Устройство для нанесения тонких пленок
Полезная модель относится к области плазменной техники, в частности к устройствам магнетронного распыления, и может быть использована для вакуумного ионно-плазменного осаждения тонких пленок магнитного материала на поверхность подложки, устройство для нанесения тонких пленок (1), включающее вакуумную камеру (2), соединенную с системой напуска (3) рабочего газа, расположенную в ней подложку (4), тело катода (5), мишень (6), магнитную систему (7) магнетрона, находящуюся за мишенью (6) и предназначенную для генерации магнитного поля (8', 8"), содержит дополнительные магниты (9), неподвижно закрепленные за подложкой (4) на стороне противоположной телу катода (5) и предназначенные для генерации внешнего магнитного поля (10', 10"), тело катода (5) неподвижно закреплено на проставке (11) из немагнитного материала, имеющего высоту 75-80 мм, что позволяет разнести магнитные поля (8', 8") и (10',10") и предотвратить их взаимное влияние, при этом мишень (6) имеет размеры сопоставимые с диаметром подложки 150 мм. 1 н.п.ф., 3 з.п.ф., 2 илл.
Полезная модель относится к области плазменной техники, в частности к устройствам магнетронного распыления, и может быть использовано для вакуумного ионно-плазменного осаждения тонких пленок магнитного материала на поверхность подложки.
Для нанесения тонких пленок методом вакуумного ионно-плазменного распыления используется явление распыления мишени в результате ее бомбардировки ионами инертного газа при низком давлении. При этом подложка должна размещается напротив мишени на некотором расстоянии, чтобы поток распыленных атомов мишени попадал на подложку и осаждался на ее поверхности, образуя слой (тонкую пленку) из распыленного материала [1].
Известна установка магнетронного распыления, содержащая в верхней части вакуумной камеры магнетронные распылительные устройства, имеющие мишени, используемые в качестве источника распыляемого материала, и для предотвращения попадания электронов на обрабатываемые пластины под каждым устройством расположены магнитные системы, образуя обращенные (встречные) магнитные поля [2].
Наиболее близким аналогом является катод для распыления и осаждения магнитного материала на подложку [3], содержащий тело катода, мишень, магнитную систему магнетрона, расположенную за мишенью, устройство для создания внешнего магнитного поля, генерирующего параллельные силовые линии магнитного поля в плоскости подложки во время распыления на подложку магнитного материала.
Недостатком данного технического решения является то, что в указанном катоде для распыления и осаждения магнитного материала на подложку используется длинный катод, т.е. размер катода в одном направлении значительно больше диаметра пластины. Это объясняется тем, что при использовании в прототипе длинного катода магнитное поле магнитной системы магнетрона не пересекается с магнитным полем, генерируемым внешним магнитом, обеспечивая, таким образом, равномерное и однородное формирование оси легкого намагничивания. Кроме того, использование длинного катода позволяет передвигать подложку в плоскости магнитного поля перпендикулярно длинной оси.
Данный вариант не рассчитан на использовании в нем для распыления и осаждения магнитного материала катода, сопоставимого с размером положки. При использовании катода, сопоставимого с размером подложки, значительно ухудшается однородность оси легкого намагничивания ввиду того, что магниты магнитной системы магнетрона на краях магнетрона оказывают влияние на осаждаемый магнитный материал.
В основу настоящей полезной модели положена задача усовершенствования устройства, использующего катод, сопоставимый с диаметром подложки, для нанесения тонких пленок магнитного материала.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для нанесения тонких пленок, включающее вакуумную камеру (1), соединенную с системой напуска (2) рабочего газа, расположенную в ней подложку (3), тело катода (4), мишень (5), магнитную систему (6) магнетрона, находящуюся за мишенью (5) и предназначенную для генерации магнитного поля (7), содержит дополнительные магниты (8), неподвижно закрепленные за подложкой (3) на стороне противоположной телу катода (4) и предназначенные для генерации внешнего магнитного поля (9), тело катода (4) неподвижно закреплено на проставке (10) из немагнитного материала, имеющего высоту 75-80 мм, что позволяет разнести магнитные поля (7) и (9) и предотвратить их взаимное влияние, при этом мишень (5) имеет размеры сопоставимые с диаметром подложки 150 мм.
Достигаемый технический результат заключается в снижении трудоемкости, получении качественной и однородной оси легкого намагничивания тонкого магнитного слоя, при этом не требуется приобретения дорогостоящего оборудования. Желаемый эффект может быть достигнут несложной доработкой широко используемых систем магнетронного распыления конвейерного типа или аналогичных им.
Для пояснения предполагаемой полезной модели предложены чертежи.
На фиг.1 представлено стандартное устройство для нанесения тонких пленок, использующее катод, размер которого сопоставим с диаметром подложки, и используемое, в частности, в установках магнетронного распыления конвейерного типа (01НИ7015).
На фиг.2 представлено доработанное устройство, использующее катод, размер которого сопоставим с диаметром подложки, и позволяющее выполнять нанесение тонких пленок магнитного материала, получая при этом качественную и однородную ось легкого намагничивания.
Предлагаемый вариант полезной модели представляет собой устройство для нанесения тонких пленок, включающее вакуумную камеру (1), соединенную с системой напуска (2) рабочего газа, в которой расположены подложка (3), представляющая собой анод, тело катода (4), мишень (5) из напыляемого магнитного материала. При этом тело катода (4) неподвижно закреплено на проставке (10) из немагнитного материала имеющего высоту 75-80 мм, а мишень (5) прилегает к телу катода (4) со стороны противоположной подложке (3). Магнитная система (6) магнетрона, которая предназначена для генерации магнитного поля (7), находится за мишенью (5). Дополнительные магниты (8), предназначенные для генерации внешнего магнитного поля (9), стационарно закреплены за подложкой на стороне обратной телу катода (4).
Устройство для нанесения тонких пленок магнитного материала (фиг.2) работает следующим образом.
После загрузки в шлюз загрузки установки магнетронного распыления конвейерного типа пластина поступает на конвейер и по нему движется в зону работы устройства для нанесения тонких пленок магнитного материала.
При прохождении зоны работы данного устройства, в частности, во время прохождения пластиной области внешнего магнитного поля (9) неподвижно закрепленных магнитов (8) на рабочей поверхности пластины формируется тонкий слой магнитного материала с качественной и однородной осью легкого намагничивания. Предварительная ориентация пластины относительно направления движения конвейера определяет направление оси легкого намагничивания. После обработки пластина по конвейеру поступает в шлюз выгрузки.
Имеется конкретный пример применения предлагаемой полезной модели. В частности, после доработки одного из магнетронов установки магнетронного распыления 01НИ7-015 в соответствии с предлагаемой полезной моделью, данная установка поступила в промышленную эксплуатацию для выполнения операции по нанесению тонких слоев магнитного материала.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет снизить трудоемкость, получения тонких магнитных слоев с качественной и однородной осью легкого намагничивания, при этом не требуется приобретения дорогостоящего оборудования.
Литература
1. Кузьмичев А.И. МАГНЕТРОННЫЕ РАСПЫЛИТЕЛЬНЫЕ // Киев, изд. «Аверс» 2008 г. С.5-27.
2. Установка вакуумного напыления УВНМ.Э-100/125-003. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
3. Sputtering cathode and device and method for coating a substrate with several layers // MAASS WOLFRAM и др. // Заявка на изобретение США 
US 20050115822 дата приоритета 19.02.2002 г., кл. С23С 14/35, правообладатель SINGULUS TECHNOLOGIES AG.
1. Устройство для нанесения тонких пленок, включающее вакуумную камеру (1), соединенную с системой напуска (2) рабочего газа, расположенные в ней подложку (3), тело катода (4), мишень (5), магнитную систему (6) магнетрона, находящуюся за мишенью (5) и предназначенную для генерации магнитного поля (7), и дополнительные магниты (8), предназначенные для генерации внешнего магнитного поля (9), отличающееся тем, что мишень (5) выполнена с размерами, сопоставимыми с размерами подложки, дополнительные магниты (8) закреплены стационарно за подложкой со стороны, противоположной телу катода (4), а тело катода (4) неподвижно закреплено на проставке (10) из немагнитного материала.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подложка выполнена в виде пластины с диаметром 150 мм.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что магниты (8) закреплены за подложкой на расстоянии 145 мм от поверхности мишени.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что высота проставки (10) из немагнитного материала составляет 75-80 мм.
