 |
Привод позиционирования; 2 - привод вращения; 3 –опора; 4 - вал центральный; 5 - блок сателлитов; 6 – кардан; 7 – диск; 8 - узел вращения; 9 – ложемент; 10 –изделие; 11 - экран
|
|
|
|
Для работы нижнего магнетрона (№2) при более близком расстоянии до напыляемых образцов необходимо:
- подвинуть верхний магнетрон (№1) вглубь своего окна;
- передвинуть нижний магнетрон (№2) в ближнее положение
5.1.3.3. Карусель ИТ218.05.00.000СБ
Карусель (рис. 4) предназначена для расположения на ней 8-ми напыляемых образцов заказчика двух типов:
- «рюмок» из кварцевого стекла;
- керамических оснований
А) б)
Рис. 5. Напыляемые образцы: а) - керамическое основание в оправке для размещения на карусели; б) – «рюмка» из кварцевого стекла
5.1.3.4. Заслонка карусели ИТ218.05.00.005
Заслонка карусели представляет собой сварную конусно-цилиндрическую конструкцию (рис. 6) с 2-мя вырезами, расположенными под углом 90 градусов, и предназначена для:
- стабилизации параметров ионного пучка источника ионов перед началом процесса ионной очистки загруженных образцов на карусели;
- отпыла поверхностных (загрязненных) слоев мишеней магнетронов перед началом процесса напыления на загруженные образцы на карусели;
- защиты механизма карусели от запыления.
Заслонка имеет 2 положения:
- исходное (закрытое) – для тренировки магнетронов и источника ионов,
- рабочее (открытое) - заслонка повернута таким образом, что первый вырез находится напротив источника ионов, а второй – напротив магнетронов; именно в этом положении проводятся процессы ионной очистки и напыления (рис. 8).
Рис. 6. Поднятый колпак вакуумной камеры с заслонкой карусели
Рис. 7. Датчики положения (герконы) карусели и заслонки на нижней плите вакуумной камеры
Рис. 8. Заслонка карусели в рабочем положении: вырез карусели расположен напротив напыляемого изделия
|
|
|
5.1.4. Система контроля толщины напыляемых покрытий
Кварцевый датчик толщины располагается на позиции напыления в зоне действия потока распыленного материала (рис. 9). Карусель имеет съемный экран для защиты ее механизма от запыления, в экране выполнены 8 пазов, которые при повороте карусели с напыляемыми образцами останавливаются напротив кварцевого датчика, открывая доступ к нему потока напыляемого материала.
5.1.5. Система напуска рабочего газа
а) Система напуска рабочего газа собрана на базе регулятора массового расхода газа РРГ-10 с максимальным значением расхода 3.6 л/час и «газовой линейки», обеспечивающей дополнительную фильтрацию подаваемого чистого рабочего газа (аргон) и понижение его давления до необходимого для стабильной работы РРГ (0.03÷0.3 МПа). «Газовая линейка» (рис. 9) состоит из шарового крана (вход со стороны внешнего баллона с газом, фильтра (1 мкм) и регулятора давления (тонкая регулировка) с манометром).
Рис. 9. Оправка для «рюмки» из кварцевого стекла на позиции напыления и кварцевый датчик толщины в вырезе защитного механизма карусели
(заслонка датчика закрыта)
5.1.6. Вакуумная система
а) Установка имеет безмасляную систему вакуумной откачки, собранную на базе турбомолекулярного насоса АТН-300 с присоединительным фланцем DN 100 ISO-К (250 л/сек). Вакуумная система содержит магистрали высоковакуумной и байпасной (форвакуумной) откачки вакуумной технологической камеры, вакуумные клапаны и затвор с пневмоприводом, датчики измерения давления, установленные на верху вакуумной камеры, в том числе:
– двухдиапазонный (Пирани/холодный катод) датчик 972В DualMag Transduser для контроля откачки от атмосферы до высокого вакуума;
- преобразователь давления микроПирани 925 для контроля давления процесса напыления.
См. вакуумную схему и спецификацию к ней в Приложении 1 к данному техническому описанию и инструкции по эксплуатации.
|
|
|
б) Предварительную безмасляную откачку обеспечивает отдельно стоящий сухой форвакуумный насос АСР 28, присоединяемый при помощи гибкого сильфонного соединителя.
5.1.7. Устройство регулирования скорости откачки вакуумной системы
ИТ215.01.04.000СБ (узел дроссельный)
Данное устройство (рис. 10) представляет собой поворотную дроссельную заслонку с электроприводом поворота, на 2 положения, с возможностью регулировки степени перекрытия откачного сечения (выполняется при наладке установки), и применяется в процессах напыления при давлениях аргона в интервале 2×10–3÷5×10-2 Торр. Применение данного устройства предохраняет турбомолекулярный насос от перегрузок при больших газовых потоках, одновременно позволяя расширить диапазон рабочего давления магнетронного распылительного устройства.
Рис. 10. Устройство регулирования скорости откачки вакуумной системы ИТ215.01.04.000СБ (узел дроссельный) 1 – нижняя плита вакуумной камеры; 2 – трубопровод вакуумной откачки; 3 – заслонка; 4 – ось заслонки; 5 – вакуумный ввод МЖУ; 6 – электропривод поворота (реверсивный); 7 – опорный узел
5.1.8. Модульная система подготовки и распределения сжатого воздуха Система подготовки и распределения сжатого воздуха (рис. 11) обеспечивает подвод и распределение сжатого воздуха для надежной работы вакуумных клапанов и затвора, а также пневмоприводов поворота заслонки магнетрона, заслонки подложкодержателя (плоского столика) и заслонки кварцевого датчика толщины.
Рис. 11. Система подготовки и распределения сжатого воздуха («пневмоостров»),
на переднем плане – фильтр (100Å) магистрали напуска осушенного воздуха в вакуумную камеру
5.1.9. Система водяного охлаждения
a) На установке применяются водяное охлаждение устройств, требующих постоянного охлаждения в процессе работы:
- насоса турбомолекулярного АТН 300;
- источника ионов CIST-25/0.3 и кварцевого датчика толщины напыляемых покрытий;
- двух магнетронов РМ1-40/1-02А-3D последовательно (учитывая возможность одновременной работы двух магнетронов – каждого от своего блока питания ИВЭ-141-01SA, - необходимо обеспечивать расход воды не менее 1 л/мин на кВт суммарной мощности разряда для двух одновременно работающих магнетронов).
|
|
|
Применяются независимые магистрали водяного охлаждения с регулировкой расхода воды по каждому каналу и система открытого слива - специальная сливная воронка, обеспечивающая «разрыв струи», что собственно и делает возможной регулировку расходов воды, независящую от гидравлических сопротивлений конкретных устройств.
б) На выходе каждой магистрали охлаждения установлены реле расхода воды, настроенные на отключение источников питания (в отсутствие надлежащего протока воды): контроллера турбомолекулярного насоса АСТ 600ТН, блоков питания магнетронов ИВЭ-141-01SA, блока питания источника ионов ИВЭ-341-01SA. Выставленные значения уставок расходов воды приведены в Таблице 2.
Рис. 12. Система водяного охлаждения
Таблица 2
| № | Устройство, присоединяемое к магистрали охлаждения | Реле расхода | Обозначение реле расхода | Уставка, л/мин |
| Турбомолекулярный насос АТН 300 | IFW510-04-Х300 | W1 | ||
| Магнетрон РМ1-60/1-02А №1 Магнетрон РМ1-60/1-02А №2 | IFW510-04-Х300 | W2 | ||
| Источник ионов CIST-25/0.3 → кварцевый датчик толщины покрытий | IFW510-04-Х300 | W3 | ||
| Свободный канал | W4 |
в) Особенностью охлаждения магнетронов и источника ионов является то обстоятельство, что для поджига и поддержания горения разряда в них применяются высоковольтные блоки питания: ИВЭ-141-01SА с напряжением -750 В (на мишенях и катодных узлах магнетронов) и ИВЭ-341-01SA с напряжением +3000 В (на аноде источника ионов), и водой охлаждаются непосредственно катодные узлы магнетронов и анод источника ионов, находящиеся под высоким напряжением. Поэтому входы и выходы магнетронов (каждого) и источника ионов подключаются по воде при помощи непроводящих (полиуретановых) трубок TU1208 (TU1065) длиной 2÷3 метра каждая, что обеспечивает высокое сопротивление «водяного столба» и безопасную работу. Запрещается укорачивать данные трубки.
5.1.9. Система электропитания и управления
Установка имеет отдельно стоящую стойку питания и управления стандарта 19”. Внутри стойки располагается входная система распределения электропитания (автоматические выключатели, пускатели, источники питания и пр.), а также PLC контроллер системы управления с необходимыми модулями ввода-вывода данных (аналоговые, дискретные, релейные и пр). На лицевой панели стойки расположены:
|
|
|
- контроллер турбомолекулярного насоса АСТ-600ТН;
- блоки питания и индикации датчиков вакуума PDR900, 2 штуки;
- блок питания источника ионов ИВЭ-341-01SA;
- блоки питания магнетронов ИВЭ-141-01SA, 2 штуки;
- монитор толщины напыляемых пленок SQM-160;
- cенсорная операторская ЖК панель MT8150X (диагональ 15”).
5.2. Существенные замечания по работе магнетронов и технологии напыления
5.2.1. Изображенное на рис. 3 расположение магнетронов №1 и №2 обеспечивает запыление труднопропыляемых поверхностей двух типов применяемых деталей - «рюмок» из кварцевого стекла (верхний магнетрон) и керамических оснований (нижний магнетрон), при этом не исключается вариант их одновременной работы для оптимизации техпроцесса (рис. 13, а), - при условии оснащения обоих магнетронов одинаковыми мишенями. Необходимо отметить, что при одновременной работе двух слишком близко сдвинутых магнетронов наблюдается эффект взаимного влияния их магнитных полей – происходит искажение формы плазменного кольца, находящее отражение в (рис. 13, б) в несимметричной конфигурации зоны эрозии на поверхности мишени каждого магнетрона
5.2.2. При отсутствии необходимости в одновременной работе двух магнетронов рекомендуется:
- на нерабочий магнетрон надеть экран (защищающий мишень от запыления материалом мишени второго магнетрона), изготовленный по чертежу ИТ218.07.00.030, и передвинуть магнетрон в удаленное положение от карусели, или
- снять с вакуумной камеры нерабочий магнетрон и установить вместо него заглушку, изготовленную по чертежу ИТ218.00.00.020.
5.2.3. При нанесении пленочных покрытий распылением мишеней из легкоплавких материалов (в частности, из индия) не рекомендуется работать при мощности разряда более 500 Вт, так как возможно появление капельной фазы в потоке распыленного с поверхности мишени материала.
А) б) в)
Рис. 13. Иллюстрации техпроцесса напыления пленочных покрытий на установке «КРАУДИОН-М1-12/2»:
а) – одновременная работа двух магнетронов;
б) – взаимное влияние двух слишком близко придвинутых друг к другу магнетронов;
|
|
|
