Магнетрон с увеличенным коэффициентом использования материала мишени

Полезная модель относится к плазменной технике и предназначена для нанесения, посредством магнетронного распыления, металлических и полупроводниковых покрытий в виде тонких пленок на различные изделия. Полезная модель может быть использована в электронике, наноэлектронике, электротехнике, машиностроении, оптике.
Наиболее близким аналогом полезной модели является конструкция по патенту Российской Федерации №2102527 (20.01.1998), содержащая боковые и периферийные магниты, а также магнитопровод, которые замыкают нижние торцы периферийных магнитов.
Недостаток прототипа - недостатком прототипа, является то, значительная часть магнитного потока замыкается на периферийных магнитах, что при напылении металлов, негативно сказывается на свойствах пленки.
Технический результат состоит в увеличении полезного коэффициента использования материала мишени, за счет увеличенного магнитного потока, направленного от распыляемого материала.
3
Технический результат достигается тем, что магнетрон с увеличенным коэффициентом использования материала мишени имеет магнитную систему, согласно полезной модели, состоящую из магнитопровода, внешних магнитов и вертикально расположенных внутренних магнитов, отличающийся тем, что внешние магниты выполнены из неодимовых магнитов размером 15×15 мм, и с плотностью магнитной энергии 366-390 килоДжоуль/м, а вертикально расположенные внутренние магниты выполнены в виде двух пластин из магнитомягкого материала.
На фиг. 1 изображена магнитная система (вид сверху); на фиг. 2 - общий вид магнетрона (вид сбоку).
Полезная модель включает внешние постоянные ниодимовые (NeFeB) магниты 1 (плотность магнитной энергии 366-390 килоДжоуль/м3) 1 размером 15×15мм, вертикально расположенные две внутренние пластины 2. Внешние магниты 1 расположены по периметру с образованием замкнутого контура, внутри которого размещены пластины 2, из магнитомягкого материала, что обеспечивает создание замкнутого магнитного поля для получения локализованной плазмы (незамкнутое поле создает магнитный коридор к подложке, для распыляемых частиц), магнитопровод 3, корпус магнетрона 4, (соотношение длины и ширины один к семи), штуцеры охлаждения 5, служащие элементами крепления магнитной системы и катода к фланцу вакуумной системы, через них, также, подводится питающее напряжение, катодное основание 6, плоскую мишень (катод) 7, водяное охлаждение 8, втулки из фторопласта 9.
Работа магнетрона основана на свойствах катодной области аномального тлеющего газового разряда, в которой плоская мишень распыляется под действием ионной бомбардировки. Приложенное в области катода, перпендикулярно электрическому, магнитное поле позволяет снизить рабочее давление плазмообразующего газа без уменьшения интенсивности ионной бомбардировки и улучшить условия транспортировки распыляемого вещества к подложке. Это происходит благодаря уменьшению рассеяния, вызванного соударениями с молекулами газа. Между катодом и подложкой возникает зона низкотемпературной плазмы. Распыляемые частицы осаждаются в виде тонкого слоя на подложку, а также частично рассеиваются и осаждаются на стенках рабочей камеры.
Характерной особенностью магнетрона является использование специальной магнитной системы, которая создает над распыляемой мишенью замкнутое по контуру туннелеобразное магнитное поле. Благодаря этому полю создаются условия для получения локализованной плазмы высокой плотности и, соответственно, высокой плотности ионных токов. В результате достигается высокая производительность распыления материалов. Конструктивные принципы построения магнетронных устройств позволяют достаточно просто реализовать задачу нанесения однородных покрытий на широкоформатные поверхности.
Особенность магнитной системы (фиг.  1) разработанного магнетрона состоит в том, что над поверхностью мишени 7 создается не только арочное магнитное поле, но и дополнительное поле, которое «выталкивается» от мишени и способствует дополнительной ионизации распыленных частиц, что позволяет повысить скорость распыления, равномерность получаемого покрытия.
Диодная система плоская мишень (катод) 7 и корпус камеры (анод), позволяет достичь высоких плотностей разрядного тока и высоких скоростей осаждения, слабого воздействия вторичных электронов на подложку.
Технические характеристики магнетрона:
1) материал катода магнетрона - Ti, Al, Cr, Zr, Сu, Sn;
2) размер мишени - 596×65×10 мм;
3) величина магнитной индукции на поверхности мишени - 0,35 Тл;
4) расстояние мишень-подложка 100-350 мм;
5) расположение мишени - вертикальное;
6) рабочий ток магнетрона 5-12 А;
7) рабочее напряжение на магнетроне 300-700 В;
2
2
8) возможность работы в среде реактивных газов N, О и др.
2
2
ивных газов N, О и др.