RU2627820C1 - Узел катода магнетронного распылителя - Google Patents
Узел катода магнетронного распылителя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2627820C1 RU2627820C1 RU2016143145A RU2016143145A RU2627820C1 RU 2627820 C1 RU2627820 C1 RU 2627820C1 RU 2016143145 A RU2016143145 A RU 2016143145A RU 2016143145 A RU2016143145 A RU 2016143145A RU 2627820 C1 RU2627820 C1 RU 2627820C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- target
- plate
- electrostatic screen
- cooling
- Prior art date
Links
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
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к узлу катода магнетронного распылителя. Узел содержит мишень 1, закрепленную в стенках корпуса 4, первый электростатический экран 7, установленный с внешней стороны стенок корпуса 4 и основания 5. Со стороны внутренней поверхности 3 мишени 1 установлена пластина 10, выполненная по форме, идентичной форме мишени 1 толщиной от 1 до 4 мм, и плотно прижатая к ее внутренней поверхности 3. На основании 5 по центру установлен центральный магнит 11, а на периферии основания 5 расположены внешние магниты 12. На основании 5 расположен теплопередающий элемент 13 с внутренней проточкой 15, в которой расположен центральный магнит 11 и с внешними проточками 16, в которых установлен трубопровод охлаждения 17. Трубопровод охлаждения 17 выполнен в виде прямоугольной рамки со скошенными углами из труб прямоугольного сечения и содержит патрубки подачи и отвода охлаждающей жидкости 18. При этом в теплопередающем элементе 13 выполнены отверстия 19, в которые вставлены патрубки подачи и отвода охлаждающей жидкости 18. Поперечное сечение трубопровода охлаждения 17 выбрано из условия обеспечения эффективного охлаждения с турбулентным режимом течения охлаждающей жидкости, характеризующимся числом Рейнольдса не менее 8000. Технический результат заключается в повышении эффективности охлаждения и надежности работы узла катода магнетронного распылителя. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области нанесения покрытий распылением металлов с использованием магнитного поля, а именно к магнетронным распылительным устройствам.
Известен узел катода магнетронного распылителя (патент RU №2555264, МПК С23С 14/35, опубл. 10.07.2015), содержащий основание из ферромагнитного материала, соединенную с основанием мишень из распыляемого материала, установленные на основании с внутренней стороны от мишени магниты, отделенные от нее зазором, и систему охлаждения.
Недостатком настоящего устройства является низкая надежность вследствие нагрева внешней части магнитной системы излучением как от мишени, так и от стенок корпуса магнетронов, а также наличия сложного в изготовлении основания из ферромагнитного материала, имеющего низкую теплопроводность и легко подвергающегося коррозии.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является узел катода магнетронного распылителя (патент RU №2319788, МПК С23С 14/35, опубл. 20.03.2008), 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, и по меньшей мере один трубопровод для охлаждающей среды, имеющий стенку с частью, свободной от передачи тепла непосредственно от мишени.
Недостатком настоящего устройства является низкая надежность из-за ненадежного теплового контакта с контуром охлаждения, одновременного нагрева внешней части магнитной системы излучением от мишени и от боковых стенок корпуса магнетронов, а также возможность утечки охлаждающей среды в рабочий объем вакуумной камеры.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности охлаждения мишени и магнитной системы узла катода магнетронного распылителя.
Технический результат заключается в повышении эффективности охлаждения и надежности работы узла катода магнетронного распылителя.
Это достигается тем, что узел катода магнетронного распылителя, содержащий мишень с внешней поверхностью и внутренней поверхностью, закрепленную в стенках корпуса, установленных на основании, соединительными винтами, первый электростатический экран, установленный с внешней стороны стенок корпуса и основания, выполненный идентичным их форме, закрепленный на основании крепежными болтами и электрически изолированный от него изоляторами, внешние магниты, расположенные на периферии основания, теплопередающий элемент и трубопровод охлаждения, снабжен центральным магнитом, установленным на продольной оси симметрии основания, пластиной, вторым электростатическим экраном и прижимными винтами, при этом пластина установлена со стороны внутренней поверхности мишени, выполнена по форме, идентичной форме мишени толщиной от 1 до 4 мм, и плотно прижата к ней и стенкам корпуса соединительными винтами, причем между пластиной и верхней плоскостью внешних магнитов образован теплоизоляционный зазор шириной от 0,5 до 2 мм, при этом общая толщина пластины с мишенью 1 не превышает 12 мм, второй электростатический экран установлен внутри первого электростатического экрана, выполнен идентичным его форме, электрически изолирован от основания изоляторами и закреплен на нем крепежными болтами таким образом, что между стенками корпуса, вторым электростатическим экраном и первым электростатическим экраном образованы зазоры от 2 до 4 мм, теплопередающий элемент расположен на основании, выполнен в виде вкладыша продолговатой формы и прижат своей верхней плоскостью к пластине прижимными винтами, а боковыми торцами - к внешним магнитам, при этом теплопередающий элемент содержит внутреннюю проточку, в которой расположен центральный магнит и выполненную идентичной его форме, внешние проточки, в которых установлен трубопровод охлаждения с патрубками подачи и отвода охлаждающей жидкости, выполненные идентичными его форме таким образом, что он плотно прижат к пластине, и отверстия, в которые вставлены патрубки подачи и отвода охлаждающей жидкости и выполненные по форме, идентичной форме их поперечного сечения, причем трубопровод охлаждения выполнен в виде прямоугольной рамки со скошенными углами из труб прямоугольного поперечного сечения, которое выбрано из условия обеспечения эффективного охлаждения с турбулентным режимом течения охлаждающей жидкости, характеризующимся числом Рейнольдса не менее 8000, при этом пластина и теплопередающий элемент выполнены из немагнитных материалов с высокой теплопроводностью, второй электростатический экран выполнен из немагнитного материала с низким значением коэффициента черноты.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема узла катода магнетронного распылителя, на фиг. 2 представлен внешний вид трубопровода охлаждения, на фиг. 3 показан внешний вид вкладыша, на фиг. 4 представлена схема трубопровода охлаждения и вкладыша в сборе.
Узел катода магнетронного распылителя содержит мишень 1 с внешней поверхностью 2 и внутренней поверхностью 3, закрепленную в стенках корпуса 4, установленных на основании 5, соединительными винтами 6, первый электростатический экран 7, установленный с внешней стороны стенок корпуса 4 и основания 5, выполненный идентичным их форме, и электрически изолированный от основания 5 изоляторами 8, и закрепленный на нем крепежными болтами 9. Со стороны внутренней поверхности 3 мишени 1 установлена пластина 10, выполненная по форме, идентичной форме мишени 1 толщиной от 1 до 4 мм, и плотно прижатая к ее внутренней поверхности 3 и стенкам корпуса 4 соединительными винтами 6. При этом общая толщина пластины 10 с мишенью 1 не превышает 12 мм.
На продольной оси симметрии основания 5 установлен центральный магнит 11, а на периферии основания 5 расположены внешние магниты 12, причем между верхней плоскостью внешних магнитов 12 и пластиной 10 образован теплоизоляционный зазор шириной от 0,5 до 2 мм. На основании 5 расположен теплопередающий элемент 13, выполненный в виде вкладыша продолговатой формы и прижатый своей верхней плоскостью к пластине 10 прижимными винтами 14, а боковыми торцами к внешним магнитам 12. Теплопередающий элемент 13 содержит внутреннюю проточку 15, в которой расположен центральный магнит 11 и выполненную идентичной его форме, и внешние проточки 16, в которых установлен трубопровод охлаждения 17, и выполненные идентичными его форме таким образом, что он плотно прижат к пластине 10. Причем трубопровод охлаждения 17 выполнен в виде прямоугольной рамки со скошенными углами из труб прямоугольного сечения и содержит патрубки подачи и отвода охлаждающей жидкости 18. При этом в теплопередающем элементе 13 выполнены отверстия 19, в которые вставлены патрубки подачи и отвода охлаждающей жидкости 18, идентичные форме их поперечного сечения. Поперечное сечение трубопровода охлаждения 17 выбрано из условия обеспечения эффективного охлаждения с турбулентным режимом течения охлаждающей жидкости, характеризующимся числом Рейнольдса не менее 8000.
Внутри первого электростатического экрана 7 установлен второй электростатический экран 20, выполненный идентичным его форме, электрически изолированный от основания 5 изоляторами 8, и закрепленный на нем крепежными болтами 9 таким образом, что между стенками корпуса 4, вторым электростатическим экраном 20 и первым электростатическим экраном 7 образованы зазоры от 2 до 4 мм.
Пластина 10 и теплопередающий элемент 13 выполнены из немагнитных материалов с высокой теплопроводностью, например меди или алюминиевого сплава. Второй электростатический экран 20 выполнен из немагнитного материала с низким значением коэффициента черноты. Трубопровод охлаждения 17 выполнен из коррозионно-стойкого материала, некорродирующего с применяемой охлаждающей жидкостью.
Узел катода магнетронного распылителя работает следующим образом.
В трубопровод охлаждения 17 подают охлаждающую жидкость. Затем на узел катода магнетронного распылителя подают высокое напряжение. При этом над мишенью 1 возникает газовый разряд, поддерживаемый скрещенными электрическими и магнитными полями. Наличие центрального магнита 11 позволяет настраивать конфигурацию магнитного поля над мишенью для нанесения металлических или диэлектрических (керамических) покрытий, что расширяет возможности управления технологическим процессом осаждения покрытий с помощью данного устройства.
Электроны плазмы, образующейся над мишенью 1, удерживаются магнитными полями, образуемыми внешними магнитами 12 и центральным магнитом 11 и дрейфуют по замкнутым траекториям над мишенью 1. Получаемые при этом положительно заряженные ионы рабочего газа ускоряются электрическим полем узла катода магнетронного распылителя, приобретают высокую кинетическую энергию и бомбардируют внешнюю поверхность 2 мишени 1 так, что распыляемый материал выбивается из мишени 1 и оседает на изделии.
Контакт пластины 10, обладающей высокой теплопроводностью, с внутренней поверхностью 3 мишени 1, трубопроводом охлаждения 17, теплопередающим элементом 13 и стенками корпуса 4 образует замкнутый контур теплопередачи (тепловой мостик) вокруг центрального 11 и внешних 12 магнитов. Это препятствует нагреву магнитной системы и отводит тепло от внутренней поверхности мишени 3.
Трубопровод охлаждения 17 находится в тепловом контакте с пластиной 10 и теплопередающим элементом 13, через которые проходит поток тепла от внутренней поверхности 3 горячей мишени 1 к охлаждающей жидкости, и не касается боковыми стенками других элементов. Это обеспечивается пастами или многослойной фольгой, выполненными из материалов с высокой теплопроводностью. Охлаждающая жидкость, циркулирующая по трубопроводу охлаждения 17, обеспечивает охлаждение мишени 1, предотвращающее ее разрушение под действием тепловых нагрузок, и обеспечивает эффективное охлаждение стенок корпуса 4, основания 5, пластины 10 и теплопередающего элемента 13, тем самым предотвращая нагрев центрального 11 и внешних 12 магнитов. Пластина 10 также препятствует разрушению трубопровода охлаждения 17 из-за распыления его материала при сквозном распылении мишени 1, что предотвращает возможность утечки охлаждающей жидкости в рабочий объем. Второй электростатический экран 20 препятствует одновременному осуществлению нагрева внешней части магнитной системы излучением от мишени 1 и от стенок первого электростатического экрана 7.
Использование изобретения позволяет повысить эффективность охлаждения и надежность работы узла катода магнетронного распылителя за счет создания вокруг магнитной системы замкнутого охлаждаемого теплопроводящего контура, организующего направленный поток тепла к трубопроводу охлаждения и обеспечивающего возможность сквозного распыления мишени, а также за счет препятствия нагреву деталей узла катода магнетронного распылителя от окружающей среды через стенки корпуса.
Claims (3)
1. Узел катода магнетронного распылителя, содержащий мишень с внешней поверхностью и внутренней поверхностью, закрепленную в стенках корпуса, установленных на основании, соединительными винтами, первый электростатический экран, установленный с внешней стороны стенок корпуса и основания, выполненный идентичным их форме, закрепленный на основании крепежными болтами и электрически изолированный от него изоляторами, внешние магниты, расположенные на периферии основания, теплопередающий элемент и трубопровод охлаждения, отличающийся тем, что он снабжен центральным магнитом, установленным на основании по его продольной оси симметрии, пластиной, вторым электростатическим экраном и прижимными винтами, при этом пластина установлена со стороны внутренней поверхности мишени, выполнена по форме, идентичной форме мишени толщиной от 1 до 4 мм и плотно прижата к ней и стенкам корпуса соединительными винтами, причем между пластиной и верхней плоскостью внешних магнитов образован теплоизоляционный зазор шириной от 0,5 до 2 мм, при этом общая толщина пластины с мишенью не превышает 12 мм, второй электростатический экран установлен внутри первого электростатического экрана, выполнен идентичным его форме, электрически изолирован от основания изоляторами и закреплен на нем крепежными болтами с образованием между стенками корпуса, вторым электростатическим экраном и первым электростатическим экраном зазоров от 2 до 4 мм, при этом теплопередающий элемент расположен на основании, выполнен в виде вкладыша продолговатой формы и прижат своей верхней плоскостью к пластине прижимными винтами и боковыми торцами к внешним магнитам, при этом теплопередающий элемент содержит внутреннюю проточку, в которой расположен центральный магнит и выполненную идентичной форме центрального магнита, внешние проточки, в которых установлен трубопровод охлаждения с патрубками подачи и отвода охлаждающей жидкости, при этом внешние проточки выполнены идентичными форме трубопровода охлаждения таким образом, что он плотно прижат к пластине, и отверстия, в которые вставлены патрубки подачи и отвода охлаждающей жидкости, выполненные идентичными форме поперечного сечения патрубков подачи и отвода охлаждающей жидкости, причем трубопровод охлаждения выполнен в виде прямоугольной рамки со скошенными углами из труб прямоугольного поперечного сечения, которое выбрано из условия обеспечения эффективного охлаждения с турбулентным режимом течения охлаждающей жидкости, характеризующимся числом Рейнольдса не менее 8000.
2. Узел катода по п. 1, отличающийся тем, что пластина и теплопередающий элемент выполнены из немагнитных материалов с высокой теплопроводностью.
3. Узел катода по п. 1, отличающийся тем, что второй электростатический экран выполнен из немагнитного материала с низким значением коэффициента черноты.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016143145A RU2627820C1 (ru) | 2016-11-02 | 2016-11-02 | Узел катода магнетронного распылителя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016143145A RU2627820C1 (ru) | 2016-11-02 | 2016-11-02 | Узел катода магнетронного распылителя |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2627820C1 true RU2627820C1 (ru) | 2017-08-11 |
Family
ID=59641673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016143145A RU2627820C1 (ru) | 2016-11-02 | 2016-11-02 | Узел катода магнетронного распылителя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2627820C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4515675A (en) * | 1983-07-06 | 1985-05-07 | Leybold-Heraeus Gmbh | Magnetron cathode for cathodic evaportion apparatus |
WO1995012003A2 (en) * | 1993-10-22 | 1995-05-04 | Manley Barry W | Method and apparatus for sputtering magnetic target materials |
RU2319788C2 (ru) * | 2006-02-28 | 2008-03-20 | Михаил Антонович Парфененок | Узел катода магнетронного распылителя |
RU2555264C1 (ru) * | 2014-03-18 | 2015-07-10 | Борис Львович Горберг | Узел катода магнетронного распылителя |
-
2016
- 2016-11-02 RU RU2016143145A patent/RU2627820C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4515675A (en) * | 1983-07-06 | 1985-05-07 | Leybold-Heraeus Gmbh | Magnetron cathode for cathodic evaportion apparatus |
WO1995012003A2 (en) * | 1993-10-22 | 1995-05-04 | Manley Barry W | Method and apparatus for sputtering magnetic target materials |
RU2319788C2 (ru) * | 2006-02-28 | 2008-03-20 | Михаил Антонович Парфененок | Узел катода магнетронного распылителя |
RU2555264C1 (ru) * | 2014-03-18 | 2015-07-10 | Борис Львович Горберг | Узел катода магнетронного распылителя |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11450509B2 (en) | Inductive plasma source with metallic shower head using b-field concentrator | |
TW301839B (ru) | ||
JP5749769B2 (ja) | 高周波アンテナユニット及びプラズマ処理装置 | |
US20100243620A1 (en) | Plasma processing apparatus | |
US20160217978A1 (en) | Plasma Generation Device | |
KR20010102141A (ko) | 자기 버킷 및 동심 플라즈마와 재료 소스를 가진 이온화물리적 증착 방법 및 장치 | |
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 | |
JPH02185969A (ja) | 陰極型マグネトロン装置 | |
JPS6233766A (ja) | 陰極スパツタリング装置で基板を被覆するスパツタリング陰極 | |
JPH028365A (ja) | スパッター被覆装置 | |
US4622122A (en) | Planar magnetron cathode target assembly | |
US8470141B1 (en) | High power cathode | |
JP2016536740A (ja) | 放射冷却増進エンドホール・イオン源 | |
TWI765213B (zh) | 內襯冷卻組件、反應腔室及半導體加工設備 | |
JP2019527671A (ja) | オゾン発生器ユニットおよびオゾン発生器システム | |
RU2627820C1 (ru) | Узел катода магнетронного распылителя | |
US10262843B2 (en) | Cooling water jet pack for high power rotary cathodes | |
RU2319788C2 (ru) | Узел катода магнетронного распылителя | |
RU2555264C1 (ru) | Узел катода магнетронного распылителя | |
RU183113U1 (ru) | Узел катода магнетронного распылителя | |
JP6335386B2 (ja) | カソードアッセンブリ | |
TWI659445B (zh) | 射頻(rf)-濺鍍沉積源、沉積設備及其之組裝方法 | |
KR20210067747A (ko) | 이온빔 발생 장치 | |
TWI554631B (zh) | 複合屏蔽總成、沉積室及高功率沉積裝置 | |
US20230028207A1 (en) | Method and apparatus for use in generating plasma |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20171019 |