-
Разработка конструкции высокочастотной магнетронной распылительной системы
-
Описание конструкции ВЧ магнетронной распылительной системы
Разработка конструкции магнетронного распылительного устройства осуществлялась на базе существующих конструкций магнетрона с планарной мишенью. Магнетронная распылительная система проектировалась с учетом внутрикамерного размещения. По данной причине к конструкции МРС предъявлялся ряд специфических требований, таких как:
-
соединения элементов конструкции катодного узла должно обеспечивать герметизацию на уровне чувствительности гелиевого течеискателя;
-
простота монтажа и демонтажа магистралей охлаждения и их герметичность;
-
эффективное охлаждение магнитной системы и мишени МРС;
-
простота замены мишени МРС.
Особые требования предъявлялись к материалам деталей конструкции, такие как:
-
большинство деталей конструкции должно быть выполнено из немагнитного материала;
-
материалы конструкции должны быть вакуумными материалами;
-
коррозионная стойкость;
Исходя из данных требований, в качестве материала для немагнитных частей конструкции МРС, была выбрана нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т, как наиболее удовлетворяющая данным требованиям.
Магнитопроводы были выполнены из магнитомягкой стали марки Сталь 30. В качестве диэлектрических материалов, применяемых для электрической изоляции в вакуумном объеме, выбраны керамика и фторопласт.
ВЧ магнетронная распылительная система (рисунок 3.6) относится к магнетронам аксиальной конструкции с планарной мишенью, магнитной системой на постоянных магнитах, косвенным охлаждением мишени и магнитной системы. Магнетронная распылительная система конструктивно выполнена в виде единого блока, в состав которого входит катодный узел, анод, система охлаждения, система газораспределения, и предназначена для размещения внутри объема вакуумной камеры. Охлаждение мишени и магнитной системы осуществляется путем принудительной циркуляции проточной воды.
Рисунок 3.6 – ВЧ магнетронная распылительная система
Для установки магнетрона в различные положения используется держатель магнетрона (рисунок 3.7), который обеспечивает изменение и фиксацию положения магнетрона в трех плоскостях.
Рисунок 3.7 – Держатель
Для подачи питающего напряжения, охлаждающей проточной воды и рабочего газа в объем вакуумной камеры используются вакуумные вводы (рисунок 3.8− рисунок 3.10).
Рисунок 3.8 – Ввод питания
Рисунок 3.9 – Ввод воды
Рисунок 3.10 – Ввод газа
Разработанные конструкции магнетронной распылительной системы и магнетрона выполнены в виде сборочных чертежей и чертежей деталей к ним. Спецификации к сборочным чертежам МРС и RF/DC магнетрона представлены в приложении Б, графический материал – в приложении В.
Конструкция магнетрона представлена на рисунке 3.11. Магнитная система выполнена из набора неодим-железо-бор магнитов. Боковой магнит позиция 10 и центральный позиция 9 составлен из неодим-железо-бор магнитов помещённых в корпус позиция 1. С тыльной стороны магнетрона магнитное поле шунтировано задним магнитопроводом позиция 5 выполненным из магнитомягкого материала (Сталь 30). Магнитопровод крепится с помощью держателя магнитопровода позиция 4. В данной конструкции МРС применено косвенное охлаждение мишени. Мишень позиция 8 охлаждается проточной водой. Корпус магнетрона создает замкнутый объем, в котором циркулирует вода. Мишень фиксируется держателем мишени позиция 3, который в свою очередь крепится к корпусу с помощью винтов позиция 16. Для предотвращения паразитных разрядов используется экран-анод позиция 2, анод крепиться к задней крышке МРС позиция7 с помощью винтов позиция 12. В качестве изоляции анода и катодного узла предусмотрены изоляторы позиция 6.
Вода подается в магнетронную распылительную систему через вакуумные вводы воды (фитинги) позиция 14. Подача воды в систему охлаждения МРС осуществляется по полиуретановой трубке диаметром 12 мм. Вводы воды в объем вакуумной камеры располагаются на задней стенке вакуумной камеры. Соединение полиуретановой трубки с вводом воды в камеру с внешней и внутренней стороны осуществляется с помощью вакуумных вводов воды (фитингов) высоковакуумной серии, которые обеспечивают вакуум-плотное соединение. Для подачи рабочего напряжения в МРС на задней панели размещается ВЧ разъем позиция 15, в котором находиться контакт позиция13.
Рисунок 3.11 – Магнетрон распылительной системы
На рисунке 3.12 представлен внешний вид магнетронной распылительной системы
Рисунок 3.12 – Внешний вид ВЧ магнетронной распылительной системы