Spôsob naprašovania vrstiev a zariadenie na vykonávanie tohoto spôsobu

Číslo patentu: 277865

Dátum: 08.06.1994

Autori: Kadlec Stanislav, Musil Jindřich

Je ešte 5 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Podľa spôsobu naprašovania tenkých oteruvzdorných vrstiev, najmä typu nitridu titánu sa zvyšuje hustota a homogenita iónového a elektrónového prúdu na substráty a umožňuje sa iónové plátovanie. Charakteristika plazmy je ovplyvňovaná tvarom magnetického poľa. Zariadenie pozostáva z elektromagnetov, posuvného anódového nadstavca alebo pomocnej elektródy.

Text

Pozerať všetko

Vynalez sa týka spôsobu naprašovania vrstiev a zariadeni na napmšovanie vrstiev na substráty časticami rozprašovanými z povrchu katódy pri tlejivom výboji v plyne a rieši vytvorenie hustej homogénnej plazmy vo veľkom objeme s možnosťou naprašovania vrstiev umiestnených vo vzdialenostiach 100 až 500 mm od katódy.Nanášanie tenkých vrstiev katódovým uapmšovanlm je znamy proces, ktorý vyniká nad inými metódami,napr. nad naparovanim, vysokou reprodukovateľnosťou,možnosťou nanášať vrstvy v ľubovoľnom smere, napr. zhora dolu, tiež jednoduchým prenosom zloženia zmesí a zliatin z rozprašovanej katódy do vrstvy a ďalšími výhodami. Klasické diódové naprašovanie je ale neefektivne a pomalé vzhľadom na vysoké tlaky plynu, potrebné na udržanie tlejivého výboja. Preto bolo navrhovaných niekoľko spôsobov ako vyuät magnetické pole na zníženie pracovného tlaku pri naprašovauí. Tieto systémy sa opierajú o Permingov základný americký patent č. 2 146.025 z r. 1939. Jedno zriešeni navrhol J. Clark v americkom patente č. 3 616.450, Podľa tohto patentu sa predlžuje dráha elektrónov v nariadení takým spôsobom,že valcová duta anóda je tuniestnena v axiálnom magnetickom poli a rozprašovaná katóda je vytvorená v tvare dutého valca, umiestneného súosovo s anódou, mimo magnetického poľa. Ďaleko úspešnejším riešením ale bol magnetrónový výboj podľa amerických patentov J. F. Corbauiho č. 3 878.085 z r. 1975 a J. S. Chapina č. 4 166.018 z r. 1979. Podľa týchto patentov sa nad rozprašovanou kalódou vori uzatvorený tunel siločiar magnetického poľa, pred ži sa dráha elektrónov v tomto tuneli, zvýši sa ionizácia a zrýchli sa rozprašovanie. Viď tiež publikáciu J. L. Vossena a W. Kema Thin Film Processes, str. 76-140, Academic Press, New York,1978.Pre nanášanie viacerých technicky dôležitých vrstiev je potrebné súčasne s kondenzujúcim materiálom privádzat na substràt tiež nabité častice s vhodnou energiou,napr. kladné iony. Tento spôsob nanášanie sa nazýva iónovým plátovaním a skôr ako pri naprašovani bol použitý pri naparovaní. Príkladom je odparovanie elektródovým zväzkom podľa amerického patentu M 011 et al. č. 4 197.175 z r. 1980. Ionové plátovanie pri magnetrónovom naprašovani je máme z amerického patentu B. Zegy č. 4 116.791 z r. 1978. Substrát sa umiestni na elektróde, ktorá je napájania zápomým predpätím voči vakuovej komore, pričom magnetrónova katóda je umiestnená proti substrátom a je napájaná zapomým napätím proti vakuovej komore. Predpatie elektródy so substrátmi extrahuje ióny z magnetrbnového výboja, a tým sa dosahuje ióuové platovanie. Podľa amerického patentu W. D. Mtlnze č. 4 426.267 z r. 1984 je chránený spôsob a zariadenie na nanášanie trojrozmemých telies. Podľa tohto spôsobu sa pohybujú telesá určené na povrstvovanie medu dvoma magnetrónovými katódami, pričom v priestore medzi týmito katódami horí spoločný tlejivý výboj. substráty sa tiež môžu uapájat zaponrým predpülím pre ióuové plátovanie.Nedostatkom uvedených metód iónového plátovania pri magnetrónovom naprašovani je, že iónový prúd extrahovaný predpätim substrátu rýchlo klesá pri zvyšova 10m vzdialenosti substrátu od katódy magnetróuu a obvykle už vo vzdialenosti 20 až 50 mm od katódy klesá na hodnoty veľmi nizke pre iónové plátovanie. Taktiež plazma medzi dvojicou katód pri veľkých wdialenostiach týchto katód zaniká. Preto nie je možne uvedené metódy používať na iónové plátovanie vzdialených alebo rozmemých predmetov. Hustotu planny vo väčších vndialenostiach od katódy magnetrónu je možné zvýšiť napr. pomocou oblúkového výboja v dutej katóde, z ktorého sa extrahujú elektródy pre ionizaciu plazmy. Tento systém je chránený americkým patentom J. J. Cuoma et al. č. 4 588.490 z r. 1986. Takéto riešenie však celé nariadenie značne komplikuje, a tým ipredražuje.Určite zvýšenie toku nabitých častíc na substráty je pozomvanć pri jednom z typov planamych magnetrónov, pomenovaného nevyvažený magnetrón, viď B. Window a N. Savvides, J. Var. Sci. Technol. A 4,1986, str. 196-202. V tomto type magnetrónu niektoré siločiary magnetického poľa, vychádzajúce z periférie rozprašovanej katódy smerujú pred katódu, približujú sa k sebe a vo väčších vzdialenostiach sa potom opät od seba vzdiaľujú. substráty umiestnené v magnetickom poli pred katódou sú podrobené väčšiemu bombardovaniu nabitýrni časticami ako pri klasickom vyvúženom magnetróne.Vyššie iónové prúdy na substrátoch, ako pri nevyváženom magnetróne možno docieliť pri použití dvojstranne udržovaného výboja podľa čs. prihlášky vynálezu č. PV 8659-88 autorov S. Kadleca, J. Musila a W. D. Mtlnzeho. V tomto zariadení je vytvorené intenzívne magnetické pole spájajúce katódu so substrátmi a výboj, horiaci medu katódou, substràtrni a módou je udržovaný procesmi na katóde i na substrátoch. Vysoká indukcia magnetického poľa koncentrovaného v udržovacom priestore medzi katódou a substrátmi zaručuje udržanie hustej plazmy a zanrčuje tiež, že hustota iónového prúdu tečúceho na substráty takmer neklesa so zvyšujúcou sa vzdialenosťou katódy až do vzdialenosti rádovo 200 mm.Nedostatkom nevyvaženćho magnetrónu i obojstranne udržovaného výboja je to, že plazma pri substrátoch a hustota iónového prúdu na substrátoch, nie sú dostatočne homogćrme v smere naprieč siločiaram magnetického poľa. Naviac substráty je nutné urniestniť priamo v magnetickom poli a toto pole je potom ovplyvnené magnetickýrni vlastnosťami substrátu. Rovnaké zariadenie teda prakticky nie je možné použivat pre slabé magnetické i pre ferromaguetické substráty.Z odboru fyziky plazmy je známe, že pomeme hustú a homogćrmu plazmu možno udržať magnetickým multipoláruym poľom, ako je uvedené napríklad u R. Limpaechera, K. R. Mac Kenziho, Rev. Sci. Instnun. 44 z r. 1973, str. 726. V takomto systéme bola generovaná plazma emisiou elektrónov zo žeravých katód a pritom bolo udržované magnetickým multipolámym poľom, vytvoreným permanentnými magnetmi,umiestnenými okolo celej komory so striedavou orientáciou. Učelom bolo skúmať pokojnú plazmu s vysokou priestorovou homogenitou v centrálnej časti, kde je magnetické pole veľmi nízke.Popri generácii plazrrry emisiou elektrónov je známy spôsob generácie plazmy absorbciou mikrovlnného výkonu za účelom rozkladu plynov akými je SF a pôsobenia produktu tohto rozkladu na substráty pre ich leptanie. Francúzskymi patentami č. 25 47 961a 25 47 962 z r. l 984 a č. 25 83 250 z r. 1986 autorov Y. Amela, J. Pelletiera, C. Pomota a M. Pichota sú chránené spôsoby a zariadenia akými možno nadviazal takýto mikrovlné generovaný výboj na multipoláme udržanie homogennejšej a hustejšej plazmy za účelom zvýšenia homogenity pôsobenia plazmy na reaktívny plyn,homogénnejšiu generáciu mdikálov a v dôsledku toho zvýšenie homogenity a animtropie leptania, ako je uvedené i v práci Y. Amala kol., Appl. Phys. Lett. 45 z r. 1984 str. 132. Účel, na ktorý sa v uvedených prípadoch používa multipolárne udržanie je z toho dôvodu úsadne odlišný, ako je udržanie, plazmy pre iónové plátovanie pri naprašovaní vrstiev, kde jednosmerný tlejivý výboj horí medu anódou a rozprašovanou studenou katódou.Predložený vynález rieši spôsob naprašovania vrstiev na substráty časticami rozprášenými z povrchu katódy pri tlejivom výboji horiacom medzi katódou a anódou v plyne, alebo v zmesi plynov za zniženého tlaku, udržiavaného vo vàkuovej komore, obsahujúcej substráty, katódu a anódu, s udržiavacim priestorom vymedzeným pomocou magnetického poľa a uzatvoreným tunelom siločiar magnetického poľa magnetrónového typu, vytvoreným nad katódou. Podstata vynálezu spočíva v tom, že udržiavaní priestor obsahujúci substráty, v ktorom leží anóda, a steny vákuovej komory sa ohraničia siločiararni magnetického multipolámeho poľa, pričom magnetické multipoláme pole obsahuje uzatvorený tunel siločiar magnetického poľa magnetrónového typu nad rozprašovanou katódou. Jeho smer sa na hranici udräavacieho priestoru striedavo mení z kladnej polarity na zápomú a naopak, pričom smerom od hranice do objemu udržiavacieho priestoru sa znižuje indukcia magnetického poľa a interakciou udržiavacieho poľa s tlejivým výbojom,horiacim medzi katódou a anódou, sa v udržiavacom priestore vytvorí a udrb plazma, ktorej časticami sa bombardujú substráty a vrstvy.Stupeň udržania plazmy možno meniť niekoľkými spôsobmi. Napr. menou intenzity alalebo tvaru udržiavacieho magnetického multipolárneho poľa vzhľadom na anódu a/alebo vzhľadom na steny komory alalebo whľ dom na katódu, čím sa mení hustota plazmy okolo substratu a energia nabitých častíc plazmy. Tiež polaritou a veľkosťou napätia privedenćlro moda anódu a pomocnú elektródu vedúcu udržjavacím priestorom. Bombardovanie substrátov nabitými časticami je možné ovládať niekoľkými spôsobmi. Napr. povrch substrátov a/alebo vrstiev rastúcich na substràtoch sa udržuje na zvolenom potenciálí vzhľadom na potenciál anódy, alebo tým, že substráty a/alebo rastúce vrstvy sa nabijajú na plávajúci potenciál a v dôsledku rozdielu medzi potenciálom plazmy a plávajúcim potenciálom sa bombardujú nabitými časticami, ktorých energia a hustota sa ovládajú stupňom udržania plazmy, tlakom plynu a výkonom rozprašujúceho výboja.Zariadenie na vykonávanie uvedeného spôsobu pozostáva z vákuovej komory, v ktorej je umiestnená katóda naprašovacieho zdroja, držiak so substrátmi a anóda,pričom v stene vákuovej komory je prívod pracovného plynu a čerpaci výstup, vo vnútri vákuovej komory je umiestnený zdroj jednos memého alebo vysokofrekvenčnélro napätia, pripojený medzi katódu a anódu, ako i zdroje magnetického poľa.Podstata vynálezu spočíva v tom, že zdroje magne 10tického poľa pre vytvorenie udržiavacieho magnetického multipolámeho poľa sú rozmiestnené okolo celého udržiavacieho priestoru, ktorý obsahuje substráty tak,že skupiny zdrojov magnetického poľa sú pólované súhlasne v jednom smere a striedajú sa so susednými skupinami zdrojov magnetického poľa, ktoré sú pólované súhlasne v opačnom smere. Zdroje magnetického poľa môžu byť umiestnené vo vnútri komory a/alebo v stene komory a/alebo mimo komory a/alebo za kalódou, pričom skupiny zdrojov umiestnených za katodou sú usporiadané do sústredených lcriviek pre vytvorenie minimálne jedného uzátvorenćho tunela siločiar magnetického poľa nad povrchom katódy. Medzi dräak substrátov a anódu je pripojený zdroj jednosmerného alebo vysokofrekvenčného napätia Us, alebo je dräak substrátov elektricky pripojený k anóde cez odpor R s hodnotou 0 do ao Q. Pre možnosť zmeny polohy anódy vzhľadom na magnetické pole je zariadenie vybavené posuvnýrn anódovým nadstavcom z vodivého materiálu, elektricky spojeným s anódou. Zmenu stupňa udržania plazmy je tiež možné dosiahnuť tým, že v udržiavacom priestore je umiestnená minimálne jedna pomocná elektróda a mimo komory je umiestnený zdroj jednosmerného napätia UE, pripojený jedným pólom k pomocnej elektróde a druhým pólom k anóde.Použitím spôsobu a zariadenia podľa vynálezu je možné dosialmuť pôsobenie hustej a homogénnej plazmy na substráty pri naprašovaru vrstiev. Je možné dosiahnuť iónového plátovanie vrstiev na substrátoch. umiestnených v najrôznejších vzdialenostiach od katody, bežne v rozmedzí 30 až 500 mm. Hustota iónovćho prúdu na substrátoch dosahuje bežne hodnoty 0,1 až | 0 mA.cm 2 pri hustote prúdu na katóde 2 až 50 mA.cmz,a to i vo vzdialenostiach 200 mm od katódy a väčších. Pritom je možné dosiałmuť takú homogenitu plazmy,že ionový pníd je konštantný v tolerancii i 10 priestore dĺžky typicky 100 až 200 mm teda, napr. vo vzdialenostiach voči katóde od 100 do 250 mm. Takto homogérme ionové bombardovanie umožňuje vytvárať vrstvy s vopred zvolenými vlastnosťami, ktoré sú rovnaké po celom povrchu substrátov, a to i pre substráty v tvare pomerne zložitých trojrozmemých telies. Je možné napr. vytvárať kompaktné vrstvy nitridu titánu s mikrotvrdosťou v rozmedzí od 2 000 kgmm do 2 600 kgmmą, ktorých vlastnosti, akými sú textúra,pnutie a ďalšie, možno riadiť veľkosťou predpátia na substrátoch, napr. od -20 do -150 V. Je možne nanášať kompaktné vrstvy nitridu titánu bez použitia vonkajšieho zdroja predpätia substrátov na plávajúcom potencíáli v rozsahu napr. od -20 do -45 V, pričom tento plávajúci potenciál je možne regulovať stupňom udržania plazmy. Takto je možné ovládať i textúru vrstiev od (200) do (lll), pričom pnutie v týchto vrstvách je nizke V rozmedzj 2 až 3 GPa. Výhodou spôsobu a zariadenia je taktiež široká možnosť použitia prevádzkových tlakov, najmä smerom k nízkym tlakom, aspoň do 2. ro Pa.Ďalšou výhodou je možnosť nanášania nevodivých vrstiev jednosmemým naprašovaním, alebo nanášanie vrstiev na nevodivé substráty pri použití plávajúceho potenciálu povrchu substrátov. V neposlednom rade má zariadenie tú výhodu, že substráty sú umiestnené v priestore, kde magnetické pole je slabé a teda je možné nanášať v tom istom nariadení, tak substráty magnetické, ako aj nenragnetické.Prehľad obrázkov na výkresochPodstata vynálezu je bližšie vysvetlmá na prikladoch zariadeni na vykonávanie spôsobu podľa vynálezu pomocou výkresov, na ktorých je postupne znázomené na obr. l - priklad mriadeuia s dvoma elektromagnetmi za kruhovou katódou, na obr. 2 - príklad zariadenia s obdlžnikovou kalódou a s anódovým nadstavcom, na obr. 3 - príklad zariadenia so štyrmi katódami a s pomocnými elektródami, na obr. 4 - priklad diagramu závislosti iónového prúdu ls na prúde lz druhej cievky,zavislosti plávajúceho potenciálu Un na pnide l a závislosti prúdu l prvej cievky na prúde l V zariadeni podľa obr. l, na obr. 5 - priklad diagramu závislosti iónového prúdu substrátu ls a plávajúceho potenciálu Un na celkom tlaku pr v zariadeni podľa obr. l.Na obr. l je schematický mazomené zariadenie vybavené dvoma elektromagnetmi za kruhovou katódou. Zariadenie je vytvorené z vákuovej komory 1, ktorá je vytvorená z magnetický mttkkého kovu, je valcového tvaru s osou umiestnenou vodorovne a tvorí súčasne anódu 3. Komora 1 je opatrená privodom 8 pracovného plynu a čerpacím výstupom 9. V rovine s jednou zvislou stenou komory 1 je s ňou súosovo umiestnená rovinna kruhové katóda 2 zhotovená z titánu. Oproti katóde 2 je súosovo upevnený kruhový drüak 4 substrátov 5. Držiak 4 je upevnený nastaviteľne vo vzdialenosti s rozsahom 30 až 300 mm od katódy 2. Zdroj 6 napatia katódy UK a zdroj 7 napätia substrátu Us sú rmiestnené mimo komory 1. Zdroj 6 napätia UK je zdrojom jednosmerného napätia v rozsahu od 0 do l 000 V a je zapojený zapomým pólom na katódu 2 a kladnýrn pólom na komom 1. Zdroj 7 jednosmemého napätia Us v rozsahu od 0 do l 000 V je zapojený zápomým pólom na vodivý držiak 4 substrátov 5 a kladným pólom na komom 1. Zdroje udržiavacieho multipolámeho poľa sú jednak pennanentné magnety 10, 11, 12, jednak dva elektromagnety 15, 17. Permanentné magnety 10, 11 sú rozniestnené a prichytené na vnútornom plášti komory 1 v skupinách 22, 23, ktoré tvoria pámy počet, napr. osem radov, rovnobežných s osou mriadenia, pričom orientácia všetkých magnetov, v každej skupine, je zhodná a má radiálny smer a susednć skupiny 22, 23 majú opačnú orientáciu magnetov. Na to sú pri katóde dva magnety 11 v jednej orientácii zdvojené. Ďalej sú permanentné magnety 12 rozrniestnene na vnútomej zvislej stene komory za substrútrni a sú orientované rovnobežne s osou zariadenia a ich pole nadväzuje na pole skupín magnetov 22, 23 na plášti komory l. Pre vytvorenie udržiavacieho magnetického poľa je tiež zariadenie vybavené dvoma elektromagnelrni. Prvý elektromagnet pozostáva z cievky 15, pripojenej ku zdroju prúdu l., urniestnerrej za kalódou 1 súosovo s ňou a z jadra 16 z mäkkej ocele, ktoré je vložené do dutiny prvej cievky 15. Druhý elektromagnet pozostáva z druhej cievky 17, pripojenej ku zdroju prúdu Iz, ktorá je urniestnená za katódou 1 a súosovo s ňou okolo prvej cievky 15, ďalej z dutého jadra 18 z mäkkej ocele v tvare valcového rnedziknržía, ktoré vyplňa priestor medzi prvou a druhou cievkou a nadväzuje cez dosku 19 z mäkkej ocele na jadro 16. Celá sústava katódy 2, prvej a druhej cievky 15 a 17 ako i magnetického obvodu 16, 18, 19 je cez tesniaci i izolačný kriržok 21 pomocou pri ruby 20 upevnené k okraju kruhového výrezu vo zvislej stene vá IOkuovej komory 1. Zdroje prúdov I a h, ďalej systémy napúšťania a čerpania plynov, nevyhnutné tesnenia a izolácie, vákuomery a tiež prostriedky na chladenie katódy, komory a substràtov, ani prostriedky na ohrev substrátov nie sú z dôvodu prehľadnosti na výkresoch zakreslené. Pokiaľ to proces nanášania vrstiev vyžaduje, môže zariadenie tiež obsahovať obvyklú clonu, posúvateľnú medzi kalódou a subsuátmi.Funkcia zariadenia je nasledujúca do vákuovej komory 1 sa napúšťa privodom 8 pracovný plyn alebo zmes plynov, napriklad mes argóuu a dusíka, na požadovaný celkový tlak pr. Potom sa mpáli tlejivý výboj medzi katódou 2 a komorou 1, ktorá súčasne slúži ako anóda 3. Tento výboj je podmienený a ovplyvňovaný udržiavacim magnetickým multipolámyrn poľom, ktorého siločiary 13, 14 obklopujú udržiavaní priestor, v ktorom sú umiestnené substráty 5 na držiaka 4. Siločiary multipolárneho poľa na hranici udräavacieho poľa. menia smer z miesta na miesto msluhou striedanie skupin magnetov 22, 23. Preto intenzita magnetického poľa rýchlo klesá smerom od okrajov do stredu udržiavacieho priestoru. Takáto konfigurácia pôsobí magnetickým tlakom na plazmu smerom od okrajov do stredu udržiavacieho priestoru a udržuje tu hustú plamru. Magnetická indukcia na hranici udržiavacieho priestoru je obvykle v rozsahu od l 0 mT do 50 mT alebo i vyššia, v strednej oblasti, ktorá obsahuje substráty, je hodnota obvykle od 0 do 2 mT. Pre dokonalé udržanie plazmy je potrebné, aby zo strednej oblasti udržiavacieho priestoru na anódu neviedol äadny kanál s nižšou ako minimálnou veľkosťou magnetickej indukcie,ktorá sa obvykle pohybuje V rozsahu l mT až 10 mT. Pokiaľ takýto kanál existuje, je udržanie iba čiastočné a hustota plazmy sa zníži. Môže sa tiež miät stabilita výboja, čo bude ďalej opísané pri obrázku 4. Súčasťou udržiavacieho multipolámeho magnetického poľa je i magnetické pole nad katódou 2, vytvorené pomocou cievok 15 a 16 i magnetického obvodu 16, 18, 19 umiestnenćho za katódou, Prúd I. prvej cievky 15 vytvára uzatvorený tunel siločiar 14 nad katódou a prúd l druhej cievky 17 vytvára magnetické pole, ktorého siločiary z okraja katódy nadvazuju na siločiary vytvorené permanentnými magnetmi ll. Tvar a intenzitu magnetického poľa vytvoreného cievkarni 15 a 17 možno meniť menami polarít a veľkosti prúdov I. a l i ovplyvňovať tým udržanie plazmy, ako je uvedené pri popise obrazku 4. Interakciou výboja horiaceho medzi katódou 2 a anódou 3 s udräavacim multipolárnym poľom, teda vznikne a udrží sa v udržiavacom priestore hustá plazma. Častice z tejto plazmy, najma elektródy a kladné ióny, dopadajú potom na substráty a môžu ovplyvňovať vlastnosti rastúcich vrstiev. Ak sú substráty elektricky vodivé, možno na ne privádzať napätie Us zo zdroja 7 a tak meniť druh i energiu bombardujúcich častíc, a tým ďalej ovplyvňovať podmienky rastu vrstiev. Pri depozícii vrstiev postačí pre takéto ovplyvňovanie obvykle napätie Us v rozsahu -20 V až-100 V. Pri vyššom napätí Us, obvykle minimálne-200 V až - l 000 V, možno dosiahnuť iónového leptanie substrátov 5 odprašovaním.Vlastnosti vrstiev možno ovplyvňovať tiež menou vzdialenosti d medzi katódou a substrátmi. V zariadeni podľa obrázku 1 bolo zistené, že napr. pri rozprašovaní titáiru v argóne pri tlaku pr 0,1 Pa a pri konštantnom výkone výboja do katódy sa pohyboval iónový prúd ls tečúci na substráty pri predpati napr. Us - 100 V v hraniciach iba do i 10 svojej strednej hodnoty, a tov celom rozsahu vzdialenosti d medzi katódou a substrátrni od 80 mm do 220 mm. Toto je dôleütá výhoda daného spôsobu a zariadenia svedčiaca o vysokej homogenite planny v udržiavacom priestore a dá sa využiť na ovplyvňovanie vlastností vrstiev.Na obr. 2 je schematicky zrnámmené zariadenie vybavené jednou obdĺbrikovou katódou a anódovým nadstavcom. Vákuová komora 1, vybavena prívodorn 8 pracovného plynu a čerpacirn výstupom 9, je vytvorená v tvare kvadra. Pri spodnej stene komory 1 a rovnobežne s ňou je izolovane umiestnená anoda 3 v tvare štvoruholrríkovcj dosky z vodivého materiálu. Katóda 2 je urniestnená rovnobežne s jednou zvislou stenou komory 1 a má tvar obdĺžnika. Oproti katóde 2, rovnobežne s ňou, je umiestnený plochý držiak 4 substrátov S. Zdmj 6 napätia katody UK a zdroj 7 napatia substrátov Us sú umiestnené mimo komory l. Zdroje udržiavacieho multipolárneho poľa tvoria permanentné magnety 10, ktoré sú jednak prichytené okolo udržiavacieho priestoru na perforovanom nosiči 24 magnetov, spojeného elektricky s anódou 3, a zostaveného do skupin 25, 26, 31, leüacich v rovinách rovnobežných s rovinou katódy 2 a v týclnto skupinách 25, 26, 30 sú všetky magnety orientované buď smerom do komory, alebo smerom opačrným, pričom orientácia susedných skupin 25, 26 je navzájom opačná. Ďalej sú permanentné magnety 10 umiestnené m katódou 2 vo dvoch skupinách 27, 28. Prvá skupina 27 má obdĺžnikovú podstavu a je umiestnená za strednou časťou katódy 2 a druhá skupina 18 je umiestnená za celým obvodom katódy 2. Orientácia magnetov v obidvoch skupinách 27, 28 je opačná a siločiary 29 magnetického poľa druhej skupiny 28 magnetov nadväzujú na siločiary najbližšej skupiny 30 magnetov umiestnených na nosiči 24 magnetov. Zariadenie je ďalej vybavené pohyblivým anódovým nadstavcom 31, elektricky spojenýnn s anódou 3. Nadstavec 31 sa skladá z ràrnčeka 32 v tvare obvodu obdĺžrnika s rozmermi väčšími ako sú rozmery katódy 2 a z piestov 33, ktoré prechádzajú stenou komory 1 m katódou 2. Nadstavec 31 možno pomocou piestov 33 posúvat naprieč siločiararrn 29 magnetického poľa, okolo katódy 2 do rôzrnych polôh, v ktorých rámček 32 leží v rovine rovnobežrnej s rovinou katódy, ale v ktorej rovina râmčeka leží v rovine katódy, alebo pred ňou,alebo za ňou. Na obr. 2 zasa 2 dôvodu prehľadnosti nie sú zakreslené bežné prvky, ako tomu bolo na obr. l. Naviac tu prichádza do úvahy chladenie anódového nadstavca 31 a anódy 3 s nosičom magnetov 24.Činnosť zariadenia podľa obr. 2 je arnalogická s činnosťou zariadenia podľa obr. l. V zariadení podľa obr. 2 je však magnetické udržiavacie pole pevne zvolené rozmiestnením permanentných magnetov 10, ktoré sú použité i na vytvorenie magnetického poľa 14, 29 nad katódou. Riadenie stupňa udržania plamny v udržiavaoom poli možno v tomto zariadení vykonávať pohybom anódového nadstavca 31 naprieč hranicou udržiavacieho priestoru okolo katódy 2, vlastne naprieč siločiar 29. Najvyšší stupeň udržanie plazmy sa dosiahne pri vysunutí nadstavca 31 von z udržiavacieho priestoru, až za rovinu katódy 2. Pri postnnpnom zasúvarní nadstavca 31 smerom do udržiavacieho priestoru, t. j. do oblastí so stále nižšou indukciou magnetického poľa, stále viac elektrónov a iónov z udržiavacieho priestoru dopadá na anódový nadstavec 31, kde rekombinujú, čim sa znižuje hustota plazmy v celom udržiavacom priestore, teda i okolo substrátov. Takto je možné regulovať intenzitu bombardovania substrátov časticami z plazmy a tedai vlastnosti rastúcich vrstiev. Pohybom anódového nadstavca 31 sa teda fakticky mení poloha anódy vzhľadom na magnetické pole.Druh nabitých častíc, ich počet a energia, ktoré bombardujú substráty, je možné ovplyvniť udržiavaním povrchu substrátov na zvolenom potenciáli. Pre vodivé substráty a vodivć vrstvy možno použit zdroje 7 jednosmemého alebo vysokofrekvenčného napätia Us. Pre pripad nevodivých substrátov a/alebo nevodivých vrstiev je nutné použiť zdroje 7 vysokoůekvenčného napätia Us. Ak je ale zdroj Us odpojený, substráty s rastúcimi vrstvami sú na plàvajůcom potenciáli a v dôsledku rozdielu medzi potenciálom plazmy a plávajúcim potenciálom sú rastúce vrstvy bombardovarné urýchlenými kladnýrni iónmi a súčasne elektrónmi v rovnakom množstve. Veľkosť plávajúceho potenciálu a hustota plazmy, ktoré určujú hustotu toku bombardujúcich častíc, možno potom ovplyvňovať predovšetkým stupňom udržanie plamny, napr. pohybom anódového nadstavca 31, tiež veľkosťou tlaku plynu, výkonom rozprašujúceho výboja, pripadne menou vzdialenosti držiaka substrátu od katody. Tento spôsob, používajúci plávajúci potenciál substrátov má predovšetkým tú výhodu, že je rovnako vhodný pre nevodivé i vodivé substráty a pre nevodivé i vodivé vrstvy.Na obr. 3 je znázomené riešenie vybavené štyrmi katódami a pomocnými elektródarni. Komora 1 zariadenia má tvar osembokého hranola s osou umiestnenou zvisle a je vyrobená z nemagnetickćho vodivého materiálu, napr. nemagnetickej nehrdzavejúcej ocele a súčasne tvorí anódu 3. V osi komory 1 je zospodu naniestnený kruhový držiak 4 substrátov S, ktorý sa môže otáčať pomocou motora 34, umiestrnerrého pod dnom komory. Ddiak 4 je cez odpor R 35, ktorého hodnota je nastaviteľná v rozsahu O do oo Q, pripojený na komoru l. V štyroch zvislých stenách komory sú po 90 ° pomocou prirub 36 upevnené štyri obdĺžnikové katodové zostavy 37. Každá katodová zostava 37 je zlokná z obdĺžnikovej katódy 2, z magnetický vodivej zadnej dosky 38 a z pemnarnentných magnetov 10, usporiadaných do dvoch skupín 27, 28, z ktorých prvá skupina 27 je umiestnená za stredom katódy a druhá skupina 28 za jej obvodom, analogicky k zariadeniu podľa obr. 2. Okrem magnetov v katódových zostavách 37 sú zdrojmi udržiavacieho multipolárneho magnetického poľa permanentné magnety 10, romriestnerné mimo komory l a to takmer pravidelne, jednak na plášti komory 1, v skupinách tvoriacich zvisle rady, zhodne orientovaných magnetov a orientovaných opačne než susedné rady, jednak sú magnety 10 rouniestnené z vonkajška na podstavách komory l a orientované striedavo v šachovnicovom usporiadarní. Magnetické pole magnetov na okrajoch plášťa nadväzuje na pole magnetov na okrajoch podsláv. Pritom tie miesta 39 na plášti okolo katódy, kde by pri úplne pravidelnom usporiadaní magnetov 10 mali byt umiestnené magnety zhodne orientované s druhou skupinou 28 magnetov za katodou 2, sú ponechané prázdne. Zariadenie je ďalej vybavené ôsmimi elektrodanri 40, ktorých povrch výhodne tvorí materiál katódy 2. Tieto elektródy 40 sú vedené udržiavacím priestorom rovnobežne s osou komory 1, pričom vždy dve pomocné elektródy 40 sú Luniestnerné v blizkosti jednej katódy 2, a to na opačných okrajoch tejto katody 2. Všetky elektrody 40 sú izolovane vyvedené cez podstavu komory 1 na zdroj 41 napätia UE, umiestnený mimo komory a dodávajúci

MPK / Značky

MPK: C23C 14/34

Značky: vrstiev, spôsob, tohoto, spôsobu, vykonávanie, naprašovania, zariadenie

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/13-277865-sposob-naprasovania-vrstiev-a-zariadenie-na-vykonavanie-tohoto-sposobu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob naprašovania vrstiev a zariadenie na vykonávanie tohoto spôsobu</a>

Podobne patenty