[go: up one dir, main page]

RU2068029C1 - Method of plasma-chemical application of coating - Google Patents

Method of plasma-chemical application of coating Download PDF

Info

Publication number
RU2068029C1
RU2068029C1 RU9494042112A RU94042112A RU2068029C1 RU 2068029 C1 RU2068029 C1 RU 2068029C1 RU 9494042112 A RU9494042112 A RU 9494042112A RU 94042112 A RU94042112 A RU 94042112A RU 2068029 C1 RU2068029 C1 RU 2068029C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
additional
electrons
electron beam
plasma
solid inorganic
Prior art date
Application number
RU9494042112A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94042112A (en
Inventor
Р.Ш. Тимергалиев
Original Assignee
Товарищество с ограниченной ответственностью "Старт-А-Техно"
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 Товарищество с ограниченной ответственностью "Старт-А-Техно" filed Critical Товарищество с ограниченной ответственностью "Старт-А-Техно"
Priority to RU9494042112A priority Critical patent/RU2068029C1/en
Priority to KR1019950043856A priority patent/KR960019562A/en
Priority to DE19544123A priority patent/DE19544123A1/en
Publication of RU94042112A publication Critical patent/RU94042112A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2068029C1 publication Critical patent/RU2068029C1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32422—Arrangement for selecting ions or species in the plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

FIELD: method is used in plasma processing, mainly in processes of surface vacuum metallization and synthesis of inorganic films in bundle-plasma discharge. SUBSTANCE: treated piece and target of solid inorganic substance are situated in working chamber, the chamber air is evacuated, feed working gas inside and in zone of piece surface treatment form steam flow, produced by evaporation of solid inorganic substance by beam of electrons. At least one additional beam of electrons is formed in the chamber and directed into zone of piece surface treatment. In the case additional beam of electrons is crossing vapor flow. It is provided, that additional solid inorganic substance is fed into additional beam of electrons, its evaporation and directing on surface of piece of chemically active particles flux made of mixture of solid substances vapors and working gas. It is advantageous, that additional beam of electrons has band-type configuration. EFFECT: improved process. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к способам вакуумной металлизации поверхности и синтеза неорганических пленок в пучково-плазменном разряде. The invention relates to a plasma technique, in particular to methods for vacuum metallization of a surface and synthesis of inorganic films in a beam-plasma discharge.

Известны способы плазмохимического нанесения покрытия, включающие размещение в рабочей камере подложки и твердого вещества, вакуумирование камеры и формирование на поверхность подложки потока пара, полученного испарением мишени твердого вещества [1]
Известен также способ плазмохимического нанесения покрытия, включающий размещение в рабочей камере транспортно-позиционирующего устройства с подложкой и мишени твердого вещества, вакуумирование камеры, напуск в нее рабочего газа и формирование в зоне обработки поверхности подложки потока пара, полученного испарением мишени твердого вещества стационарным электронным пучком [2]
Однако скорость роста пленок заданного и/или стехиометрического состава и класс реализуемых в способе-прототипе химических реакций ограничены, поскольку на поверхность подложки формируют один поток пара, полученный испарением единственным электронным пучком, причем выбор веществ, используемых в качестве мишени, ограничен и не позволяет получить покрытие сложного состава.Known methods of plasma-chemical coating, including the placement in the working chamber of a substrate and a solid substance, evacuation of the chamber and the formation on the surface of the substrate of a vapor stream obtained by evaporation of a target of a solid substance [1]
There is also known a method of plasma-chemical coating, including the placement in the working chamber of a transport-positioning device with a substrate and a target of a solid substance, evacuation of the chamber, admission of a working gas into it, and formation of a vapor stream obtained by evaporation of the target of a solid substance by a stationary electron beam in the processing zone of the substrate surface [ 2]
However, the growth rate of films of a given and / or stoichiometric composition and the class of chemical reactions realized in the prototype method are limited, since a single vapor stream is formed on the substrate surface, obtained by evaporation by a single electron beam, and the choice of substances used as a target is limited and does not allow to obtain complex coating.

Целью изобретения является повышение скорости роста пленок заданного стехиометрического состава при расширении класса плазмохимических реакций, используемых при нанесении покрытий. The aim of the invention is to increase the growth rate of films of a given stoichiometric composition while expanding the class of plasma-chemical reactions used in coating.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа снижение времени нанесения покрытия без снижения качества физико-химических и механических свойств покрытия. The technical result that can be obtained by implementing the method of reducing the time of coating without reducing the quality of the physico-chemical and mechanical properties of the coating.

Это достигается тем, что в способе плазмохимического нанесения покрытия, включающем размещение в рабочей каме ре транспортно-позиционирующего устройства с подложкой и мишени твердого вещества, вакуумирование камеры, напуск в нее рабочего газа, формирование в зоне обработки поверхности подложки потока пара, полученного испарением мишени твердого вещества стационарным электронным пучком, в камере формируют по меньшей мере еще один электронный пучок, направляют его в зону обработки поверхности подложки, причем ось дополнительного электронного пучка пересекает ось потока пара, что обеспечивает снижение времени нанесения покрытия без снижения качества, т.к. пучково-плазменный разряд позволяет получить плазму с повышенной степенью иснизации в отличие от применяемого в способе-прототипе высокочастотного разряда. This is achieved by the fact that in the method of plasma-chemical coating, including the placement in the working chamber of a transport-positioning device with a substrate and a target of a solid substance, evacuation of the chamber, inlet of a working gas into it, the formation in the zone of the surface treatment of the substrate of a vapor stream obtained by evaporation of the solid target substances with a stationary electron beam, at least one more electron beam is formed in the chamber, direct it to the processing zone of the substrate surface, and the axis of the additional electron the electron beam crosses the axis of the steam flow, which ensures a reduction in the time of coating without compromising quality, because beam-plasma discharge allows you to get plasma with a high degree of isinization in contrast to the high-frequency discharge used in the prototype method.

В том случае, когда в дополнительный электронный пучок вводят дополнительное твердое вещество, испаряют его, а на поверхность подложки направляют поток химических активных частиц из смеси паров твердых веществ и рабочего газа, достигается наряду со снижением времени нанесения покрытия, расширение класса плазмохимических реакций, используемых при нанесении покрытия, и получение покрытия сложного состава. In the case when an additional solid substance is introduced into an additional electron beam, it is vaporized, and a flow of chemical active particles from a mixture of solid vapor and a working gas is directed to the surface of the substrate, along with a reduction in the time of coating, the expansion of the class of plasma-chemical reactions used in coating, and obtaining a coating of complex composition.

Указанный технический результат усиливается при формировании дополнительного электронного пучка ленточной конфигурации, плоскость которого пересекает ось потока пара, полученного испарением мишени твердого вещества, при этом дополнительно обеспечивается более равномерное нанесение покрытия на подложку. The specified technical result is enhanced by the formation of an additional electron beam of a ribbon configuration, the plane of which intersects the axis of the vapor stream obtained by evaporation of a target of a solid substance, while more uniform coating is also provided on the substrate.

На чертеже представлена схема установки, реализующей способ. The drawing shows a diagram of an installation that implements the method.

Установка содержит рабочую камеру 1, патрубок подвода рабочего газа 2, патрубок 3, соединяющий внутренний объем рабочей камеры 1 с вакуумным насосом (на чертеже не поазан), мишень твердого вещества 4, источник 5, генерирующий электронный пучок на мишень твердого вещества 4, источник 6, генерирующий дополнительный электронный пучок, направляемый в зону обработки поверхности подложки, дополнительное твердое вещество 7, транспортно-позиционирующее устройство с подложкой 8. The installation contains a working chamber 1, a pipe for supplying a working gas 2, a pipe 3 connecting the internal volume of the working chamber 1 with a vacuum pump (not shown in the drawing), a target of a solid substance 4, source 5, which generates an electron beam on a target of a solid substance 4, source 6 generating an additional electron beam directed to the surface treatment zone of the substrate, additional solid substance 7, a transport-positioning device with a substrate 8.

Установка для реализации способа работает следующим образом. В рабочей камере 1 размещают мишень твердого вещества 4 и транспортно-позиционирующее устройство с подложкой 8. После герметизации рабочей камеры 1 ее вакуумируют, откачивая воздух через патрубок 3 до остаточного давления 1,33•10-4 Па, после чего через патрубок 2 напускают рабочий газ азот, при этом давление в камере 1 повышается до 4•10-2 Па. На мишень твердого вещества 4 с помощью источника 5 направляют стационарный электронный пучок, регулируют параметры пучка до поджигания пучковоплазменного разряда (энергия электронов пучка 2 кэВ и плотность тока пучка 0,2 А/см2). При этом происходит испарение мишени твердого вещества 4 титана, он реагирует с рабочим газом, и полученные пары нитрида титана направляют на подложку 8. Одновременно с помощью источника 7 формируют второй электронный пучок ленточной конфигурации и направляют его в зону обработки поверхности подложки, при этом параметры второго (дополнительного пучка) устанавливают следующими: энергия электронного пучка 2 кэВ, плотность тока пучка 0,3 А/см2, что обеспечивает устойчивое горение пучково-плазменного разряда в рабочей зоне камеры 1, при этом скорость нанесения нитрида титана на подложку составляет

Figure 00000002
.Installation for implementing the method works as follows. A solid target 4 and a transport-positioning device with a substrate 8 are placed in the working chamber 1. After sealing the working chamber 1, it is evacuated by pumping air through the pipe 3 to a residual pressure of 1.33 • 10 -4 Pa, after which the worker is let through the pipe 2 nitrogen gas, while the pressure in chamber 1 rises to 4 • 10 -2 Pa. A stationary electron beam is sent to the target of solid matter 4 using source 5, the beam parameters are adjusted until the plasma beam is ignited (beam electron energy of 2 keV and beam current density of 0.2 A / cm 2 ). When this occurs, the evaporation of the target solid substance 4 of titanium, it reacts with the working gas, and the obtained titanium nitride vapor is sent to the substrate 8. At the same time, using the source 7 form a second electron beam of a ribbon configuration and direct it to the processing surface of the substrate surface, while the parameters of the second (additional beam) is set as follows: electron beam energy of 2 keV, beam current density of 0.3 A / cm 2 , which ensures stable combustion of a beam-plasma discharge in the working area of chamber 1, while The application rate of titanium nitride on the substrate is
Figure 00000002
.

В этом случае, когда необходимо получить покрытие боле сложного, например, двухкомпонентного состава, во второй пучок (дополнительный) вводят дополнительное твердое вещество 7, например, цирконий. С помощью дополнительного электронного пучка (от источника 6) формируют каплю расплава циркония, испаряют ее, а на поверхность подложки направляют уже поток химически активных частиц из смеси паров твердых веществ и рабочего газа, а также продуктов их реакций. In this case, when it is necessary to obtain a coating of a more complex, for example, two-component composition, an additional solid substance 7, for example, zirconium, is introduced into the second bundle (optional). Using an additional electron beam (from source 6), a drop of zirconium melt is formed, it is vaporized, and a stream of chemically active particles from a mixture of vapors of solid substances and the working gas, as well as their reaction products, is directed to the surface of the substrate.

Использование изобретения позволит снизить время нанесения покрытия без снижения качества при расширении класса плазмохимических реакций, используемых при нанесении покрытия. The use of the invention will reduce the time of coating without compromising quality while expanding the class of plasma-chemical reactions used in coating.

Claims (3)

1. Способ плазмохимического нанесения покрытия, включающий размещение в рабочей камере обрабатываемого изделия и мишени твердого неорганического вещества, вакуумирование рабочей камеры, напуск в нее рабочего газа, формирование в зоне обработки поверхности изделия парового потока, полученного испарением твердого неорганического вещества стационарным электронным пучком, отличающийся тем, что формируют по меньшей мере один дополнительный стационарный электронный пучок, направляют его в зону обработки поверхности изделия, при этом дополнительный электронный пучок пересекает паровой поток с возможностью обеспечения горения пучково-плазменного разряда. 1. The method of plasma-chemical coating, including the placement in the working chamber of the workpiece and the target of a solid inorganic substance, evacuation of the working chamber, the inlet of the working gas, the formation in the area of the surface treatment of the product of a vapor stream obtained by evaporation of a solid inorganic substance by a stationary electron beam, characterized in that form at least one additional stationary electron beam, direct it to the surface treatment area of the product, while additional ADDITIONAL electron beam intersects vapor stream to provide a combustion beam-plasma discharge. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в дополнительный стационарный электронный пучок вводят дополнительное твердое неорганическое вещество, испаряют его, а на поверхность изделия направляют поток химически активных частиц из смеси паров твердых неорганических веществ и рабочего газа. 2. The method according to p. 1, characterized in that an additional solid inorganic substance is introduced into an additional stationary electron beam, vaporized, and a stream of reactive particles from a mixture of vapors of solid inorganic substances and a working gas is directed to the surface of the product. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный стационарный электронный пучок формируют ленточной конфигурации. 3. The method according to p. 1, characterized in that an additional stationary electron beam form a tape configuration.
RU9494042112A 1994-11-28 1994-11-28 Method of plasma-chemical application of coating RU2068029C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9494042112A RU2068029C1 (en) 1994-11-28 1994-11-28 Method of plasma-chemical application of coating
KR1019950043856A KR960019562A (en) 1994-11-28 1995-11-27 Plasma- Chemical Coating Technique
DE19544123A DE19544123A1 (en) 1994-11-28 1995-11-27 Process for plasma coating articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9494042112A RU2068029C1 (en) 1994-11-28 1994-11-28 Method of plasma-chemical application of coating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94042112A RU94042112A (en) 1996-08-10
RU2068029C1 true RU2068029C1 (en) 1996-10-20

Family

ID=20162641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU9494042112A RU2068029C1 (en) 1994-11-28 1994-11-28 Method of plasma-chemical application of coating

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR960019562A (en)
DE (1) DE19544123A1 (en)
RU (1) RU2068029C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3393215A1 (en) 2017-04-20 2018-10-24 Andrey Senokosov Arc plasmatron surface treatment

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202009018474U1 (en) * 2009-11-10 2011-12-05 Elena Nikitina Device for the arc treatment of the surface of metal products

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Заявка ФРГ N 2702120, кл. Н 05 Н 1/00, 1977. 2. К-EQUIPMENT 750 - установка для ионного нанесения покрытий из нитрида и карбида титана. Проспект фирмы "Kymmene-Stroberg Corporation". *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3393215A1 (en) 2017-04-20 2018-10-24 Andrey Senokosov Arc plasmatron surface treatment

Also Published As

Publication number Publication date
DE19544123A1 (en) 1996-06-05
KR960019562A (en) 1996-06-17
RU94042112A (en) 1996-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2705029B2 (en) Substrate surface treatment method using plasma and apparatus used therefor
DE69719925T2 (en) Device and method for generating plasma torches
US4816286A (en) Process for synthesis of diamond by CVD
US5174826A (en) Laser-assisted chemical vapor deposition
US20120222617A1 (en) Plasma system and method of producing a functional coating
CN1243330A (en) System and method for cleaning ion source in course of using
JPS63274762A (en) Device for forming reaction vapor-deposited film
US20110129617A1 (en) Plasma system and method of producing a functional coating
RU2068029C1 (en) Method of plasma-chemical application of coating
JPH059513B2 (en)
US20080280065A1 (en) Method and Device for Generating a Low-Pressure Plasma and Applications of the Low-Pressure Plasma
RU2006538C1 (en) Diamond growing method
EP0801414A3 (en) Gas-controlled arc vapor deposition apparatus and process
JP3035337B2 (en) Plasma coating equipment
JP2003183803A (en) Method and apparatus for coating silicon carbide fiber
JPH02213481A (en) Thin film forming device
JP3027866B2 (en) Reactive gas pretreatment CVD method
JPS6247472A (en) Formation of cubic boron nitride film
JPH05147908A (en) Production of cubic boron nitride powder
JPH05139896A (en) Formation of boron nitride coating of cubic crystal and apparatus therefor
JPH11214362A (en) Plasma treatment apparatus
JPH0361370A (en) Thin film forming device
JPH0380192A (en) Device for synthesizing diamond film by microwave plasma cvd
JPH038705A (en) Production of boron nitride
JPS5538936A (en) Forming method of coating on metal