UA69453C2 - Plasmochemical reactor - Google Patents
Plasmochemical reactor Download PDFInfo
- Publication number
- UA69453C2 UA69453C2 UA2001117920A UA2001117920A UA69453C2 UA 69453 C2 UA69453 C2 UA 69453C2 UA 2001117920 A UA2001117920 A UA 2001117920A UA 2001117920 A UA2001117920 A UA 2001117920A UA 69453 C2 UA69453 C2 UA 69453C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- plasma
- working substance
- anode
- cathode
- working
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 9
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Заявка належить до пристроїв нанесення тонких плівок та покриття, (С2Зс 14/00) серед яких найбільшого 2 застосування набули вакуумно-плазмові пристрої, а саме: плоский магнетрон та вакуумно-дугові випарні пристрої.The application belongs to devices for applying thin films and coating, (С2Зс 14/00), among which vacuum-plasma devices have acquired the largest 2 applications, namely: flat magnetron and vacuum-arc evaporation devices.
Перші мають такі основні недоліки: 1) присутність баластного інертного газу (аргону) у матеріалі покриття; 2) низький коефіцієнт іонізації плазми робочої речовини (близько процента); 3) недостатню енергію частинок, які утворюють покриття, що обумовлює зниження його якості, а саме: адгезію, густину, провідність тощо.The first have the following main disadvantages: 1) presence of ballast inert gas (argon) in the coating material; 2) low plasma ionization coefficient of the working substance (about one percent); 3) insufficient energy of the particles that form the coating, which leads to a decrease in its quality, namely: adhesion, density, conductivity, etc.
Другим властиві свої недоліки, а саме: 1) присутність крапель робочої речовини в покритті; 2) обмеженість вибору робочих речовин провідниками та низькоомними напівпровідниками. 12 Недоліки вакуумно-дугового випаровування обумовлені контрагованістю (неоднорідністю, локальністю) випаровування з катодної плями. Тому зараз інтенсивно розвиваються пристрої з однорідним випаровуванням електрода у вакуумі, серед яких досить поширеними є пристрої з випаровуванням анода. Прототипом даного винаходу є плазмохімічний реактор з охолодженням анода |1)Ї. Він складається з джерела робочого газу у вигляді кільця з отворами, які охоплюють потік плазми робочої речовини, тигля-анода з водяним охолодженням та робочою речовиною, термоемісійного кільцевого плоского катода, які вміщені в соленоїд. Крім того, реактор має джерела живлення (розжарення катода, підтримання розряду, зміщення потенціалу підкладки) та підкладкотримач для закріплення деталей, що обробляються.The latter have their own disadvantages, namely: 1) the presence of drops of the working substance in the coating; 2) limitation of the choice of working substances by conductors and low-resistance semiconductors. 12 Disadvantages of vacuum-arc evaporation are caused by the contrast (heterogeneity, locality) of evaporation from the cathode spot. Therefore, devices with homogeneous evaporation of the electrode in a vacuum are being intensively developed, among which devices with anode evaporation are quite common. The prototype of this invention is a plasma chemical reactor with anode cooling |1)І. It consists of a source of working gas in the form of a ring with holes that cover the plasma flow of the working substance, a crucible-anode with water cooling and the working substance, a thermo-emissive annular flat cathode, which are placed in a solenoid. In addition, the reactor has power sources (cathode glow, discharge maintenance, substrate potential shift) and a substrate holder for fixing the parts being processed.
Указана конструкція плазмохімічного реактора обумовлює його недоліки: 1) робочий газ використовується неефективно, тільки незначна його частина йде на утворення покриття, а с 29 решта - відкачується насосами; Ге) 2) кільцевий катод нерівномірно випаровує робочу речовину, завантажену в тигель-анод, що зменшує можливу швидкість нанесення покриття.The specified design of the plasma chemical reactor determines its shortcomings: 1) the working gas is used inefficiently, only a small part of it goes to the formation of the coating, and the rest is pumped out by pumps; Ge) 2) the ring cathode unevenly evaporates the working substance loaded into the crucible-anode, which reduces the possible rate of coating.
Застосування катода у вигляді циліндричної спіралі не ліквідувало цей недолік |21.The use of a cathode in the form of a cylindrical spiral did not eliminate this drawback |21.
Для ліквідування відмічених недоліків прототипу, ми пропонуємо катод виконувати у вигляді плоскої о двозахідної спіралі, діаметр якої близький до розмірів робочої поверхні анода, тобто розташований над ю поверхнею всієї робочої речовини. Крім того, джерело хімічно активного робочого газу у вигляді трубки чи сопла розташовується в отворі на осі анода, щоб робоча речовина симетрично омивала підкладкотримач і М переважно йшла на синтез покриття. ФTo eliminate the noted shortcomings of the prototype, we suggest that the cathode be made in the form of a flat, two-way spiral, the diameter of which is close to the size of the working surface of the anode, that is, it is located above the surface of the entire working substance. In addition, a source of chemically active working gas in the form of a tube or nozzle is located in the hole on the axis of the anode, so that the working substance symmetrically washes the substrate holder and M mainly goes to the synthesis of the coating. F
Розроблений таким чином плазмохімічний реактор показаний на фіг.1 і працює так. Подається робочий газ 3о через сопло 1. Кут розхилу сопла однорідно (розсереджено на робочій ділянці електрода випарювання) ее, спрямовує потік робочого газу на підкладкотримач, а не по всьому об'єму технологічної вакуумної камери.The plasma chemical reactor developed in this way is shown in Fig. 1 and works as follows. The working gas is fed 3o through the nozzle 1. The angle of the nozzle is uniform (distributed on the working area of the evaporation electrode) ee, directs the flow of the working gas to the substrate holder, and not over the entire volume of the technological vacuum chamber.
Тигель-анод (2) із водяним охолодженням завантажується робочою речовиною (3), яка випаровується за допомогою термоемісійного катода (4). Коли тиск пари робочої речовини над поверхнею випаровування досягає « величини Р-102Па, між робочою речовиною (3) і катодом запалюється несамостійний дуговий розряд, в якому -о 70 іонізуються робоча речовина та робочий газ. Іонізація може підсилюватись магнітним полем соленоїда (5) та с електричним полем допоміжного електрода (6). Плазма пари та газу конденсується на підкладці, яка закріплена :з» на підкладкотримачі (7). На підкладці відбувається синтез сполук робочих речовин та газів. Активізується процес синтезу електричним потенціалом зміщення підкладки, що подається від джерела живлення (8). Ступінь іонізації плазми регулюється струмом додаткового електрода від джерела живлення (9), а також струмом б» 395 розжарення катода від джерела (10) та пов'язаним із ним розрядним струмом джерела (11). Напрямок подавання води для охолодження тигля-анода вказаний стрілками. Щоб нагрівання і випаровування робочої речовини (се) відбувалось рівномірно і з максимальною величиною, катод виконується у вигляді плоскої двозаходної спіралі, їз як показано на фіг.2, її діаметр близький до діаметру робочої речовини, а не у вигляді плоского кільця, що збільшує розміри поверхні і температуру випаровування, а отже, і швидкість синтезу сполук при достатній (9) 50 кількості робочого газу на поверхні підкладки. Трубку подавання робочого газу найкраще виконувати у вигляді со сопла з кутом розхилення стінок таким, щоб потік робочого газу зупинявся підкладкою. Це суттєво економить його витрати в порівнянні з кільцевим подаванням. Якщо сопло розташувати за межами осі реактора, то збільшується радіальна неоднорідність синтезу покриття (1,21.The anode crucible (2) with water cooling is loaded with the working substance (3), which is evaporated using the thermal emission cathode (4). When the vapor pressure of the working substance above the evaporation surface reaches the value of P-102Pa, a non-independent arc discharge is ignited between the working substance (3) and the cathode, in which the working substance and the working gas are ionized by -70. Ionization can be enhanced by the magnetic field of the solenoid (5) and the electric field of the auxiliary electrode (6). The steam and gas plasma condenses on the substrate, which is fixed on the substrate holder (7). Synthesis of compounds of working substances and gases takes place on the substrate. The process of synthesis is activated by the electric potential of the displacement of the substrate supplied from the power source (8). The degree of plasma ionization is regulated by the current of the additional electrode from the power source (9), as well as the current b» 395 of the cathode glow from the source (10) and the associated discharge current of the source (11). The direction of water supply for cooling the crucible-anode is indicated by arrows. In order for the heating and evaporation of the working substance (se) to occur uniformly and with the maximum value, the cathode is made in the form of a flat two-way spiral, as shown in Fig. 2, its diameter is close to the diameter of the working substance, and not in the form of a flat ring, which increases the dimensions surface and the temperature of evaporation, and therefore the rate of synthesis of compounds with a sufficient (9) 50 amount of working gas on the surface of the substrate. The working gas supply tube is best made in the form of a nozzle with the angle of deflection of the walls such that the flow of working gas is stopped by the lining. This significantly saves its costs in comparison with ring feeding. If the nozzle is placed outside the axis of the reactor, the radial inhomogeneity of the coating synthesis increases (1.21.
Література 59 1. Саенко В.А. и др. Плазмохимические реакторьі синтеза материалов // Проблемь! специальнойLiterature 59 1. Saenko V.A. et al. Plasma chemical reactors for the synthesis of materials // Problem! special
ГФ) злектрометаллургии - 1998. - Мо3. - с.29-34. 7 2. Саенко В.А. и др. Термоионньй синтез материалов // Проблемь! специальной злектрометаллургиий - 1999. -GF) of electrometallurgy - 1998. - Mo3. - pp. 29-34. 7 2. Saenko V.A. et al. Thermoionic synthesis of materials // Problem! of special electrometallurgy - 1999. -
Мо3. - с.34-37. 60 б5Mo3. - pp. 34-37. 60 b5
ПлазмокіМТЯних реактор 7 8 р - ж еPlasmokyMTYanyh reactor 7 8 r - same e
О оце 720 в (ЗAbout 720 BC (Z
С пен я Ин ни МН інше - ни Ж -S pen i In ni MN other - ni F -
С стер шк -і. сч й о ДИ ню 7 (6) вм пос и в невS erase shk -i. sch y o DY nyu 7 (6) vm pos y v nev
Ф І т Фо со й І - юF I t Fo so y I - yu
СОЮ о - / - (Се) і - шт п « з о о 4 7 де н с . Физою я и?SOYU o - / - (Se) and - sht p « z o o 4 7 de n s . I'm a physicist?
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2001117920A UA69453C2 (en) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | Plasmochemical reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2001117920A UA69453C2 (en) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | Plasmochemical reactor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA69453C2 true UA69453C2 (en) | 2004-09-15 |
Family
ID=34514662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2001117920A UA69453C2 (en) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | Plasmochemical reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA69453C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571547C2 (en) * | 2011-04-07 | 2015-12-20 | Пикосан Ой | Deposition reactor with plasma source |
-
2001
- 2001-11-20 UA UA2001117920A patent/UA69453C2/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571547C2 (en) * | 2011-04-07 | 2015-12-20 | Пикосан Ой | Deposition reactor with plasma source |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20020070357A1 (en) | Magnetron negative ion sputter source | |
| TWI335356B (en) | Apparatus and method for depositing thin films | |
| JP2007507601A (en) | Vapor deposition source using pellets for manufacturing OLEDs | |
| JP2012124168A (en) | Beam-shaped plasma source | |
| US4224897A (en) | Methods of depositing materials on substrates | |
| KR20070099345A (en) | Dc arc plasmatron and the method using the same | |
| EA030379B1 (en) | Method for applying thin film coatings using plasma enhanced chemical vapor deposition (embodiments) | |
| JP2004533703A (en) | Bipolar plasma source, plasma sheet source, and effusion cell using bipolar plasma source | |
| KR20060123578A (en) | Vapor deposition source with minimized condensation effects | |
| JP5032466B2 (en) | Material metering to facilitate rapid vaporization | |
| UA69453C2 (en) | Plasmochemical reactor | |
| RU2631553C2 (en) | Magnetron spray system with electron injection | |
| JP4417945B2 (en) | Ion generator | |
| Baránková et al. | Hollow cathode and hybrid plasma processing | |
| JP2019121422A (en) | Surface processing device | |
| JP3806834B2 (en) | Method for forming silicon oxynitride | |
| JP6619921B2 (en) | Evaporation source | |
| JP3401365B2 (en) | Plasma generator and ion plating device | |
| US6800177B2 (en) | Apparatus and method for fabricating carbon thin film | |
| JP2019189930A (en) | Reactive ion plating device and method | |
| JP3732074B2 (en) | Deposition equipment | |
| JPS5941509B2 (en) | Equipment for depositing highly adhesive, particularly hard carbon layers over large areas | |
| JP2002075691A (en) | Plasma generating equipment | |
| US20160118231A1 (en) | Method and Device for Generating an Electrical Discharge | |
| JP4997596B2 (en) | Ion plating method |