Установка для нанесения многослойных тонкопленочных покрытий методом магнетронного распыления

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники(72) Авторы Достанко Анатолий Павлович Свадковский Игорь Витальевич Голосов Дмитрий Анатольевич Завадский Сергей Михайлович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники(57) 1. Установка для нанесения многослойных тонкопленочных покрытий методом магнетронного распыления, содержащая вакуумный пост, две магнетронные распылительные системы протяженного типа, ионный источник на основе ускорителя с анодным слоем протяженного типа, карусель барабанного типа с подложкодержателями, систему газоснабжения, источник питания ионного источника и источник питания магнетронных распылительных систем, отличающаяся тем, что магнетронные распылительные системы и ионный источник располагаются на двух боковых фланцах вакуумной камеры, при этом одна из магнетронных распылительных систем размещена совместно с ионным источником на одном фланце таким образом, что для обеспечения формирования тонкопленочных слоев с заданной однородностью свойств магнетронная распылительная система расположена с внутренней стороны фланца, а ионный источник - с внешней стороны фланца.(56) 1. Рекламный проспект установки магнетронного нанесения многослойных покрытий модели 502 фирмы ., 1998. 2. Рекламный проспект Сморгонского завода оптического станкостроения (установка ВУ-700). - 1993 (прототип). 918 Установка относится к вакуумной технике, в частности к оборудованию для получения тонкопленочных металлических покрытий ионно-плазменными методами, и может быть использована в производстве изделий электронной техники для получения многослойных металлических покрытий повышенной (до 5 и более микрон) толщины методом магнетронного распыления. Известна установка для нанесения многослойных покрытий методом магнетронного распыления 1. В такой установке для нанесения металлических покрытий используются две фланцевые магнетронные распылительные системы протяженного типа. Для ионной очистки подложек используется ВЧ ионный источник, размещенный в отдельной камере. Недостатком данной установки является то, что ионный источник установлен в дополнительной камере, что не обеспечивает высокую эффективность процесса ионного перемешивания на границе пленка-подложка, пленка-пленка. Наиболее близкой к предлагаемой установке по технической сущности и достигаемому эффекту является вакуумная установка, содержащая подложкодержатель барабанного или карусельного типа, две магнетронные распылительные системы протяженного типа и два ионных источника протяженного типа 2. Недостатком данной установки является сложность реализации режима одновременного функционирования ионного источника и магнетронной распылительной системы, что не всегда позволяет обеспечить требуемую адгезию наносимых тонкопленочных слоев. Задачей данной полезной модели является расширение функциональных возможностей метода магнетронного распыления, а именно нанесение тонкопленочных структур с заданной однородностью свойств по поверхности подложки, а также обеспечение формирования слоев значительной толщины с повышенными адгезионными характеристиками. Указанная задача решается тем, что в установке для нанесения многослойных тонкопленочных покрытий методом магнетронного распыления, содержащей вакуумный пост,две магнетронные распылительные системы протяженного типа, ионный источник на основе ускорителя с анодным слоем протяженного типа, карусель барабанного типа с подложкодержателями, систему газоснабжения, источник питания ионного источника и источник питания магнетронных распылительных систем, при этом магнетронные распылительные системы и ионный источник располагаются на двух боковых фланцах вакуумной камеры,при этом одна из магнетронных распылительных систем размещена совместно с ионным источником на одном фланце таким образом, что для обеспечения формирования тонкопленочных слоев с заданной однородностью свойств магнетронная распылительная система расположена с внутренней стороны фланца, а ионный источник - с внешней стороны фланца. Это позволяет обеспечить нанесение тонкопленочных структур с заданной однородностью свойств по поверхности подложки при ограниченных габаритах фланцев Ионный источник включается перед нанесением очередного слоя и обеспечивает стимуляцию разряда магнетрона, что позволяет добиться одновременного функционирования магнетронной распылительной системы и ионного источника при пониженных давлениях и таким образом достигнуть эффекта перемешивания начального слоя пленки. На фиг. 1 показано схематичное изображение установки для нанесения многослойных тонкопленочных покрытий методом магнетронного распыления. На фиг. 2 приведена временная диаграмма функционирования ионного источника и магнетронных распылительных устройств. Установка содержит вакуумную камеру 1. Для обеспечения равномерности осаждаемых покрытий в вакуумной камере установлена карусель барабанного типа 2. Подложки устанавливаются на съемные подложкодержатели 3. Магнетронная распылительная система 4 располагается на одном из боковых фланцев 5. Система газоснабжения обеспечивает подачу рабочего газа (аргон) как в ионный источник, так и в объем вакуумной камеры. Расход рабочего газа контролируется с помощью автоматических регуляторов расхода газа 6. На боковых фланцах вакуумной камеры установлены ионный источник на основе ускорителя с анодным слоем и две магнетронных распылительных системы. Ионный ис 2 918 точник 7 располагается совместно с магнетронной распылительной системой 8 на другом фланце, причем магнетронная распылительная система расположена с внутренней стороны фланца, а ионный источник - с внешней стороны фланца. Такое размещение позволило исключить взаимное влияние магнитных полей магнетронной распылительной системы и ионного источника и позволило разместить на одном фланце ограниченного размера два технологических устройства, что в результате обеспечило формирование тонкопленочных слоев с заданной однородностью свойств. Анодное напряжение ионного источника подается от блока питания (БПИИ). Питание магнетронных распылительных систем осуществляется от одного блока питания с коммутацией выходного силового напряжения. При этом для формирования многослойных металлических покрытий повышенной (до 5 и более микрон) толщины ионный источник включается перед нанесением очередного слоя, а затем подается напряжение на одно из магнетронных распылительных устройств. Разряд ионного источника стимулирует зажигание разряда в магнетронном распылительном устройстве при относительно низком давлении рабочего газа (0,06-0,1 Па). Подобные режимы функционирования позволяют обеспечивать формирования слоев значительной толщины с повышенными адгезионными характеристиками. Установка работает следующим образом. После достижения предельного давления в камере (10-3 Па) для устранения загрязнений мишеней магнетронных распылительных систем осуществляется очистка мишени путем ее распыления на заслонку. Для этого в газораспределительную систему ионного источника подается аргон до давления 0,08-0,1 Па и производится поочередное включение магнетронных распылительных систем. При этом подложки отводятся в сторону от распыленного потока с помощью карусели. По окончанию очистки мишеней производится очистка подложек. Для этого в газораспределительную систему ионного источника подается аргон до давления (3,0-4,0)10-2 Па. Производится включение ионного источника и одновременно - вращение карусели. По окончанию очистки при включенном ионном источнике в камеру подается аргон до общего давления 0,08-0,1 Па и производится включение магнетронной распылительной системы МРС 1. При этом разряд ионного источника стимулирует возникновение разряда магнетронной распылительной системы и обеспечивает ее работу при пониженных давлениях. Одновременная работа магнетронной распылительной системы и ионного источника позволяет добиться эффекта перемешивания растущего слоя с предыдущим слоем и значительно увеличить адгезионные характеристики покрытия. После осаждения пограничного слоя ионный источник выключается и производится дальнейшее напыление слоя до заданной толщины. В случае необходимости создания последующего слоя производится коммутация магнетронных распылительных систем и напылению очередного слоя предшествует активация поверхности ионным источником и создание переходного слоя путем включения ионного источника и последующего включения магнетронной распылительной системы МРС 2. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.