SU1707084A1 - Устройство дл распылени материалов в вакууме - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нанесению ло- с рытий в вакууме, в частности к технике получени  тонкопленочных покрытий, включа  диэлектрические и полупроводниковые материалы, ионным распылением в вакууме , и может быть использовано в производстве электровакуумных приборов. Целью изобретени   вл етс  повышение скорости распылени  и равномерности получаемого покрыти . Устройство вкпючает источник ионного распылени , распыл емую мишень , закрепленную на охлаждаемом держателе , и источник электронов. Источник электронов состоит из металлического корпуса . Корпус разделен на секции дл  обеспечени  равномерности плотности тока эмиссии термокатода, выполненного в виде кольцевого эмиттера, и экрана-г.исдч. выполненного в виде цилиндричес их злек-ро- дов. Неравномерность распределени  плотности тока эмиссии тем ме.-и. °ом большее число независимо . А секции будет содержать корпус ncv v .з электронов. Необходимую степень игс-г- о- родности можно определить по прилзг е- мым графикам. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. -t г

Description

Изобретение относитс  к нанесению покрытий в вакууме, в частности к технике получени  тонкопленочных покрытий, включа  диэлектрические и полупроводниковые материалы, ионным распылением в вакууме и может быть использовано в производстве электровакуумных приборов (ЭВП).

Целью изобретени   вл етс  повышение скорости распылени  и равномерности получаемого покрыти .

В устройстве дл  распылени  материалов в вакууме, включающем источник ионного распылени , мишень из распыл емого материала, закрепленную на охлаждаемом держателе, и источник электронов, состо щий из металлического корпуса с эмиссионным отверстием, термокатода, расположенного внутри корпуса, и экрана-анода, изолированного от корпуса, со щелью длг выгод г электронного потока, корпус источника электронов выполнен в виде полого тора, обхватывающего мишень по периметру и разделенного в радиальном сечении на отдельные секции, электрически изолировсн- ные друг от друга, всех электродов источника электронов и держател  мишени. в каждой из которых эмиссионное отверстие выполнено в виде прорезной щели, в совокупности образующих кольцевой эмиссионный зазор, обращенный в сторону мишени , термокатод выполнен о виде кольцевого эмиттера, а экран-анод ыл:,- нен в виде пары цилиндрических электродов , расположенных симметрично

N

Р N

Р too

l

относительно кольцевого эмиссионного зазора и образующих кольцевую щель дл  вывода дискового электронного потока.

Кроме того, с целью усреднени  плотности тока эмиссии с поверхности различных участков термокатода, корпус источника электронов разделен, например, на восемь секций, а с целью повышени  равномерности нагрева кольцевой эмиттер выполнен в виду двух замкнутых полуколец из фольги тугоплавкого материала, раздел ющих эмиттер на два плеча с одинаковым сопротивлением , переход щих в плоские соприкасающиес  по всей длине токоподвод щие участки.

На фиг.1 представлена конструкци  устройства дл  распылени  материалов в вакууме; на фиг.2 - кольцевой эмиттер; на фиг. - распределение относительной плотности злекронного тока по периметру пото- к с целым корпусом источника электронов; на jHir.4 - распределение относительной плотности электронного тока по периметру поюка с разделенным корпусом источника электронов: на фиг,5 - зависимость уровн  неоднородности распределени  плотности электронного тока по периметру потока от числа секций корпуса источников электронов .

Устройство состоит из источника 1 ион- распылени  - ионной пушки, формирующей пучок 2 ионов нейтрального газа, например эргона Аг. направл емого на мишень 3 из рзспыг.- емого материала (диэлектрик , полупро&одчик и т.п.). закрепленную на ьодоохпэ.-г.д;, лсм десжэтеле 4. и источника электрон эз, состо щего из металлического корпуса, выполненного в виде полого тора, например, пр моугольного сечени , и разделенного на отдельные секции 5, расположенные по периметру мишени 3, внутри которых размещен кольцевой термокатод б, выполненный из двух замкнутых полуколец 7 из фольги тугоплавкого ма- т риала (например. Та, W. и т.п.), раздел ющих эмиттер на два плеча с одина- козымсопротивлением, переход щих в плоские токоподвод щие участки (фиг.2). соединенные с источником 9 питани  тер- мокатода 6. Секции 5 корпуса источника электронов электрически изолированы друг от друга, остальных электродов источника элеткронов и держател  4 мишени 3 с помощью изол тора 10.

Экран-анод выполнен из двух цилиндрических электродов 11, расположенных симметрично относительно эмиссионных щелей секцимй 5 и образующих кольцевой зазор дл  вывода дискового электронного потока 12. Один из электродов 11 изолирован от секций 5 корпуса с помощью изол тора 13. второй может быть выполнен заодно с держателем 4 мишени 3. Экран-анод соединен с заземленным положительным

полюсом высоковольтного источника 14 ускор ющего напр жени , отрицательный полюс которого электрически соединен со средней точкой трансформатора низковольтного источника 9 питани  термокатода 6.

0 В приведенном примере электрических соединений представлена схема устройства с заземленным анодом (фиг.1). как оптимальна  с точки зрени  работы устройства. Устройство работает следующим обра5 зом.

После достижени  необходимого вакуума , пор дка 1,33 .33 Ю 4 Па, в рабочей камере (не показана) включаетс  источник 1 ионного распылени  и произво0 дитс  распыление мишени 3 пучком 2 ионов. Одновременно с этим включаетс  и источник электронов, дл  чего термокатод б с помощью низковольтного источника 9 разогреваетс  до температуры эмиссии электро5 нов пр мым пропусканием тока. Под действием высокого напр жени  источника 14 электроны ускор ютс  по направлению к экрану-аноду и вывод тс  в форме дискового электронного потока 12 через кольцевой

0 зазор, образованный электродами 11. перпендикул рно ионному пучку 2, попада  на поверхность мишени 3.

Часть электронов, эмиттированных термокатодом 6, при этом оседает на секци х 5

5 металлического корпуса, зар жа  их до потенциала , оптимального дл  автофокусировки электронного потока 12. дополнительно локализу  его. Корпус источника электронов, состо щий из отдельных

0 секций, электрически изолированных друг от друга, всех электродов источника электронов и держател  мишени, обеспечивает достижение положительного эффекта при следующем механизме работы

5 При перегреве некоторой части катода по сравнению с остальными его част ми, возрастает плотность тока эмиссии с данной части. Дополнительный поток электронов зар жает близко расположенные

0 секции корпуса источника электронов до потенциала более отрицательного по сравнению с остальными секци ми, что приводит к ограничению плотности тока эмиссии с данного участка катода.

5При снижении температуры некоторой части катода происход т процессы, обратные описанным.

Таким образом происходит усреднение плотности тока эмиссии с различных участков поверхности термокатода.

Неравномерность распределени  плотности тока эмиссии, а следовательно, и плотности электронного потока тем меньше , чем больше локализована зона управлени  электронной эмиссией с поверхности катода, т.е. чем больше число независимо действующих секций содержит корпус источника электронов (фиг.З и 4).

Дл  обеспечени  не более чем ± 5% уровн  неоднородности распределени  плотности по периметру электронного потока достаточно выполнить корпус источника. электронов разделенным на восемь секций (фиг.5).

Уменьшение числа секций влечет за собой увеличение уровн  неоднородности распределени  плотности электронного потока . Дл  снижени  уровн  неоднородности распределени  плотности электронного потока число секций должно быть увеличено в зависимости от диаметра катодз и распыл емой мишени.

Протекание тока по двум параллельно соединенным поверхности, полуколец 7 термокатода 6 способствует более раг-нс- мерному его разогреву, выравнива  плотность тска эмиссии с его поверхности, повыша  равномерность распределени  плотности тока в электронном потоке 12 и. практически, исключа  вли ние магнитного пол  тока накала на зар женные частицы ионного пучка 2 и электронного потока 2

Разделением термокатсдэ на два с одинаковым сопротивлением зн чте-г.1-. легче обеспечить равномерность его н; ва по всей поверхности, чем при испспьзо- вании проволочного монолитного.кэтодз.

Кроме того, конструктивно разделенный катод, выполненный из фольги тугоплавкого материала, проще в изготовлении, обладает большей жесткостью, сохран ет свои размеры при установке и эксплуатации.

Таким образом, по всей поверхности диэлектрической, полупроводниковой или комбинированной мишени 3 лоложительнр зар женные зоны, создаваемые источником 1 ионного распылени , равномерно перекрываютс  отрицательно зар женной зоной, создаваемой источником электронов , в результате чего происходит компенсаци  поверхностного зар да мишени 3. Вместе с тем, часть электронного потока 12, направленного поперек ионного пучка 2. взаимодействует с ионами пучка рэвномерИР ИЗГОДЯ ДСПОЛННТрлЬную Нейтрализацию его пространственного зар да.

Выполнение з предлагаемом устройстпе метал: иче-civ-e корпуса источника элек- тронсз, разделенного на электрически и с-ч; ро;- нные друг от друга, всех электродов истсччика электронов и дерхатет  NM- ujeHi . отдельные секции, расположенные

по периметру мишени, изготовление термокатода в виде двух полуколец, а экрана-анода , состав 1е1млого из друх цилиндрических электроде1, позвол ет повысить степень нейтрализации пространственного зар да

ионного пучка за счет более равномерного его взаимодейстЕи  с кольцевым электронным потоком, а также производитьодновре- менно равномерную компенсацию образующихс  на леей поверхности диэлектрической , полупроводниковой либо комбинированной мишени большой площади полс.-:ите:п.нС злрпженных зон зз г.-ет сь,- сокой раг-номес,,ости полуизсмого .электронного потока.

Фор .; у л а и о б о е т е и i4  

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО дг.- р-тспы.- знич материэ- лоа с- Езк/уме. вкгюча ощее истсчг:.. ионного распылени , мишень из распь л емого материала, ззкретенную на ox i.- Адаемг-м

держателе, и источник электрсног. состоа- ш.ий из металлического корпуса с щелевым эмисс -т чым стЕ-арг., термокатэлэ :,л пг:.- .:-.т-. корпус;:, i- :;/; roн нн - ,)

oi;n :a

-,,-:.. 1-/-U. -1Г

-.. рi,: -.j 0 jHor: РОТСН а с т . г ч ,-,- KI ji ел тем. что, с целью ,.,гН:п  c«,opoc;.i р -спыгени  и равномегности полуЧоС - ЗГС ПОК.рЫТИЛ, корпус ИСТСЧНГ .З ЗЛСКтроноь выполнен з виде полого торп,

обхватывающего мишень по периметру и разделенного в радиальном сечении кэ электрически изолированные секции, причем в каждой из секций выполнены лоорез- ные щели, совокупность которых образует

кольцевой эмиссионный зазор, а термзкатод выполнен в ииде кольцевого эмиттерт.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ с ес   те-., что кольцевой эмиттер выполнен в

виде двух замкнутых полуколец из голыи

тугоплавкого материала, раздел ющих эмиттер нэ дсэ плеча с одинаковым сопос- тив/., переход щие в плоские соприкасающиес  по всей длине токопровод щие участки.

Ri - rvi

Vi .,

( I fb

1 t-,4 . ;н -v i

ijv-W-i N

: i, ; / rjTf -

i --Hx L

.- - , f .- - V tr -SA wi/T, -U

, .V

7 .

. А, , V

. ПЧ

:.,.;-/ / //

7f/

--0.4-м-

//

/ .X/ .,V Д./

,- ч

,

. .jU

H U Tiin/ -N

,

-л

-е-лг

«Vi

;. У

o-,

i/J, отн.ед

О

Jjj0..OVHEd

0

(fn

,paS

fid T

,pod

Jmax J/nin. a

0 2 Ь 6 8 Ю 12 ft N,utm. Фиг. 5