Устройство для реактивного магнетронного нанесения покрытий в вакууме

 

Изобретение относится к акустике и акустоэлектронике, в частности к области нанесения диэлектрических и пьезоэлектрических пленок на поверхность подложки методом плазменно-реактивного распыления металлической мишени в вакууме. Пленки могут быть использованы в качестве источников и приемников акустических колебаний, применяемых в медицинской диагностике, акустическом зондировании земной поверхности, акселерометрах давления и т.д. Выполнение поверхности кольцевого анода, размещенного между металлической мишенью катодного узла и подложкодержателем, с выступами позволяет проводить качественный рост диэлектрической пленки на подложку . На поверхности анода также растет диэлектрический слой, однако из-за наличия внутренних напряжений по достижении некоторой толщины отрывается этими напряжениями пленка от поверхности анода и происходит его самоочищение. Новым в изобретении является выполнение рельефной поверхности анода в виде остроконечных выступов. Благодаря этому на остриях анода пленка не напыляется, а во впадинах между выступамиобразуется пористое покрытие , которое легко отскакивает при атмосферном давлении.и комнатной температуре, что обеспечивает самоочищение катода. 1 ил. ел с

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 С 14/35

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4938233/21 3 (22) 21,05,91 (46) 07,04.93, Бюл. ¹ 13 (76) В,В.Колосов и В.И.Наянов (56) Заявка ФРГ ¹ 3612721, кл. С 23 С 14/34, 1987, Авторское свидетельство СССР . N 910843, кл. С 23 С 15/00, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛ Я РЕАКТИВНОГО

МАГНЕТРОННОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ В ВАКУУМЕ (57) Изобретение относится к акустике и акустоэлектронике, в частности к области нанесения диэлектрических и пьезоэлектрических пленок на поверхность подложки методом плазменно-реактивного распыления металлической мишени в вакууме, Пленки могут быть использованы в качестве источников и приемников акустических колебаний, применяемых в медицинской диагностике, акустическом зондировании земной поверхности, Изобретение относится к акустике и акустоэлектронике, в частности к области нанесения диэлектрических и пьезоэлектрических пленок на поверхность подложки методом плэзменно-реактивного распыления металлической мишени s вакууме.

Пленки могут быть использованы в качестве источников и приемников акустических колебаний, применяемых в медицинской диагностике, акустическом зондировании земной поверхности, акселерометрах давления и т,д.

Целью изобретения является увеличение срока службы анода.,. Ы„„1808024 А3 акселерометрах давления и т.д. Выполнение поверхности кольцевого анода, размещенного между металлической мишенью катодного узла и подложкодержэтелем, с выступами позволяет проводить качественный рост диэлектрической пленки на под- ложку. На поверхности анода также растет диэлектрический слой, однако из-за наличия внутренних напряжений по достижении некоторой толщины отрывается этими напряжениями пленка от поверхности анода и происходит его самоочищение. Новым в изобретении является выполнение рельефной поверхности анода в виде остроконечных выступов. Благодаря этому на остриях анода пленка не напыляется, а во впадинах между выступами образуется пористое покрытие, которое легко отскакивает при атмосферном давлении и комнатной температуре, что обеспечивает самоочищение катода. 1 ил.

° ей

На чертеже представлено устройство QQ для реактивного нанесения диэлектриче- С) ских пленок в вакууме, СO

Устройство состоит из вакуумной камеры 1 с патрубками 2 и 3, расположенными в подложкодержателе 4 и втором кольцевом аноде 5 соответственно, катода-мишени 6 из распыляемого материала, магнитной системы 7, первого кольцевого анода 8, нагревателя 9 подложки и подложки 10, расположенной (Д на подложкодержателе.

Устройство работает следующим образом.

Через патрубок 2 вакуумная камера откачивается до давления 10 — 10 Пэ, затем

-г -з

1808024 после нагрева подложки 10 до заданной температуры в камеру напускается активный газ, например кислород, до необходимого давления. К катоду-мишени 6 прикладывается отрицательный потенциал и в камере 1 зажигается разряд. Ионы рабочего газа бомбардируют и распыляют металлическую мишень 6. Продукты химической реакции активного газа и распыленного материала, осаждаясь на подложке, формируют диэлектрический слой. Одновременно пленка вырастает на поверхности первого анода.

Однако эта пленка не однородна по своему составу на разных участках анода. В частности, на остриях пленка не напыляется, а во впадинах между выступами напыляется пористое покрытие, которое легко отскакивает при атмосферном давлении и комнатной температуре, Можно указать две причины подобного явления; первая — рост пленки происходит в сильно деформированном электрическом поле, вторая — покрытие растет под разными углами к направлению потока частиц, т.е. ориентация пленки, вырасшей на разных гранях одного выступа, различна и пленка разрывается, Таким образом происходит самоочищение анода, т.е. пассивация отсутствует, Пример конкретного выполнения.

Рассмотрим предложенное устройство для нанесения диэлектрических пленок при напылении оксида цинка. В качестве мишени используется цинковый диск, в качестве активного газа — кислород при общем давлении 1,33 — 0,4 10 Па, Предварительный нагрев 200 — 400 С, Стабильное горение разряда плазмы наблюдалось в течение 11 ч при напряжении 560-630 В и токе разряда

300 — 350 мА. Скорость роста пленки оксида цинка изменяется в пределах 5 — 10 мкм/ч в зависимости от расстояния между подложкой и мишенью и материалом подложки. В результате были получены пленки толщиной от 1 до 70 мкм.

Заявляемое устройство обеспечивает стабильное горение плазмы и, как следствие, устойчивое протекание плазмохимической реакции при напылении на подложках диэлектрических и пьезоэлектрических пленок, Следует подчеркнуть, что указанные достоинства технологического процесса позволяют выращивать пьезоэлектрические пленки в широком диапазоне толщин (1 — 100 мкм), обладающих монокристаллической структурой, что является гарантией их высокого качества и обеспечивает им конкурентоспособность в применении в различных устройствах акустики и акустоэлектроники.

Кроме того, немаловажным фактором для массовости производства изготовления, пленок на основе заявляемого устройства является высокая скорость их напыления (810 мкмlч).

Формула изобретения

Устройство для реактивного магнетронного нанесения покрытий в вакууме, содержащее источник активного газа, изолированные один от другого подложкодержатель и катодный узел с металлической мишенью и по меньшей мере один кольцевой анод с рельефной поверхностью, размещенный между подложкодержателем и мишенью, отл ич а ю щее с я тем,что, 35 с целью увеличения срока службы анода, подложкодержатель и катодный узел изолированы через диэлектрический элемент, а рельефная поверхность анода, установленного внутри элемента, выполнена в виде

40 остроконечных выступов, 1808024 (О

Составитель В,Колосов

Техред М.Моргентал Корректор М.Самборская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1395 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, 4/5