Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PLANAR MAGNETRON SPUTTERING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/189337
Kind Code:
A1
Abstract:
The device comprises a vacuum chamber, in which an anode and a cathode with a target electrode are arranged, and comprising a magnetic system, a cathode unit and a system for cooling the cathode unit with a liquid, wherein, in the cathode unit, the magnetic system is fastened to a disc which is manufactured from magnetically soft material and is fastened to a bladed disc holder which can rotate under the action of a stream of the cooling liquid, the magnetic system comprises a group of permanent magnets which are mounted on the disc, the like poles of each group are placed around a contour of defined radius of the circumference of an involute, wherein one of the groups of magnets is arranged outside said contour, while a second group of magnets is arranged inside said contour, the poles of magnets of opposite polarity of the second group are arranged opposite the poles of one of the groups of magnets that is arranged along said contour, wherein the magnetic groups create a closed contour, the cathode unit comprises a mechanism for adjusting the frequency of rotation of the magnetic system, the device is implemented both under conditions of rotation of the magnetic system and so as to be operable in a stationary mode, the magnetic system can adjust the distance between the poles of magnets of opposite polarity that are included in the magnetic group of magnets within a range of 3-10 mm, and the frequency adjustment mechanism additionally comprises a program control device.

Inventors:
BERISHVILI ZAUR (GE)
Application Number:
PCT/GE2016/000005
Publication Date:
December 01, 2016
Filing Date:
April 26, 2016
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BERISHVILI ZAUR (GE)
International Classes:
C23C14/35
Domestic Patent References:
WO2012143087A12012-10-26
Foreign References:
GE20135725B
RU2364661C22009-08-20
RU134932U12013-11-27
RU2242821C22004-12-20
Download PDF:
Claims:
Формула

Планарное магнетронное распылительное устройство, которое содержит вакуумную камеру, в которой размещены анод, катод с дисковой мишенью, и содержащий магнитную систему катодный узел, систему охлаждения катодного узла жидкостью, при этом в катодном узле магнитная система закреплена на изготовленном из магнитомягкого материала диске, который закреплена на держателе диска с лопастями, который выполнен с возможностью вращения под воздействием потока охлаждающей жидкости, магнитная система содержит группы постоянных магнитов, установленных на диске, одноименные полюса каждой группы расставлены по контуру определенного радиуса окружности эвольвенты, при этом одна из групп магнитов расположена снаружи указанного контура, а вторая группа магнитов расположена внутри указанного контура, напротив полюсов одной из групп магнитов размещенной вдоль указанного контура, расположены полюса магнитов противоположной полярности второй группы, при этом магнитные группы создают замкнутый контур, отличается тем, что катодный узел устройство содержит механизм регулирования частоты вращения магнитной системы, устройство выполнено как в условиях вращения магнитной системы, так и с возможности работы в стационарном режиме, магнитная система выполнена с возможностью регулирования расстояния между полюсами входящих в магнитную группу магнитов с противоположной полярностью в интервале 3-10мм, механизм регулирование частоты дополнительно содержит устройство программного управления

Description:
Описание

ПЛАНАРНОЕ МАГНЕТРОННОЕ РАСПЫЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электронному машиностроению и может быть использовано для получения материалов с определенными, улучшенными физическими свойствами, в том числе для получения тонких пленок с помощью технологии магнетронного распыления в вакууме, с целью их применения преимущественно в производстве изделий микроэлектроники, оптики, квантовой техники, интегральной оптики, и в сфере развития наноэлектроники .

Планарное, с плоским катодом-мишенью, магнетронное распылительное устройство, работающее по системе Пеннинга, известно давно. Оно и сегодня актуально и широко используется в разных отраслях науки и техники. Обычно планарное магнетронное распылительное устройство содержит анод и катод-мишень, изготовленную из распыляемого материала. Для формирования на ее поверхности плазмы используется магнитное поле, магнитные линии которого проходят через поверхность материала катод- мишени, образуя "магнитный туннель" над поверхностью мишени в виде замкнутой петли. Наиболее интенсивное распыление материала мишени (максимальная эрозия мишени) возможно лишь на участке поверхности мишени, расположенном вдоль осевой линии зоны газового разряда, где компонента магнитного поля параллельна дисковой мишени, т.е. перпендикулярна электрическому полю и имеет максимальную величину, убывая к его периферии. В том случае, когда формирование зоны эрозии происходит при стационарной (неподвижной) магнитной системе, как это бывает в широко распространенных планарных магнетронных распылительных устройствах, зоны эрозии образуются только в тех местах дисковой мишени, где над ее поверхностью существует зона газового разряда, при этом большая часть мишени не подвергается распылению, что обуславливает низкий коэффициент ее использования (~25— 30%).

К числу методов повышения равномерности зоны распыления дисковой мишени и эффективных способов управления процессом распыления можно отнести применение подвижных (вращающихся) относительно поверхности мишени магнитных полей, а также улучшение конструкции магнитной системы магнитного блока. Кроме того, в процессе распыления в результате ионной бомбардировки дисковая мишень может разогреваться до высокой температуры. Поэтому неотъемлемым элементом катодного узла планарного магнетронного распылительного устройства является система эффективного охлаждения дисковой мишени, позволяющая прикладывать большую электрическую мощность и тем самим повышать скорость распыления материала мишени.

Известно устройство ионно-плазменного распыления в вакууме /1/, содержащее вакуумную камеру, в которой размещены кольцеобразный анод, расположенный в непосредственной близости от анода катод с дисковой мишенью, образующие катодный узел, магнитная система, расположенная внутри катодного узла и имеющая по меньшей мере одну пару постоянных магнитов противоположной полярности, установленных на диске и на держателе диска с возможностью вращения, расположенных на этом держателе по замкнутому контуру по меньшей мере одного вытянутого от центра лепестка на равном расстоянии от этого контура и по разные стороны от него выполнен по эвольвенте, и средство охлаждения катодного узла. Согласно изобретению, в описанном варианте устройства форма полюсных наконечников повторяет единый замкнутый контур, по которому размешены постоянные магниты.

Указанное изобретение не позволяет достичь удовлетворительных результатов, конкретно, как это показано выше, входящее в магнитную систему множество пар постоянных магнитов (подразумевается множество постоянных магнитов с противоположной полярностью) имеют соответствующие полюсные наконечники, расположенные на равном расстоянии по траектории эвольвенты и образующие замкнутый контур. Здесь во первых, не указано, на каком расстоянии между собой расположены полюсные наконечники множества пар постоянных магнитов, и, во вторых, не изучены и не выявлены возможности регулирования на поверхности дисковой мишени величины магнитного поля и его конфигурации изменением расстояния между полюсными наконечниками множества пар постоянных магнитов.

Известно также описанное в патентном документе устройство ионно-плазменного распыления материалов в вакууме 121, включающее катод-мишень, магнитный блок, расположенный на диске, на держателе диска с возможностью вращения, узел охлаждения с трубопроводом для подачи и слива воды. Магнитная система закреплена на диске и на держателе диска, имеющем на контуре распределенные лопасти. Магнитный блок, вращающийся под воздействием потока охлаждающей воды, на поверхности распыляемой мишени создает вращающееся магнитное поле с замкнутой арочной конфигурацией, и обеспечивает равномерное распыление поверхности мишени.

Недостаток указанного устройства ионно-плазменного распыления в вакууме состоит во первых в том, что в ее конструкции не предусмотрен механизм регулирования частоты вращения магнитной системы, во вторых, в описании изобретения в анализе полученных результатов не указан присутствующий в конструкции устройства ионно-плазменного распыления в вакууме один из существенный недостатков, конкретно, совместно с распылением катода-мишени, на поверхности мишени, реализованная в результате равномерного распределения интенсивности ионной бомбардировки поверхности мишени зона распыления с плоской геометрией профиля формы дна вызывает, совместно с распылением (износом) мишени, на его поверхности изменение магнитного поля и его конфигурации. В итоге меняются параметры магнетронной плазмы, и все это, в частности, негативно отражается на стабильности характеристик конденсированных на подложке пленок.

Наиболее близким к изобретению по технической сути является планарное магнетронное распылительное устройство /3/, которое содержит вакуумную камеру, в которой размещены анод, катод с дисковой мишенью, и катодный узел, содержащий магнитную систему, держатель подложки и систему охлаждения катодного узла жидкостью, при этом в катодном узле магнитная система закреплена на диске, изготовленном из магнитомягкого материала и держатель диска с лопастью, который выполнен с возможностью вращения под воздействием потока охлаждающей жидкости, магнитная система содержит группу постоянных магнитов, размещенных на диске, одноименные полюса каждой группы распределены по контуру соответственно радиусу окружности эвольвенты, при этом одна из групп магнитов расположена снаружи указанного контура, а вторая группа магнитов расположена внутри указанного контура, напротив полюсов одной из групп магнитов, размешенных вдоль указанного контура, расположены удаленные на одно и то же расстояние магниты второй группы с полюсами противоположной полярности соответственно, магнитные группы создают замкнутый контур, между анодом и держателем подложки помещен электрод, имеющий форму полого цилиндра, который расположен около держателя подложки и выполнен с возможностью подачи на него напряжения.

Указанное изобретение не позволяет достичь удовлетворительных результатов, конкретно, входящий в магнитную систему множество пар постоянных магнитов с противоположной полярностью расставлены по траектории эвольвенты, удалены друг от друга на равные расстояния и создают замкнутый контур, здесь во первых, не указано, на каком расстоянии находятся пары магнитов друг от друга, и, во вторых, не изучено и не выявлено влияние изменения расстояния между парами магнитов, вызывающее на поверхности дисковой мишени изменение величин магнитных полей и их конфигурации.

Техническим результатом изобретения является возможность корректировки параметров распыления с помощью механизма регулирования частоты вращения магнитной системы и изменением частоты сканирования ионной бомбардировки поверхности дисковой мишени, соответственно износу мишени и изменением расстояния между входящими в магнитную группу магнитами с противоположной полярностью, регулирование величины магнитных полей и их конфигурации на поверхности дисковой мишени, и этим путем осуществлять управление параметрами магнетронной плазмы и, соответственно, процессом распыления дисковой мишени.

Сущность изобретения состоит в том, что планарное магнетронное распылительное устройство, которое содержит вакуумную камеру, в которой размещены анод, катод с дисковой мишенью, и содержащий магнитную систему катодный узел, систему охлаждения катодного узла жидкостью, при этом в катодном узле магнитная система закреплена на изготовленном из магнитомягкого материала диске и на держателе диска лопастями, который выполнен с возможностью вращения под воздействием потока охлаждающей жидкости, магнитная система содержит группы постоянных магнитов, установленных на диске, одноименные полюса каждой группы расставлены по контуру определенного радиуса окружности эвольвенты, при этом одна из групп магнитов расположена снаружи указанного контура, а вторая группа магнитов расположена внутри указанного контура, напротив полюсов одной из групп магнитов размещенной вдоль указанного контура, расположены, на одном и том-же расстоянии полюса магнитов противоположной полярности второй группы, магнитные группы создают замкнутый контур, отличается тем, что устройство дополнительно содержит вмонтированный в катодный узел, закрепленный на катоде механизм регулирования частоты вращения магнитной системы, с возможностью регулирования частоты вращения в интервале 0-80 об/мин, устройство функционирует как в условиях вращения магнитной системы, так и при работе в стационарном режиме, магнитная система выполнена с возможностью регулирования расстояния между полюсами входящих в магнитную группу магнитов с противоположной полярностью в интервале 3-10мм, механизм регулирование частоты дополнительно содержит устройство программного управления.

Для достижения поставленных в изобретении целей использовано преимущество описанной выше конструкции, которое обусловлено наличием вращающегося магнитно- го поля с контуром эвольвенты и, соответственно, постоянным сканированием зоны распыления на поверхности дисковой мишени, и в процессе распыления наличием плоской формы дна распыления на поверхности мишени, что указывает на равномерное перераспределение зоны интенсивного распыления на всей поверхности мишени. В предложенном изобретении магнитная система в катодном узле закреплена на диске, изготовленном из магнитомягкого материала, и держателе диска с лопастью, который приходит во вращение под воздействием потока охлаждающей жидкости, с целью регулирования частоты его вращения в катодном узле смонтирован механизм регулирования частоты вращения.

Эти и другие цели будут выявлены при описания конкретных примеров выполнении. Планарное магнетронное распылительное устройство представлено четырьмя фигурами. На фиг.1 (аксонометрия) и на фиг.З (продольный разрез) изображено планарное магнетронное распылительное устройство, на фиг.2 показаны четыре варианта магнитной системы с контурами эвольвенты, а на фиг.4 (вид сверху) показан диск с устройством сопла, с направляющим отверстием и с лопастями.

Планарное магнетронное распылительное устройство (фиг.1) содержит катод 1, закрепленную на опорном фланце 2 дисковую мишень 3, которые образуют катодный узел 4. В непосредственной близости от катода 1 и опорного фланца 2 расположен кольцеобразный анод 5, внутри катодного узла 4 расположена магнитная система 6, состоящая из множества пар постоянных магнитов 7 противоположной полярности и соответственный с этим постоянным магнитам 7 две полюсные наконечники 8. Постоянные магниты 7 с их взаимно противоположной полярностью закреплены на диске 9, изготовленном из магнитомягкого материала, с возможностью вращения по направлению стрелка А, а полюсные наконечники 8 закреплены на постоянных магнитах 7. Постоянные магниты 7 расставлены на диске 9 по траекториям двух вытянутых от центра лепестков, образующим единый замкнутый контур. Постоянные магниты 7 расположены на ровном расстоянии от этого контура и по разные стороны от него.

Целесообразно, чтобы множество пар постоянных магнитов, которые создают замкнутый контур, было расположено на траектории такой эвольвенты, которая выполнена в соответствии со следующим уравнением: arc cos— [1]

г 0

где φ и г - координаты текущей точки эвольвенты в полярной системе координат с полюсом в центре И дисковой мишени. г 0 - радиус не распыляемой зоны 12 дисковой мишени 3 (фиг1 и 2), С - постоянный коэффициент, определяемый из условия замкнутости эвольвенты 10. При r=R, φ=- , где π = З 4 ... , R - внешний радиус зоны распыления дисковой мишени 13, n = 1,2,3, Такое конструктивное выполнение магнитной системы катодного блока, в случае любого метода вращения, позволяет равномерное перераспределение интенсивности ионной бомбардировки и, соответственно, зоны распьшения, и реализацию плоской дна формы профиля геометрии зоны распыления на всей поверхности дисковой мишени.

В описанном варианте выполнения устройства (п = 2) форма выполнения полюсных наконечников 8 (фиг. 1) повторяет форму единого замкнутого контура, по которому расположены постоянные магниты 7. Диск 9 закреплен с возможностью вращения на трубопроводе 14, коаксиально установленном с трубопроводом 15 и соединен с патрубком 16 для подачи жидкости по направлению В к катодному узлу 4. Трубопровод 14 соединен с патрубком 17 для слива жидкости из катодного узла 4 по направлению стрелки С. Трубопроводы 14 и 15 с протекающей по ним жидкостью служат одновременно и элементами средства вращения магнитной системы 6 и средством 18 охлаждения катодного узла 4. Стержень с упорной штангой 21 и закрепленный на патрубке 15 с возможностью вращения приводной стержень 22 представляет собой механизм регулирования частоты вращения магнитной системы ( более подробно описана внизу). Механизм регулирования частоты вращения дополнительно содержит устройство программного управления (на рисунке не показано).

В выполненном варианте приведенного примера катодный узел 4 совместно с анодом 5 помещены в вакуумную камеру 19. Магнитная система 6, в которой постоянные магниты 7 расположены по единому замкнутому контуру эвольвенты 10, что ясно видно на фиг. 26, для значения п=2 вычисленной из выражения /1/. Когда внешний радиус дисковой мишени 3 /? 1 =41 мм /фиг. 1/ и ширина полюсных наконечников 8 ё=10мм, внешний радиус зоны 13 распыления дисковой мишени 3 составляет R=R 1 - d= 31мм. При п=2 и <р=^ радиус нераспыляемой зоны 12 мишени 3, исходя из выражения /1/, будет соответствовать г 0 =10,43.

Графические изображения эвольвенты на дисковой мишени, вычисленные из выражения /1/ для значений п= 1,2,3 и 4, показаны на фиг.2 (вид сверху), где п=1 соответствует рисунок а; п=2 рисунок б; п=3 рисунок в и п=4 рисунок г.

Описанное выше планарное магнетронное распылительное устройство работает следующим образом: в рабочей камере 19 (фиг.1) посредством инертного газа создается рабочее давление и на катоде 1 с дисковой мишени 3 подаче постоянное напряжении (400- 500 В, ток ионизации 1-5 А) над поверхностью мишени 3 загорается газовый разряд, конфигурация которого повторяет форму единой замкнутого контура эвольвенты. В результате вращения магнитной системы 6, ось вращения которой совпадает с центром 1 1 дисковой мишени 3, зона газового разряда плазмы 20 перемещается синхронно с областью магнитного поля с максимумом, над все новыми не распыленными участками дисковой мишени 3, и эти участки поочередно подвергаются интенсивному распылению, в результате чего образуется зона эрозии, охватывающая большую часть площади поверхности дисковой мишени 3. Таким образом, планарное магнетронное распылительное устройство обеспечивает получение на максимально возможной площади дисковой мишени 3 вектор напряженности магнитного поля, параллельный почти всей поверхности мишени.

Согласно изобретения, на поверхности дисковой мишени 3 планарного магнетронного распылительного устройства /фиг. 3/ в зоне плазмы 20 газового разряда, магнитное поле по величине и конфигурации, а также соответствующая ему интенсивность ионной бомбардировки, расположены перпендикулярно по отношению к замкнутому контуру центральной линии эвольвенты 10 (фиг. 2) составленный согласно определенного радиуса окружности эвольвенты, и на этой центральной линии эвольвенты они достигают максимального значения и монотонно убывают к его периферии. Интенсивность ионной бомбардировки на поверхности дисковой мишени 3 и соответствующая ей зона плазмы 20 постоянно синхронно передвигается в общем по направлению напряженности магнитных полей постоянных магнитов 6. С помощью вмонтированного в катодный узел 4 механизма регулирования частоты вращения становится возможным на поверхности дисковой мишени 3 регулированием частоты сканирования ионной бомбардировки корректировка параметров распыления соответственно износу мишени. Кроме того, с целью корректировки параметров распыления дисковой мишени 3, достигнута возможность регулирования магнитного поля на поверхности дисковой мишени 3 по величине и конфигурации изменением расстояния в интервале 3-10мм между полюсными наконечниками противоположной полярности входящих в магнитную группу магнитов, расположенных вдоль замкнутого контура центральной линии эвольвенты 10 (фиг. 2).

Планарное магнетронное распылительное устройство содержит вакуумную камеру 1 (фиг. 3) с размешенным в камере кольцеобразным анодом 2, расположенным в непосредственной близости от анода 2 катод 3 с дисковой мишенью 4, образующие катодный узел 5. Внутри катодного узла 5 на диске 7, выполненном из магнитомягкого материала, расположена закрепленная магнитная система 6 и держатель диска 16 с возможностью посредством гидравлического средства 8 вращения. В совокупности они создают средство 9 эффективного охлаждения катодного узла 5. Постоянные магниты 13, закрепленные на диске 7 и двух, вытянутых от центра лепестка траекториях, создают единый замкнутый контур из групп магнитов 13. Одноименные полюса каждой группы магнитов расставлены по контуру центральной линии эвольвенты, составленной согласно определенного радиуса окружности эвольвенты, одна из группа магнитов расположена снаружи указанного контура, а вторая группа магнитов внутри контура. Напротив полюсов одной группы магнитов, размещенных вдоль указанного контура на одинаковом расстоянии, расположена вторая группа магнитов с полюсами противоположной полярности.

Анод 2 изолирован от катода 3 посредством изолятора 10. держатель мишени 36 закреплен на катоде 3 посредством гайки 11. Для обеспечения вакуумной герметизации между держателем мишени 36 и катодом 3 расположена резиновая прокладка 12. Гидравлическое средство 8 вращения магнитной системы 6 содержит коаксиально расположенные трубопроводы 14 и 15 и держатель диска 16, имеющие по периферии лопасти 17. Один из трубопроводов 14- периферийный, предназначен для подачи жидкости по направлению стрелки В к катодному узлу 5 и имеет установленные на выходном отверстии 18 два сопла 19 (фиг. 4). Центральный трубопровод 15 (фиг. 3) предназначен для слива жидкости (по направлению стрелки С) из катодного узла 5, и его выходное отверстие 20 расположено напротив держателя мишени 36. В описываемом варианте сопла 19 устройство ( фиг. 4) выполнены в теле сопла диска 21, закрепленном на центральном трубопроводе 15. Лопасти 17 (фиг. 3 и 4) направлены в сторону сопла 19 выходных отверстий 22. Держатель диска 16 (фиг. 3) установлен на центральном трубопроводе 15 посредством втулки 23 с возможностью вращения. Втулка 23 закреплена на трубопроводе 15 посредством гайки 24. На стороне 25 держателя диска 16, противоположной стороне 26, на которой расположены лопасти 17, закреплен диск 7 с магнитной системой 6. Между торцами 27, 28 и 29 образован канал 33, в котором расположен держатель диска 16, диск 7 и магнитная система 6, катод 3 с внутренней поверхностью 30, рабочая поверхность 31 магнитной системы 6, и внутренняя поверхность 32 держателя мишени 36. Образован канал 33, сообщающий выходное отверстие 22 (фиг. 4) сопел 19 с выходным отверстием 20 (фиг. 4) центрального трубопровода 15. Средством 9 охлаждения катодного узла 5 служат трубопроводы 14, 15 и канал 33 с протекающей по ним жидкостью. Трубопроводы 14 и 15 соответственно соединены с патрубками 34 и 35 для подачи жидкости от источника жидкости и ее слива в емкость (на чертеже не показано).

Согласно изобретения, механизм регулирования частоты вращения магнитной системы устроен следующим образом: в теле сопла диска 21 (фиг.4) расположено направляющее отверстие 37, в котором расположена упорная штанга 38 (фиг. 3) с возможностью перемещения в сторону 26 держателя мишени 16. На выходе трубопровода 14 в теле катода 3 в одном из существующих шести отверстий нарезана резьба (на чертеже не показана), и в нее завинчен стержень 39, продолжением которого является упорная штанга 38. Второй конец стержня 39 выполнен с возможностью осуществления вращательного движения и расположен в области трубопровода 14. Указанный стержень находится в зацеплении с приводным стержнем 40 и на патрубке 34, с возможностью вращения через уплотнители 41 выходит наружу конструкции катодного узла 3.

При вращения приводного стержня 40 по часовой стрелке, он приводит во вращение стержень 39. С помощью стержня 39 и резьбы в теле катода 3 упорная штанга 38 перемешается в направляющем отверстии 37, в сторону 26 держателя мишени 16, опирается на нее и снижает частоту вращения диска 7 и закрепленной на диске 7 магнитной системы 6 с ее максимального значения, в нашем случае от 80 об/мин до 0. Регулирование частоты вращения магнитной системы 6 может быть осуществлено с помощью управления приводным стержнем 40 электроприводом (синхронным, асинхронным, шаговым и др.). Механизм регулирования частоты вращения дополнительно содержит устройство программного управления (на рисунке не показано). В этом случае частоту вращения магнитной системы в указанном интервале можно изменять механически, поворачивая вручную приводной стержень 40, или осуществлять регулирование с использованием устройства программного управления. Для конкретных технологических задач управление электроприводом целесообразно осуществлять программой, составленной моделированием процесса распыления дисковой мишени или путем эксперимента, или комбинацией этих двух методов. В предложенном изобретении магнитное поле на поверхности дисковой мишени по величине и конфигурации, а также соответствующая ей интенсивность ионной бомбардировки имеет максимальную величину, убывая к его периферии. Конфигурация указанного поля и интенсивность ионной бомбардировки направлены перпендикулярно центральной линии эвольвенты, на весь замкнутый контур, и они перемещаются на поверхности дисковой мишени синхронно совместно с магнитной системой в общем, в направлении напряженности магнитных полей, созданных между входящими в магнитную группу магнитов с противоположной полярностью. Рассмотрим в отдельности создаваемые на поверхности дисковой мишени магнитным полем и соответствующим ему сканированием ионной бомбардировки три различные зоны:

• на поверхности дисковой мишени, зона ионной бомбардировки прилегающей части области переднего фронта конфигурации магнитного поля;

• на поверхности дисковой мишени, зона интенсивного распыления прилегающей части области максимума конфигурации магнитного поля;

• на поверхности дисковой мишени, зона ионной бомбардировки прилегающей части области заднего фронта конфигурации магнитного поля.

На поверхности дисковой мишени зона ионной бомбардировки прилегающей части области переднего фронта конфигурации магнитного поля соответствует тому участку интенсивности ионной бомбардировки, на котором энергия ионной бомбардировки уменьшается от максимального значения ее величины к периферии по направлению перемещения магнитной системы, и становится недостаточной для интенсивного распыления поверхности дисковой мишени. Практически в это время на поверхности мишени на замкнутом контуре, в узкой области (которая постоянно перемещается по поверхности) протекает кратковременный подготовительный процесс, предшествующий началу процесса интенсивного распыления.

Зона интенсивного распыления прилегающей части области максимума конфигурации магнитного поля на поверхности дисковой мишени достигается перемещением магнитной системы, и на этой поверхности, во время сканирования магнитного поля с замкнутым контуром того участка интенсивности ионной бомбардировки, который имеет максимальное значение его величины и к периферии в обоих направлениях участок убывающей области, энергия которого удовлетворяет условиям интенсивного распыления поверхности мишени.

На поверхности дисковой мишени зона ионной бомбардировки прилегающей части области заднего фронта конфигурации магнитного поля соответствует тому участку интенсивности ионной бомбардировки, на котором энергия ионной бомбардировки содержит область, энергия которой уменьшается от максимального значения ее величины к периферии по направлению, противоположному перемещению магнитной системы, и недостаточна для распыления поверхности мишени. В это время, происходит подравнивание дефектов (например, ямы, кратеры и др. дефекты) возникающих вследствие ионной бомбардировки, и распыление поверхности дисковой мишени, что, после каждого следующего цикла, снижает вероятность возникновения микро пробоев в магнетронной плазме.

При максимальном значении частоты вращения магнитной системы, расположенной в катодном узле (в нашем случае ~ 80 об/мин) на поверхности дисковой мишени, ширина зоны ионной бомбардировки прилегающей части переднего фронта конфигурации магнитного поля и прилегающей части заднего фронта конфигурации магнитного поля достигают определенного значения, и его величина зависит от интервала (3-10мм) между полюсами входящих в магнитную группу магнитов с противоположной полярностью.

При снижении частоты вращения магнитной системы на поверхности дисковой мишени, доля зоны интенсивного распыления прилегающей части области максимума конфигурации магнитного поля постепенно возрастает за счет снижения двух остальных зон распыления, и при остановке вращения достигает ее максимального значения. В это время система распыления переходит в режим работы стационарного планарного магнетронного распыления, форма зоны эрозии которого совпадает с конфигурации замкнутого контура, составленного из эвольвенты и ее ширина составляет всего 3-10мм.

В предложенном устройстве, с помощью механизма, регулирующего частоту вращения магнитной системы в диапазоне (0-80) об/мин, варьируется частота сканирования ионной бомбардировки на поверхности дисковой мишени соответственно износу мишени, аизменением расстояния между полюсами входящих в магнитную группу магнитов с противоположной полярностью в интервале 3-10мм регулируется величина магнитного поля и его конфигурации на поверхности дисковой мишени, этим осуществляется управление параметрами магнетронной плазмы и существенное улучшение физических характеристик (адгезия, структура, однородность как по составу так по толщине для сложных многокомпонентных материалов) полученных пленок на подложке.

Литература;

Беришвили З.В., Схиладзе Г.А., Шиошвили Ш.И. Устройство ионно-плазменного распыления в вакууме. A.c.jNbl 160761,8 февраля 1985г.

Беришвили З.В., Гадахабадзе И. Г., Схиладзе Г.А., Шиошвили Ш.И. Устройство для ионно-плазменного распыления материалов в вакууме. A.c.No 1244960 15 марта 1986г. Гурам Дгебуадзе, Заур Беришвили, Серго Сихарулидзе. Планарное магнетронное

распылительное устройство. Патент GEP 20135725 В, 2013 01 10.