SU894018A1 - Device for making conductive coating in vacuum - Google Patents

Device for making conductive coating in vacuum Download PDF

Info

Publication number
SU894018A1
SU894018A1 SU792853491A SU2853491A SU894018A1 SU 894018 A1 SU894018 A1 SU 894018A1 SU 792853491 A SU792853491 A SU 792853491A SU 2853491 A SU2853491 A SU 2853491A SU 894018 A1 SU894018 A1 SU 894018A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
cathode
anode
coatings
vacuum
substrate holder
Prior art date
Application number
SU792853491A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Иванович Аршавский
Вадим Александрович Лапшин
Original Assignee
Научно-Исследовательский Институт Прикладных Физических Проблем Им. А.Н.Севченко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-Исследовательский Институт Прикладных Физических Проблем Им. А.Н.Севченко filed Critical Научно-Исследовательский Институт Прикладных Физических Проблем Им. А.Н.Севченко
Priority to SU792853491A priority Critical patent/SU894018A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU894018A1 publication Critical patent/SU894018A1/en

Links

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
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C23C14/325—Electric arc evaporation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

Изобретение относится к получе- '< нию вакуумных покрытий и тонких пленок и может быть использовано в качестве испарителя для нанесения различных проводящих покрытий и тонких пленок.The invention relates to the production of vacuum coatings and thin films and can be used as an evaporator for applying various conductive coatings and thin films.

Известно устройство для нанесения проводящих покрытий вакуумной дугой с сепарацией покрытий пароплазменного потока от капельной фазы с помощью электрических магнитных полей[11A device for applying conductive coatings by a vacuum arc with separation of coatings of a vapor-plasma flow from the droplet phase using electric magnetic fields [11

Однако известное устройство имеет низкую производительность вследствие осаждения значительной части J5 потока на ионопроводе.However, the known device has low productivity due to the deposition of a significant part of J5 flow on the ion conductor.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для нанесения проводящих покрытий в вакууме, содержащем анод, расходуемый катод и под- м •ложкодержатель, причем оно снабжено электромагнитом, между полюсными наконечниками которого смонтирован катод.The closest to the proposed device for applying a conductive coating in vacuum, comprising an anode, a cathode and sacrificial sub lozhkoderzhatel • m, and it is provided with an electromagnet, whose cathode is mounted between the pole pieces.

Известное устройство повышает качество покрытий за счет уменьшения капельной фазы в пароплазменном потоке путем принудительного перемещения катодных пятен вакуумной дуги с высокой скоростью в неоднородном тангенциальном магнитном поле на рабочей поверхности расходуемого катода, охваченной полюсными наконечниками электромагнита [2J,The known device improves the quality of coatings by reducing the droplet phase in the vapor-plasma flow by forcibly moving the cathode spots of the vacuum arc at a high speed in an inhomogeneous tangential magnetic field on the working surface of the sacrificial cathode covered by the pole tips of the electromagnet [2J,

Однако известное устройство не обеспечивает высокого качества покрытий из-за низкой эффективности сепарации пароплазменного потока от капельной фазы.However, the known device does not provide high quality coatings due to the low efficiency of separation of the vapor-plasma stream from the droplet phase.

Цель изобретения - повышение качества покрытий.The purpose of the invention is to improve the quality of coatings.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для нанесения проводящих покрытий в вакууме, содержащем соосно и последовательно размещенные анод, расходуемый катод и подложкодержатель, в катоде выполнено отверстие в виде усеченного ко· нуса, больший диаметр которого обращен в сторону анода, анод снабжен электромагнитной катушкой, размещенной со стороны анода, противолежащей катоду, а подложкодержатель расположен внутри телесного угла, образованного боковыми поверх894018 4 ду - в сторону, противоположную подложкам. Однако при взаимодействии заряженных частиц с неоднородным маг нитным полем, силовые линии которого 5 распространяются над потенциальным анодом, и вследствие образования у поверхности анода плотного пограничностями отверстия катода.This goal is achieved by the fact that in the device for applying conductive coatings in a vacuum, containing coaxially and sequentially placed anode, consumable cathode and substrate holder, a hole in the form of a truncated cone is made in the cathode, the larger diameter of which faces the anode, the anode is equipped with an electromagnetic coil placed on the side of the anode opposite the cathode, and the substrate holder is located inside the solid angle formed by the lateral surfaces on 894018 4 du - in the direction opposite to the substrates. However, in the interaction of charged particles with an inhomogeneous magnetic field, the lines of force 5 of which propagate over the potential anode, and due to the formation of a cathode hole near the surface of the anode, which is dense by the boundaries.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.The drawing shows the proposed device.

Устройство содержит водоохлажда емый анод 1, выполненный из тугоплавкого металла с токоподводом 2 из магь· нитопроводящего материала, и катод 3, в котором выполнено отверстие в виде усеченного конуса, больший диаметр которого обращен в сторону анода. Катод 3 снабжен поджигающим электродом 4 и накладкой 5 из ферромагнитного материала, а анод - электромагнитной катушкой 6, размещенной со стороны анода 1, противолежащей катоду 3. Внутри телесного угла d , образованного продолжением боковых поверхностей отверстия катода, расположен подложкодержатель 7 с подложками 8.The device comprises a water-cooled anode 1 made of a refractory metal with a current lead 2 of magnetically conductive material, and a cathode 3 in which a hole is made in the form of a truncated cone, the larger diameter of which faces the anode. The cathode 3 is equipped with a firing electrode 4 and an overlay 5 made of ferromagnetic material, and the anode has an electromagnetic coil 6 located on the side of the anode 1 opposite the cathode 3. Inside the solid angle d formed by the extension of the side surfaces of the cathode hole, there is a substrate holder 7 with substrates 8.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче напряжения на анод 1 и катод 3 и кратковременном их закорачивании поджигающим электродом 4 возбуждается дуговой разряд в парах испаряемого материала катода. Под действием неоднородного магнитногополя рассеяния электромагнитной катушки 6, формируемого ферромагнитной накладкой 5, катодные пятна разряда совершают быстрое вращение по стабилизированной круговой траектории на рабочей поверхности катода 3, образованной боковыми поверхностями отверстия в виде усеченного конуса. При этом поток пара, ионов материала катода и капель направляется к аноного слоя пара происходит поступление ионной и паровой компоненты пото10 ка, свободной от капельной фазы, , в сторону подложкодержателя 7 с подложками 8, размещенными в· телесном углу l«L, свободном от капель, распространяющихся с боковых поверхностей като15 да 3. Таким образом, в объеме, ограниченном углом сС, покрытия свободны от микровключений, что гарантирует их высокое качество.When voltage is applied to the anode 1 and cathode 3 and short-circuited by the ignition electrode 4, an arc discharge is excited in the vapor of the vaporized cathode material. Under the influence of a non-uniform magnetic scattering field of the electromagnetic coil 6 formed by the ferromagnetic pad 5, the cathode spots of the discharge rotate rapidly along a stabilized circular path on the working surface of the cathode 3 formed by the side surfaces of the hole in the form of a truncated cone. In this case, the flow of steam, ions of the cathode material and drops is directed to the anion layer of the vapor, the ionic and vapor components of the flow, free of the droplet phase, arrive towards the substrate holder 7 with substrates 8 located in the solid angle l «L free from drops extending from the side surfaces of Cato 15 yes 3. Thus, in a volume limited by the angle cC, the coatings are free from microinclusions, which guarantees their high quality.

Claims (2)

Изобретение относитс  к получе- Н :Нию вакуумных покрытий и тонких пленок и может быть использовано в качестве испарител  дл  нанесени  различных провод щих покрытий и тонких пленок. Известно устройство дл  нанесени  провод щих покрытий вакуумной дугой с сепарацией покрытий пароплазменного потока от капельной фазы с помо щью электрических магнитных полейtU Однако известное устройство имеет низкую производительность вследствие осаждени  значительной части потока на ионопроводе. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  Устройство дл  нанесени  провод щих покрытий в вакууме, содер жащем анод, расходуемый катод и подлОжкодержатель , причем оно снабжено электромагнитом, -между полюсными наконечниками которого смонтирован катод. Известное устройство повышает качество покрытий за счет уменьшени  капельной фазы в паропдазменном потоке путем принудительного перемещени  катодных п тен вакуумной дуги с высокой скоростью в неоднородном тангенциальном магнитном поле на рабочей поверхности расходуемого катода, охваченной полюсными наконечниками электромагнита 20. Однако известное устройство не обеспечивает высокого качества покрытий из-за низкой эффективности сепарации пароплазменного потока от капельной фазы. Цель изобретени  - повышение качества покрытий. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  нанесени  провод щих покрытий в вакууме, содержащем соосно и последовательно размещенные анод, расходуемый катод и подложкодержатель, в катоде выполчено отверстие в виде усеченного кО 3 8 нуса, больший диаметр которого обращен в сторону анода. aHOftснабжен электромагнитной катушкой, размещенной со стороны анода, противолежащей катоду, а подложкодержатель расположен внутри телесного угла, образованного боковыми поверхност ми отверсти  катода. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит водоохлажда емый анод 1, выполненный из тугоплав кого металла с токоподводом 2 из мар нитопровод щего материала, и катод 3, в котором выполнено отверстие в виде усеченного конуса, больший диаметр которого обращен в сторону анода . Катод 3 снабжен поджигающим электродом 4 и накладкой 5 из ферромагнитного материала, а анод - элект ромагнитной катушкой 6, размещенной со стороны анода 1, противолежащей катоду 3. Внутри телесного угла cL, образованного продолжением боковых поверхностей отверсти  катода, распо ложен подложкодержатель 7 с подложка ми 8 . Устройство работает следующим образом .. При подаче напр жени  на анод 1 и катод 3 и кратковременном их закорачивании поджигающим электродом j воз буждаетс  дуговой разр д в парах исп р емого материала катода. Под деиствием неоднородного магнитного пол  рассе ни  электромагнитной катушки 6, формируемого ферромагнитной накладкой 5, катодные п тна разр да совершают быстрое вращение по стабилизированной круговой траектории на ра бочей поверхности катода 3, образованной .боковыми поверхност ми отверсти  в виде усеченного конуса. При этом поток пара, ионов материала катода и капель направл етс  к аноду - В сторону, противоположную подложкам . Однако при взаимодействии зар женных частиц с неоднородным магнитным полем, силовые линии которого распростран ютс  над потенциальным анодом, и вследствие образовани  у поверхности анода плотного пограничного сло  пара происходит поступление ионной и паровой компоненты потока , свободной от капельной фазы,.в сторону подложКодержател  7 с подложками 8, размещенными втелесном углу ioL, свободном от капель, распростран ющихс  с боковых поверхностей катода 3. Таким образом, в объеме, ограниченном углом (, покрыти  свободны от микрбвключений, что гарантирует их высокое качество. Формула изобретени - . Устройство дл  нанесени  провод щих покрытий в вакууме, содержащее соосно и последовательно размещенные анод, расходуемый катод и подложкодержатель , отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества покрытий, в катоде выполнено отверстие в виде усеченного конуса , больший диаметр которого обращен в сторону анода, анод снабжен электромагнитной катушкой, размещенной со стороны анода, противолежащей катоду, а подложкодержатель расположен внутри телесного угла, образованного боковыми поверхност ми отверсти  катода. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Приборы и техника эксперимента . Вып. 5, 1978, с. 238. The invention relates to the production of H: Nium vacuum coatings and thin films and can be used as an evaporator for applying various conductive coatings and thin films. A device is known for applying vacuum-arc conducting coatings with separation of vapor-plasma flow coatings from the droplet phase using electric magnetic fields. However, the known device has low productivity due to deposition of a significant part of the flow on the ion duct. Closest to the present invention is a device for applying conductive coatings in vacuum containing an anode, a sacrificial cathode and a substrate holder, and it is equipped with an electromagnet, between which the cathode is mounted between pole tips. The known device improves the quality of coatings by reducing the droplet phase in the vapor-flow stream by forcibly moving the cathode spots of the vacuum arc at a high speed in a non-uniform tangential magnetic field on the working surface of the sacrificial cathode covered by the electromagnet pole tips 20. However, the known device does not provide high quality coatings from - due to the low separation efficiency of the vapor-plasma flow from the droplet phase. The purpose of the invention is to improve the quality of coatings. This goal is achieved by the fact that in a device for applying conductive coatings in vacuum, containing an anode coaxially and sequentially, a consumable cathode and a substrate holder, a hole in the form of a truncated coO 3 8 nous is extruded into the cathode, the larger diameter of which faces the anode. aHOft is equipped with an electromagnetic coil located on the anode side opposite the cathode, and the substrate holder is located inside the solid angle formed by the side surfaces of the cathode opening. The drawing shows the proposed device. The device contains a water-cooled anode 1, made of a refractory metal with a current lead 2 of maritime-conducting material, and a cathode 3 in which a hole in the form of a truncated cone is made, the larger diameter of which faces the anode. The cathode 3 is provided with a firing electrode 4 and an overlay 5 of ferromagnetic material, and the anode is equipped with an electromagnetic coil 6 placed on the side of the anode 1 opposite the cathode 3. Inside the solid angle cL, formed by the continuation of the side surfaces of the cathode opening, there is a substrate holder 7 with substrates eight . The device operates as follows. When the voltage is applied to the anode 1 and cathode 3 and their short-circuiting by the firing electrode j, an arc discharge is generated in pairs of the cathode material used. Under the effect of a non-uniform magnetic field scattered by an electromagnetic coil 6 formed by a ferromagnetic overlay 5, the cathode discharge spots make a quick rotation along a stabilized circular trajectory on the working surface of the cathode 3 formed by the truncated cone. In this case, a stream of vapor, ions of the cathode material and droplets is directed to the anode — in the direction opposite to the substrates. However, when charged particles interact with an inhomogeneous magnetic field whose lines of force propagate above the potential anode, and due to the formation of a dense vapor boundary layer at the surface of the anode, the ion and vapor components of the droplet-free stream flow towards the substrate holder with substrates. 8, located in the ioL free angle of the droplets extending from the lateral surfaces of the cathode 3. Thus, in a volume bounded by an angle (, the coatings are free from microfibre This ensures its high quality. Claims - Vacuum-coating device for applying conductive coatings containing an anode, a consumable cathode and a substrate holder, coaxially and sequentially, in order to improve the quality of coatings, a hole is made in the cathode a truncated cone, the larger diameter of which faces the anode, the anode is provided with an electromagnetic coil located on the anode side opposite to the cathode, and the substrate holder is located inside the solid angle formed of side surfaces of the cathode aperture. Sources of information taken into account in the examination 1. Instruments and experimental techniques. Issue 5, 1978, p. 238. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. С 23 С 15/00, 1975 (прототип).2. USSR author's certificate №, cl. C 23 C 15/00, 1975 (prototype). y//jw///ry // jw /// r ////У//Л//// U // L У///МХЯW /// IUH V7///fy//A у///ттлV7 /// fy // A y /// ttl
SU792853491A 1979-12-17 1979-12-17 Device for making conductive coating in vacuum SU894018A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792853491A SU894018A1 (en) 1979-12-17 1979-12-17 Device for making conductive coating in vacuum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792853491A SU894018A1 (en) 1979-12-17 1979-12-17 Device for making conductive coating in vacuum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU894018A1 true SU894018A1 (en) 1981-12-30

Family

ID=20865167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792853491A SU894018A1 (en) 1979-12-17 1979-12-17 Device for making conductive coating in vacuum

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU894018A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9127354B2 (en) Filtered cathodic arc deposition apparatus and method
US4452686A (en) Arc plasma generator and a plasma arc apparatus for treating the surfaces of work-pieces, incorporating the same arc plasma generator
DE4042287A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR REACTIVELY COATING A SUBSTRATE
NL8201806A (en) CONSUMABLE CATHOD FOR AN ELECTRIC BOW METAL ATOMIZER.
CN112831759A (en) Magnetic field auxiliary cathode arc striking device and film coating method
TW201219582A (en) ARC-evaporation source with defined electric field
US5330632A (en) Apparatus for cathode sputtering
US20070256927A1 (en) Coating Apparatus for the Coating of a Substrate and also Method for Coating
JP2002008893A (en) Plasma machining method
JP2006510803A (en) Vacuum arc source with magnetic field generator
SU894018A1 (en) Device for making conductive coating in vacuum
JP2002541335A (en) Rectangular cathode arc source and arc spot directing method
TW508370B (en) Arc type ion plating apparatus
CN1459516A (en) High vaccum magnetic filtering arc source
Sanders et al. Magnetic enhancement of cathodic arc deposition
RU2039849C1 (en) Vacuum arc unit
US20140034484A1 (en) Device for the elimination of liquid droplets from a cathodic arc plasma source
CN214655208U (en) Magnetic field auxiliary cathode arc striking device
JP4722801B2 (en) Deposition equipment
RU2101383C1 (en) Cathode spraying method
RU2098512C1 (en) Vacuum-arc plasma source
CN1039070A (en) Adjustable subtend controlled sputtering source and film coating method thereof
SU1074145A1 (en) Device for applyng coverings in vacuum
JP4647476B2 (en) Deposition equipment
JP2000026953A (en) Plasma treating method and plasma treating device