4. Установки для проведения процесса распыления

Для нанесения пленок ионно - плазменным распылением применяют промышленные установки, обеспечивающие требуемый состав среды и режимы нанесения. Так, установка УРМ-3.279.023 предназначена для нанесения методом ионно-плазменного распыления многослойных покрытий SiО₂ и Si₃N₄ , для нанесения тонких пленок различных металлов. Процесс распыления ведется в среде аргона либо смесей аргон-кислород, аргон-азот.

В конструкцию установки входят колпак с подколпачным устройством, вакуумная система, система охлаждения, газовая система и блоки питания и управления. Колпак выполнен из нержавеющей стали, имеет два смотровых окна и натекатель для напуска воздуха. Подъем и опускание колпака осуществляются гидроприводом, управление которым выведено на лицевую панель установки.

В подколпачное устройство входят термоэлектронный вольфрамовый катод, анод, мишень, карусель подложек и нагреватель подложек. Катод и анод закрыты металлическим корпусом, образуя разрядный объем, в котором горит дуговой разряд. Для его зажигания на анод подается постоянное напряжение 300 В. В нижней и верхней крышках корпуса имеются два отверстия, под нижним расположена мишень, над верхним устанавливается подложка. С помощью высоковольтного ввода на мишень подается регулируемый от 0 до 4 кВ отрицательный потенциал. Ввод имеет возможность возвратно-поступательного перемещения с помощью реечного механизма от реверсивного мотора - редуктора.

Подложки закрепляются в держателях карусели подложек и вместе с каруселью могут перемещаться по кругу вращением маховичка, расположенного на лицевой панели установки. Маховичок снабжен лимбом с цифрами, соответствующими номерам подложек, при этом позиция 0 соответствует положению карусели, при котором производится очистка поверхности распыляемого материала в разряде.

Вакуумная система предназначена для предварительной откачки подколпачного объема перед напуском рабочей смеси газов. По конструкции она аналогична вакуумным системам установок УВН-2М-1 и УРМ-3.

Схема электрооборудования состоит из следующих блоков: блока управления вакуумной системой, нагревателя подложек, накала катода, питания анода, высоковольтного блока питания мишени и двух трансформаторов, расположенных в шкафу управления.

5. Задание к работе

1. При домашней подготовке необходимо для заданного рабочего газа, материала мишени (тот же, что и в работе №1) и плотности ионного тока J_i определить величину коэффициента распыления, при которой за 30 минут будет получена толщина пленки d₀ (такая же, как и в работе №1). Для расчета используется зависимость (9) и данные вариантов заданий.

При работе в лаборатории необходимо в компьютерном эксперименте получить следующие зависимости:

- зависимость коэффициента распыления от энергии ионов для разных газов (He, Ar, Ne, Xe) при заданном материале мишени (тот же, что и в работе №1) в диапазоне энергий от U₀ до 80 кэВ при угле падения ионов ,

- зависимость коэффициента распыления от угла падения ионов для заданного рабочего газа и разных материалов мишени (не менее 4-х) при энергии иона 0,5 кэВ,

- зависимость количества вещества, достигающего подложки, от давления заданного рабочего газа для заданного материала мишени – формулы (10), (11),

- распределение плотности потока вещества по поверхности подложки от расстояния от центра подложки для разных геометрических размеров системы - формула (12).

Примечание: необходимые для расчета по пункту 5.1 дополнительные сведения приведены в перечне «Варианты задания».