C - Chemistry – Metallurgy – 23 – C
Patent
C - Chemistry, Metallurgy
23
C
C23C 14/35 (2006.01) C23C 14/00 (2006.01) C23C 14/32 (2006.01) H01J 37/34 (2006.01)
Patent
CA 2103770
Plasma-enhanced magnetron-sputtered deposition (PMD) of materials is employed for low-temperature deposition of hard, wear-resistant thin films, such as metal nitrides, metal carbides, and metal carbo-nitrides, onto large, three-dimensional, irregularly shaped objects (20) without the requirement for substrate manipulation. The deposition is done by using metal sputter targets (18) as the source of the metal and immersing the metal sputter targets in a plasma (16) that is random in direction and fills the deposition chamber (12) by diffusion. The plasma is generated from at least two gases, the first gas comprising an inert gas, such as argon, and the second gas comprising a nitrogen source, such a nitrogen, and/or a carbon source, such as methane. Simultaneous with the deposition, the substrate is bombarded with ions from the plasma by biasing the substrate negative with respect to the plasma to maintain the substrate temperature and control the film microstructure. The substrate, metal targets, and plasma are all electrically decoupled from each other and from walls (14) of the deposition chamber, so as to provide independent electrical control of each component. The PMD process is applicable not only to the deposition of hard coatings, but also can be applied to any thin film process such as for electrically and thermally conductive coatings and optical coatings, requiring simultaneous, high-flux, ion-bombardment to control film properties.
Dépôt par pulvérisation au magnétron activé par plasma (PMD) de matériaux utilisés pour le dépôt à basse température de couches minces, dures, résistantes à l'usure, tels que les nitrures de métal, les carbures métalliques et les carbonitrures métalliques, sur des objets en trois dimensions, volumineux et de forme irrégulière (20), sans qu'il soit nécessaire de toucher au substrat. Ce dépôt s'effectue au moyen de cibles de pulvérisation cathodique (18) comme source de métal et en immergeant ces cibles de pulvérisation cathodique dans un plasma (16) orienté aléatoirement et remplissant par diffusion la chambre de dépôt (12). Ce plasma est produit à partir d'au moins deux gaz, le premier consistant notamment en un gaz inerte, tel que l'argon, et le deuxième comportant une source d'azote, comme l'azote lui-même, et/ou une source de carbone, comme le méthane. Pendant qu'a lieu ce dépôt, le substrat est bombardé par les ions issus du plasma grâce à la polarisation négative du substrat par rapport au plasma pour conserver la température du substrat et contrôler la microstructure de la couche. Le substrat, les cibles métalliques et le plasma sont découplés, du point de vue électrique, les uns des autres, ainsi que par rapport aux parois (14) de la chambre de dépôt, pour qu'on puisse commander électriquement et indépendamment l'un de l'autre chacun de ces éléments. On peut utiliser ce procédé PMD non seulement pour le dépôt de revêtements durs, mais aussi dans le cadre de procédés relatifs aux couches minces comme ceux que l'on utilise pour obtenir des revêtements électriquement et thermiquement conducteurs et des couches optiques, procédés qui exigent un bombardement ionique simultané à flux élevé pour maîtriser les propriétés de la couche.
Krajenbrink Frans G.
Matossian Jesse N.
Nieh Simon K.
Hughes Electronics Corporation
Sim & Mcburney
LandOfFree
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Profile ID: LFCA-PAI-O-2017570