RU173348U1 - DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS - Google Patents

DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS Download PDF

Info

Publication number
RU173348U1
RU173348U1 RU2016140778U RU2016140778U RU173348U1 RU 173348 U1 RU173348 U1 RU 173348U1 RU 2016140778 U RU2016140778 U RU 2016140778U RU 2016140778 U RU2016140778 U RU 2016140778U RU 173348 U1 RU173348 U1 RU 173348U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resistor
substrate
substrate holder
switch
series
Prior art date
Application number
RU2016140778U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Игоревич Марголин
Евгений Сергеевич Марков
Иосиф Михайлович Старобинец
Владимир Викторович Трефилов
Вадим Николаевич Тоисев
Виктор Анатольевич Тупик
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
Priority to RU2016140778U priority Critical patent/RU173348U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU173348U1 publication Critical patent/RU173348U1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/46Sputtering by ion beam produced by an external ion source
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Устройство для нанесения тонкопленочных покрытий, включая наноразмерные, относится к классу устройств, позволяющих наносить из низкотемпературной плазмы на полимерную подложку или сегнетоэлектрическую подложку с температурой Кюри не выше 100 градусов Цельсия покрытие высокого качества, и обеспечивающее высокоэффективную ионную очистку перед процессом нанесения покрытий и высокое качество получаемых пленок за счет обеспечения возможности проведения напыления при минимально возможном разогреве подложки.Устройство для нанесения тонкопленочных покрытий плазменно-дуговым и ионно-плазменным методами содержит вакуумную камеру, дуговые испарители с подсоединенными к ним источниками питания, средства откачки и напуска рабочих газов, держатель подложки с размещенным над ним дополнительным электродом, имеющим с держателем подложки один и тот же электрический потенциал, подключенные к держателю подложки через переключатель источник постоянного тока, источник переменного тока, подключенный к держателю подложки последовательно через конденсатор и источник питания подложки, который одновременно подключен к магнетронному распылительному устройству последовательно через первый резистор с подключенным к нему параллельно первым выключателем, отличающийся тем, что источник питания подложки подключен к магнетронному распылительному устройству последовательно с первым резистором через второй резистор с параллельно подключенным к нему вторым выключателем, при этом сопротивление второго резистора должно быть на порядок меньше сопротивления первого резистора.Полезная модель позволяет расширить номенклатуру используемых подложек за счет обеспечения возможности нанесения покрытий на подложки, не допускающие нагрева в процессе обработки.A device for applying thin-film coatings, including nanoscale ones, belongs to the class of devices that make it possible to apply a high-quality coating from a low-temperature plasma onto a polymer substrate or a ferroelectric substrate with a Curie temperature not exceeding 100 degrees Celsius, and providing high-performance ion cleaning before the coating process and the high quality of films due to the possibility of spraying with the minimum possible heating of the substrate. of film coatings by plasma-arc and ion-plasma methods contains a vacuum chamber, arc evaporators with connected power sources, means for pumping and inlet of working gases, a substrate holder with an additional electrode placed above it, having the same electric potential with the substrate holder, connected to the substrate holder through a switch is a DC source, an AC source connected in series to the substrate holder through a capacitor and a power supply for burners, which is simultaneously connected to the magnetron spray device in series through the first resistor with a first switch connected in parallel to it, characterized in that the substrate power supply is connected to the magnetron spray device in series with the first resistor through a second resistor with a second switch connected in parallel to it, the resistance of the second resistor should be an order of magnitude lower than the resistance of the first resistor. A useful model allows you to expand the range Aturi used substrates by allowing the coating to the substrate without allowing the heating during processing.

Description

Полезная модель относится к классу устройств, позволяющих наносить из низкотемпературной плазмы покрытие высокого качества, в том числе и наноразмерное.The utility model belongs to the class of devices that make it possible to apply a high-quality coating from low-temperature plasma, including nanoscale.

Известно устройство [В.М. Шулаев, А.А. Андреев, В.П. Руденко Модернизация вакуумно-дуговых установок для синтеза покрытий и азотирования методом ионной имплантации и осаждения // ФИП PSE 2006, Т. 4. - №3-4. - С.136-142], позволяющее наносить такие покрытия и использующее электродуговое осаждение вещества из плазмы аномального тлеющего разряда. Такая установка содержит вакуумную камеру, средства откачки и напуска рабочих газов, дуговые испарители с подсоединенными к ним источниками питания, держатель подложек, источник питания подложек и блок управления.A device is known [V.M. Shulaev, A.A. Andreev, V.P. Rudenko Modernization of vacuum-arc installations for the synthesis of coatings and nitriding by ion implantation and deposition // FIP PSE 2006, T. 4. - No. 3-4. - S.136-142], allowing to apply such coatings and using electric arc deposition of a substance from the plasma of an abnormal glow discharge. Such an installation comprises a vacuum chamber, means for pumping and inlet of working gases, arc evaporators with power sources connected to them, a substrate holder, a substrate power source and a control unit.

Преимуществом такого устройства нанесения покрытий является более интенсивное напыление вещества на подложку. При возникновении дугового разряда на поверхности испарителя образуется так называемое катодное пятно с диаметром горения разряда дуги порядка 1-3 мкм при токе дуги 100-150 A. Таким образом, на поверхности дугового испарителя имеется чрезвычайно высокая плотность тока, что вызывает локальное плавление испарителя в области пятна. Расплавленный металл интенсивно испаряется, проходит через зону горения дуги. При этом атомы металла почти все ионизируются (~100% ионизации). Образовавшиеся ионы ускоряются электрическим полем (подложка - отрицательный электрод) и осаждаются с высокой энергией, что и обеспечивает хорошую степень адгезии наносимого покрытия и высокую интенсивность процесса напыления. Такое устройство называется устройством КИБ - катодно-ионной бомбардировки.An advantage of such a coating device is a more intensive deposition of a substance on a substrate. When an arc discharge occurs on the surface of the evaporator, a so-called cathode spot is formed with an arc discharge burning diameter of about 1-3 μm at an arc current of 100-150 A. Thus, there is an extremely high current density on the surface of the arc evaporator, which causes local melting of the evaporator in the region spots. The molten metal evaporates intensely, passes through the arc burning zone. In this case, metal atoms are almost all ionized (~ 100% ionization). The resulting ions are accelerated by an electric field (substrate - negative electrode) and deposited with high energy, which ensures a good degree of adhesion of the coating and a high intensity of the deposition process. Such a device is called a CIB - cathodic-ion bombardment device.

Недостатком конструкции КИБ является наличие капельной фазы в плазменном осаждаемом потоке. Капли расплавленного металла появляются в связи с тем, что на катод испарителя подается небольшое отрицательное напряжение, которое вытягивает на себя часть ионов, образующихся в дуговом разряде из испаренных. атомов катода. Это поток ионов, попадающих на расплавленный металл, создает давление на расплав, что и вызывает его разбрызгивание в виде капель размером до 10 мкм. Кроме того возможен локальный перегрев рабочего пятна на мишени и взрывное испарение. Эти явления существенно увеличивают параметр шероховатости, что приводит к невозможности использования устройств типа КИБ в ряде случаев. Например, при напылении на оснастку, изготавливающую DVD-диски, ухудшает отражающие свойства поверхности. Наличие капельной фазы совершенно исключает применение устройств КИБ для нанесения наноразмерных по толщине покрытий, так как размер кластеров капельной фазы (капель) превышает толщину наноразмерного покрытия, что не позволяет получать однородные по толщине покрытия.The drawback of the CIB design is the presence of a droplet phase in the plasma deposited stream. Drops of molten metal appear due to the fact that a small negative voltage is applied to the cathode of the evaporator, which draws a part of the ions formed in the arc discharge from the evaporated ones. cathode atoms. This stream of ions falling on the molten metal creates pressure on the melt, which causes it to spray in the form of droplets up to 10 microns in size. In addition, local overheating of the working spot on the target and explosive evaporation are possible. These phenomena significantly increase the roughness parameter, which makes it impossible to use devices of the CIB type in some cases. For example, when spraying on a tooling making DVDs, it worsens the reflective properties of the surface. The presence of the droplet phase completely excludes the use of CIB devices for applying nanosized coatings in thickness, since the size of the clusters of the droplet phase (droplets) exceeds the thickness of the nanoscale coating, which does not allow obtaining coatings uniform in thickness.

Другим важным недостаткам конструкции КИБ относится использование той же технологической схемы для процесса предварительной ионной очистки поверхности подложки от имеющихся загрязнений. Высокая интенсивность процесса приводит к неудовлетворительному качеству поверхности после ионной очистки и не позволяет получать однородную поверхность требуемого качества.Other important drawbacks of the CIB design include the use of the same technological scheme for the process of preliminary ionic cleaning of the substrate surface from existing contaminants. The high intensity of the process leads to unsatisfactory surface quality after ion cleaning and does not allow to obtain a homogeneous surface of the required quality.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является устройство для нанесения тонкопленочных покрытий плазменно-дуговым и ионно-плазменным методами, содержащее вакуумную камеру, дуговые испарители с подсоединенными к ним источниками питания, средства откачки и напуска рабочих газов, держатель подложек, источник питания подложек, блок управления, магнетронное распылительное устройство, к которому подключен последовательно через резистор источник питания подложек и параллельно резистору подключен выключатель, а к держателю подложек подключены через переключатель источник питания подложек, источник питания переменного тока, источник питания постоянного тока, причем источник питания переменного тока подключен к переключателю последовательно через конденсатор, а внутри вакуумной камеры над держателем подложек размещен дополнительный электрод, находящийся под одним электрическим потенциалом с держателем подложек. [Устройство для нанесения тонкопленочных покрытий. Ефремов С.В., Марголин В.И., Старобинец И.М., Тоисев В.Н., Тупик В.А. Патент РФ на полезную модель №154033 по заявке 2015112692/02, приоритет от 07.04.2015, Опубликовано: 10.08.2015 Бюл. №22].The closest set of essential features to the proposed one is a device for applying thin-film coatings by plasma-arc and ion-plasma methods, containing a vacuum chamber, arc evaporators with power sources connected to them, means for pumping and inlet of working gases, substrate holder, substrate power source, control unit, magnetron spray device, to which the substrate power supply is connected in series through a resistor and a switch is connected in parallel to the resistor the holder, and to the substrate holder, a substrate power source, an alternating current power source, a direct current power source are connected through a switch, the alternating current power source being connected to the switch in series through a capacitor, and an additional electrode located under one electric potential with a substrate holder. [Device for applying thin film coatings. Efremov S.V., Margolin V.I., Starobinets I.M., Toisev V.N., Tupik V.A. RF patent for utility model No. 154033 according to application 2015112692/02, priority of 04/07/2015, Published: 08/10/2015 Bul. No. 22].

Недостатком такого устройства является невозможность использования подложек, для которых исключается возможность их нагрева в процессе нанесения покрытий, что является весьма распространенным технологическим случаем, например, при нанесении покрытий на органические подложки или сегнетоэлектрические подложки с температурой Кюри не выше 100 градусов Цельсия. Например, это имеет место при металлизации поляризованных пьезоэлементов с целью сохранения их поляризации, при напылении электрода на пленку из сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом (ПВДФ). Это особенно важно при получении наноразмерных покрытий вследствие их малой толщины и высокой чувствительности к технологическим параметрам процесса напыления.The disadvantage of this device is the inability to use substrates, for which the possibility of their heating during coating is excluded, which is a very common technological case, for example, when coating organic substrates or ferroelectric substrates with a Curie temperature not exceeding 100 degrees Celsius. For example, this occurs during metallization of polarized piezoelectric elements in order to preserve their polarization, when the electrode is sprayed onto a film of a vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer (PVDF). This is especially important when obtaining nanosized coatings due to their small thickness and high sensitivity to the technological parameters of the deposition process.

Одним из способов снижения температуры подложки в процессе напыления является уменьшение подводимой к магнетронному распылителю мощности за счет снижения напряжение питания, что приводит к уменьшению тока ионов и вторичных электронов мишени и катода. Однако этого недостаточно, т.к. приводит к выключению магнетрона и/или к большим токовым нестабильностям. Единственным универсальным решением является снижение тока мишени при сохранении ее рабочего потенциала.One of the ways to reduce the temperature of the substrate during the deposition process is to reduce the power supplied to the magnetron atomizer by reducing the supply voltage, which leads to a decrease in the current of ions and secondary electrons of the target and cathode. However, this is not enough, because leads to shutdown of the magnetron and / or to large current instabilities. The only universal solution is to reduce the target current while maintaining its working potential.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является расширение номенклатуры используемых подложек за счет обеспечения возможности наносить покрытия и производить ионную очистку на подложки, исключающие возможность их нагрева, такие, как органические подложки или сегнетоэлектрические подложки с температурой Кюри ниже 100 градусов Цельсия.The technical task of the proposed utility model is to expand the range of substrates used by providing the ability to apply coatings and ion cleaning on substrates that exclude the possibility of heating, such as organic substrates or ferroelectric substrates with a Curie temperature below 100 degrees Celsius.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство, так же как и известное, содержит вакуумную камеру, дуговые испарители с подсоединенными к ним источниками питания, средства откачки и напуска рабочих газов, держатель подложки с размещенным над ним дополнительным электродом, имеющим с держателем подложки один и тот же электрический потенциал, подключенные к держателю подложки через переключатель источник постоянного тока, источник переменного тока, подключенный к держателю подложки последовательно через конденсатор и источник питания подложки, который одновременно подключен к магнетронному распылительному устройству, последовательно через первый резистор с подключенным к нему параллельно первым переключателем. В отличие от известного дополнительно введен второй резистор с параллельно подключенным к нему вторым переключателем, а источник питания подложки подключен к магнетронному распылительному устройству через 4The problem is solved due to the fact that the proposed device, as well as the known one, contains a vacuum chamber, arc evaporators with power sources connected to them, means for pumping and inlet of working gases, a substrate holder with an additional electrode placed above it, and having a substrate holder one and the same electric potential connected to the substrate holder through a switch; DC source; AC source connected to the substrate holder in series through condensation Op source and substrate supply, which is connected both to the magnetron sputtering device, via a first resistor in series with a connected parallel to the first switch. In contrast to the known, a second resistor is additionally introduced with a second switch connected in parallel to it, and the substrate power supply is connected to the magnetron spraying device through 4

последовательное соединение первого и второго резистора, при этом сопротивление второго резистора должно быть не менее, чем на порядок, меньше сопротивления первого резистора.serial connection of the first and second resistor, while the resistance of the second resistor should be no less than an order of magnitude less than the resistance of the first resistor.

Достигаемым техническим результатом является расширение номенклатуры используемых подложек за счет того, что предлагаемое устройство позволяет наносить покрытия, включая наноразмерные, и реализовывать процессы ионной очистки на органических подложках и сегнетоэлектрических подложках с температурой Кюри менее 100 градусов Цельсия.Achievable technical result is the expansion of the range of substrates used due to the fact that the proposed device allows the application of coatings, including nanoscale, and the implementation of ion cleaning processes on organic substrates and ferroelectric substrates with a Curie temperature of less than 100 degrees Celsius.

Устройство поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена его принципиальная схема.The device is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows its circuit diagram.

Устройство содержит вакуумную камеру 1 (ВК), дуговые испарители 2, 3, 4 с подсоединенными к ним источниками питания 8, 9, 10, средства откачки и напуска рабочих газов 6, держатель подложек 7, источник питания подложек 12 (Ипл), блок управления 11 (Бупр), магнетронное распылительное устройство 5, к которому подключен последовательно через первый резистор 13 источник питания подложек 12 и параллельно первому резистору подключен переключатель первого резистора 14, а к держателю подложек подключены через переключатель подложек 17 источник питания подложек 12, источник питания переменного тока 16, источник питания постоянного тока 15. Также внутри вакуумной камеры 1 находится размещенный над держателем подложек 7 электрод 18, находящийся под одним электрическим потенциалом с держателем подложек, а источник питания переменного тока 16 подключен к переключателю подложек 17 последовательно через конденсатор 19. Конденсатор подключен одним концом к одному из входов переключателя, другим - к дополнительному источнику переменного тока (выход переключателя подключен к держателю подложек), таким образом, переменное напряжение через конденсатор подается на держатель подложек и дополнительный электрод. Источник питания подложки 12 подключен к магнетронному распылительному устройству 5 последовательно с первым резистором 13 через второй дополнительный резистор 20 с параллельно подключенным к нему переключателем 21, при этом сопротивление второго резистора должно быть на порядок меньше сопротивления первого резистора.The device contains a vacuum chamber 1 (VK), arc evaporators 2, 3, 4 with power sources 8, 9, 10 connected to them, means for pumping and inlet of working gases 6, a holder for substrates 7, a power supply for substrates 12 (IPL), a control unit 11 (Bupr), a magnetron spray device 5 to which a substrate power source 12 is connected in series through a first resistor 13 and a first resistor switch 14 is connected in parallel with a first resistor, and a substrate power source 1 is connected to a substrate holder 17 through a substrate switch 17 2, an AC power source 16, a DC power source 15. Also inside the vacuum chamber 1 is an electrode 18 located above the substrate holder 7, which is at the same electric potential as the substrate holder, and the AC power source 16 is connected to the substrate switch 17 in series through capacitor 19. The capacitor is connected at one end to one of the inputs of the switch, the other to an additional AC source (the output of the switch is connected to the substrate holder), thus AC voltage through the capacitor is supplied to the substrate holder and an additional electrode. The power source of the substrate 12 is connected to the magnetron spray device 5 in series with the first resistor 13 through a second additional resistor 20 with a switch 21 connected in parallel with it, while the resistance of the second resistor should be an order of magnitude lower than the resistance of the first resistor.

При использовании магнетронного распылительного устройства в качестве усилителя процесса очистки поверхности пленки оба переключателя находятся в положении "выкл." В процессе нанесения 5When using a magnetron sputtering device as an amplifier for cleaning the film surface, both switches are in the off position During application 5

покрытия переключатель "14" замыкает резистор R1. Это обязательно. Далее, если происходит напыление, например наноразмерных пленок на подложку из сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом, то переключатель "21" находится в положении "выкл." и через мишень магнетрона протекает "слабый" ток (в нашем случае 200÷400 мА). Если переключатель "21" находится в положении "выключено", то ток мишени может достигать 5÷10 мА. В режиме очистки резистор R1 имеет сопротивление (3÷5) кОм, тогда как резистор R2 имеет сопротивление ~ (90÷100) Ом.cover switch "14" closes the resistor R 1 . It is necessary. Further, if there is a deposition of, for example, nanoscale films on a substrate of a copolymer of vinylidene fluoride with tetrafluoroethylene, then the switch "21" is in the "off" position and a “weak” current flows through the magnetron’s target (in our case, 200–400 mA). If the switch "21" is in the "off" position, then the target current can reach 5 ÷ 10 mA. In the cleaning mode, the resistor R 1 has a resistance of (3 ÷ 5) kOhm, while the resistor R 2 has a resistance of ~ (90 ÷ 100) Ohm.

Уменьшение тока эмиссии атомов мишени при уменьшении подаваемого на мишень напряжения связано с уменьшением кинетической энергии ионов аргона, падающих на мишень. Однако, при достижении некоторого минимума, когда начинают "закрываться" тиристоры, регулирующие величину выходного напряжения источник питания 12, в выходной цепи возникают большие нестабильности тока магнетронного распылителя. Для исключения появления нестабильностей в цепь питания магнетрона вводится дополнительное сопротивление R2, которое ограничивает ток через магнетрон в зоне полностью "открытых" тиристоров блока 12. Большая величина сопротивления R2, сопоставимая с R1, приводит практически к потери эмиссии атомов магнетрона. Поэтому резистор R2 должен иметь такую величину сопротивления, чтобы магнетронное устройство не потеряло эмиссию атомов и снизило ток эмиссии до значений, определяемых свойствами подложки.A decrease in the emission current of target atoms with a decrease in the voltage applied to the target is associated with a decrease in the kinetic energy of argon ions incident on the target. However, when a certain minimum is reached, when the thyristors regulating the output voltage of the power supply 12 begin to “close”, large instabilities of the current of the magnetron atomizer appear in the output circuit. To prevent instabilities from occurring, an additional resistance R 2 is introduced into the magnetron power supply circuit, which limits the current through the magnetron in the zone of fully "open" thyristors of unit 12. A large resistance value R 2 , comparable with R 1 , practically leads to loss of emission of magnetron atoms. Therefore, the resistor R 2 must have a resistance value such that the magnetron device does not lose the emission of atoms and reduces the emission current to values determined by the properties of the substrate.

Выбор величины сопротивления резистора R2 определяется:The choice of the resistance value of the resistor R2 is determined by:

1) Конструкцией магнетронного устройства1) The design of the magnetron device

2) Конструкцией источника питания магнетронного устройства2) The design of the power source of the magnetron device

3) Свойствами подложки3) Substrate Properties

Величина сопротивления резистора R2 определяется экспериментально для каждой подложки и для каждого конкретного магнетронного распылителя. Критерий выбора: резистор R2 должен иметь сопротивление не менее, чем на порядок меньше сопротивления резистора R1 - это крайний оценочный критерий.The resistance value of the resistor R 2 is determined experimentally for each substrate and for each specific magnetron atomizer. Selection criterion: the resistor R 2 must have a resistance of not less than an order of magnitude less than the resistance of the resistor R 1 - this is an extreme evaluation criterion.

Переключатель 21, параллельный резистору R2, только расширяет диапазон работы конкретного магнетронного устройства. Если резистор R2 выполнен в виде "магазина" сопротивлений, то тем самым расширяется диапазон напыляемых подложек с низкой температурой Кюри.The switch 21, parallel to the resistor R 2 , only extends the range of operation of a particular magnetron device. If the resistor R 2 is made in the form of a “store” of resistances, then the range of sprayed substrates with a low Curie temperature is expanded.

Например, при напылении металлических электродов на пленочную подложку из сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом (ПВДФ). требуется сопротивление резистора R2 примерно 90÷100 Ом, что обеспечивает устойчивую работу магнетронного распылителя на уровне 230-250 мА. Это дает неизменность внутренних напряжений в самой пленке при ее температуре Кюри Тк≈(65÷70)°C. Для пленок с большей температурой Кюри Тк≈(100+120)°С неизменность параметров внутренней структуры пленки, например полиэтилентетрафторид (ПЭТФ), величина сопротивления резистора R2 составит 50÷60 Ом, при токе магнетронного устройства 300-400 мА. В тоже время, при нанесении металлических электродов на сегнетоэлектрик с пьезоэффектом, такой, как сульфидиодит сурьмы с температурой Кюри Тк≈+50°C, требуется, чтобы сопротивление R2 было равно 400÷500 Ом (ток магнетронного распылителя ≈100 мА).For example, when spraying metal electrodes on a film substrate of a copolymer of vinylidene fluoride with tetrafluoroethylene (PVDF). the resistance of the resistor R 2 is approximately 90 ÷ 100 Ohms, which ensures the stable operation of the magnetron atomizer at a level of 230-250 mA. This gives the invariance of internal stresses in the film itself at its Curie temperature Tk≈ (65 ÷ 70) ° C. For films with a higher Curie temperature Tk≈ (100 + 120) ° С, the parameters of the internal structure of the film, for example, polyethylene tetrafluoride (PET), remain unchanged, the resistance value of the resistor R 2 will be 50 ÷ 60 Ohms, with a magnetron current of 300-400 mA. At the same time, when applying metal electrodes to a ferroelectric with a piezoelectric effect, such as antimony sulfidiodite with a Curie temperature Tk ≈ + 50 ° C, it is required that the resistance R 2 be 400 ÷ 500 Ohm (magnetron atomizer current ≈100 mA).

Учитывая, что сопротивление резистора R1 составляет 4 кОм, можно считать, что (в наших условиях) сопротивление резистора R2 должно быть примерно на порядок меньше величины сопротивления резистора R1 и даже еще меньше.Given that the resistance of the resistor R 1 is 4 kΩ, we can assume that (in our conditions) the resistance of the resistor R 2 should be approximately an order of magnitude less than the resistance of the resistor R 1 and even less.

Снижение температуры пленки ПВДФ в процессе напыления ведет к неизменности внутренних напряжений в самой пленке, что предотвращает ее коробление и оставляет неизменным пьезомодуль пленки.A decrease in the temperature of the PVDF film during the deposition process leads to the invariance of internal stresses in the film itself, which prevents its warping and leaves the piezoelectric module of the film unchanged.

Claims (1)

Устройство для нанесения тонкопленочных покрытий, содержащее вакуумную камеру, дуговые испарители с подсоединенными к ним источниками питания, средства откачки и напуска рабочих газов, держатель подложки с размещенным над ним дополнительным электродом, имеющим с держателем подложки один и тот же электрический потенциал, подключенный через переключатель к держателю подложки источник постоянного тока, подключенный последовательно через конденсатор к держателю подложки источник переменного тока, причем источник питания подложки последовательно подключен к магнетронному распылительному устройству последовательно первый резистор, к которому подключен первый переключатель, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вторым резистором с параллельно подключенным к нему вторым переключателем, при этом источник питания подложки подключен к магнетронному распылительному устройству посредством последовательного соединения первого и второго резистора, причем второй резистор имеет сопротивление, которое не менее, чем на порядок, меньше сопротивления первого резистора.A device for applying thin-film coatings containing a vacuum chamber, arc evaporators with power sources connected to them, means for pumping and inlet of working gases, a substrate holder with an additional electrode placed above it, having the same electric potential with a substrate holder connected via a switch to to the substrate holder, a direct current source connected in series through a capacitor to the substrate holder, an alternating current source, the substrate power supply being the first resistor is connected in series to the magnetron spray device, to which the first switch is connected, characterized in that it is further provided with a second resistor with a second switch connected in parallel to it, while the substrate power supply is connected to the magnetron spray device by connecting the first and second resistor in series and the second resistor has a resistance that is not less than an order of magnitude less than the resistance of the first rubber torus.
RU2016140778U 2016-10-17 2016-10-17 DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS RU173348U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016140778U RU173348U1 (en) 2016-10-17 2016-10-17 DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016140778U RU173348U1 (en) 2016-10-17 2016-10-17 DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU173348U1 true RU173348U1 (en) 2017-08-23

Family

ID=59745068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016140778U RU173348U1 (en) 2016-10-17 2016-10-17 DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU173348U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU194223U1 (en) * 2019-08-05 2019-12-03 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Thin film coating device
RU2768679C1 (en) * 2021-08-06 2022-03-24 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)» (СПбГЭТУ «ЛЭТИ») Device for applying a metal coating on a piezofilm using a vacuum-plasma method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08165569A (en) * 1994-12-12 1996-06-25 Chugai Ro Co Ltd Film forming device by reactive magnetron sputtering
RU2186874C2 (en) * 1999-03-16 2002-08-10 Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики Electric arc metal evaporator
CN1793416A (en) * 2005-12-12 2006-06-28 深圳国家863计划材料表面工程技术研究开发中心 Apparatus and tech., for composite preparing metal film
RU2466207C2 (en) * 2010-12-23 2012-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ Method for synthesis of nanostructure film on article and apparatus for realising said method
RU154033U1 (en) * 2015-04-07 2015-08-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08165569A (en) * 1994-12-12 1996-06-25 Chugai Ro Co Ltd Film forming device by reactive magnetron sputtering
RU2186874C2 (en) * 1999-03-16 2002-08-10 Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики Electric arc metal evaporator
CN1793416A (en) * 2005-12-12 2006-06-28 深圳国家863计划材料表面工程技术研究开发中心 Apparatus and tech., for composite preparing metal film
RU2466207C2 (en) * 2010-12-23 2012-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ Method for synthesis of nanostructure film on article and apparatus for realising said method
RU154033U1 (en) * 2015-04-07 2015-08-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU194223U1 (en) * 2019-08-05 2019-12-03 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Thin film coating device
RU2768679C1 (en) * 2021-08-06 2022-03-24 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)» (СПбГЭТУ «ЛЭТИ») Device for applying a metal coating on a piezofilm using a vacuum-plasma method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6579428B2 (en) Arc evaporator, method for driving arc evaporator, and ion plating apparatus
US6063245A (en) Magnetron sputtering method and apparatus utilizing a pulsed energy pattern
Grigoriev et al. Broad fast neutral molecule beam sources for industrial-scale beam-assisted deposition
JP6491752B2 (en) Virtual cathode deposition (VCD) for thin film production
JP2011503362A (en) Method and apparatus for sputtering deposition using direct current
SE501888C2 (en) A method and apparatus for generating a discharge in own vapor from a radio frequency electrode for continuous self-sputtering of the electrode
JP2008223140A (en) Method and sputter-deposition system for depositing layer composed of mixture of material and having predetermined refractive index
RU173348U1 (en) DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS
Ehrich et al. Adhesive metal films obtained by thermionic vacuum arc (TVA) deposition
JP2020066800A (en) Plasma passage for high-capacity plasma cvd processing
NO812436L (en) PROCEDURE FOR MANUFACTURING AN OPTICAL COAT
US9376747B2 (en) Method for manufacturing a treated surface and vacuum plasma sources
US5662741A (en) Process for the ionization of thermally generated material vapors and a device for conducting the process
US20140314968A1 (en) Ionisation device
WO2015025823A1 (en) Sputtering film formation device and sputtering film formation method
RU154033U1 (en) DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS
RU144198U1 (en) DEVICE FOR APPLICATION OF THIN FILM COATINGS
CN106191779A (en) A kind of polymer vacuum electron beam evaporation coating machine
RU179881U1 (en) ARC EVAPORATOR
RU2653399C2 (en) Method of amorphous oxide of aluminum coating by reactive evaporation of aluminum in low pressure discharge
Raevskiy et al. Electrode material influence on emission properties of a low inductance vacuum spark
JP4735291B2 (en) Deposition method
JP2009114482A (en) Method and apparatus for treating metal surface by electron beam
RU2510428C1 (en) Arc evaporator of metal and alloys
Bolotov The Deposition of Thin Metal Films in Low Temperature Plasma of Hollow Cathode Glow Discharge