SU1824458A1

SU1824458A1 - Apparatus for application of coatings

Info

Publication number: SU1824458A1
Application number: SU914934056A
Authority: SU
Inventors: Boris A Sivokhin; Sergej V Timakov
Original assignee: Nii Vychislitelnoj Tekhn
Priority date: 1991-05-06
Filing date: 1991-05-06
Publication date: 1993-06-30

Description

Изобретение относится к нанесению покрытий в вакууме и может быть использовано в производстве изделий микроэлектронной и вычислительной техники.The invention relates to coating in a vacuum and can be used in the manufacture of microelectronic and computing products.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для нанесения покрытий в вакууме путем преобразования однонаправленного перемещения подложкодержателя в возвратно-поступательное с возможностью ос2 *г закрепленный в вертикальном положении на базовой плите. На валу закреплены и могут вращаться с помощью подшипников качения карусель с якорем и ведущая шестерня зубчатой пары. Ведущая шестерня кинематически связана с ведомыми шестернями с коэффициентом передачи, равным 2. Ведомые шестерни и подложкодержатели установлены на валах, которые закреплены и могут вращаться с помощью подшипников качения на поворотной платформе. На базовой плите установлены источники осаждаемых частиц. На наружной поверхности стенки вакуумной камеры установлены на одном уровне с якорем электромагниты, обмотки которых подключены с помощью электронно-управляемых ключей к источнику питания. Управляя включением электромагнитов, воздействующих на якорь, обеспечивают поворот и фиксацию в необходимом положении платформы при непрерывном вращении подложкодержателей вокруг собственной оси. Обеспечена работа в составе гибких автоматизированных линий под управлением персонального компьютера. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.The aim of the invention is to expand the functionality of the device for coating in vacuum by converting the unidirectional movement of the substrate holder in the reciprocating with the possibility of oc2 * g mounted in a vertical position on the base plate. The carousel with an anchor and the drive gear of the gear pair are fixed on the shaft and can rotate with the help of rolling bearings. The pinion gear is kinematically connected to the pinion gears with a gear ratio of 2. The pinion gears and substrate holders are mounted on shafts that are fixed and can be rotated using rolling bearings on a turntable. Sources of deposited particles are installed on the base plate. On the outer surface of the wall of the vacuum chamber, electromagnets are installed at the same level as the armature, the windings of which are connected using an electronically controlled key to the power source. By controlling the inclusion of electromagnets acting on the anchor, they provide rotation and fixation in the required position of the platform with continuous rotation of the substrate holders around its own axis. Work was provided as part of flexible automated lines under the control of a personal computer. 3 C.p. f-ls, 1 ill.

тановки и фиксации положения подложкодержателя в любой точке рабочей зоны над источником осаждаемых частиц при сохранении непрерывного вращения подложкодержателя вокруг собственной оси, а также повышение качества осаждаемых покрытий за счет снижения неравномерности толщины путем компенсации изменения угловой скорости вращения подлождержателя вокруг собственной оси.tanovka and fixing the position of the substrate holder at any point in the working area above the source of the deposited particles while maintaining continuous rotation of the substrate holder around its own axis, as well as improving the quality of the deposited coatings by reducing the unevenness of the thickness by compensating for changes in the angular velocity of rotation of the holder around its own axis.

1824458 А11 824 458 A1

18344531834453

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображено устройство для нанесения покрытий в вакууме.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a device for coating in vacuum.

Пример 1. Устройство содержит вакуумную камеру 1, электропривод 2, выполненный в виде электродвигателя с редуктором, узел передачи вращения 3 от электропривода 2 внутрь камеры 1, выполненный в виде вала с подшипниками качения, вакуумными уплотнителями и поводковым зацепом 21. Внутри вакуумной камеры f расположен.·’ сопка центральной опоры 4, жестко закрепленная в вертикальном положении на базовой плите 5. На стойке 4 закреплены и могут вращаться с помощью подшипников качения 6 и 7 поворотная платформа 8 с якорем 9 и ведущая шестерня 10 зубчатой пары. Ведущая шестерня 10 кинематически связана с ведомой шестерней 11 с коэффициентом передачи, равным 2. Ведомая шестерня 11 и подложкодержателя 12 установлены на вал 13, который закреплен и может вращаться с помощью подшипника качения 14 на поворотной платформе 8. На базовой плите 5 вакуумной камеры 1 установлены источники осаждаемых частиц 15. 20 выполненные в виде магнетронных распылителей. На наружной поверхности образующей стенки вакуумной камеры 1 на одной уровне с якорем 9 установлены источники перемещаемого магнитного поля 16, выполненные в виде горизонтально расположенного по окружности ряда электромагнитов, обмой ки 17 которых подключены с помощью электронно-управляемых ключей к источнику постоянного напряжения. Электронно-управляемые ключи 18 могут быть выполнены, например, в виде транзисторных ключей, входы которых подключены к выходам дешифратора, управляемого счет ным устройством с прямым и реверсивным входами.Example 1. The device comprises a vacuum chamber 1, an electric drive 2, made in the form of an electric motor with a gearbox, a rotational transmission unit 3 from the electric drive 2 inside the chamber 1, made in the form of a shaft with rolling bearings, vacuum seals and a drive hook 21. Inside the vacuum chamber f is located . · 'A hitch of the central support 4, rigidly mounted in a vertical position on the base plate 5. On the stand 4 are fixed and can be rotated using rolling bearings 6 and 7, a rotary platform 8 with an anchor 9 and a drive gear 10 of gear pairs s. The pinion gear 10 is kinematically connected to the pinion gear 11 with a gear ratio of 2. The pinion gear 11 and the substrate holder 12 are mounted on a shaft 13, which is fixed and can be rotated using a rolling bearing 14 on the turntable 8. On the base plate 5 of the vacuum chamber 1 are installed sources of deposited particles 15. 20 made in the form of magnetron sprays. On the outer surface of the generatrix wall of the vacuum chamber 1, sources of a movable magnetic field 16 are installed at the same level as the armature 9, made in the form of a series of electromagnets horizontally arranged around the circumference, the fossils 17 of which are connected using an electronically controlled key to a constant voltage source. The electronically controlled keys 18 can be made, for example, in the form of transistor keys, the inputs of which are connected to the outputs of a decoder controlled by a counting device with direct and reverse inputs.

Работа предложенного устройства для нанесения покрытий в вакууме заключается в следующем. После установки подложек на подложкодержатели 12,19 и др. производят опускание колпака вакуумной камеры 1 на базовую плиту 5, после чего создается необходимое давление остаточных газов, включением электропривода 2 и с помощью узла передачи момента вращения 3. имеющего поводковый зацеп 21. приводят во вращение ведущую шестерню 10 и ведомую шестерню 11, которая жестко связана с валом 13 и подложкодержателем 12. Передаточное отношение зубчатой пары 1:2. что обеспечивает вращение подложкодержателя 12 с угловой скоростью, в два раза большей, чем угловая скорость ведущей шестерни 10.The work of the proposed device for coating in vacuum is as follows. After installing the substrates on the substrate holders 12.19 and others, lower the cap of the vacuum chamber 1 onto the base plate 5, after which the necessary pressure of the residual gases is created by turning on the electric drive 2 and using the transmission unit of the torque 3. having a drive hook 21. they rotate the drive gear 10 and the driven gear 11, which is rigidly connected to the shaft 13 and the substrate holder 12. The gear ratio of the gear pair is 1: 2. which ensures the rotation of the substrate holder 12 with an angular velocity two times greater than the angular velocity of the pinion gear 10.

возврат но-поступательное перемещение подлосодержателя 12 в рабочей зоне над источником осаждаемых частиц 15 осуществляется возвратно-поступательным перемещением платформы 8 с якорем 9, который взаимодействует с электромагнитами 16, обмотки 17 которых подключены к транзисторным ключам 18, осуществляющим поочередное переключениепитания электромагнитов 16. Поступательное перемещение платформы 8 производится подачей импульсов на прямой вход счетного устройства. Создаваемое поочередным включением электромагнитов 16 магнитное поле действует на якорь 9, жестко соединенный с. поворотной платформой 8, притягивая его к включенному в данный момент соответствующему электромагниту и тем самым перемещая поворотную платформу 8 по дуге окружности вместе с независимо и непрерывно вращающимся валом 13, на котором установлен подложкодержатель 12. При этом каждому поочередно включаемому электромагниту 16 соответствует один шаг угла поворота платформы 8-и подложкодержателя 12. При достижении подложкодержателем 12 заданного положения относительно источника осаждаемых частиц Ί5 подача импульсов на прямой вход счетного устройства прекращается, при этом включенным остается соответствующий электромагнит 16, удерживающий якорь 9 с платформой 8 и непрерывно вращающимся подложкодержателем 12 в фиксированном положении. Усилие удержания определяется величиной зазора между полюсными наконечниками электромагнита 16 и якоря 9, а также напряженностью магнитного поля, создаваемого электромагнитом 16. Таким образом, подложкодержатель 12, вращаясь вокруг собственной оси, находится в заданном фиксированном положении относительно источника осаждаемых частиц 15. При необходимости перемещения подложкодержателя в обратном направлении подачу импульсов осуществляют на реверсивный вход счетного устройства. При этом последовательность подключения обмоток 17 электромагнитов 16 сменяется на обратную. Магнитное поле, создаваемое поочередно включающимися электромагнитами 16, перемещается в обратном направлении и, воздействуя на якорь 9, поворачивает платформу 8 в соответствующем направлении. После того, как подложкодержатель 12 занял заданное фиксированное положение относительно источника осаждаемых, частиц 15, на его поверхность производят напыление. При необходимости подпожкодержатель 12 перемещают описанным способом в заданное фиксированное положение над другим источником осаждаемых частиц и производят напыление последующих слоев При этом имеется возможность обеспечения возвратно-поступательного перемещения подложкодержателя 12 над источником 15 или другими источниками по специально заданной программе, Так, например при нанесении многослойных покрытий или покрытий сложного состава осуществляют возвратно-поступательное перемещение подложкодержателя 12 над двумя или более источниками осаждаемых частиц путем подачи последовательностей импульсов на прямой и реверсивный входы счетного устройства по соответствующей программе. Аналогичным образом производят напыление покрытий на подложки, установленные на других подложкодержателях.the back-and-forth movement of the sub-holder 12 in the working area above the source of deposited particles 15 is carried out by the reciprocating movement of the platform 8 with the armature 9, which interacts with the electromagnets 16, the windings of which 17 are connected to transistor switches 18, which alternately switch the power supply of the electromagnets 16. The translational movement of the platform 8 is performed by applying pulses to the direct input of the counting device. The magnetic field created by the alternate switching on of the electromagnets 16 acts on the armature 9, rigidly connected to. pivoting platform 8, attracting it to the corresponding electromagnet currently switched on and thereby moving the pivoting platform 8 along an arc of a circle together with an independently and continuously rotating shaft 13, on which the substrate holder 12 is mounted. In this case, each alternately turned on electromagnet 16 corresponds to one step of the rotation angle platforms 8 of the substrate holder 12. When the substrate holder 12 reaches a predetermined position relative to the source of the deposited particles Ί5, pulses are fed to the direct input of the counting device CTBA stop and the corresponding electromagnet is switched 16, retaining the anchor 9 with the platform 8, and continuously rotating the substrate holder 12 in a fixed position. The holding force is determined by the gap between the pole pieces of the electromagnet 16 and the armature 9, as well as the magnetic field generated by the electromagnet 16. Thus, the substrate holder 12, rotating around its own axis, is in a predetermined fixed position relative to the source of the deposited particles 15. If necessary, move the substrate holder in the opposite direction, the supply of pulses is carried out at the reverse input of the counting device. In this case, the connection sequence of the windings 17 of the electromagnets 16 is reversed. The magnetic field created by alternately turned on electromagnets 16 moves in the opposite direction and, acting on the armature 9, rotates the platform 8 in the corresponding direction. After the substrate holder 12 has taken a predetermined fixed position relative to the source of the deposited particles 15, spraying is performed on its surface. If necessary, podpozhkoderzhatel 12 move in the described manner in a predetermined fixed position above another source of deposited particles and spray the subsequent layers. It is possible to provide reciprocating movement of the substrate holder 12 over the source 15 or other sources according to a specially defined program, So, for example, when applying multilayer coatings or coatings of complex composition perform a reciprocating movement of the substrate holder 12 over two or more chnikami precipitated particles by applying pulse sequences on the forward and reverse counting inputs of the respective program unit. Similarly, coatings are sprayed onto substrates mounted on other substrate holders.

Предложенное устройство реализует программно-управляемый режим работы путем подключения, например, к персональному компьютеру, что обеспечивает применение данного устройства в автоматизированных технологических процессах по напылению пленокThe proposed device implements a program-controlled mode of operation by connecting, for example, to a personal computer, which ensures the use of this device in automated technological processes for spraying films

Пример. Устройство для нанесения покрытий в вакууме выполнено аналогично примеру 1. В качестве якоря 9 и источника перемещаемого магнитного поля использованы постоянные феррит-бариевые или самарий-кобальтовые магниты, обращенные друг к другу разноименными полюсами. Работает устройство аналогично примеру 1. однако перемещение магнитного поля обеспечивается передвижением постоянного магнита по наружной образующей стенки вакуумной камеры 1. При этом якорь 9 притягивается к перемещаемому магниту и поворачивает платформу 8. Такой вариант выполнения устройства позволяет оперативно ручным способом и фиксировать положение подложкодержателя 12 относительно источника 15.Example. The device for coating in a vacuum is made analogously to example 1. As an anchor 9 and a source of a moving magnetic field, permanent barium ferrite or samarium-cobalt magnets are used, facing each other with opposite poles. The device operates analogously to example 1. however, the movement of the magnetic field is provided by the movement of the permanent magnet along the outer generatrix of the wall of the vacuum chamber 1. In this case, the armature 9 is attracted to the magnet to be moved and rotates the platform 8. This embodiment of the device allows you to quickly manually fix the position of the substrate holder 12 relative to the source fifteen.

Примерз. Устройство для нанесения покрытий в вакууме выполнено аналогично примерам 1 и 2. На поворотной платформе 8 установлено два якоря на различной высоте, при этом один якорь взаимодействует с источником перемещаемого магнитного поля, выполненным в виде ряда электромагнитов, а второй якорь - с источником магнитного поля, создаваемым постоянным магнитом. Режим работы устройства выбирается обслуживающим персоналомSample The device for coating in a vacuum is made similarly to examples 1 and 2. On the turntable 8 there are two anchors at different heights, while one arm interacts with a source of a moving magnetic field made in the form of a series of electromagnets, and the second arm with a source of a magnetic field, created by a permanent magnet. The operating mode of the device is selected by service personnel

Основные технические преимущества заякадем.'п о углшУ’Стза для нанесения покрытий в вакууме по сравнению с прототипом заключаю гея в следующем. Пред.эо <?н».не устройство обеспечивает 8озвп.ч-_1;-·· ,ц? -. ··, нательное перемещение rio/v;c-.-i,.i.;,-„с. р.ка ι е_;!я и фиксацию его положения р гщ'бо·- точке рабочей зоны над источ1г ом „•саждаемых частиц при сохпдн.».< и непрерывного вращения под лож· .^держателя вокруг собственной оси, что позволяет применить программно-управляемый режим работы в автоматизированных технологически); процессах, реализующих сложные технологии, например изготовление пленочных слоев многокомпонентного состава или многослойных покрытий с малой неоднородностью по толщине или, наоборот, с неоднородным регулируемым распределением толщины по заданному лчк·.»<·. Указанные преимущества ;-ущ.. сгвг-нщ· оосширяют функциональные возможности устройства, а его применение обеспечивает повышение качестве пленочнылпокрытий.The main technical advantages of zakadem.'p about UglshU'Stza for coating in vacuum in comparison with the prototype I conclude the gay in the following. Prev eo <? N ". Not the device provides 8ozvp.ch- _1; - ·· -. ··, underbody movement rio / v; c -.- i, .i.;, - “с. r.ka ι _e;! I and the fixation of its position г щ 'бо · - - - the point of the working area above the source да • of deposited particles during storage. "technologically); processes that implement complex technologies, for example, the manufacture of film layers with a multicomponent composition or multilayer coatings with a small heterogeneity in thickness or, conversely, with an inhomogeneous adjustable distribution of thickness over a given lx ·. ”<·. These advantages; -... svgg-nsh · expand the functionality of the device, and its use provides an increase in the quality of film coatings.

Claims

F s> rm ta zobre ι e n i

1. Device for coating products containing placed in a vacuum chamber sources of sprayed material, a carousel. bearing a substrate holder and mounted on a central vertical shaft, and independent from one another drives of rotation of the podgum 'holders around its axis in the middle'.; · by gear and carousel around the axis is arranged. characterized in that. what. in order to simplify the design and improve the quality of the products, the carousel is made flat, and the carousel drive is made in the form of an anchor mounted on the carousel and a magnetic field source located on the outer surface of the vacuum chamber and the pinion gear of the substrate holder drive is mounted on the central shaft.

2. Device pop. 1, characterized in that the magnetic field source is made in the form of electromagnets.

3 Device pop. 1, characterized in that the magnetic field source and the armature are made in the form of permanent magnets.

4 The device according to p. 1-3, characterized in that. that the gear drive of the rotation of the substrate holder is made with a gear ratio equal to an even integer.