179482. lajstromszámú szabadalom • Penning porlasztóforrás
3 179482 4 Az 1-3. ábrában feltüntetett megnevezéseket az alábbiakban foglaljuk össze : 1 főmágnes, 2 mágneses erővonalak, 3 target, 4 hűtőrendszer, 5 katód, 6 anód, 7 árnyékoló rendszer, 8 mágnespólusok, 9 aktív zóna, 10 mágnesgyűrű, 11 mágneses vezető, 12 eredő mágneses tér, 13 segédmágnesek. Az 1. ábrában bemutatott Penning porlasztó for rást Dr. Schiller, Heissig, Coedicke ismertette a Physik und Technik des Hochvakuums-Dünne Dresden 1975. című kiadványában. A bemutatott Penning porlasztó forrás a szokásos megoldásokkal megegyezik abban, hogy sík vízhűtőit targettal rendelkezik, elrendezésében gyűrű alakú és gyűrű alakú árnyékoló rendszer veszi körül. A konstrukció a szokásostól csak a mágnes kivitelében tér el, mely egyetlen darabból készült. Működése a korábban vázoltakkal megegyezik. Teljesítménye 5 kW, típusjele PPS 5. A kivitelezett berendezések hátránya elsősorban az, mint ahogy az a mágnestér elrendezéséből is egyértelműen kitűnik, hogy a plazma kialakulás feltétele a 3 targetnek csak kis felületén biztosított, így a 9 aktív zóna meglehetősen kicsi, következésképpen az anyag kihasználás rossz és a porlasztási teljesítmény erősen korlátozott. Egy korszerűbbnek számító, ismert megoldás a központi anódú hengeres kivitel, melyet a 2. ábrában mutatunk be. E Penning porlasztó berendezést a Varian (USA) vállalat gyártja, melynek típusjele S-gunTM. A berendezést részletesen Vance Hoffman: S-gun A now sputtering system Varian Seminar 1978 című forrásműben írja le. A 2. ábrában vázolt Penning porlasztó forrás rajzából egyértelműen kitűnik, hogy a 3 target kúpos kialakításával biztosítják azt, hogy a 2 mágneses erővonalak nagyobb szakaszon haladjanak párhuzamosan a 3 target síkjával. E párhuzamosság lényegében biztosítja, hogy a 3 target felületén a plazma kialakulás nagyobb felületen jöjjön létre. így a rendszeren átfolyó áram és ezzel a porlasztási hatásfok tovább növelhető az 1. ábrában bemutatott kivitelhez képest. További előnye, hogy a betáplált villamos teljesítmény miatt e rendszereknél elengedhetetlenül szükséges vízhűtést speciálisan, szellemes módon oldja meg. A 3 targetet a 4 hűtőrendszerre nem rögzíti sem forrasztással, sem pedig ragasztással, hanem csak egyszerűen illeszti. Ha a 3 target felmelegszik és kitágul, akkor az befeszül a 4 hűtőrendszerbe. Az ismertetett Penning porlasztó forrás hátránya, hogy a mágnestér kihasználása igen rossz hatásfokú és emiatt geometriai mérete feleslegesen megnövekszik. A gyakorlatban megvalósított Penning porlasztó források számos előnnyel rendelkeznek a korábban használatos vákuum-réteg — leválasztó technológiákkal szemben. Nevezetesen a hagyományos diódás, illetve triódás porlasztás sebessége jelentősen növelhető, ugyanakkor a porlasztás minden előnye megtartható, A gőzöléssel szembeni előnye, hogy lehetővé teszi a szigorúan ellenőrzött ötvözetrétegek előállítását, mentes az elektronsugaras gőzölésnél fellépő káros röntgen sugárzástól, rendkívül kicsi a szubsztrátumra sugárzott hőmennyiség, így műanyagok bevonására is alkalmas, azok károsodása nélkül. További előnye a rendkívül nagy „szórás” ami például a félvezető technikában a tökéletes lépcső fedést biztosítja. Az összes ismert Penning porlasztó fonás rendszerek együttes hátránya, hogy a mágnesterek elrendezése olyan, hogy a plazma kialakulás feltételei a 3 target mentén nem azonosak, így a target fogyás szintén nem egyenletes, ezért annak gazdaságos kihasználása kedvezőtlen. Ezzel együtt jár, hogy a betáplálható maximális teljesítmény is korlátozott. E problémát oldja meg az általunk javasolt Penning porlasztó forrás. A napjainkban mutatkozó műszaki igény kielégítését célozzza az általunk javasolt Penning porlasztó forrás. A javasolt Penning porlasztó forrás az ismert korszerű megoldások előnyeit megtartva lehetővé teszi, hogy a szokásos méretek mellett nagyobb vagy jelentősen nagyobb porlasztási sebességet biztosítson, valamint a drága porlasztó anyag a targetnak jobb kihasználását teszi lehetővé. Ezen előnyöket azzal biztosítjuk, hogy a porlasztás alapvető feltételét - mint ahogy ez ismeretes — a mágneses és a villamos tér egymásra merőleges legyen, a 3 target egész felületére kiterjesztjük. Ezen kitűzött feladatot lényegében azzal oldjuk meg, hogy a mágneses gerjesztést megosztjuk. Ami azt jelenti, hogy a Penning porlasztó forrás középső gerjesztő mágnesének terhelését segédgerjesztő mágnesekkel lecsökkentjük, és a 3 target szélei felé haladva a létrejövő mágneses térerő csökkentést pótoljuk. Ez azzal valósul meg, hogy a 13 segédmágnesek a 3 target alatt egy vagy több 10 mágnes gyűrűbe vannak elhelyezve. Az általunk kidolgozott Penning porlasztó forrást a 3. ábrában mutatjuk be. Ahol a 8 mágnespólusokat, 10 a mágnesgyűrűket, 11 a mágneses vezetőt, 12 eredő mágneses teret, 13 segédmágneseket jelenti. A 3/a ábra a radiálisán széttartó mágnes teret vázolja. A 3. ábrában vázolt penning porlasztó forrás 5 katód közepén levő 1 főmágnes az 5 katód körvonal által kifeszített síkra merőlegesen tengelyszimmetrikusan egy vagy több 13 segédmágnes veszi körül oly módon, hogy a mágneses polarizálásuk az 1 főmágnes polarizálásával azonos irányban mutat és a középvonaltól messzebb elhelyezett 13 segédmágnesek mágneses feszültsége kisebb, mint középvonalhoz közelebb levő 13 segédmágnesé. A javasolt kiviteli példákban a 11 mágneses vezetőn, ez célszerűen lehet lágy vas is, egy vagy több 10 mágnesgyűrűben tetszőleges számú 13 segédmágnesek helyezkednek el oly módon, hogy az n-ik és az n-l-ik 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
