RU123778U1 - THIN FILM APPLIANCE - Google Patents

Abstract

1. Устройство для нанесения тонких пленок, включающее вакуумную камеру (1), соединенную с системой напуска (2) рабочего газа, расположенные в ней подложку (3), тело катода (4), мишень (5), магнитную систему (6) магнетрона, находящуюся за мишенью (5) и предназначенную для генерации магнитного поля (7), и дополнительные магниты (8), предназначенные для генерации внешнего магнитного поля (9), отличающееся тем, что мишень (5) выполнена с размерами, сопоставимыми с размерами подложки, дополнительные магниты (8) закреплены стационарно за подложкой со стороны, противоположной телу катода (4), а тело катода (4) неподвижно закреплено на проставке (10) из немагнитного материала.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подложка выполнена в виде пластины с диаметром 150 мм.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что магниты (8) закреплены за подложкой на расстоянии 145 мм от поверхности мишени.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что высота проставки (10) из немагнитного материала составляет 75-80 мм.1. A device for applying thin films, comprising a vacuum chamber (1) connected to an inlet system (2) of a working gas, a substrate (3) located therein, a cathode body (4), a target (5), a magnetron magnet system (6) located behind the target (5) and designed to generate a magnetic field (7), and additional magnets (8) designed to generate an external magnetic field (9), characterized in that the target (5) is made with dimensions comparable to the dimensions of the substrate , additional magnets (8) are fixed stationary to the substrate from the side, pro opposite to the cathode body (4), and the cathode body (4) is fixedly mounted on a spacer (10) of non-magnetic material. 2. The device according to claim 1, characterized in that the substrate is made in the form of a plate with a diameter of 150 mm. The device according to claim 2, characterized in that the magnets (8) are fixed to the substrate at a distance of 145 mm from the target surface. The device according to claim 3, characterized in that the height of the spacer (10) of non-magnetic material is 75-80 mm.

Description

Полезная модель относится к области плазменной техники, в частности к устройствам магнетронного распыления, и может быть использовано для вакуумного ионно-плазменного осаждения тонких пленок магнитного материала на поверхность подложки.The invention relates to the field of plasma technology, in particular to magnetron sputtering devices, and can be used for vacuum ion-plasma deposition of thin films of magnetic material on the surface of a substrate.

Для нанесения тонких пленок методом вакуумного ионно-плазменного распыления используется явление распыления мишени в результате ее бомбардировки ионами инертного газа при низком давлении. При этом подложка должна размещается напротив мишени на некотором расстоянии, чтобы поток распыленных атомов мишени попадал на подложку и осаждался на ее поверхности, образуя слой (тонкую пленку) из распыленного материала [1].For applying thin films by vacuum ion-plasma sputtering, the phenomenon of sputtering of a target as a result of its bombardment by inert gas ions at low pressure is used. In this case, the substrate should be placed opposite the target at a certain distance so that the stream of atomized atoms of the target falls on the substrate and is deposited on its surface, forming a layer (thin film) of the atomized material [1].

Известна установка магнетронного распыления, содержащая в верхней части вакуумной камеры магнетронные распылительные устройства, имеющие мишени, используемые в качестве источника распыляемого материала, и для предотвращения попадания электронов на обрабатываемые пластины под каждым устройством расположены магнитные системы, образуя обращенные (встречные) магнитные поля [2].A known installation of magnetron sputtering, containing in the upper part of the vacuum chamber magnetron sputtering devices having targets used as a source of atomized material, and to prevent electrons from entering the workpieces, magnetic systems are located under each device, forming reversed (counter) magnetic fields [2] .

Наиболее близким аналогом является катод для распыления и осаждения магнитного материала на подложку [3], содержащий тело катода, мишень, магнитную систему магнетрона, расположенную за мишенью, устройство для создания внешнего магнитного поля, генерирующего параллельные силовые линии магнитного поля в плоскости подложки во время распыления на подложку магнитного материала.The closest analogue is the cathode for sputtering and deposition of magnetic material on a substrate [3], containing a cathode body, a target, a magnetron magnetic system located behind the target, a device for creating an external magnetic field generating parallel magnetic field lines in the plane of the substrate during sputtering on a substrate of magnetic material.

Недостатком данного технического решения является то, что в указанном катоде для распыления и осаждения магнитного материала на подложку используется длинный катод, т.е. размер катода в одном направлении значительно больше диаметра пластины. Это объясняется тем, что при использовании в прототипе длинного катода магнитное поле магнитной системы магнетрона не пересекается с магнитным полем, генерируемым внешним магнитом, обеспечивая, таким образом, равномерное и однородное формирование оси легкого намагничивания. Кроме того, использование длинного катода позволяет передвигать подложку в плоскости магнитного поля перпендикулярно длинной оси.The disadvantage of this technical solution is that in the specified cathode, a long cathode is used to sputter and deposit magnetic material on the substrate, i.e. the cathode size in one direction is much larger than the plate diameter. This is because when using a prototype long cathode, the magnetic field of the magnetron’s magnetic system does not intersect with the magnetic field generated by the external magnet, thus ensuring uniform and uniform formation of the axis of easy magnetization. In addition, the use of a long cathode allows you to move the substrate in the plane of the magnetic field perpendicular to the long axis.

Данный вариант не рассчитан на использовании в нем для распыления и осаждения магнитного материала катода, сопоставимого с размером положки. При использовании катода, сопоставимого с размером подложки, значительно ухудшается однородность оси легкого намагничивания ввиду того, что магниты магнитной системы магнетрона на краях магнетрона оказывают влияние на осаждаемый магнитный материал.This option is not designed to be used in it for sputtering and deposition of the cathode magnetic material, comparable to the size of the positive. When using a cathode comparable to the size of the substrate, the uniformity of the axis of easy magnetization is significantly deteriorated due to the fact that the magnets of the magnetron magnetic system at the edges of the magnetron affect the deposited magnetic material.

В основу настоящей полезной модели положена задача усовершенствования устройства, использующего катод, сопоставимый с диаметром подложки, для нанесения тонких пленок магнитного материала.The present utility model is based on the task of improving a device using a cathode comparable to the diameter of the substrate for applying thin films of magnetic material.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для нанесения тонких пленок, включающее вакуумную камеру (1), соединенную с системой напуска (2) рабочего газа, расположенную в ней подложку (3), тело катода (4), мишень (5), магнитную систему (6) магнетрона, находящуюся за мишенью (5) и предназначенную для генерации магнитного поля (7), содержит дополнительные магниты (8), неподвижно закрепленные за подложкой (3) на стороне противоположной телу катода (4) и предназначенные для генерации внешнего магнитного поля (9), тело катода (4) неподвижно закреплено на проставке (10) из немагнитного материала, имеющего высоту 75-80 мм, что позволяет разнести магнитные поля (7) и (9) и предотвратить их взаимное влияние, при этом мишень (5) имеет размеры сопоставимые с диаметром подложки 150 мм.The problem is achieved in that the device for applying thin films, including a vacuum chamber (1) connected to the inlet system (2) of the working gas, the substrate (3) located in it, the cathode body (4), the target (5), and the magnetic system (6) the magnetron located behind the target (5) and designed to generate a magnetic field (7), contains additional magnets (8), motionlessly fixed to the substrate (3) on the side opposite the cathode body (4) and designed to generate an external magnetic field (9), the cathode body (4) is fixedly fixed on a spacer (10) of a non-magnetic material having a height of 75-80 mm, which allows to separate the magnetic fields (7) and (9) and prevent their mutual influence, while the target (5) has dimensions comparable to the substrate diameter of 150 mm.

Достигаемый технический результат заключается в снижении трудоемкости, получении качественной и однородной оси легкого намагничивания тонкого магнитного слоя, при этом не требуется приобретения дорогостоящего оборудования. Желаемый эффект может быть достигнут несложной доработкой широко используемых систем магнетронного распыления конвейерного типа или аналогичных им.The technical result achieved is to reduce the complexity, to obtain a high-quality and uniform axis of easy magnetization of a thin magnetic layer, and it does not require the purchase of expensive equipment. The desired effect can be achieved by simple refinement of the widely used conveyor-type magnetron sputtering systems or the like.

Для пояснения предполагаемой полезной модели предложены чертежи.To clarify the proposed utility model proposed drawings.

На фиг.1 представлено стандартное устройство для нанесения тонких пленок, использующее катод, размер которого сопоставим с диаметром подложки, и используемое, в частности, в установках магнетронного распыления конвейерного типа (01НИ7015).Figure 1 shows a standard device for applying thin films, using a cathode, the size of which is comparable to the diameter of the substrate, and used, in particular, in installations of magnetron sputtering conveyor type (01NI015).

На фиг.2 представлено доработанное устройство, использующее катод, размер которого сопоставим с диаметром подложки, и позволяющее выполнять нанесение тонких пленок магнитного материала, получая при этом качественную и однородную ось легкого намагничивания.Figure 2 presents a modified device using a cathode, the size of which is comparable to the diameter of the substrate, and allowing the application of thin films of magnetic material, while obtaining a high-quality and uniform axis of easy magnetization.

Предлагаемый вариант полезной модели представляет собой устройство для нанесения тонких пленок, включающее вакуумную камеру (1), соединенную с системой напуска (2) рабочего газа, в которой расположены подложка (3), представляющая собой анод, тело катода (4), мишень (5) из напыляемого магнитного материала. При этом тело катода (4) неподвижно закреплено на проставке (10) из немагнитного материала имеющего высоту 75-80 мм, а мишень (5) прилегает к телу катода (4) со стороны противоположной подложке (3). Магнитная система (6) магнетрона, которая предназначена для генерации магнитного поля (7), находится за мишенью (5). Дополнительные магниты (8), предназначенные для генерации внешнего магнитного поля (9), стационарно закреплены за подложкой на стороне обратной телу катода (4).The proposed embodiment of the utility model is a device for applying thin films, including a vacuum chamber (1) connected to a working gas inlet system (2), in which a substrate (3) is located, which is an anode, a cathode body (4), a target (5 ) from sprayed magnetic material. In this case, the cathode body (4) is fixedly mounted on a spacer (10) of non-magnetic material having a height of 75-80 mm, and the target (5) is adjacent to the cathode body (4) from the side of the opposite substrate (3). The magnetron magnetic system (6), which is designed to generate a magnetic field (7), is located behind the target (5). Additional magnets (8) designed to generate an external magnetic field (9) are stationary attached to the substrate on the side opposite to the cathode body (4).

Устройство для нанесения тонких пленок магнитного материала (фиг.2) работает следующим образом.A device for applying thin films of magnetic material (figure 2) works as follows.

После загрузки в шлюз загрузки установки магнетронного распыления конвейерного типа пластина поступает на конвейер и по нему движется в зону работы устройства для нанесения тонких пленок магнитного материала.After loading the conveyor-type magnetron sputtering unit into the loading gateway, the plate enters the conveyor and moves along it into the operating zone of the device for applying thin films of magnetic material.

При прохождении зоны работы данного устройства, в частности, во время прохождения пластиной области внешнего магнитного поля (9) неподвижно закрепленных магнитов (8) на рабочей поверхности пластины формируется тонкий слой магнитного материала с качественной и однородной осью легкого намагничивания. Предварительная ориентация пластины относительно направления движения конвейера определяет направление оси легкого намагничивания. После обработки пластина по конвейеру поступает в шлюз выгрузки.When passing through the working zone of this device, in particular, during the passage of the plate of the external magnetic field (9) of the fixed magnets (8), a thin layer of magnetic material with a high-quality and uniform axis of easy magnetization is formed on the working surface of the plate. The preliminary orientation of the plate relative to the direction of movement of the conveyor determines the direction of the axis of easy magnetization. After processing, the plate through the conveyor enters the discharge gateway.

Имеется конкретный пример применения предлагаемой полезной модели. В частности, после доработки одного из магнетронов установки магнетронного распыления 01НИ7-015 в соответствии с предлагаемой полезной моделью, данная установка поступила в промышленную эксплуатацию для выполнения операции по нанесению тонких слоев магнитного материала.There is a specific example of the application of the proposed utility model. In particular, after the refinement of one of the magnetrons of the magnetron sputtering 01N7-015 installation in accordance with the proposed utility model, this installation went into commercial operation to perform the operation of applying thin layers of magnetic material.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет снизить трудоемкость, получения тонких магнитных слоев с качественной и однородной осью легкого намагничивания, при этом не требуется приобретения дорогостоящего оборудования.Thus, the proposed utility model allows to reduce the complexity, obtaining thin magnetic layers with a high-quality and uniform axis of easy magnetization, without the need for expensive equipment.

ЛитератураLiterature

1. Кузьмичев А.И. МАГНЕТРОННЫЕ РАСПЫЛИТЕЛЬНЫЕ // Киев, изд. «Аверс» 2008 г. С.5-27.1. Kuzmichev A.I. MAGNETRON SPRAYERS // Kiev, ed. “Obverse” 2008, pp.5-27.

2. Установка вакуумного напыления УВНМ.Э-100/125-003. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.2. Installation of vacuum spraying UVNM.E-100 / 125-003. Technical description and instruction manual.

3. Sputtering cathode and device and method for coating a substrate with several layers // MAASS WOLFRAM и др. // Заявка на изобретение США №US 20050115822 дата приоритета 19.02.2002 г., кл. С23С 14/35, правообладатель SINGULUS TECHNOLOGIES AG.3. Sputtering cathode and device and method for coating a substrate with several layers // MAASS WOLFRAM et al. // Application for US invention No.US 20050115822 priority date 02/19/2002, class. С23С 14/35, copyright holder SINGULUS TECHNOLOGIES AG.

Claims (4)

1. Устройство для нанесения тонких пленок, включающее вакуумную камеру (1), соединенную с системой напуска (2) рабочего газа, расположенные в ней подложку (3), тело катода (4), мишень (5), магнитную систему (6) магнетрона, находящуюся за мишенью (5) и предназначенную для генерации магнитного поля (7), и дополнительные магниты (8), предназначенные для генерации внешнего магнитного поля (9), отличающееся тем, что мишень (5) выполнена с размерами, сопоставимыми с размерами подложки, дополнительные магниты (8) закреплены стационарно за подложкой со стороны, противоположной телу катода (4), а тело катода (4) неподвижно закреплено на проставке (10) из немагнитного материала.1. A device for applying thin films, comprising a vacuum chamber (1) connected to an inlet system (2) of a working gas, a substrate (3) located therein, a cathode body (4), a target (5), a magnetron magnet system (6) located behind the target (5) and designed to generate a magnetic field (7), and additional magnets (8) designed to generate an external magnetic field (9), characterized in that the target (5) is made with dimensions comparable to the dimensions of the substrate , additional magnets (8) are fixed stationary to the substrate from the side, pro opposite to the cathode body (4), and the cathode body (4) is fixedly mounted on a spacer (10) of non-magnetic material. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подложка выполнена в виде пластины с диаметром 150 мм.2. The device according to claim 1, characterized in that the substrate is made in the form of a plate with a diameter of 150 mm 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что магниты (8) закреплены за подложкой на расстоянии 145 мм от поверхности мишени.3. The device according to claim 2, characterized in that the magnets (8) are fixed to the substrate at a distance of 145 mm from the target surface. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что высота проставки (10) из немагнитного материала составляет 75-80 мм.

4. The device according to claim 3, characterized in that the height of the spacer (10) of non-magnetic material is 75-80 mm.

Images