RU2817729C1 - Устройство для нанесения покрытий в вакууме - Google Patents
Устройство для нанесения покрытий в вакууме Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817729C1 RU2817729C1 RU2023117306A RU2023117306A RU2817729C1 RU 2817729 C1 RU2817729 C1 RU 2817729C1 RU 2023117306 A RU2023117306 A RU 2023117306A RU 2023117306 A RU2023117306 A RU 2023117306A RU 2817729 C1 RU2817729 C1 RU 2817729C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum chamber
- metal
- thermal
- metal substrate
- magnetron
- Prior art date
Links
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 title description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 5
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к устройству для нанесения металлического покрытия на металлическую подложку в вакууме. Упомянутое устройство содержит вакуумную камеру, узел крепления подложки, два магнетрона или два термических испарителя и передвижные экраны, выполненные с возможностью защиты неиспользуемого магнетрона или термического испарителя от металла, распыляемого на металлическую подложку при последовательном напылении упомянутого металла. Упомянутые передвижные экраны, два магнетрона или два термических испарителя для управления их перемещением снабжены линейными магнитными приводами. Узел крепления металлической подложки, имеющей диаметр до 50 мм, содержит нагреватель и холодильник. Обеспечивается возможность последовательного напыления двух разных металлов без разгерметизации корпуса вакуумной камеры, улучшение герметичности корпуса вакуумной камеры и расширение функциональных возможностей предложенного устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение предназначено для нанесения покрытий в вакууме на образец методом магнетронного распыления и (или) методом термического испарения и может быть широко использовано в машиностроении, электронной, электротехнической, медицинской и других отраслях промышленности.
Аналогом заявляемого технического решения выбрана установка «Каролина Д-12А», описанная в издании «Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок» (Москва: Издательство «Техносфера», 2007. - Мир материалов и технологий). Авторы: Е.В. Берлин, С.А. Двинин, Л.А. Сейдман. Установка предназначена для магнетронного и (или) термического напыления на керамические, кремниевые и другие подложки диаметром до 100 мм. Горизонтальная компоновка камеры установки позволила совместить магнетронное напыление с термическим испарением. Вакуумная установка содержит вакуумный пост с рабочей камерой и системой откачки, а также стойку управления.
Недостатком аналога является отсутствие магнитных приводов, позволяющих производить манипуляции с магнетроном без разгерметизации камеры.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является установка для нанесения покрытий в вакууме (патент РФ №2271409, опубл. 10.03.2006 Бюл. №7, МПК С23С 28/00; С23С 14/22). Установка содержит вакуумную камеру, терморезистивный испаритель для испарения легкоплавких металлов и сплавов, узел крепления и вращения подложки, магнетрон, источник лазерного излучения для распыления и испарения тугоплавких ферромагнитных и неферромагнитных металлов и сплавов. В вакуумной камере выполнено окно для лазерного излучения.
Недостатками прототипа является необходимость периодического обслуживания магнито-жидкостного уплотнения, отсутствие смотровых окон, позволяющих осуществлять визуальный контроль за процессом напыления и отсутствие возможности поступательного перемещения узлов.
Задачей настоящего изобретения является создание многофункциональной установки с улучшенным техническими характеристиками.
При использовании изобретения достигается следующий технический результат:
- возможность последовательного напыления двух разных металлов без разгерметизации корпуса вакуумной камеры;
- улучшение герметичности корпуса вакуумной камеры;
- расширение функциональных возможностей.
Для решения указанной задачи и достижения технического результата заявляется устройство для нанесения покрытий в вакууме, содержащее вакуумную камеру, магнетрон, термический испаритель, узел крепления подложки и узел защиты от распыляемого материала. Узел крепления содержит нагреватель и холодильник. В вакуумной камере расположены, по крайней мере, два перемещающихся узла, а именно магнетрон или термический испаритель, выбор которых осуществляется в зависимости от используемого метода напыления. Узел защиты выполнен в виде передвижного защитного и поворотного защитного экранов. В вакуумной камере расположены линейные и вращательные магнитные приводы для управления расположением перемещающихся узлов, передвижных и поворотных защитных экранов. В вакуумной камере дополнительно выполнены смотровые окна.
За счет введения линейных и вращательных магнитных приводов для управления расположением перемещающихся узлов, позволяющих производить последовательное напыление двух металлов без разгерметизации вакуумной камеры устройства, улучшается герметичность вакуумной камеры и сокращается время технологического цикла.
Введение в состав конструкции нагревателя, холодильника и смотровых окон способствовало расширению функциональных возможностей устройства. Задействование нагревателя или холодильника позволяет осуществлять регулирование температуры нагрева или охлаждения образца. Наличие смотровых окон позволяет визуально контролировать процесс напыления.
На фиг. 1 представлена схема заявляемого устройства. На фиг. 2 и 3 представлена конструкция вращательного и линейного магнитного привода соответственно.
На фиг. 1 - фиг. 3 приняты следующие обозначения: 1 - вакуумная камера, 2 - узел крепления подложки, 3 - образец, 4 - холодильник, 5 - нагреватель, 6 - магнетрон, 7 - мишень, 8 - термический испаритель, 9 - передвижные защитные экраны, 10 - линейные магнитные приводы, 11 - вращательные магнитные приводы, 12 - поворотные защитные экраны, 13 -смотровые окна, 14 - цилиндрические магниты, 15 - кольцевые магниты, 16 - поводок, 17 - ползун.
В верхней части вакуумной камеры 1 расположен узел крепления подложки 2, на котором закрепляется образец 3. Устройство вакуумной камеры 1 позволяет задавать определенный диапазон температур охлаждения образца 3 при установке холодильника 4, или определенный диапазон температур нагрева при установке нагревателя 5. Распыление металла на образец 3 осуществляется посредством магнетрона 6 с установленной мишенью 7, или посредством термического испарителя 8. Передвижные защитные экраны 9 предохраняют неиспользуемый магнетрон 6, или термический испаритель 8, от загрязнения напыляемым металлом. Перемещение передвижных защитных экранов 9 и магнетрона 6 или термического испарителя 8 осуществляется линейными магнитными приводами 10. На осях вращательных магнитных приводов 11 закреплены поворотные защитные экраны 12, предназначенные для предохранения от загрязнения смотровых окон 13.
При нанесении покрытия методом магнетронного распыления работа устройства осуществляется следующим образом. Образец 3 устанавливается в узле крепления подложки 2. На один из магнетронов 6 подается напряжение, в результате чего над магнетроном 6 образуется зона скрещенного магнитного и электрического полей. Первичные электроны, захватываются магнитным полем и оказываются в ловушке, создаваемой магнитным и электрическим полями. Совместное действие электрического и магнитного полей вызывает циклическое движение электронов и ионизацию газа. В результате возникает разряд, и над поверхностью магнетрона образуется торообразная зона плазмы, сопровождающаяся световым излучением. При этом положительные ионы рабочего газа ускоряются в направлении пластины с напыляемым металлом - мишенью 7, бомбардируя его и распыляя в зоне подложки - образца 3. Атомы металла, выбитые с поверхности мишени 7, осаждаются в виде пленки на образце 3, а также частично рассеиваются молекулами остаточных газов и осаждаются внутри вакуумной камеры 1. Передвижные защитные экраны 9 и поворотные защитные экраны 12 препятствуют осаждению частиц напыляемого металла на стенках вакуумной камеры и на мишени неиспользуемого магнетрона 6. Управление перемещением передвижных защитных экранов 9 и поворотных защитных экранов 12 осуществляется посредством линейных магнитных приводов 9 и вращательных магнитных приводов 11. Вращательное движение поворотных защитных экранов 12 осуществляется при помощи сил магнитного поля, возникающего между цилиндрическими магнитами 14 (см. фиг. 2). Продольное перемещение передвижных защитных экранов 9, магнетрона 6 и термического испарителя 8 осуществляется посредством магнитной связи, возникающей между кольцевыми магнитами 15, установленными в поводке 16 и ползуне 17 линейного магнитного привода 10 (см. фиг. 3).
При нанесении покрытия методом термического испарения напряжение подается на каретку термического испарителя 8. Процесс напыления запускается подачей тока на опоры термического испарителя 8 и омическим нагревом испарителя.
Была разработана конструкция устройства нанесения покрытий в вакууме, представленная на фиг. 1. Данное устройство позволяет производить напыление любых металлов на любые виды металлических образцов 3 диаметром до 50 мм.
Работа установки осуществляется при подаче постоянного или переменного тока от 0,1 А до 1 А при напряжения 1000 В. Корпус вакуумной камеры 1 изготовлен методом сварки из стали 12Х18Н10Т, торцевые крышки - из сплава алюминиевого АМг6. Для осуществления визуального контроля процесса напыления в корпус вакуумной камеры 1 вмонтированы смотровые окна 13 из закаленного термостойкого стекла. Герметизация камеры осуществляется резиновыми уплотнительными кольцами. Рабочее давление внутри камеры от 0,01 до 10 Па.
В вакуумной камере 1 установлен магнетрон 6. Корпус магнетрона 6 изготовлен из сплава алюминиевого Д16Т. Для нанесения покрытий методом термического испарения в состав камеры введен съемный термический испаритель 8. Рабочая часть термического испарителя 8 изготовлена из меди Ml.
Рабочая часть холодильника 4 и нагревателя 5, устанавливающихся в узле крепления подложки, изготовлена из меди M1.
Передвижные защитные экраны 9, а также поворотные защитные экраны 12 выполнены из слава алюминиевого АМг6.
Линейные магнитные приводы 10 и вращательные магнитные приводы 11 изготовлены из сплавов алюминиевых Д16Т и АМг6.
Claims (2)
1. Устройство для нанесения металлического покрытия на металлическую подложку в вакууме, содержащее вакуумную камеру и узел крепления подложки, отличающееся тем, что оно для последовательного напыления двух металлов содержит расположенные в вакуумной камере два магнетрона или два термических испарителя, при этом в вакуумной камере дополнительно размещены передвижные экраны, выполненные с возможностью защиты неиспользуемого магнетрона или термического испарителя от металла, распыляемого на металлическую подложку при упомянутом последовательном напылении, при этом упомянутые передвижные экраны, два магнетрона или два термических испарителя для управления их перемещением снабжены линейными магнитными приводами, причем узел крепления металлической подложки, имеющей диаметр до 50 мм, содержит нагреватель и холодильник.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в вакуумной камере дополнительно выполнены смотровые окна, которые снабжены поворотными экранами для защиты от металла, распыляемого на упомянутую металлическую подложку, причем поворотные экраны выполнены с возможностью вращательного движения, обеспечиваемого вращательными магнитными приводами.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817729C1 true RU2817729C1 (ru) | 2024-04-19 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010098491A (ko) * | 2000-04-11 | 2001-11-08 | 조셉 제이. 스위니 | 플라즈마 웨이브를 여기시킬 수 있는 이온화된 금속증착을 위한 고밀도 플라즈마 소스 |
| RU2203979C2 (ru) * | 2000-07-14 | 2003-05-10 | Дочернее государственное предприятие "Институт ядерной физики" Национального ядерного центра Республики Казахстан | Установка для нанесения покрытий на широкую ленту |
| RU2271409C2 (ru) * | 2001-12-06 | 2006-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Установка для нанесения покрытий в вакууме |
| RU2450086C2 (ru) * | 2010-06-08 | 2012-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский институт "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") | Способ нанесения нанокомпозитного покрытия на плоские поверхности детали и устройство для его реализации (варианты) |
| CN103510048B (zh) * | 2013-08-19 | 2017-03-08 | 南京清航新材料科技有限公司 | 一种多孔结构铜纳米线阵列的制备方法及其薄膜电导率的测试方法 |
| RU2748443C1 (ru) * | 2020-06-15 | 2021-05-25 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Магнетронная распылительная система |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010098491A (ko) * | 2000-04-11 | 2001-11-08 | 조셉 제이. 스위니 | 플라즈마 웨이브를 여기시킬 수 있는 이온화된 금속증착을 위한 고밀도 플라즈마 소스 |
| RU2203979C2 (ru) * | 2000-07-14 | 2003-05-10 | Дочернее государственное предприятие "Институт ядерной физики" Национального ядерного центра Республики Казахстан | Установка для нанесения покрытий на широкую ленту |
| RU2271409C2 (ru) * | 2001-12-06 | 2006-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Установка для нанесения покрытий в вакууме |
| RU2450086C2 (ru) * | 2010-06-08 | 2012-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский институт "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") | Способ нанесения нанокомпозитного покрытия на плоские поверхности детали и устройство для его реализации (варианты) |
| CN103510048B (zh) * | 2013-08-19 | 2017-03-08 | 南京清航新材料科技有限公司 | 一种多孔结构铜纳米线阵列的制备方法及其薄膜电导率的测试方法 |
| RU2748443C1 (ru) * | 2020-06-15 | 2021-05-25 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Магнетронная распылительная система |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Boxman et al. | Vacuum arc deposition devices | |
| US4094764A (en) | Device for cathodic sputtering at a high deposition rate | |
| JP2010511788A (ja) | 均質なｐｖｄ被膜を形成するための真空被覆装置 | |
| KR101953432B1 (ko) | 기판 처리 장치 | |
| US5772858A (en) | Method and apparatus for cleaning a target in a sputtering source | |
| JP5362112B2 (ja) | スパッタ成膜装置及び防着部材 | |
| US4525262A (en) | Magnetron reactive bias sputtering method and apparatus | |
| JP5384002B2 (ja) | 成膜装置及び成膜方法 | |
| JPS59200760A (ja) | 電気ア−ク蒸気蒸着コ−ティングシステムのためのア−ク開始トリガ装置および方法 | |
| US4434042A (en) | Planar magnetron sputtering apparatus | |
| US12043898B2 (en) | Film formation apparatus and moisture removal method thereof | |
| RU2817729C1 (ru) | Устройство для нанесения покрытий в вакууме | |
| JP2009531545A (ja) | コーティング装置 | |
| US20120088038A1 (en) | Method and Device for High-Rate Coating by Means of High-Pressure Evaporation | |
| JPH0548298B2 (ru) | ||
| US5538609A (en) | Cathodic sputtering system | |
| KR100954248B1 (ko) | 스퍼터링 방법, 스퍼터링 기기 및 스퍼터링 타겟 지지 프레임 어셈블리 | |
| Aleksanyan | Magnetron Sputtering Techniques and Their Applications at Gas Sensors Manufacturing. | |
| KR20170005084A (ko) | 회전가능 캐소드를 위한 실딩 디바이스, 회전가능 캐소드, 및 증착 장치에서의 암공간을 실딩하기 위한 방법 | |
| US4606929A (en) | Method of ionized-plasma spraying and apparatus for performing same | |
| Pulker | Film deposition methods | |
| RU2816980C1 (ru) | Устройство для вакуумного нанесения упрочняющего покрытия на поверхность изделий | |
| US20140174920A1 (en) | Evaporation source | |
| RU2653399C2 (ru) | Способ нанесения покрытия из аморфного оксида алюминия реактивным испарением алюминия в разряде низкого давления | |
| US4561382A (en) | Vacuum vapor deposition gun assembly |