Устройство для распыления материалов в вакууме

(5)5 С 23 С 14/12 ГОСУДАРСТВЕ НЧЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11 ( ) ОЭ фь(56) Ейегз К,ууЧоеИсег Р, ВВЭ-РатептАозе 9 еьспег Ф 1244300, 1967.Авторское свидетельство СССР1 Ф 491733, кл. С 23 С 13/12, 1975,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ВАКУУМЕ(57) Изобретение относится к нанесению порытий в вакууме, в частности к технике получения тонкопленочных покрытий, включая диэлектрические и полупроводниковые материалы, ионным распылением в вакууме, и может быть использовано в производстве электровакуумных приборов. Целью Изобретение относится к нанесению покрытий в вакууме, в частности к технике получения тонкопленочных покрытий. включая диэлектрические и полупроводниковые материалы, ионным распылением в вакууме и может быть использовано в производстве электровакуумных приборов (Э ВП).Целью изобретения является повышение скорости распыления и равномерности получаемого покрытия,В устройстве для распыления материалов в вакууме, включающем источник ионного распыления, мишень из распыляемого материала, закрепленную на охлаждаемом держателе, и источник электронов, состоящий иэ металлического корпуса с эмиссионным отверстием, термокатода, расположен 5 О 1707084 А 1 изобретения является повышение скоро:1 распыления и равномерности получаглсго покрытия, Устройство включает истсчнпк ионного распыления, распыляе лую мишень, закрепленную на охлаждаел 1 сл 1 держателе. и источник электронов. Истс н.л электронов состоит из металличессго корпуса, Корпус разделен на секции для сбес. печения равномерности плотности тскэ эмиссии термокатода, выполненного в в,се кольцевого эмиттера, и экрана-; с;,. ьнполненного в виде цилиндричеех з;,ек-родов. Неравномерность распределен: д плотности тока эмиссии текл л е,-; е. .лф большее число независкн с дей " с,цл сскцй будет содержать корпус -. : , 1 з электронов, Необход 1 л;уело сне;ень не",; родности мсжно сп ределт ь пср,.; .л- мым графиками. 1 з.п, ф-лы, 5 ил. ного внутри корпуса, и экрана-анода, ь зсл- рованного от корпуса, со щель о длг еы:-.сл," электронного потока, корпус истсчнка электронов выполнен в виде полсго тора, обхватывающего мишень по периметру и разделенного в радиальном сечении на отдельные секции. электрически изолированные друг от друга, всех электродов источника электронов и держателя флишен. в каждой из которых эмиссионное отверстие выполнено в виде прсрезнсй щели, в совокупности образующих кольцевой зл иссионный зазор, обращенный в сторону л 1 шени, термокатод выполнен в виде кольцевого эмиттера, а экран-ан,; вь;,а,-, нен в виде пары цилиндрических электро дов, расположенных сил 1 лгетр, нсотносительно кольцевого эмиссионного зазора и образующих кольцевую щель для вывода дискового электронного потока.Кроме того, с целью усреднения плотности тока эмиссии с поверхности различных участков термокатода, корпус источника электронов разделен, например, на восемь секций, а с целью повышения равномерности нагрева кольцевой эмиттер выполнен в виду двух замкнутых полуколец из фольги тугоплавкого материала, разделяющих эмиттер на два плеча с одинаковым сопротивлением, переходящих в плоские соприкасающиеся по всей длине токоподводящие участки,На фиг.1 представлена конструкция устройства для распыления материалов в вакууме; на фиг.2 - кольцевой эмиттер; на фиг.3 - распределение относительной плотностл элекранного тока по периметру потокг с целым корг 1 сом источника электронов; на Ф, г,4 - распределение относительной плотн зсги электронного тока по периметру ло 1 скэ с разделенным корпусом источника электр ронса. на фиг,5 - зависимость уровня неоднородности распределения плотности электронного тока по периметру потока от числа секций корпуса источников электронов.Устройство состоит из источника 1 ион:е.о распыления - ионной пушки. формирую.адей пучок 2 ионов нейтрального газа, нагример арона Аг. направляемого на мишень 3:1 з распылемого материала (диэлектрик. лолулрэгодник и т.п ), закрепленнуЮ на ьлдооллэд;.с гсм дес дателе 4, и источника электронов, состоящего из металлическо о коргуса, выполненного в виде полого тора, напр 1 мер, прямоугольного сечения, и разделенного на отдеьные секции 5, расположенные по периметру мишени 3, внутри которых размещен кольцевой термокатод б, выполненный из двух замкнутых полуколец 7 из фольги тугоплавкого мат. риала (например. Та, ЧЧ. и т.п.), разделяющих эмиттер на два плеча с одинаковым сопротивлением, переходящих в плоские токоподводящие участки (фиг.2), соединенные с источником 9 питания термокатода 6, Секции 5 коргуса источника электронов злак ггичсски изолированы друг от друга, сстальных электродов источника элеткронов и держателя 4 мишени 3 с помощью изолятора 10,Экран-анод выполнен из двух цилиндрических электродов 11, расположенных симметрично относительно эмиссионных щелей секцимй 5 и образующих кольцевой зазор для вывода дискового электронного потока 12, Один из электродов 11 изолиро 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ван от секций 5 корпуса с помощью изолятора 13, второй может быть выполнен заодно с держателем 4 мишени 3, Экран-анод соединен с заземленным положительным полюсом высоковольтного источника 14 ус. коряющего напряжения, отрицательный полюс которого электрически соединен со средней точкой трансформатора низковольтного источника 9 питания термокатода б.В приведенном примере электрических соединений представлена схема устройства с заземленным анодом (фиг,1), как оптимальная с точки зрения работы устройства.Устройство работает следующим образом,После достижения необходимого вакуума, порядка 1,33 10 -1,33 10 Па, в рабочей камере (не показана) включается источник 1 ионного распыления и производится распыление мишени 3 пучком 2 ионов.Одновременно с этим включается и источник зле тронов, для чего термокатод б с помощью нн,ковольтного источника 9 разогревается до температуры эмиссии электронов прямым пропусканием тока. Под действием высокого напряжения источника 14 электроны ускоряются по направлению к экрану-аноду и выводятся в формедискового электронного потока 12 через кольцевой зазор, образованный электродами 11, перпендикулярно ионному пучку 2, попадая на поверхность мишени 3.Часть электронов, эмиттированных термокатодом б, при этом оседает на секциях 5 металлического корпуса, заряжая их до потенциала. оптимального для автофокусировки электронного потока 12. дополнительно локализуя его, Корпус источника электронов. состоящий из отдельных секций, электрически изолированных друг от друга. всех электродов источника электронов и держателя мишени, обеспечивает достижение положительного эффекта при следующем механизме работыПри перегреве некоторой части катода по сравнению с остальными его частями, возрастает плотность тока эмиссии с данной части, Дополнительный поток электронов заряжает близко расположенные секции корпуса источника электронов до потенциала более отрицательного по сравнению с остальными секциями, что приводит к ограничению плотности тока эмиссии с данного участка катода. При снижении температуры некоторойчасти катода происходят процессы, обратные описанным, Таким образом происходит усреднениеплотности тока эмиссии с различных участков поверхности термокатода.Неравномерность рдсГ ределения гьпт.ности тока эмиссии. а следовательно. иплотности электронноо потока тем л 1 Сньше, чем больше локализована зона упрэьпе.ния электронной эмиссией с поверхности 5катода, т,е, чем больше число независимодействующих секций содержит корпус источника электрочов (фиг,З и 4),Для обеспечения не более чем + 5уровня неоднородности распределения 10плотности по периметру электронного г отока достаточно выполнить корпус источникаэлектронов разделенным на восемь секций(фиг,5).Уменьшение числа секций влечет за собой увеличение уровня неэднородностираспределения глотности электронного потока. Для снижения уровня неоднородности распределения плотности электронногопотока число секций должно быть увеличено 20в зависимости от диаметр;, кэтсдэ и рэспьляемой мишени.Протекание тока по двум гэгэпгепьносоединенным поверхностя, пэ,укопец 7термокатода б способствует более рэгчэмерному его разогреву, выравнивая ппотность тска эмиссии с е о пэеерхносги,повышая равномерность распредепе ияплотности тока в электронном пэтп е 1". и,практически, исключая влиячие мэгнитлэго Здполя тока накала на заряженные частицыионного пучка 2 и электрэнногэ потока "Разделением термокатодэ на дэ гп-С ОДИНдКОВЫМ СОПРСТИВГ ЕУ,"ЕЛ 1 ЗЗ,легче обеспечить рэ Г ночернэсть его-:, .ва по всей говерхности, че л при испо,зовании проволочного монолитного катода.Кроме того, конструктивно разделенныйкатод, выполненный из фольги тугоппаекогоматериала, проще в изготовлении, обладает 40большей жесткостью, сохраняет свои размеры при установке и эксплуатации,Таким образом по всей поверхностидиэлектрической, полупроводниковой иликомбинированной мишени 3 попэжитепьнр 45заряженные зоны, создаваемые источником 1 ионного расгыления, равномерно перекрываются отрицательно заряженнойзоной, создаваемой источником электронов, в результате чего происходит компенсация поверхностного заряда мишени 3.Вместе с тем, часть электронного потока 12,направленного поперек ионного пучка 2,взаимодействует с ионами пучка рэвноглер 55о и е" ".- .у,Г 11 з е од Я дс, т оп н 1 т е и ь ную н 1111 элиз:.,;1 оо рост"а 1 стве 1 огс заряда,Выг:и ее в педпэ-елом усг йстге 1 ет; пг 1 .-.к."с корпуса источн,1 ка з ектроноэ, раздеуеного на электриче:ки иээиеээнлье доlг От друга, вс:.х:.пект с дов иэтсч-,.1 кэ электронов и дер алтея;,шея 1, отСе.;нье секции, расг 1 опехеннье г;о перил;етру л ишени, изготовление 1 ерлокатодэ в виде двух попуколец, а экрана-анода, Гостов1 огэ 1 з двух цилиндри,ес.их электрод- поз:,ваяет повысить степень нейтрэлиз.-сии пространственного заряда ионного пу.ка за счет более равномерного его взаимодейств я с кольцевь:м электронным потрлм, а такж . ппсизводит ь одновременно р; н; л": рнуэ колгенсацию образ,ю цился на всей псвсрхности диэлектрической, пэпупрэводни.овой либо комбинированной мишени бсп;шоЙ плодади ПЭП, .;ГС: 1 Э ЭП "Я;Ф;ЕЧНЬХ ЭОН ЗЭ ГЕ 1 ВЬ, СОКОИ аОЛЕГ, " т 1 ГЕПХ ;с 1 ОО ЭПЕХТ рончоге , текэСор , ла иеоб."ете я 1. Устосйс"о д; рээпьг чич Л 1 этериэПОЭ: ЕЗКУу Е, ВКГ СЧ:-: ЭЩЕЕ ИТС;, ИОННО- го рэсп пен:1 я, иссь 1 з рэсп;яемого луэтегиэпэ, закрепленную на ох :"дэелГ, держэтеп ., и исто н.к эпектроног состояший и: летаплического кор-,уса с ьегевыч 1 Л 1 И-Г. -ЧЫЧ СТ=-ГТ;1"Л Т:РЛ 1 Э-,Э Эл -, э.1-;:.3 1 гГ .;,;" С; Т" ч .Г; ," Г Т Снс я тем чтс, с цепьо пе - ., .- Ос,э;ос;.1 рэспь пен 1 я 1 рэвнэл 1 е,"час и гппчг ."о покрьтил, корпус источи э "лелтронэь выполнен в в;1 де полого торэ, обхват вэощего мишень по перилетруи разделе;нного с радиальном сечении .3 электр 1 чески изопироеанные секци причем в :эждоЙ из секций выполнени;эр. зные сцепи, совокугность которых образует кольцевой элиссиснньй зазор, а терлэкгтод эыпопнеч в,де копьцаеэго эл;итте,:2, Устройство пс п.1, отл и ч а о щ г ес я те, что кольцевой эл 1 иттер выпепче в виде двух зэмк утых полуколец изольги тугоппэв оэ мэтериала, рэздепя ощ 1 х э. иттер нэ д:э .печа с одинаковь со 1 п"- ГИВ Еч;ЕЛ 1, ПЕРЕХОДЯЩИЕ В ПЛОСКИЕ СО,РИ - касающиеся по всей дп 1 не токопроводящие учас.тки.1707084 Лю Жп ру ф /Ф 2 уОдактор И,Дербак Рректор Н Корол Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж. Рауаскаю наб 4/5 Проиэаодственно-иэдательский комоинвт "Патент, г, Уигород, ув.гагарина, 101 Заказ 24 ВНИ