RU2490369C1 - Устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия - Google Patents
Устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490369C1 RU2490369C1 RU2012110774/02A RU2012110774A RU2490369C1 RU 2490369 C1 RU2490369 C1 RU 2490369C1 RU 2012110774/02 A RU2012110774/02 A RU 2012110774/02A RU 2012110774 A RU2012110774 A RU 2012110774A RU 2490369 C1 RU2490369 C1 RU 2490369C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetron
- working chamber
- horizontal plane
- magnetrons
- product
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Spray Control Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для нанесения многослойных покрытий на поверхность изделий в виде тонких пленок. Устройство содержит цилиндрическую рабочую камеру с магнетронной распылительной системой, систему питания магнетронной распылительной системы, вакуумную систему, систему напуска рабочего газа, при этом магнетронная распылительная система включает, по меньшей мере, три магнетрона, установленных на рычагах, обеспечивающих поочередную возможность поворота в горизонтальной плоскости каждого магнетрона, снабженного индивидуальной заслонкой с приводом, рабочая камера дополнительно содержит рабочий стол, выполненный с возможностью вращения вокруг своей оси и нагрева изделия, устройство также дополнительно содержит средство управления, осуществляющее поочередное изменение положения каждого магнетрона в горизонтальной плоскости с обеспечением сканирующего перемещения магнетрона к центру рабочей камеры и обратно. Технический результат изобретения заключается в обеспечении нанесения многослойных покрытий на изделия различных габаритных размеров, получении равномерного покрытия высокого качества, а также в уменьшении массогабаритных параметров устройства, что обеспечивает возможность его использования в качестве модуля группы кластерной установки и возможности управляемого сканирующего перемещения магнетронов над изделием с изменяемой скоростью. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для нанесения многослойных покрытий на поверхность изделий в виде тонких пленок из металлов, их оксидов, нитридов и других соединений, синтезированных в процессе плазмохимических реакций.
В настоящее время существует проблема создания кластерных установок, то есть группы соединенных между собой устройств, обеспечивающих выполнение отдельных операций и функционирующих как единое целое.
Выпускаемые в настоящее время автоматизированные установки магнетронного напыления не могут быть использованы в качестве модуля группы кластерной установки, поскольку они имеют большие габаритные размеры (диаметр цилиндрической рабочей камеры составляет 670 мм), кроме того, они не обеспечивают шлюзовую загрузку изделий.
Из уровня техники известна установка для нанесения тонкослойных покрытий (см. патент США №6488824, опубл. 03.12.2002), содержащая магнетронную распылительную систему (МРС), размещенную в герметизированной рабочей камере, систему вакуумирования, систему питания МРС, вакуумную систему и систему напуска газа в рабочую камеру. При этом МРС содержит два магнетрона, выполненных с возможностью вращения.
Недостатками известного устройства является отсутствие возможности обработки изделий с большими габаритными размерами и невозможность перемещения магнетронов в горизонтальной плоскости над изделием.
Кроме того, известно магнетронное распылительное устройство, описанное в патенте РФ №41023, опубл. 10.10.2004. Известное магнетронное распылительное устройство для нанесения многослойных покрытий на подложку имеет, по крайней мере, три мишени, расположенные вокруг центральной оси устройства и содержащие каждая, по крайней мере, по одному распыляемому материалу, а также магнитную систему. Мишени расположены так, что образуют призму, имеющую ось вращения, совпадающую с осью устройства. При этом распыляемые поверхности мишеней обращены наружу, а магнитная система расположена с обратной стороны мишеней.
Недостатками известного устройства является отсутствие возможности перемещения магнетронов в горизонтальной плоскости над изделием и нанесения равномерных покрытий на него.
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.
Технический результат настоящего изобретения заключается в обеспечении нанесения многослойных покрытий на изделия различных габаритных размеров, получении равномерного покрытия высокого качества, а также в уменьшении массогабаритных параметров устройства, что обеспечивает возможность ее использования в качестве модуля группы кластерной установки и возможности управляемого сканирующего перемещения магнетронов над изделием с изменяемой скоростью.
Технический результат обеспечивается тем, что устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия, содержащее цилиндрическую рабочую камеру с магнетронной распылительной системой, систему питания магнетронной распылительной системы, вакуумную систему, систему напуска рабочего газа. При этом рабочая камера дополнительно содержит рабочий стол, выполненный с возможностью вращения вокруг своей оси и нагрева изделия, а магнетронная распылительная система включает по меньшей мере три магнетрона, установленных на рычагах, обеспечивающих поочередную возможность поворота в горизонтальной плоскости каждого магнетрона, снабженного индивидуальной заслонкой с приводом. Кроме того, устройство дополнительно содержит средство управления, осуществляющее по очередное изменение положения каждого магнетрона в горизонтальной плоскости с обеспечением сканирующего перемещения магнетрона к центру рабочей камеры и обратно и с возможностью корректировки скорости сканирующего перемещения.
В соответствии с частными случаями выполнения устройство может иметь следующие конструктивные особенности.
Устройство может дополнительно содержать источник ионов, установленный на рычаге, обеспечивающем возможность его поворота в горизонтальной плоскости с помощью средства управления, осуществляющего сканирующее перемещение источника ионов к центру рабочей камеры и обратно.
Устройство может дополнительно содержать четвертый магнетрон, установленный на рычаге, обеспечивающем возможность его поворота в горизонтальной плоскости с помощью средства управления.
Рабочий стол выполнен с возможностью изменения скорости его вращения. Сущность настоящего изобретения поясняется следующими иллюстрациями:
Фиг.1 изображает продольный разрез устройства. Фиг.2 изображает поперечный разрез устройства А-А. Устройство содержит следующие конструктивные элементы:
1 - магнетрон;
2 - рычаг магнетрона;
3 - заслонка;
4 - привод поворота рычага 2;
5 - стойка заслонки с приводом;
6 - изделие;
7 - стол;
8 - нижняя крышка камеры;
9 - патрубок высоковакуумной откачки;
10 - рабочая камера.
Устройство включает цилиндрическую рабочую камеру 10 диаметром 320 мм и вакуумную систему, которая служит для создания и поддержания рабочего давления в рабочей камере 10 установки через патрубок высоковакуумной откачки 9. Вакуумная система состоит из высоковакуумного насоса, системы трубопроводов, вакуумных задвижек, датчиков давления, приборов контроля давления. При использовании устройства в качестве модуля кластерной установки имеется шлюз для загрузки/ выгрузки изделия 6. При автономном использовании устройства загрузку изделия 6 осуществляют через нижнюю крышку 8. В рабочей камере 10 установлены магнетронная распылительная система. Кроме того, в рабочей камере предусмотрен стол 7 для размещения на нем обрабатываемого изделия 6, выполненный с возможностью вращения вокруг своей оси с помощью привода и нагрева изделия 6 с помощью встроенного нагревательного элемента. Кроме того, при использовании устройства в качестве модуля кластерной установки стол 7 снабжен иглами, обеспечивающими загрузку и выгрузку изделия 6 через шлюз. Скорость вращения рабочего стола 7 может корректироваться с помощью средства управления.
МРС в соответствии с частными случаями выполнения может состоять из четырех магнетронов 1, установленных каждый на рычагах 2 L-образной формы, либо может включать три магнетрона 1 и источник ионов, установленный также на рычаге 2 L-образной формы. Для защиты магнетронов 1 и источника ионов от нежелательного осаждения на них пленок, вызванных работой соседних магнетронов 1, в рабочей камере 10 для них предусматриваются индивидуальные заслонки 5 с приводами, установленные на стойках 5.
Устройство содержит средство управления, которое включает автоматизированное рабочее место, содержащее компьютер и устройство мнемоническокого отображения информации (монитор). При этом компьютер включает программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий регулирование, скорости поворота рычагов 2 магнетронов 1 таким образом, чтобы осуществить сканирующее перемещение от периферии к центру рабочей камеры 10 с обеспечением нанесения равномерных покрытий на изделие 6. Кроме того, программно-аппаратный комплекс также обеспечивает регулирование скорости поворота рычагов 2 источника ионов таким образом, чтобы осуществить сканирующее перемещение от периферии к центру рабочей камеры 10 с обеспечением равномерного травления поверхности изделия 6. При этом скорость поворота рычагов 2 задается управляющей программой ЭВМ программно-аппаратного комплекса.
Работа устройства для нанесения многослойных покрытий на изделия в виде автономного устройства происходит следующим образом.
Через нижнюю крышку 8 в рабочей камере 10 на рабочем столе 7 размещают изделие 6, осуществляют вакуумирование рабочей камеры 10. Далее в нее подается рабочий газ, в частности Ar. Магнетроны 1 поочередно включают и производят их отпыливание на индивидуальные заслонки 5. Затем включают вращение рабочего стола 7 и включают нагрев рабочего стола 7, обеспечивающего нагрев изделия 6 (обычно до температуры около 300°С). Нагрев изделия 6 улучшает адгезию напыляемого материала. Температура нагрева может корректироваться в зависимости от напыляемого материала с помощью средства управления.
В случае наличия источника ионов, на него подается напряжение. Затем средство управление обеспечивает его сканирующее перемещение на рычаге 2 к центру цилиндрической рабочей камеры 10 и обратно, при этом осуществляется предварительная очистка изделия 6. Источник ионов включает блок излучения и блок подачи рабочего газа в камеру 10. На поверхности любого твердого тела существует слой, состоящий из различных загрязнений, адсорбированных молекул атмосферных газов, воды, продуктов реакций, образовавшихся при химическом взаимодействии с окружающей средой и т.д.
Далее заслонка 5 одного из магнетронов 1 открывается, и включается привод поворота рычага 2 этого магнетрона 1, который начинает сканирующее перемещение от периферии (от стенки) рабочей камеры 10 к ее центру и обратно, осуществляя напыление на изделие 6.
При этом установленные на рычагах 2 L-образной формы магнетроны 1 поочередно поворачиваются в горизонтальной плоскости от периферии рабочей камеры 10 в ее центральную часть над изделием 6 на угол по меньшей мере 45°. Магнетроны 1 осуществляют нанесение покрытий напылением и возвращаются в исходную позицию. Магнетроны 1 могут наносить покрытия из различающихся материалов, при этом число сканирующих перемещений для отдельных магнетронов 1 может отличаться. Рычаги 2 выполнены с приводами - сервоприводами, обеспечивающими поочередное перемещение каждого магнетрона 1 в автоматическом режиме и соединенными со средством управления.
В процессе нанесения покрытий корректируются скорость вращения рабочего стола и скорость сканирующего перемещения каждого магнетрона с помощью средства управления.
Работа устройства для нанесения многослойных покрытий на изделия в виде модуля кластерной установки происходит следующим образом.
Изделие 6 загружают через патрубок шлюза с помощью автоматической руки. Перед этим приводят три иглы на рабочем столе 7 в положение, обеспечивающее размещение изделия 6 над поверхностью рабочего стола 7. После загрузки включают привод, обеспечивающий перемещение игл, и изделие 6 размещают на поверхности стола 7. Осуществляют вакуумирование рабочей камеры 10. Далее в нее подается рабочий газ, в частности Ar. Магнетроны 1 поочередно включают и производят их отпыливание на индивидуальные заслонки 5. Затем включают вращение рабочего стола 7 и включают нагрев рабочего стола 7, обеспечивающего нагрев изделия 6 (обычно до температуры около 300°С). Температура нагрева также может корректироваться в зависимости от напыляемого материала с помощью средства управления.
В случае наличия источника ионов, на него подается напряжение. Затем средство управление обеспечивает его сканирующее перемещение на рычаге 2 к центру цилиндрической рабочей камеры 10 и обратно, при этом осуществляется предварительная очистка изделия 6.
Далее заслонка 5 одного из магнетронов 1 открывается, и включается привод поворота рычага 2 этого магнетрона 1, который начинает сканирующее перемещение от периферии (от стенки) рабочей камеры 10 к ее центру и обратно, осуществляя напыление на изделие 6.
При этом установленные на рычагах 2 L-образной формы магнетроны 1 поочередно поворачиваются в горизонтальной плоскости от периферии рабочей камеры 10 в ее центральную часть над изделием 6 на угол по меньшей мере 45°. Рычаги 2 также выполнены с приводами - сервоприводами, обеспечивающими поочередное перемещение каждого магнетрона 1 в автоматическом режиме и соединенными со средством управления.
В процессе нанесения покрытий корректируются скорость вращения рабочего стола и скорость сканирующего перемещения каждого магнетрона с помощью средства управления.
После нанесения многослойного покрытия изделие 6 поднимается над поверхностью рабочего стола 7 с помощью игл и выгружается с помощью руки, которая подводится под него. Выгрузку осуществляют через элемент шлюзовой системы - патрубок. Изделие 6 с многослойным покрытием может быть перемещено в следующий модуль кластерной установки.
Настоящее изобретение является универсальным, поскольку одновременно может использоваться в виде автономного устройства и модуля кластерной установки. Кроме того, устройство обеспечивает нанесение многослойных покрытий на изделия различных размеров. Имея диаметр цилиндрической рабочей камеры 320 мм, устройство обеспечивает формирование многослойного покрытия на изделие, размером до 200 мм. Также следует отметить, что устройство выполнено с возможностью гибких регулировок скоростей перемещения магнетронов и рабочего стола.
Claims (4)
1. Устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия, содержащее цилиндрическую рабочую камеру с магнетронной распылительной системой, систему питания магнетронной распылительной системы, вакуумную систему, систему напуска рабочего газа, отличающееся тем, что рабочая камера дополнительно содержит рабочий стол, выполненный с возможностью вращения вокруг своей оси и нагрева изделия, а магнетронная распылительная система включает, по меньшей мере, три магнетрона, установленных на рычагах, обеспечивающих поочередную возможность поворота в горизонтальной плоскости каждого магнетрона, снабженного индивидуальной заслонкой с приводом, устройство также дополнительно содержит средство управления, осуществляющее поочередное изменение положения каждого магнетрона в горизонтальной плоскости с обеспечением сканирующего перемещения магнетрона к центру рабочей камеры и обратно и с возможностью корректировки скорости сканирующего перемещения.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит источник ионов, установленный на рычаге, обеспечивающем возможность его поворота в горизонтальной плоскости с помощью средства управления, осуществляющего сканирующее перемещение источника ионов к центру рабочей камеры и обратно.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит четыре магнетрона, установленных на рычагах, обеспечивающих возможность их поворота в горизонтальной плоскости с помощью средств управления.
4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что рабочий стол выполнен с возможностью изменения скорости его вращения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012110774/02A RU2490369C1 (ru) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012110774/02A RU2490369C1 (ru) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2490369C1 true RU2490369C1 (ru) | 2013-08-20 |
Family
ID=49162835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012110774/02A RU2490369C1 (ru) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2490369C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705839C1 (ru) * | 2019-01-18 | 2019-11-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Вакуумные ионно-плазменные технологии" (ООО НПП "ВИП-технологии") | Вакуумная ионно-плазменная установка для нанесения покрытий на поверхность металлических внутрисосудистых стентов, преимущественно из оксинитрида титана |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6488824B1 (en) * | 1998-11-06 | 2002-12-03 | Raycom Technologies, Inc. | Sputtering apparatus and process for high rate coatings |
| RU41023U1 (ru) * | 2004-05-06 | 2004-10-10 | Институт физики прочности и материаловедения СО РАН | Магнетронное распылительное устройство |
| RU2261289C1 (ru) * | 2004-06-08 | 2005-09-27 | Государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете министерства образования Российской Федерации" | Устройство для нанесения многослойных токопроводящих покрытий на изделия из диэлектрических материалов и источник ионов для него |
-
2012
- 2012-03-21 RU RU2012110774/02A patent/RU2490369C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6488824B1 (en) * | 1998-11-06 | 2002-12-03 | Raycom Technologies, Inc. | Sputtering apparatus and process for high rate coatings |
| RU41023U1 (ru) * | 2004-05-06 | 2004-10-10 | Институт физики прочности и материаловедения СО РАН | Магнетронное распылительное устройство |
| RU2261289C1 (ru) * | 2004-06-08 | 2005-09-27 | Государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете министерства образования Российской Федерации" | Устройство для нанесения многослойных токопроводящих покрытий на изделия из диэлектрических материалов и источник ионов для него |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705839C1 (ru) * | 2019-01-18 | 2019-11-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Вакуумные ионно-плазменные технологии" (ООО НПП "ВИП-технологии") | Вакуумная ионно-плазменная установка для нанесения покрытий на поверхность металлических внутрисосудистых стентов, преимущественно из оксинитрида титана |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6411975B2 (ja) | 成膜装置及び成膜基板製造方法 | |
| CN1891848A (zh) | 光学镀膜装置 | |
| JP6209286B2 (ja) | 成膜装置及び成膜ワーク製造方法 | |
| JP2012512321A5 (ru) | ||
| CN113862625B (zh) | 高通量薄膜沉积设备及薄膜沉积方法 | |
| CN110306160A (zh) | 高通量薄膜沉积设备及薄膜沉积方法 | |
| EA023891B1 (ru) | Устройство и способ для обработки и/или нанесения покрытия на поверхности подложек методом вакуумного напыления | |
| US6491759B1 (en) | Combinatorial synthesis system | |
| CN101629277A (zh) | 真空镀膜方法、真空镀膜设备以及镀膜元件和外壳 | |
| CN109913840B (zh) | 应用于多腔体镀膜装置的机械手及多腔体镀膜装置 | |
| RU2606363C2 (ru) | Установка карусельного типа для магнетронного напыления многослойных покрытий и способ магнетронного напыления равнотолщинного нанопокрытия | |
| RU2490369C1 (ru) | Устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия | |
| US20120285819A1 (en) | Combinatorial and Full Substrate Sputter Deposition Tool and Method | |
| CN110079778B (zh) | 低缺陷光学薄膜制备方法及其制品 | |
| KR20200033457A (ko) | 리니어소스 및 그를 가지는 기판처리장치 | |
| RU2490368C1 (ru) | Устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия | |
| CN202954086U (zh) | 一种镀膜设备及靶材 | |
| RU2691166C1 (ru) | Способ нанесения защитных покрытий и устройство для его осуществления | |
| CN101613858B (zh) | 一种有机电热膜自动镀膜设备 | |
| Yanjun et al. | Modeling of thickness and profile uniformity of thermally sprayed coatings deposited on cylinders | |
| CN111394698A (zh) | 一种均匀镀膜的方法 | |
| JP2021508775A (ja) | 能動的温度制御機能を有する蒸着処理システム及び関連する方法 | |
| RU185109U1 (ru) | Подвижный мишенный узел для вакуумной напылительной камеры | |
| RU2705834C1 (ru) | Способ нанесения покрытий на изделия из материалов, интенсивно окисляющихся в атмосфере воздуха, и установка для его реализации | |
| Akkan et al. | Matrix shaped pulsed laser deposition: New approach to large area and homogeneous deposition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: PLEDGE Effective date: 20150707 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20151028 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160122 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |