RU2000354C1 - Устройство дл обработки изделий тлеющим разр дом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  обработки изделий тлеющим разр дом при нанесении вакуумных покрытий. Устройство содержит токоподвод с составным катодом (К), содержащем как минимум две замкнутые пластины (П) с параллельными образующими. Одна из П выполнена сплошной , а остальные - с отверсти ми (О) по всей поверхности. Рассто ние (Р) между П выбираетс  равным не менее удвоенного Р между поверхностью К и зоной отрицательного свечени . Размер О и Р между ними выбираетс  в пределах Р от поверхности К до зоны отрицательного свечени . Данное выполнение К обеспечивает возникновение эффекта полого К в полости П, а также повышенную плотность плазмы положительного столба тлеющего разр да в пространстве со стороны П с О, где обеспечиваетс  эффективна  обработка изделий. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к обработке материалов в тлеющем разр де при нанесении вакуумных покрытий, в частности в микроэлектронике , оптике, изготовлении товаров народного потреблени .

Известно устройство, содержащее токо- провод и электроды в виде плоских пластин, расположенных в вакуумной камере (см . В.А.Брнештейн и др. О действии тлеющего разр да на поверхность стекла. Физика и хими  обработки материалов, 1979, № 4, с. 147), При использовании таких электродов эффективность обработки обеспечиваетс  в случае помещени  изделий в узкой области отрицательного свечени  тлеющего разр да , параллельно плоскости катода, В промышленных услови х размещение изделий в зоне отрицательного свечени  св зано с большими трудност ми как в силу небольшой толщины самой зоны (не более 1-2 мм)

так и по причине Изменени  положени  зоны в зависимости от величины давлени  в камере. Кроме того, дл  изделий не плоской конфигурации их размещение в зоне отрицательного свечени  вообще невозможно, и поэтому дл  обеспечени  равномерности обработки они размещаютс  в зоне плазмы положительного столба тлеющего разр да, где энерги  ионов и электронов разр да значительно ниже.

Известно устройство, содержащее токоподвод и катод в виде спирали (см . авт.св. СССР №388061). Така  конструкци  катода позвол ет эффективней использовать электроны , эмиттированные с боковых поверхностей спирали в пространстве между ее витками, и тем самым увеличить интенсивность ионизации газа и скорость распылени  материала катода. Однако при использовании такой конструкции катода

/О

с

ю о о о

СА)

ел

N

о

дл  обработки материала имеют место те же недостатки, что и дл  предыдущего примера . Кроме того . более интенсивное воздействие разр да, обеспечиваемое конструкцией катода, ориентировано как в сторону обрабатываемого издели , так и в противоположную от издели  сторону, что снижает эффективность использовани  мощности разр да.

В литературе описано устройство, со- держащее токопровод и электрод полой цилиндрической формы с отверсти ми в боковой поверхности, обращенными в сторону обрабатываемого издели  (см. Ройх И.Л. и Колтунова А.Н. Защитные вакуумные покрыти  на стали, М., 1971). В описанной конструкции электрода с выбранными размерами внутренней полости, отверстий и рассто ний между ними разр д оказывает

с  сосредоточенным исключительно в его внутренней полости, а показатели воздействи  разр да на обрабатываемое изделие ниже, чем дл  плоского электрода, т.к. при одинаковом напр жении на электродах обе

их конструкций дл  полого электрода внеш- и   часть разр да оказываетс  значительно шунтированной разр дом в полости, тем самым существенно снижаетс  эффективность обработки издели , расположенного с внешней стороны от цилиндрического по- лого электрода.

Целью изобретени   вл етс  создание электрода, обеспечивающего более эффективную обработку изделий за пределами зоны отрицательного свечени  в большей части объема камеры, путем повышени  плотности плазмы положительного столба тлеющего разр да и эффективности использовани  мощности разр да.

Цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  обработки изделий тлеющим разр дом, содержащем катод с токоподводом, полостью и зоной отрицательного свечени , полость катода образована не менее чем двум  замкнутыми пластинами с параллель- ными образующими, причем одна из пластин выполнена сплошной, а другие - с отверсти ми по всей поверхности. Рассто ние между пластинами выбираетс  равным не менее чем удвоенному рассто нию от поверхности катода до зоны отрицательного свечени , а размер отверстий и рассто ние между ними выбираютс  в пределах рассто ни  от поверхности катода до зоны

отрицательного свечени .

При такой конструкции катода электроны , эмиттированные с внутренних, параллельно расположенных поверхностей пластин, начинают осциллировать в полости между сплошной пластиной и сплошны5

Ю 15

0

5 0

5

40 45 50

55

ми участками пластин с отверсти ми, оттал киваемые этими поверхност ми, наход щимис  под отрицательным потенциалом При выбранном рассто нии между пластинами электроны, до момента изменени  направлени  своего движени , успевают набрать энергию, достаточную дл  ионизации газа. Вследствие этого в процессе колебаний каждый электрон обеспечивает многократную ионизацию в пространстве между пластинами , что вызывает лавинообразный рост количества самих электронов, и как следствие, дополнительное повышение степени ионизации газа в этом пространстве. В результате ток разр да резко увеличиваетс  (до 10 раз). При выбранном размере отверстий в пластинах обеспечиваетс  возможность выхода электронов из ловушки, образованной встречными электрическими пол ми параллельных пластин. При выбранном рассто нии между отверсти ми обеспечиваетс  условие максимального выхода электронов в зону обрабатываемого издели . Таким образом обеспечиваетс  прохождение повышенного тока через положительный столб тлеющего разр да со стороны пластин тлеющего разр да. Увеличение тока сопровождаетс  значительным ростом интенсивности свечени  газа и степени воздействи  плазмы положительного столба тлеющего разр да на обрабатываемое изделие.

На чертеже изображено устройство дл  обработки изделий тлеющим разр дом в случае использовани  двух пластин параллельными плоскост ми.

Токоподвод 1 присоедин етс  к сплошной пластине 2 и пластине 3 с отверсти ми, зафиксированными друг относительно друга при помощи ограничителей 4 на выбранном рассто нии. Траектори  5 движени  электронов пересекает зону 6 отрицательного свечени  между пластинами и выходит в пространство, где располагаетс  обрабатываемое изделие 8. В качестве второго электрода служат стенки камеры 9.

Через токоподвод 1 подаетс  отрицательный потенциал на пластины 2 и 3 с ограничителем4 .Электроны, эмиттированные за счет вторичной электронной эмиссии с внутренней поверхности одной из пластин, ускор ютс  в направлении противоположной пластины. При достижении электронами энергии ионизации, в момент их столкновени  с атомами газа, обеспечиваетс  возможность ионизации этих атомов, в результате которой по вл ютс  дополнительные электроны При дальнейшем движении электронов они тормоз тс  встречным полем противоположной пластины, останавливаютс  и начинают движение в обратном направлении, обеспечива  новые акты ионизации, и так до того момента, пока не вылет т из этого полузамкнутого пространства через отверсти  пластины 3 по траектории 5. В результате действи  этих факторов происходит эффективна  ионизаци  газа с формированием зоны отрицательного свечени  в полости между пластинами и лавинообразное размножение электронов. Ток разр да резко возрастает, возникает эффект полого катода , обусловленный асцилл цией внутри полости значительного количества быстрых электронов, которые, вырыва сь через отверсти  пластины 3. обеспечивают повышенную плотность плазмы положительного столба тлеющего разр да в обширном пространства 7. ориентированном перпендикул рно плоскости катода в направлении пластины 3 с отверсти ми. В этом пространстве легко размещаютс  издели  8 самой различной конфигурации. Использование в качестве второго электрода (анода) стенок камеры 9 практически не сказываетс  на размерах и направленности пространства 7

5

0

5

Claims (3)

1. с плазмой повышенной плотности. Формирование же разр да со стороны свободной поверхности сплошной пластины 3 практически отсутствует, что обеспечивает эффективное использование мощности разр да дл  обработки поверхности издели . Формула изобретени  1.Устройство дл  обработки изделий тлеющим разр дом, содержащее полый катод с зоной отрицательного свечени  и с токоподводом, отличающеес  тем, что катод образован не менее чем двум  замкнутыми пластинами с параллельными образующими , причем одна из пластин сплошна , а другие - с отверсти ми по всей поверхности,
2. 2.Устройство поп.1.отличающее- с   тем. что рассто ние между пластинами равно не менее чем удвоенному рассто нию от поверхности катода до зоны отрицательного свечени .
3. 3.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что диаметр отверстий и рассто ние между ними наход тс  в пределах рассто ни  от поверхности катода до зоны отрицательного свечени .