Устройство для напыления пленок на подложки

Использование: В плазменной технологии нанесения покрытий и может быть использована для напыления диэлектрических и металлизированных пленок на подложки.

Существо: Устройство содержит формирователь 1 плазменного потока, вакуумную камеру 2, в которой размещены основание 3, мишень 4, подложки 5,6,7 и крепежные элементы 8, мишень состоит из двух пластин, первая из которых установлена наклонно к основанию 3, а вторая закреплена посредством крепежных элементов 8 параллельно основанию, при этом наклонная пластина установлена со смещением по горизонтали своего верхнего торца относительно торца второй пластины с образованием щелевой диафрагмы и со смещением по вертикали упомянутого верхнего торца над уровнем расположения первой пластины с образованием вертикального зазора, обеспечивающего проникновение центрального ядра плазменного потока во внутреннее пространство под упомянутыми пластинами, причем подложки закреплены соответственно на основании и на нижних поверхностях первой и второй пластин с обеспечением возможности воздействия турбулентного потока паров напыляемого материала на поверхности подложек при обеспечении экранирования указанных подложек от прямого воздействия плазменного потока.

Устройство обеспечивает расширенные возможности для получения диэлектрических и металлизированных пленок с различными свойствами. 1 н.п.ф.п.м., 2 ил.

Полезная модель относится к области плазменной технологии нанесения покрытий и может быть использовано для напыления диэлектрических и металлизированных пленок на подложки.

Известно устройство для нанесения покрытия (патент РФ 2096933 МПК Н05Н 1/24; С23С 14/30 от 03.04.1996), содержащее вакуумную камеру с расположенными в ней твердым веществом и установочным элементом для обрабатываемого изделия, источник постоянного магнитного поля, систему напуска рабочего газа и электронную пушку, установленную с возможностью формирования электронного пучка для испарения твердого вещества, вакуумные сопротивления, при этом вакуумная камера выполнена с вакуумным отсеком, разделенным с упомянутой камерой упомянутыми сопротивлениями, при этом электронная пушка выполнена с системой катодов, обеспечивающих формирование не менее двух электронных пучков, и установлена в вакуумном отсеке с возможностью прохождения через вакуумные сопротивления по меньшей мере одного электронного пучка в зону расположения твердого испаряемого тела для поддержания процесса его испарения и по меньшей мере одного из числа остальных электронных пучков в зону обрабатываемого изделия для поддержания в ней процесса плазмообразования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является известное устройство для ваккумно-плазменного нанесения неэлектропроводящих покрытий на изделия (подложки) в среде рабочего газа (патент РФ 2026417 МПК С23С 14/32 от 25.08.1992), содержащее вакуумную камеру, подключенные к источнику электропитания интегрально-холодный катод и анод электродугового разряда и держатель для изделий, средство, экранирующее по меньшей мере часть поверхности анода от металлогазовой плазмы вещества катода и установленным внутри вакуумной камеры с зазором относительно нее, а держатель размещен между экранирующим средством и катодом, при этом анод выполнен в виде корпуса вакуумной камеры, средство экранирования является анодом, а экранированная часть анодной поверхности обращена в сторону корпуса вакуумной камеры.

Недостатком известных устройств являются недостаточная эффективность и ограниченные функциональные возможности.

Технический результат, заключающийся в устранении отмеченных недостатков, а именно в обеспечении возможности нанесения различных видов покрытий (неэлектропроводящих и электропроводящих пленок) с необходимыми свойствами, достигается в предлагаемом устройстве для напыления пленок, содержащем формирователь плазменного потока, вакуумную камеру, в которой размещены мишень, основание, подложки и крепежные элементы, тем, что мишень состоит из двух пластин, первая из которых установлена наклонно к основанию, а вторая закреплена посредством крепежных элементов параллельно основанию, при этом наклонная пластина установлена со смещением по горизонтали своего верхнего торца относительно торца второй пластины с образованием щелевой диафрагмы и со смещением по вертикали упомянутого верхнего торца над уровнем расположения первой пластины с образованием вертикального зазора, обеспечивающего проникновение центрального ядра плазменного потока во внутреннее пространство под упомянутыми пластинами, при этом подложки закреплены соответственно на основании и на нижних поверхностях первой и второй пластин с обеспечением возможности воздействия турбулентного потока паров напыляемого материала на поверхности подложек при обеспечении экранирования указанных подложек от прямого воздействия плазменного потока.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показана функциональная схема устройства;

на фиг.2 представлен вид сверху на конструкцию (вид А), в которой обеспечивается взаимодействие плазменного потока с мишенью и напыление материала мишени на подложки.

Устройство (фиг.1) содержит формирователь 1 плазменного потока с вакуумной камерой 2, в которой размещена конструкция, обеспечивающая взаимодействие плазменного потока с мишенью и напыление материала мишени на подложки, состоящая из основания 3, мишени 4, и подложек 5, 6, 7. Элементы конструкции закреплены с помощью крепежных элементов 8. Устройство также содержит блок 10, предназначенный для управления работой устройства.

Мишень 4 состоит из двух пластин, первая из которых установлена наклонно к основанию под углом , а вторая пластина закреплена посредством крепежных элементов 8 параллельно основанию 3, при этом наклонная пластина установлена со смещением по горизонтали своего верхнего торца относительно торца второй пластины с образованием щелевой диафрагмы (фиг.2) и со смещением у по вертикали (фиг.1) упомянутого верхнего торца над уровнем расположения первой пластины с образованием вертикального зазора.

Устройство обеспечивает напыления тонких оптических пленок на подложки без повреждения их поверхности при воздействии плазменной струи высокой интенсивности на мишень.

Устройство работает следующим образом.

Формирователь 1 (фиг.1) создает в вакуумной камере 2 падающий плазменный поток с размером внешней части сечения Ф_ВН . В плазменном потоке наиболее интенсивная центральная часть имеет размер центрального ядра Ф_Я. которая взаимодействует с материалом мишени 4 на краю пластин, образуя пары металла 9. На краях пластин формируются турбулентные потоки плазмы, которые переносят частицы пара на подложки 5,6,7. При этом образующиеся пары материала затягиваются плазменным потоком в пространство под пластинами через вертикальную щель у (фиг.1). Пластины мишени 4 выполняют роль экранов, защищая поверхность подложек от прямого воздействия плазменного потока.

Изменяя ширину щелевой диафрагмы и высоту у зазора можно регулировать энергетику распыления материала, добиваясь необходимого качества пленок на подложках 5,6,7. Изменение угла наклона наклонной пластины мишени 4 позволяет регулировать градиент плотности пленок вдоль поверхности подложек, добиваясь получения достаточно однородных пленок.

При этом напыляемые пленки при определенных условиях будут обладать диэлектрическими свойствами или приближаться к металлическим.

Для формирования потока плазмы в устройстве использовалась установка «Плазменный фокус». Проведенные испытания показали надежную работу устройства, которое по сравнению с известными устройствами обеспечило расширенные возможности для получения диэлектрических и металлизированных пленок с различными свойствами.

Устройство для напыления пленок на подложки, содержащее формирователь плазменного потока, вакуумную камеру, в которой размещены мишень, основание и крепежные элементы, отличающееся тем, что мишень состоит из двух пластин, первая из которых установлена наклонно к основанию, а вторая закреплена посредством крепежных элементов параллельно основанию, при этом наклонная пластина установлена со смещением по горизонтали своего верхнего торца относительно торца второй пластины с образованием щелевой диафрагмы и со смещением по вертикали упомянутого верхнего торца над уровнем расположения первой пластины с образованием вертикального зазора, обеспечивающего проникновение центрального ядра плазменного потока во внутреннее пространство под упомянутыми пластинами, причем основание и пластины выполнены с возможностью закрепления на них подложек, при этом на пластинах - на их нижней поверхности с возможностью обеспечения воздействия турбулентного потока паров напыляемого материала на поверхности подложек при обеспечении экранирования указанных подложек от прямого воздействия плазменного потока.