RU2500834C2 - Распылительный узел плоского магнетрона - Google Patents
Распылительный узел плоского магнетрона Download PDFInfo
- Publication number
- RU2500834C2 RU2500834C2 RU2011135804/02A RU2011135804A RU2500834C2 RU 2500834 C2 RU2500834 C2 RU 2500834C2 RU 2011135804/02 A RU2011135804/02 A RU 2011135804/02A RU 2011135804 A RU2011135804 A RU 2011135804A RU 2500834 C2 RU2500834 C2 RU 2500834C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carrier
- rotation
- axis
- magnetic system
- additional
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области магнетронного распыления материалов. Узел магнетронного распыления содержит распыляемую мишень и по меньшей мере одну плоскую магнитную систему. Плоская магнитная система установлена на водиле с приводом его вращения вокруг оси, перпендикулярной поверхности распыляемой мишени. По меньшей мере один носитель по меньшей мере одной плоской магнитной системы имеет привод его вращения вокруг дополнительной оси, параллельной оси вращения водила. По меньшей мере одна плоская магнитная система установлена на носителе магнитной системы со смещением относительно дополнительной оси. Скорости вращения магнитной системы вокруг первой и вокруг второй осей изменяют по заданной программе. В результате достигается равномерность распыления мишени, увеличение степени использования материала мишени и увеличение скорости распыления. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области устройств и способов магнетронного распыления материалов и касается конструкции источников магнетронов.
Известны конструкции магнетронов, в которых распылительный (катодный) узел, включающий, кроме узла крепления мишени, системы охлаждения и других общеизвестных узлов, о которых далее упоминать не будем, магнитную систему в виде вложенных один в другой круглых концентрических магнитных контуров противоположной полярности, вращающуюся вокруг оси, перпендикулярной плоскости круглой мишени и параллельной оси, проходящей через центр мишени [Pat. US No.4444643], и средства ее вращения. Вращение магнитной системы применено в этом изобретении для увеличения равномерности распыления мишени и увеличения степени использования ее материала.
Недостатком данного изобретения является недостаточная равномерность распыления, приводящая, в частности, к быстрому износу (расходу) мишени по периметру и в центральной области.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является узел распыления, отличающийся от описанного выше тем, что контуры магнитной системы имеют геометрически подобную друг другу форму, но не круглую, а в форме сердечка [Pat. US No.4872964].
Недостатком его также является неравномерность распыления, зависящая и от толщины используемой мишени, и недостаточная скорость распыления.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение равномерности распыления, увеличение степени использования материала мишени и увеличение скорости распыления.
Указанная задача решается тем, что распылительный узел плоского магнетрона выполнен в виде по меньшей мере одной магнитной системы, установленной под мишенью с возможностью вращения вокруг оси (далее - «дополнительная ось»), которая, в свою очередь, вращается вокруг параллельной ей неподвижной оси (далее - «первая ось»), перпендикулярной поверхности мишени и проходящей, например, через центр круглой мишени, причем магнитная система несимметрична относительно дополнительной оси. Устройство имеет приводы вращения относительно первой и дополнительной (или дополнительных) осей вращения.
Вариант предлагаемого узла содержит водило, установленное под распыляемой мишенью так, что одна ось его вращения совпадает с первой осью распылительного узла, а вторая ось совпадает с дополнительной осью вращения установленного на нем носителя магнитной системы.
Водило может быть выполнено в виде диска (параллельного рабочей плоскости мишени), ось вращения которого совпадает с первой осью распылительного узла, а на этом дисковом водиле установлен по меньшей мере один носитель магнитной системы с возможностью вращения вокруг своей дополнительной оси.
На водиле в виде диска может быть установлено два или больше носителей одинаковых или разных магнитных систем, оси вращения которых (дополнительные оси) находятся на одинаковом или различном расстоянии от первой оси.
Носитель магнитной системы в любом из приведенных выше вариантов предлагаемого распылительного узла может быть выполнен заодно с магнитной системой в виде пластины из магнитного материала, на которой несимметрично дополнительной оси вращения установлено два замкнутых геометрически подобных вложенных один в другой контура магнитов, причем внешний контур создает магнитное поле, перпендикулярное пластине и направленное в одну сторону, а внутренний - магнитное поле противоположного направления.
Приводы вращения магнитной системы вокруг первой оси и вокруг дополнительной оси могут быть независимыми или кинематически связанными.
Вариантом кинематически связанного привода вращений может служить привод вращения вокруг дополнительной оси в виде планетарной зубчатой передачи, в которой закрепленный на водиле или диске-водиле носитель (или каждый такой носитель) магнитной системы выполнен в виде шестерни-сателлита планетарной передачи, находящейся во взаимодействии с неподвижной коронной или солнечной шестерней, или содержит такую шестерню, например, шестерня приварена к стороне носителя противоположной стороне расположения магнитов. В последнем случае радиус шестерни и форма носителя не зависят друг от друга. При приведении во вращение водила или диска-водила, с помощью привода вращения, вокруг первой оси, носитель (или каждый носитель) магнитной системы будет тоже вращаться, но уже со своей угловой скоростью, вокруг своей дополнительной оси.
В варианте с несколькими установленными на одном или разных расстояниях от первой оси (от центра вращения) носителями в виде шестерен-сателлитов, эти шестерни-сателлиты выполнены таких диаметров, что находятся в зацеплении с общей коронной или солнечной шестерней. Соответственно, числа зубцов на шестернях-сателлитах будут пропорциональны их диаметрам, а коэффициент передачи - обратно пропорционален их диаметрам.
В варианте с независимыми приводами вращения такими приводами могут служить отдельные приводы для осуществления вращения вокруг первой оси и вокруг дополнительной оси или дополнительных осей. Отдельные приводы могут быть исполнены в виде электроприводов: асинхронных, синхронных, шаговых, серво- и пр. При этом угловые скорости всех возможных вращений могут задаваться произвольными в широких пределах, а также регулироваться в зависимости от параметров процесса и от времени. Оптимальным может быть вариант управления двигателями по заданной программе, выбранной путем машинного моделирования процесса распыления мишени, экспериментальным путем или комбинацией этих приемов.
Таким образом, при использовании независимых приводов вращения возможен способ использования предлагаемого изобретения, заключающийся в том, что угловые скорости всех возможных вращений задают с помощью программы, обеспечивающей оптимальное распыление мишени. Программы могут отличаться в зависимости от режимов распыления, материала и исходной толщины подложки, от требуемой равномерности получаемого покрытия, от требований по полноте использования материала мишени, от предыстории ранее использованных мишеней и могут учитывать многие другие факторы.
На фиг.1 изображена схема распылительного узла плоского магнетрона в варианте с независимым приводом вращений. Здесь и далее не показаны общеизвестные элементы.
На фиг.2 изображен вид сбоку на распылительный узел плоского магнетрона в варианте с независимым приводом вращений.
На фиг.3 изображена схема распылительного узла плоского магнетрона в варианте с кинематически связанным приводом вращений.
Цифрами на фигурах обозначены:
1 - первая ось,
2 - водило (или диск-водило),
3 - дополнительная ось,
4 - носитель магнитной системы,
5 - магнитные контуры,
6 - шаговые электродвигатели,
7 - шестерня-носитель магнитной системы,
8 - коронная шестерня.
Примером конкретного исполнения может служить распылительный узел плоского магнетрона в варианте с кинематически связанным приводом вращений с использованием планетарной передачи с коронной шестерней.
Диск-водило диаметром 60 см изготовлен из нержавеющей стали толщиной 5 мм, установлен на валу из Ст.5 диаметром 20 мм и приводится во вращение внешним для вакуумной системы шаговым двигателем. На расстояниях от его оси 20 см и 8 см по разные стороны от центра на подшипниках скольжения установлены шестерни-носители магнитных систем из стали ЭЗ диаметром 18,5 см и 7,7 см соответственно толщиной 4 мм с зубчатым венцом с высотой зуба 4 мм из стали Ст.15. На поверхности носителей выложены постоянными самарий-кобальтовыми магнитами по два круговых концентрических контура разные по полярностями магнитов и с радиусами, отличающимися на 1 см, так что внешние контуры находятся в практическом касании с венцом, не доходя до него 1 мм. Угловую скорость диска-водила регулируют от 1 об/мин до 200 об/мин.
Преимуществом предлагаемого изобретения является высокая степень использования дорогостоящего материала мишеней, повышение однородности получаемых покрытий, уменьшение времени на обслуживание (благодаря более редкой замене мишеней) и простота изготовления распылительного узла.
Claims (8)
1. Узел магнетронного распыления, содержащий распыляемую мишень и по меньшей мере одну плоскую магнитную систему, установленную на водило с приводом его вращения вокруг оси, перпендикулярной поверхности распыляемой мишени, отличающийся тем, что он снабжен по меньшей мере одним носителем по меньшей мере одной плоской магнитной системы с приводом его вращения вокруг дополнительной оси, параллельной оси вращения водила, при этом по меньшей мере одна плоская магнитная система установлена на носителе магнитной системы со смещением относительно дополнительной оси.
2. Узел по п.1, отличающийся тем, что водило выполнено в виде диска, установленного параллельно рабочей плоскости мишени, и на нем установлен по меньшей мере один носитель магнитной системы.
3. Узел по п.2, отличающийся тем, что на диске-водиле установлено по меньшей мере два носителя одинаковых или разных магнитных систем, дополнительные оси вращения которых расположены на одинаковом или различном расстоянии от оси вращения водила.
4. Узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что носитель магнитной системы и установленная на нем магнитная система выполнены заодно в виде пластины из магнитного материала и несимметрично установленных относительно дополнительной оси вращения двух замкнутых геометрически подобных вложенных один в другой контуров магнитов, причем внешний контур выполнен с возможностью создания магнитного поля в направлении, перпендикулярном пластине, а внутренний - магнитное поле противоположного направления.
5. Узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что приводы вращения вокруг первой и дополнительной осей выполнены в виде отдельных электроприводов.
6. Узел по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что привод вращения вокруг дополнительной оси выполнен в виде планетарной зубчатой передачи, в которой шестерня-сателлит планетарной передачи, находящейся во взаимодействии с неподвижной коронной или солнечной шестерней, выполнена в виде закрепленного на диске-водиле носителя магнитной системы.
7. Узел по п.6, отличающийся тем, что носители в виде шестерен-сателлитов, установленные на диске-водиле на разных или одинаковых расстояниях от первой оси, имеют такие диаметры, что находятся в зацеплении с общей коронной или солнечной шестерней.
8. Узел по п.5, отличающийся тем, что приводы вращения вокруг первой и дополнительной осей выполнены с возможностью задания их угловых скоростей вращения с помощью программы управления магнетронным распылением.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011135804/02A RU2500834C2 (ru) | 2011-08-29 | 2011-08-29 | Распылительный узел плоского магнетрона |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011135804/02A RU2500834C2 (ru) | 2011-08-29 | 2011-08-29 | Распылительный узел плоского магнетрона |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011135804A RU2011135804A (ru) | 2013-03-10 |
RU2500834C2 true RU2500834C2 (ru) | 2013-12-10 |
Family
ID=49123062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011135804/02A RU2500834C2 (ru) | 2011-08-29 | 2011-08-29 | Распылительный узел плоского магнетрона |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2500834C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2606363C2 (ru) * | 2015-05-27 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Установка карусельного типа для магнетронного напыления многослойных покрытий и способ магнетронного напыления равнотолщинного нанопокрытия |
RU169200U1 (ru) * | 2015-11-20 | 2017-03-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Устройство вакуумно-плазменной однородной модификации поверхности деталей |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1279770A1 (ru) * | 1985-08-05 | 1986-12-30 | Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова /Ленина/ | Источник питани дл дуговой сварки |
US5417833A (en) * | 1993-04-14 | 1995-05-23 | Varian Associates, Inc. | Sputtering apparatus having a rotating magnet array and fixed electromagnets |
EP0801416A1 (en) * | 1996-04-10 | 1997-10-15 | Applied Materials, Inc. | Plasma processing chamber with epicyclic magnet source assembly |
RU2135634C1 (ru) * | 1998-06-15 | 1999-08-27 | Санкт-Петербургский государственный технический университет | Способ и устройство магнетронного распыления |
EP1221495A2 (en) * | 2000-12-25 | 2002-07-10 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Magnetron sputtering system and photomask blank production method based on the same |
CN201068469Y (zh) * | 2007-05-15 | 2008-06-04 | 北京京东方光电科技有限公司 | 可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶 |
-
2011
- 2011-08-29 RU RU2011135804/02A patent/RU2500834C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1279770A1 (ru) * | 1985-08-05 | 1986-12-30 | Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова /Ленина/ | Источник питани дл дуговой сварки |
US5417833A (en) * | 1993-04-14 | 1995-05-23 | Varian Associates, Inc. | Sputtering apparatus having a rotating magnet array and fixed electromagnets |
EP0801416A1 (en) * | 1996-04-10 | 1997-10-15 | Applied Materials, Inc. | Plasma processing chamber with epicyclic magnet source assembly |
RU2135634C1 (ru) * | 1998-06-15 | 1999-08-27 | Санкт-Петербургский государственный технический университет | Способ и устройство магнетронного распыления |
EP1221495A2 (en) * | 2000-12-25 | 2002-07-10 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Magnetron sputtering system and photomask blank production method based on the same |
CN201068469Y (zh) * | 2007-05-15 | 2008-06-04 | 北京京东方光电科技有限公司 | 可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2606363C2 (ru) * | 2015-05-27 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Установка карусельного типа для магнетронного напыления многослойных покрытий и способ магнетронного напыления равнотолщинного нанопокрытия |
RU169200U1 (ru) * | 2015-11-20 | 2017-03-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Устройство вакуумно-плазменной однородной модификации поверхности деталей |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011135804A (ru) | 2013-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2855729B1 (en) | Method for coating a substrate and coater | |
JPH04268075A (ja) | 真空蒸着装置用の定置のマグネトロン−スパッタリング陰極 | |
CN102534527B (zh) | 一种磁控溅射源及磁控溅射设备 | |
RU2500834C2 (ru) | Распылительный узел плоского магнетрона | |
US9543127B2 (en) | Method and table assembly for applying coatings to spherical components | |
WO2011135810A1 (ja) | 成膜装置 | |
US20110247558A1 (en) | Coating holder and coating device having same | |
JP4321785B2 (ja) | 成膜装置及び成膜方法 | |
CN113755809A (zh) | 磁控溅射装置及其控制方法 | |
CN110760808A (zh) | 一种曲面屏磁控溅射组件 | |
CN209144243U (zh) | 脉冲激光沉积系统的靶材装载装置及系统 | |
CN109576667A (zh) | 一种提高大型模具pvd膜层均匀性的方法 | |
JP2549291B2 (ja) | マグネトロンスパッタリング装置 | |
CN208632638U (zh) | 一种行星式三级齿轮传动刀片夹具装置 | |
JPH0428860A (ja) | イオンプレーティング装置用回転テーブル | |
KR101352379B1 (ko) | 스퍼터링 장치 | |
CN114481060A (zh) | 一种ito导电膜玻璃板材溅射腔体结构 | |
JPH0826455B2 (ja) | スパツタリング装置 | |
US20120241311A1 (en) | Sputtering device and sputtering method | |
CN115110038B (zh) | 蒸发镀膜装置和镀膜方法 | |
JP7158065B2 (ja) | 成膜装置 | |
JPH03285067A (ja) | スパッタターゲットユニット | |
CN216738504U (zh) | 一种多工件盘镀膜装置 | |
WO2016012038A1 (en) | Target arrangement, processing apparatus therewith and manufacturing method thereof | |
KR101800202B1 (ko) | 플라즈마 증착 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140830 |