EA028887B1 - Система охлаждения мишени магнетронно-распылительного устройства цилиндрического типа - Google Patents
Система охлаждения мишени магнетронно-распылительного устройства цилиндрического типа Download PDFInfo
- Publication number
- EA028887B1 EA028887B1 EA201400421A EA201400421A EA028887B1 EA 028887 B1 EA028887 B1 EA 028887B1 EA 201400421 A EA201400421 A EA 201400421A EA 201400421 A EA201400421 A EA 201400421A EA 028887 B1 EA028887 B1 EA 028887B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- target
- belt
- cylindrical
- channels
- rotation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к плазменной технике и предназначено для вакуумного ионно-плазменного нанесения тонких пленок металлов, полупроводников, диэлектриков и их соединений на поверхность твердых тел. Технический результат: повышение производительности магнетронной распылительной системы цилиндрического типа процесса, обеспечение полного удаления охлаждающего хладагента и упрощение конструкции магнетрона. Система содержит узел крепления 1 к вакуумной камере, в корпусе которого выполнены каналы подвода 2 и отвода 3 охлаждающей жидкости и сжатого воздуха, мотор 4, ременной привод вращения 15 распылительного блока 7, цилиндрическую мишень 5, систему управления приводом вращения 6 с датчиком наличия ремня 17, неподвижную опорную трубу 8 с магнитной системой, передний 10 и задний фланец 11 присоединения мишени с уплотнительными средствами 12. Задний фланец 11 содержит радиальное отверстие 13, соединенное с неподвижной опорной трубой 8. Передний фланец 10 присоединения мишени 5 дополнительно содержит радиальные отверстия 14, при этом радиальные отверстия переднего 10 и заднего фланцев 11 присоединения мишени выполнены сквозными в направлении от образующей фланцев к их центральной оси и соединены с каналами подвода 2 и отвода 3 охлаждающей жидкости. Система управления с приводом вращения 6 включает систему контроля 16 скорости вращения и фиксации распылительного блока 7 с цилиндрической мишенью 5 в любом наперед заданном положении. Датчик наличия ремня 17 системы контроля 16 содержит кинематически связанную с ним контрольную звезду 19 с ведомой шестерней 18 привода вращения распылительного блока 7, а один из зубьев 20 контрольной звезды 19 выполнен по ширине больше остальных зубьев.
Description
Изобретение относится к плазменной технике и предназначено для вакуумного ионно-плазменного нанесения тонких пленок металлов, полупроводников, диэлектриков и их соединений на поверхность твердых тел. Технический результат: повышение производительности магнетронной распылительной системы цилиндрического типа процесса, обеспечение полного удаления охлаждающего хладагента и упрощение конструкции магнетрона. Система содержит узел крепления 1 к вакуумной камере, в корпусе которого выполнены каналы подвода 2 и отвода 3 охлаждающей жидкости и сжатого воздуха, мотор 4, ременной привод вращения 15 распылительного блока 7, цилиндрическую мишень 5, систему управления приводом вращения 6 с датчиком наличия ремня 17, неподвижную опорную трубу 8 с магнитной системой, передний 10 и задний фланец 11 присоединения мишени с уплотнительными средствами 12. Задний фланец 11 содержит радиальное отверстие 13, соединенное с неподвижной опорной трубой 8. Передний фланец 10 присоединения мишени 5 дополнительно содержит радиальные отверстия 14, при этом радиальные отверстия переднего 10 и заднего фланцев 11 присоединения мишени выполнены сквозными в направлении от образующей фланцев к их центральной оси и соединены с каналами подвода 2 и отвода 3 охлаждающей жидкости. Система управления с приводом вращения 6 включает систему контроля 16 скорости вращения и фиксации распылительного блока 7 с цилиндрической мишенью 5 в любом наперед заданном положении. Датчик наличия ремня 17 системы контроля 16 содержит кинематически связанную с ним контрольную звезду 19 с ведомой шестерней 18 привода вращения распылительного блока 7, а один из зубьев 20 контрольной звезды 19 выполнен по ширине больше остальных зубьев.
028887 Β1
028887
Изобретение относится к плазменной технике и предназначено для вакуумного ионно-плазменного нанесения тонких пленок металлов, полупроводников, диэлектриков и их соединений на поверхность твердых тел.
В вакуумных напылительных установках используются магнетронно-распылительные устройства цилиндрического типа (ЦМРС) с жидкостной системой охлаждения. Необходимость водяного охлаждения вызвана высокой плотностью мощности, используемой в этих системах, отсутствие которого привело бы к оплавлению распыляемого материала и конструктивных элементов в процессе работы. Например, в источнике [1] описан водоохлаждающий контур магнетрона, который имеет тепловой контакт с трубкой анода по всей длине. Такая конструкция позволяет работать длительное время на высоких мощностях без ухудшения параметров работы магнетронного распылительного устройства. При работе установки цилиндрическая мишень ЦМРС интенсивно изнашивается и требует периодической замены. Перед заменой цилиндрической мишени необходимо удалять воду из системы охлаждения, для предотвращения ее пролива в технологическое помещение. Процесс удаления охлаждающей жидкости из ЦМРС имеет свои особенности обусловленные конструктивным расположением каналов подвода и отвода охлаждающей жидкости. Существующие конструкции систем слива воды выполнены при помощи введения дополнительных деталей в конструкцию ЦМРС и требуют вращения мишени во время слива воды, что усложняет конструкцию и увеличивает затраты электроэнергии. В некоторых конструкциях жидкость удаляется не полностью и при замене мишени проливается в технологическое помещение, что приводит к его загрязнению.
Известна система охлаждения магнетронно-распылительного устройства цилиндрического типа с неподвижным корпусом и вращающейся мишенью, в которой для охлаждения цилиндрической мишени используется охлаждающая жидкость [2]. Устройство выполнено с вращающимся катодом и включает токопроводящий элемент, расположенный внутри вращающегося катода для соединения с блоком питания. Токопроводящий элемент содержит канал для подачи охлаждающей жидкости внутрь вращающейся мишени через центральную неподвижную трубу и каналы в неподвижном корпусе для ее отвода. Канал для подачи охлаждающей жидкости расположен выше образующей цилиндра мишени, которая находится ниже сливного канала подачи охлаждающей жидкости.
Недостатками известной конструкции цилиндрической магнетронной распылительной системы являются невозможность полного слива жидкости при замене мишени, т.к. при горизонтальном положении оси ЦМРС сливной канал расположен выше образующей цилиндрической мишени так, что образуется полость из которой вода не может быть вытеснена путем подачи сжатого воздуха. В результате при замене мишени неизбежен пролив и испарение в "чистое помещение" остатков охлаждающей жидкости, что приводит к нарушению технологических условий. К недостаткам конструкции установки следует также отнести невозможность использовать насос для откачки жидкости из магнетрона.
Известна магнетронная распылительная система цилиндрического типа с водяным охлаждением [3]. Система содержит каналы для подачи воды внутрь мишени и ее удаления из мишени, а также дополнительные перегородки, и спиральные лопасти для турбулизации потока жидкости, для улучшения теплоотвода от мишени в процессе роботы.
Недостатками известной системы охлаждения являются технологически сложное в исполнение конфигурация спиральных лопастей и отверстий внутри мишени магнетрона, а также повышенная материалоемкость и соответственно стоимость изделия в целом.
Недостатком является также большое гидравлическое сопротивление потоку охлаждающей жидкости, что приводит к уменьшению протока жидкости через систему и требует увеличения входного давления на входе в ЦМРС, для увеличения протока жидкости. Так же данная система не обеспечивает полного удаления охлаждающей жидкости из мишенного узла при горизонтальном расположении ЦМРС.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является магнетронная распылительная система цилиндрического типа, выбранная в качестве прототипа [4]. Магнетронная распылительная система содержит устройство жидкостного охлаждения, включающее пневматическое и механическое средства удаления остатков хладагента (воды) небольшими порциями при вращающейся цилиндрической мишени, узел крепления магнетрона к камере, с каналами подвода и отвода охлаждающей жидкости и сжатого воздуха; мотор с ременным приводом вращения распылительного блока с цилиндрической мишенью и систему управления приводом вращения с датчиком наличия ремня; неподвижную опорную трубу с магнитной системой; передний и задний фланец присоединения мишени с уплотнительными средствами, причем задний фланец содержит радиальное отверстие, соединенное с неподвижной опорной трубой. Подача воды осуществляется через узел крепления магнетрона к камере, откуда по каналу подачи воды попадает во внутреннюю полость цилиндрической мишени, заполняет ее и через радиальное отверстие в заднем фланце присоединения мишени попадает в опорную трубу, откуда через канал отвода воды выходит к сливному отверстию узла крепления ЦМРС к камере.
Недостатком прототипа является необходимость введения дополнительной детали, вращающейся вместе с задним фланцем присоединения мишени. Недостатком также является длительность процесса удаление хладагента, из-за того, что слив воды происходит только в моменты, когда радиальное сливное отверстие в процессе своего вращения погружается под воду, и вода удаляется порциями, размер кото- 1 028887
рых уменьшается по мере удаления воды.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков и снижение энергетических затрат.
Техническим результатом изобретения является повышение производительности магнетронной распылительной системы цилиндрического типа, обеспечение полного удаления хладагента и упрощение конструкции магнетрона.
Технический результат достигается тем, что в системе охлаждения мишени магнетроннораспылительного устройства цилиндрического типа, содержащей узел крепления к вакуумной камере, каналы подвода и отвода охлаждающей жидкости и сжатого воздуха, мотор, ременной привод вращения распылительного блока, систему управления приводом вращения с датчиком наличия ремня, неподвижную опорную трубу с магнитной системой, передний и задний фланец присоединения мишени с уплотнительными средствами, причем задний фланец содержит радиальные каналы, соединенные с неподвижной опорной трубой, согласно изобретению, система управления с приводом вращения включает систему контроля скорости вращение и фиксации распылительного блока с цилиндрической мишенью в заранее заданном положении, а датчик наличия ремня содержит контрольную звезду, кинематически связанную с ведомой шестерней привода вращения распылительного блока, при этом один из зубьев контрольной звезды выполнен по ширине больше остальных зубьев.
Ведомая шестерня и контрольная звезда смонтированы на одной оси и посредством ременного привода вращения распылительного блока связаны с мотором.
Фланцы с каналами подвода и отвода охлаждающей жидкости и сжатого воздуха выполнены с возможностью присоединения к внешней вакуумной водоотсасывающей системе.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1-4.
На фиг. 1 показан вид в разрезе магнетронного распылительного устройства цилиндрического типа.
На фиг. 2 - привод с приводным ремнем и датчиком наличия ремня.
На фиг. 3 и 4 - датчик наличия ремня, вид сбоку и сверху соответственно.
Система охлаждения содержит узел 1 крепления к вакуумной камере (на чертеже не показана) с каналами подвода 2 и отвода 3 охлаждающей жидкости и сжатого воздуха; мотор 4 с ременным приводом 15 вращения распылительного блока 7 с цилиндрической мишенью 5; систему управления приводом вращения 6 с датчиком 17 наличия ремня, неподвижную опорную трубу 8 с магнитной системой 9; передний 10 и задний 11 фланцы присоединения мишени 5 с уплотнительными средствами 12; задний фланец 11 содержит радиальное отверстие 13, соединенное с неподвижной опорной трубой 8, а передний фланец 10 - радиальный канал 14, которые выполнены сквозными в направлении от образующей фланцев 10 и 11 к их центральной оси и соединены с каналами подвода 2 и отвода 3 охлаждающей жидкости; система управления приводом вращения 6 включает ременную зубчатую передачу вращения 15 от мотора 4 к распылительному блоку 7 и систему контроля 16 скорости вращения и остановки вращающегося распылительного блока 7 с датчиком 17 наличия зубчатого ремня привода 15 вращения, ведомую шестерню 18, смонтированную на одной оси с контрольной звездой 19, снабженной зубом 20 шириной больше остальных зубьев звезды. Уплотни-тельные средства 12 каналов подвода 2 и отвода (слива) 3 охлаждающей жидкости и сжатого воздуха и смонтированы в местах соединения вращающегося распылительного блока 7 с неподвижной опорной трубой 8 и разделяют каналы подвода 2 и отвода (слива) 3 друг от друга. Фланцы 10 и 11 с каналами подвода 2 и отвода 3 охлаждающей жидкости и сжатого воздуха узла 1 крепления к вакуумной камере присоединены к внешней вакуумной водоотсасывающей системе (на чертеже не показана).
Система работает следующим образом.
При замене мишени 5 система управления приводом вращения 6 обеспечивает остановку вращения и фиксацию распылительным блока 7 с цилиндрической мишенью 5 в любом наперед заданном положении. При этом через ременной зубчатый привод вращения 15 передается вращательный момент от мотора 4 к распылительному блоку 7 и системе контроля 16 и остановки вращения, которая включает датчик 17 наличия ремня и через ведомую шестерню 18 в момент, когда широкий зуб 20 контрольной звезды 19 входит в зазор датчика 17, выдается сигнал на прекращение вращения мотора 4 и связанного с ним приводным зубчатым ремнем распылительного блока 7 с цилиндрической мишенью 5. В этом положении отверстие канала подвода 2 охлаждающей жидкости переднего фланца 10 занимает положение в нижней точке и прекращается подача охлаждающей жидкости по неподвижной опорной трубе 8 с магнитной системой 9, а канал отвода (слива) 3 охлаждающей жидкости соединяется с вакуумной водоотсасывающей системой или внешним отсасывающим вакуумным устройством (на чертеже не показано). Сжатым воздухом по неподвижной опорной трубе 8 через радиальный канал 14 фланца 10 продувают замкнутую за счет уплотнительных средств 12 (манжет) внутреннюю часть мишени 5 и удаляют охлаждающую жидкость по каналу отвода 3 через радиальный канал 13 фланца 11 из внутренней части мишени 5 по каналам 2, 3 неподвижного узла 1 крепления. После удаления хладагента производят смену мишени 5 и приводят магнетронно-распылительное устройство в рабочее положение.
Новая система охлаждения магнетронной распылительной системы цилиндрического типа позволяет технологическую операцию удаления охлаждающей жидкости производить при неподвижном состоянии цилиндрического распылительного блока 7 исключительно за счет вытеснения ее сжатым воздухом
- 2 028887
без дополнительного вычерпывания хладагента из нижней части распылительного блока 7. Конструкция системы обеспечивает существенное снижение затрат электрической энергии в процессе работы вакуумной напылительной установки в целом.
Упрощение конструкции и снижение стоимости магнетронно-распылительной системы цилиндрического типа, в отличие от прототипа, достигается благодаря съемному узлу 1 крепления к камере, который снабжен специальной системой управления приводом вращения 6 с зубчатым ременным приводом 15. Система управления приводом вращения 6 обеспечивает остановку мотора 4 и фиксацию распылительного блока 7 с цилиндрической мишенью 5 в любом наперед заданном положении по сигналу датчика 17 наличия ремня с последующим вытеснением сжатым воздухом хладагента из нижней части распылительного блока 7 посредством внешней вакуумной водоотсасывающей системы (на чертеже не показано).
Из описания следует, что предлагаемое изобретение характеризуется совокупность существенных признаков не известных из уровня техники, а техническое решение удовлетворяет критериям патентоспособности "промышленная применимость", "новизна" и "изобретательский уровень".
Источники информации
1. КИ № 2220226, 27.12.2003.
2. υδ № 6841051, 11.01.2005.
3. υδ № 7560011, 14.07.2009.
4. υδ № 8182662, 12.05.2012 (прототип).
Claims (3)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Система охлаждения мишени магнетронно-распылительного устройства цилиндрического типа, содержащая узел крепления к вакуумной камере, каналы подвода и отвода охлаждающей жидкости и сжатого воздуха, мотор, ременной привод вращения распылительного блока, систему управления приводом вращения с датчиком наличия ремня, неподвижную опорную трубу с магнитной системой, передний и задний фланец присоединения мишени с уплотнительными средствами, причем задний фланец содержит радиальные каналы, соединенные с неподвижной опорной трубой, отличающаяся тем, что система управления с приводом вращения включает систему контроля скорости вращения и фиксации распылительного блока с цилиндрической мишенью в заранее заданном положении, при этом датчик наличия ремня содержит контрольную звезду, кинематически связанную с ведомой шестерней привода вращения распылительного блока, причем один из зубьев контрольной звезды выполнен по ширине больше остальных зубьев.
- 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что ведомая шестерня и контрольная звезда смонтированы на одной оси и посредством ременного привода вращения распылительного блока связаны с мотором.
- 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что фланцы с каналами подвода и отвода охлаждающей жидкости и сжатого воздуха выполнены с возможностью присоединения к внешней вакуумной водоотсасывающей системе.- 3 028887
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201400421A EA028887B1 (ru) | 2014-02-28 | 2014-02-28 | Система охлаждения мишени магнетронно-распылительного устройства цилиндрического типа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201400421A EA028887B1 (ru) | 2014-02-28 | 2014-02-28 | Система охлаждения мишени магнетронно-распылительного устройства цилиндрического типа |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201400421A1 EA201400421A1 (ru) | 2015-08-31 |
| EA028887B1 true EA028887B1 (ru) | 2018-01-31 |
Family
ID=53969024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201400421A EA028887B1 (ru) | 2014-02-28 | 2014-02-28 | Система охлаждения мишени магнетронно-распылительного устройства цилиндрического типа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA028887B1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU198710U1 (ru) * | 2020-02-10 | 2020-07-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Дагестанский федеральный исследовательский центр Российской академии наук" | Распылительный магнетрон |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992002660A1 (en) * | 1990-08-10 | 1992-02-20 | Viratec Thin Films | Cantilever mount for rotating cylindrical magnetrons |
| RU2220226C1 (ru) * | 2002-04-12 | 2003-12-27 | Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете | Магнетронная распылительная система |
| RU71315U1 (ru) * | 2007-10-31 | 2008-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехноМастер" | Цепной редуктор |
| RU2362838C2 (ru) * | 2007-10-09 | 2009-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ) | Устройство для нанесения нанокластерного покрытия |
| US8182662B2 (en) * | 2009-03-27 | 2012-05-22 | Sputtering Components, Inc. | Rotary cathode for magnetron sputtering apparatus |
-
2014
- 2014-02-28 EA EA201400421A patent/EA028887B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992002660A1 (en) * | 1990-08-10 | 1992-02-20 | Viratec Thin Films | Cantilever mount for rotating cylindrical magnetrons |
| RU2220226C1 (ru) * | 2002-04-12 | 2003-12-27 | Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете | Магнетронная распылительная система |
| RU2362838C2 (ru) * | 2007-10-09 | 2009-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ) | Устройство для нанесения нанокластерного покрытия |
| RU71315U1 (ru) * | 2007-10-31 | 2008-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехноМастер" | Цепной редуктор |
| US8182662B2 (en) * | 2009-03-27 | 2012-05-22 | Sputtering Components, Inc. | Rotary cathode for magnetron sputtering apparatus |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТРЕГУБОВ И.М. и др. Термический нагрев тонкопленочных нанокомпозитов металл-диэлектрик в водородной плазме. Вестник воронежского государственного технического унивеситета, том 6, № 3, 2010, стр.10, последний абзац - стр. 11, первый абзац * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU198710U1 (ru) * | 2020-02-10 | 2020-07-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Дагестанский федеральный исследовательский центр Российской академии наук" | Распылительный магнетрон |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201400421A1 (ru) | 2015-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN212584235U (zh) | 一种齿轮箱快速降温装置 | |
| EA028887B1 (ru) | Система охлаждения мишени магнетронно-распылительного устройства цилиндрического типа | |
| US20190388799A1 (en) | Waste Gas Processing Device, Vacuum Coating System, and Operation Method of Waste Gas Processing Device | |
| JP2009512173A5 (ru) | ||
| CN113587526A (zh) | 一种用于耐磨衬板生产的冷却装置 | |
| CN210829140U (zh) | 一种钻井用连续灌钻井液装置 | |
| CN110883329B (zh) | 一种用于铸造磨球的冷却清洗装置 | |
| CN218096311U (zh) | 打水风轮、空调室外机和空调器 | |
| CN111154928A (zh) | 一种工作可靠的环保型皮革激光切割机 | |
| CN216192518U (zh) | 一种轴承保持架加工用淬火装置 | |
| CN211069098U (zh) | 一种超高温冷凝处理废气设备 | |
| EP3260220B1 (en) | Mold vibrating device | |
| RU2011113662A (ru) | Насос | |
| KR101961208B1 (ko) | 연속주조설비용 수냉식 로터리조인트 | |
| CN210631685U (zh) | 一种用于制备精制工业盐的蒸发设备 | |
| CN210945678U (zh) | 一种水冷式焊管退火设备 | |
| RU2477814C2 (ru) | Электронасос | |
| CN221349827U (zh) | 一种电解尾液冷却装置 | |
| CN210509595U (zh) | 一种便于清理的涡旋式汽车空调压缩机主轴 | |
| CN211552210U (zh) | 一种电镀药液冷却处理设备 | |
| CN215763203U (zh) | Plc高精度油循环控制系统 | |
| RU198710U1 (ru) | Распылительный магнетрон | |
| CN215824247U (zh) | 一种铸铁管道加工用水冷却输送装置 | |
| JP2016090060A (ja) | 製氷機 | |
| CN219472478U (zh) | 用于液压支架的循环水处理设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM |