combination of features, among which the orientation disk is perpendicular to the axis of the movement mechanisms, and the planes of the two magnetron target cathodes are located at an angle of 25 - 35 ^o to the disk plane, and one magnetron is installed in the center of the lid parallel to the disk plane, which allows us to conclude that the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения с аналогами в данной и смежных областях техники, имеющимися в патентной, научной и технической литературе, показало отличие признаков в решении от возможных и имеющихся, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed solutions with analogues in this and related fields of technology available in the patent, scientific and technical literature, showed the difference between the features in the solution from the possible and available, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences".

Вакуумная напылительная установка представлена на чертеже 1. Установка состоит из корпуса 1, крышки 2, магнетронов 3, имеющих плоскую катод-мишень 4, магнитную систему 5, механизм ориентации подложки 6, механизм перемещения подложки 7, состоящий из винтовой пары 8 и привода 9. Крепление зеркал осуществляется на диске 10. A vacuum deposition apparatus is shown in Figure 1. The apparatus consists of a housing 1, a cover 2, magnetrons 3 having a flat target cathode 4, a magnetic system 5, a substrate orientation mechanism 6, a substrate movement mechanism 7, consisting of a screw pair 8 and a drive 9. The mirrors are mounted on the disk 10.

Вакуумная напылительная установка работает следующим образом: установка откачивается до давления 2,10^-2 мм рт.ст. 2,66 Па, затем включается ионная очистка тлеющим разрядом. После очистки поверхности зеркала дается напуск инертного газа, далее включаются магнетроны 3, путем ионной бомбаpдировки поверхности катода-мишени 4 происходит распыление металла на поверхность подложки.The vacuum spraying unit works as follows: the unit is pumped out to a pressure of 2.10 ^-2 mm Hg. 2.66 Pa, then the ion cleaning is switched on by a glow discharge. After cleaning the surface of the mirror, an inert gas is given in, then the magnetrons 3 are turned on, and metal is sprayed onto the substrate surface by ion bombardment of the surface of the target cathode 4.

При этом с помощью механизма 6 ориентации подложки, совершают поступательное движение зеркала с одновременным его вращением. Предлагаемое расположение элементов обеспечивает качество наносимого покрытия. Для определения оптимальной величины угла наклона зеркала и равномерности наносимого покрытия были проведены следующие испытания: макеты зеркал сферические 5 штук выпуклых и 5 штук вогнутых диаметром 500 мм с радиусом кривизны были подготовлены и закреплены на механизм перемещения и оpиентации подложки, плоскость среза зеркал выверена в вертикальной плоскости. In this case, using the mechanism 6 of the orientation of the substrate, translational movement of the mirror is performed with its simultaneous rotation. The proposed arrangement of the elements ensures the quality of the applied coating. To determine the optimal value of the angle of inclination of the mirror and the uniformity of the applied coating, the following tests were carried out: spherical mirror models 5 convex and 5 concave 500 mm in diameter with a radius of curvature were prepared and fixed to the substrate movement and orientation mechanism, the cut-off plane of the mirrors was verified in a vertical plane .

Поверхность зеркал была проверена в соответствии с ГОСТ 8.506-84. Напыление металлом осуществляли при разных углах наклона магнетронов, расположенных на периферии крышки: 20, 25, 30, 35, 40^o.The surface of the mirrors was checked in accordance with GOST 8.506-84. Metal sputtering was carried out at different angles of inclination of the magnetrons located on the periphery of the cap: 20, 25, 30, 35, 40 ^o .

Результаты испытаний представлены в таблице. The test results are presented in the table.

Как видно из таблицы, при углах наклона магнетронов менее 25^o и более 35^o, происходит изменение толщины покрытия от 0,2 мкм в середине зеркала до 0,13 мкм на периферии зеркала. В то же время коэффициент отражения составил 0,78 и 0,63 соответственно.As can be seen from the table, when the angle of inclination of the magnetrons is less than 25 ^o and more than 35 ^o , there is a change in coating thickness from 0.2 μm in the middle of the mirror to 0.13 μm at the periphery of the mirror. At the same time, the reflection coefficient was 0.78 and 0.63, respectively.

При углах наклона магнетронов 25 35^o толщина покрытия составляет 0,2 0,19 мкм. Коэффициент отражения 0,78, 0,77.When the angle of inclination of the magnetrons 25 35 ^{o the} thickness of the coating is 0.2 0.19 microns. Reflection coefficient 0.78, 0.77.

Таким образом, оптимальная величина угла наклона магнетронов, расположенных на периферии крышки, составят 25 35^o. На предприятии "Вакууммаш" изготовлена установка для напыления в вакууме зеркал телескопов.Thus, the optimal angle of inclination of the magnetrons located on the periphery of the lid, will be 25 35 ^o . At the enterprise "Vakuummash", an installation was made for spraying telescope mirrors in vacuum.

Применение предлагаемого решения в данной установке позволит получить зеркала с равномерным покрытием и обеспечить равномерность полученного покрытия, что определит высокие эксплуатационные свойства зеркал телескопов. The application of the proposed solution in this installation will make it possible to obtain mirrors with a uniform coating and ensure the uniformity of the resulting coating, which will determine the high operational properties of telescope mirrors.

Claims

A vacuum deposition apparatus comprising a housing, a cover with magnetrons with target cathodes, a substrate movement mechanism and a substrate orientation mechanism including a disk, characterized in that, in order to improve the quality of the coating, the orientation mechanism disk is perpendicular to the axis of the movement mechanism, the plane of two cathodes -magnetron targets are placed at an angle of 25 35 ^o to the plane of the disk, and one cathode-target is installed in the center of the cover parallel to the plane of the disk.