RU2642237C2 - Плазменно-дуговое устройство формирования покрытий - Google Patents

Плазменно-дуговое устройство формирования покрытий Download PDF

Info

Publication number
RU2642237C2
RU2642237C2 RU2015150744A RU2015150744A RU2642237C2 RU 2642237 C2 RU2642237 C2 RU 2642237C2 RU 2015150744 A RU2015150744 A RU 2015150744A RU 2015150744 A RU2015150744 A RU 2015150744A RU 2642237 C2 RU2642237 C2 RU 2642237C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
drive mechanism
working surface
chamber
longitudinal axis
Prior art date
Application number
RU2015150744A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015150744A (ru
Inventor
Вадим Александрович Сологуб
Александр Арменакович Айрапетов
Вадим Васильевич Одиноков
Георгий Яковлевич Павлов
Владимир Петрович Ращинский
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения"
Priority to RU2015150744A priority Critical patent/RU2642237C2/ru
Publication of RU2015150744A publication Critical patent/RU2015150744A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2642237C2 publication Critical patent/RU2642237C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Изобретение относится к плазменно- дуговому устройству для формирования покрытий и может быть эффективно использовано при формировании защитных и биосовместимых слоев дентальных и ортопедических имплантатов, при изготовлении технологических слоев электролитических ячеек тонкопленочных интегральных аккумуляторов и в химических реакторах, которые работают в агрессивных средах и в условиях высоких температур. В вакуумной камере (1) с вертикально расположенной продольной осью O-O1 осесимметрично размещены катод (3), охватывающий его анод (4) и экранирующий электрод (5) катодного узла (2). Устройство также содержит магнитную систему, держатель (21) подложки (22) и источник питания (25. Катод (3) выполнен из электропроводящего материала, а экранирующий электрод (5) расположен между катодом (3) и анодом (4). Магнитная система состоит из последовательно размещенных первой электромагнитной катушки (10) с торцевой поверхностью (11), расположенной в плоскости, перпендикулярной продольной оси О-O1 камеры(1), и второй электромагнитной катушки (15). Источник питания (25) подключен к аноду (4) и катоду (3) с обеспечением возникновения между ними электрической дуги. Катодный узел (2) снабжен первым приводным механизмом (30) с первым силовым блоком (42) и вторым приводным механизмом (33). Катод (3) установлен в камере (1) с расположением его рабочей поверхности (35) в плоскости, перпендикулярной продольной оси O-O1 камеры и с возможностью перемещения вдоль продольной оси O-O1 камеры, посредством первого приводного механизма с обеспечением совмещения плоскости размещения рабочей поверхности (35) катода (3) с плоскостью размещения торцевой поверхности (11) первой электромагнитной катушки (10), и с возможностью вращения катода (3) вокруг продольной оси O-O1 камеры посредством второго приводного механизма (33). В результате любой степени выработки рабочей поверхности катода, изобретение позволяет сохранять условия оптимальности положения катода по отношению к магнитным полям, что делает процесс нанесения покрытий контролируемым, а характеристики покрытий стабильными. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области технологических устройств для формирования пленочных покрытий различного целевого назначения. Оно может быть эффективно использовано в автомобилестроении, при формировании защитных и биосовместимых слоев дентальных и ортопедических имплантатов, при изготовлении технологических слоев электролитических ячеек тонкопленочных интегральных аккумуляторов, в химических реакторах, которые работают в агрессивных средах и в условиях высоких температур.
Известно плазменно-дуговое устройство формирования покрытий, содержащее вакуумную камеру с продольной осью O-O1, перпендикулярной плоскости первой координаты X и второй координаты Y и направленной вдоль третьей координаты Z, при этом в вакуумной камере осесимметрично размещены катодный узел, включающий катод, выполненный из электропроводящего материала, анод, который охватывает катод, и включающий также экранирующий электрод, расположенный между катодом и анодом, магнитная система, которая состоит из последовательно размещенных первой электромагнитной катушки с торцевой поверхностью, а также второй электромагнитной катушки и держатель подложки, содержащий также источник питания, подключенный к аноду и катоду, обеспечивающий возникновение между ними электрической дуги [UA 86105].
Недостаток этого устройства заключается в следующем. Оптимальным положением катода является такое, при котором плоскость, проходящая через его рабочую поверхность и параллельно ей, совпадает с плоскостью торцевой поверхности первой электромагнитной катушки. В этом случае электромагнитные поля, сформированные первой и второй электромагнитным катушками, способствуют созданию в области рабочей поверхности катода плазменной зоны, где образуется ионная компонента, бомбардирующая поверхность катода и снижающая электрический потенциал образования плазменной дуги с током Iд. При работе устройства в стационарном режиме формирование покрытия на подложке происходит за счет расходуемого катода. В этом случае происходит выработка рабочей поверхности катода, уменьшение его массы и размера. Конструкция рассматриваемого устройства такова, что выработка катода обеспечивается только за счет снятия материала с его рабочей поверхности, что приводит к уменьшению размера катода и ухода его рабочей поверхности из оптимального положения. В этом случае не выполняются условия оптимальности для размещения катода, что приводит к изменению режима работы устройства, изменению тока дуги. Следовательно, процесс нанесения покрытия становится неконтролируемым в части как параметров процесса нанесения (скорость, равномерность, интенсивность каплеобразования), так и в части характеристик самого покрытия (плотность, адгезия, шероховатость). При этом характеристики покрытия становятся нестабильными.
Технический результат изобретения заключается в том, что при любой степени выработки рабочей поверхности катода оно позволяет сохранять условия оптимальности его положения по отношению к магнитным полям, что делает процесс нанесения покрытий контролиремым, а характеристики покрытий воспроизводимыми и стабильными.
Указанный технический результат достигается тем, что в плазменно-дуговом устройстве формирования покрытий, содержащем вакуумную камеру с продольной осью O-O1, перпендикулярной плоскости первой координаты X и второй координаты Y и направленной вдоль третьей координаты Z, при этом в вакуумной камере осесимметрично размещены катодный узел, включающий катод, выполненный из электропроводящего материала, анод, который охватывает катод, и включающий также экранирующий электрод, расположенный между катодом и анодом, магнитная система, которая состоит из последовательно размещенных первой электромагнитной катушки с торцевой поверхностью, расположенной в плоскости первой координаты X и второй координаты Y, а также второй электромагнитной катушки, и держатель подложки, содержащем также источник питания, подключенный к аноду и катоду, обеспечивающий возникновение между ними электрической дуги, катодный узел снабжен первым приводным механизмом, обеспечивающим перемещение вдоль оси O-O1 катода и вторым приводным механизмом, обеспечивающим вращение катода вокруг оси О-Ol.
Существует вариант, в котором катод включает рабочую поверхность, расположенную в плоскости первой координаты X и второй координаты Y, а перемещение катода по оси O-Ol должно быть таковым, чтобы могло осуществляться совмещение рабочей поверхности катода с торцевой поверхностью первой электромагнитной катушки, перпендикулярной.
Существует вариант, в котором первый приводной механизм и второй приводной механизм могут работать независимо друг от друга.
Существует вариант, в котором уровень оптимального положения рабочей поверхности катода после ее выработки определяется значением тока Ip разряда электрической дуги.
Существует вариант, в котором в устройство введен измеритель тока с блоком управления и силовым блоком, подключенным к первому приводному механизму.
Существует вариант, в котором в устройство введен оптический датчик, оптически сопряженный с рабочей поверхностью катода и подключенный к блоку сравнения с силовым блоком, соединенным с первым приводным механизмом.
Существует вариант, в котором второй приводной механизм снабжен регулятором скорости, обеспечивающим дискретное включение второго приводного механизма.
Существует вариант, в котором оптический датчик снабжен подвижным защитным экраном.
Существует вариант, в котором подвижный защитный экран может занимать два фиксированных положения, первое из которых закрывает оптический датчик, а второе открывает оптический датчик.
Существует вариант, в котором подвижный защитный экран может занимать второе фиксированное положение, открывающее оптический датчик при отсутствии тока электрической дуги.
На фиг. 1 изображена компоновочная схема плазменно-дугового устройства формирования покрытий.
На фиг. 2 изображен вариант, в котором плоскость рабочей поверхности катода совпадает с плоскостью торцевой поверхности первой электромагнитной катушки.
На фиг. 3 и 4 изображен вариант, в котором плоскость рабочей поверхности катода не совпадает с плоскостью торцевой поверхности первой электромагнитной катушки.
Плазменно-дуговое устройство для формирования покрытий содержит вакуумную камеру 1 с продольной осью O-Ol, перпендикулярной плоскости первой координаты X и второй координаты Y и направленной вдоль третьей координаты Z. При этом в вакуумной камере 1 осесимметрично размещены следующие элементы. Катодный узел 2, включающий катод 3, выполненный из электропроводящего материала, анод 4, который охватывает катод 3, и включающий также экранирующий электрод 5, расположенный между катодом 3 и анодом 4. В качестве материала катода 3 можно использовать различные металлы, сплавы, композиции, например W, Mo, NiCr, AlSi. В качестве материала анода 4 можно использовать металлы, например легированные стали аустенитного типа 08Х18Н10Т. В качестве материала экранирующего электрода 5 можно также использовать стали аустенитного типа 08Х18Н10Т. Средства откачки вакуумной камеры 1 условно не показаны. Плазменно-дуговое устройство формирования покрытий содержит также магнитную систему, которая состоит из последовательно размещенных первой электромагнитной катушки 10 с торцевой поверхностью 11, расположенной в плоскости первой координаты X и второй координаты Y, а также второй электромагнитной катушки 15. Первая электромагнитная катушка 10 и вторая электромагнитная катушка 15 в одном из вариантов имеют внешний диаметр каркасов, равный 150 мм, и запитываются от источников постоянного тока с параметрами 3А, 40В и 3А, 25В соответственно. В вакуумной камере 1 также осесимметрично размещен держатель подложки 21, на котором закрепляют подложку 22. Держатель подложки 21 может представлять собой водоохлаждаемую металлическую пластину, имеющую возможность соединения с источником постоянного или переменного напряжения (не показано). Плазменно-дуговое устройство формирования покрытий содержит также источник питания 25, подключенный к аноду 4 и катоду 3, обеспечивающий возникновение между ними электрической дуги. Катодный узел 2 снабжен первым приводным механизмом 30, обеспечивающим перемещение вдоль оси O-O1 катода 3. В качестве первого приводного механизма 30 можно использовать, например, мотор-редуктор типа IG-32 PGM, 24 В фирмы НПФ «Электропривод». Катодный узел 2 снабжен также вторым приводным механизмом 33, обеспечивающим вращение катода 3 вокруг оси О-O1. В качестве второго приводного механизма 33 можно также использовать мотор-редуктор типа IG-32 PGM, 24 В фирмы НПФ «Электропривод».
Существует вариант, в котором катод 3 включает рабочую поверхность 35, расположенную в плоскости первой координаты X и второй координаты Y. Перемещение катода 3 по оси O-Ol должно осуществляться до совмещения плоскости рабочей поверхности 35 катода 3 с торцевой поверхностью 11 первой электромагнитной катушки 10. В простейшем варианте контроль этого совмещения может осуществляться визуально.
Существует вариант, в котором первый приводной механизм 30 и второй приводной механизм 33 могут работать независимо друг от друга. Это может быть осуществлено за счет независимого управления этими механизмами от силового блока 42 и регулятора скорости 49.
Существует вариант, в котором уровень оптимального положения рабочей поверхности 35 катода 3 после ее выработки в результате испарения материала определяется значением тока разряда Iр электрической дуги. Критерий оптимального положения рабочей поверхности 35 катода 3 после ее выработки и момент установки ее в плоскость торцевой поверхности 11 первой электромагнитной катушки 10 может определяться значениями тока разряда Iр, соответствующими оптимальному режиму горения дуги. Величина тока разряда Iр, соответствующая оптимальному режиму горения дуги, определяется как Iр= Iр.ст, где Iр - текущее значение тока разряда, Iр.ст - значение тока разряда имеющее место в стационарном режиме.
Существует вариант, в котором в устройство введен измеритель тока 40 с функцией сравнения измерения и сравнения текущего значения тока разряда и заданного значения тока разряда, блок управления 41 с функцией задания оптимального значения тока разряда и первый силовой блок 42 с функцией формирования и подачи управляющего сигнала на приводной механизм 30 в случае наличия разницы между текущим значением тока разряда и заданным значением тока разряда.
Существует вариант, в котором в устройство введен оптический датчик 44, оптически сопряженный с рабочей поверхности 35 катода 3 и подключенный к блоку сравнения 46 с вторым силовым блоком 47, соединенным с первым приводным механизмом 30. В качестве оптического датчика 44 можно использовать датчик расстояния типа DS30 фирмы SICK AG. (Германия).
Существует вариант, в котором второй приводной механизм 33 снабжен регулятором скорости 49, обеспечивающим дискретное включение второго приводного механизма 33. В качестве привода с регулятором скорости может быть использовано устройство типа LSMV фирмы Leroy Somer (США).
Существует вариант, в котором оптический датчик 44 снабжен подвижным защитным экраном 45. В качестве подвижного защитного экрана 45 можно использовать пластину из металла, например из нержавеющей стали, конструкция которой позволяет эффективно защищать фотоприемное устройство оптического датчика.
Существует вариант, в котором подвижный защитный экран 45 может занимать два фиксированных положения, первое из которых закрывает фотоприемное устройство оптического датчика 44 от потока распыляемого материала, а второе открывает фотоприемное устройство оптического датчика 44 для проведения необходимых измерений расстояния до рабочей поверхности катода.
Существует вариант, в котором подвижный защитный экран 45 может занимать второе фиксированное положение, открывающее оптический датчик 44 при отсутствии тока электрической дуги.
Устройство работает в следующей последовательности. В вакуумной камере 1 создают рабочую газовую среду, например, на основе аргона и кислорода. Подают рабочее напряжение, например 60 В, на первую электромагнитную катушку 10 и на вторую электромагнитную катушку 15. Вследствие этого формируются электромагнитные поля, как показано на фиг. 2. На катод 3 и анод 4 устройства подают напряжение, например 120 В, и посредством осциллятора (не показан) зажигается плазменная дуга между анодом 4 и катодом 3. Значение тока дуги Iд задают блоком управления 41, величину тока дуги Iд измеряют измерителем тока 40 и в случае их рассогласования сигнал рассогласования передается на силовой блок 42, который подает напряжение на приводной механизм 30. При горении электрической дуги происходит распыление рабочей поверхности 35 катода 3 и нанесение распыляемого материала на подложку 21. При этом за счет определенной конфигурации магнитных полей, формируемых первой электромагнитной катушкой 10 и второй электромагнитной катушкой 15, как это видно на фиг. 2 и 3, в зоне рабочей поверхности 35 катода 3 создается магнитная ловушка, где формируется плазменная зона 51, которая является источником положительных ионов, бомбардирующих рабочую поверхность катода. Положительные ионы, бомбардирующие рабочую поверхность 35 катода 3, способствуют снижению потенциала электронной эмиссии, более равномерному распределению точек привязки электрической дуги (кратеров) на рабочей поверхности 35 катода 3, уменьшению их размера и увеличению их количества на этой поверхности. Вследствие чего в составе переносимого материала покрытия увеличивается ионная компонента и снижается капельная фаза. Вышеописанные условия нанесения покрытий являются оптимальными для формирования покрытий с высокими технологическими характеристиками и воспроизводимостью. Задачей технологического оборудования является обеспечение таких оптимальных условий постоянно во время всего технологического процесса нанесения. Однако при горении электрической дуги постоянство оптимальных условий нарушается вследствие «выработки» рабочей поверхности 35 катода 3 за счет материала переносимого на поверхность подложки 22. В результате чего размер катода 3 по второй координате Y уменьшается и картина взаимного положения магнитных полей, плазменной зоны 51 и рабочей поверхности 35 катод 3 приобретает вид, показанный на фиг. 3 и 4. В этом случае рабочая поверхность 35 катода 3 перемещается ниже плазменной зоны 51, чем нарушаются условия оптимальности. Для устранения этого при помощи первого приводного механизма 30 катод 3 перемещают по второй координате Y до его возвращения в условия оптимальности. Критерием оптимальности является значение тока дуги Iд, первоначально задаваемое блоком управления 41, которое и должно поддерживаться постоянным. То есть катод 3 перемещают по второй координате Y до тех пор, пока ток, фиксируемый измерителем тока 40, не будет равным току, заданному блоком управления 41. Это и будет обозначать достижение рабочей поверхности 35 катода 3 оптимального положения. Кроме того, во время работы устройства оптимальное положение рабочей поверхности 35 катода 3 может определяться показаниями оптического датчика 44, который фиксирует расстояние от своего стационарного положения до центра рабочей поверхности 35 катода 3. Изменение этого расстояния при выработке рабочей поверхности 35 катода 3 фиксируется блоком сравнения 46, после чего второй силовой блок 47 подает напряжение на первый приводной механизм 30, который перемещает рабочую поверхность 35 по второй координате Y до тех пор, пока не восстановится первоначальное расстояние от рабочей поверхности 35 катода 3 до значения этого расстояния, зафиксированного первоначально оптическим датчиком 44. В процессе нанесения покрытия на подложку 22 оптический датчик 44 защищен подвижным защитным экраном 45, который находится в закрытом положении. Оптический датчик 44 проводит измерения при открытом положении подвижного экрана 45 при отсутствии тока дуги Iд. При наличии же тока дуги Iд подвижной экран 45 находится в закрытом состоянии. Второй приводной механизм 33, осуществляющий вращение катода вокруг своей оси, включается оператором в работу в любой момент проведения технологического процесса, причем скорость вращения задается регулятором скорости 49. То, что в плазменно-дуговом устройстве формирования покрытий, содержащем вакуумную камеру 1 с продольной осью O-O1, перпендикулярной плоскости первой координаты X и второй координаты Y и направленной вдоль третьей координаты Z, при этом в вакуумной камере 1 осесимметрично размещены катодный узел 2, включающий катод 3, выполненный из электропроводящего материала, анод 4, который охватывает катод 3, и включающий также экранирующий электрод 5, расположенный между катодом 3 и анодом 4, магнитная система, которая состоит из последовательно размещенных первой электромагнитной катушки 10 с торцевой поверхностью 11, расположенной в плоскости первой координаты X и второй координаты Y, а также второй электромагнитной катушки 15, содержащем также держатель подложки 21 и источник питания 25, подключенный к аноду 4 и катоду 3, обеспечивающий возникновение между ними электрической дуги, катодный узел 2 снабжен первым приводным механизмом 30, обеспечивающим перемещение вдоль оси O-O1 катода 3 и вторым приводным механизмом 33, обеспечивающим вращение катода 3 вокруг оси O-O1, приводит к тому, что обеспечивается возможность сохранения оптимальных условий работы катода и получение воспроизводимых и стабильных характеристик покрытия в процессе технологического цикла его нанесения. При этом снижается интенсивность процесса каплеобразования и загрязнения поверхности подложки микрокаплями.
То, что катод 3 включает рабочую поверхность 35, расположенную в плоскости первой координаты X и второй координаты Y, а перемещение катода 3 по оси O-O1 должно осуществляться до совмещения рабочей поверхности 35 катода 3 с торцевой поверхностью 11 первой электромагнитной катушки 10 приводит к тому, что появляется возможность в автоматическом режиме работы обеспечивать оптимальные условия работы катода и получать воспроизводимые и стабильные характеристики покрытий.
То, что первый приводной механизм 30 и второй приводной механизм 33 могут работать независимо друг от друга, приводит к тому, что увеличивается гибкость в управлении работой заявляемого устройства и обеспечивается воспроизводимость процессов нанесения покрытий.
То, что уровень оптимального положения рабочей поверхности 35 катода 3 после ее выработки определяется током разряда Iр электрической дуги, приводит к тому, что оптимальное расположение поверхности катода сохраняется автоматически, за счет чего обеспечивается воспроизводимость и стабильность характеристик нанесенных покрытий.
То, что в устройство введен измеритель тока 40 с блоком управления 41 и силовым блоком 42, подключенным к первому приводному механизму 30, приводит к тому, что создаются условия для автоматизации процесса нанесения покрытий в оптимальном режиме на основе измерения текущего значения тока разряда и сравнения его с заданным значением в стационарном режиме, за счет чего обеспечивается воспроизводимость процессов нанесения покрытий.
То, что в устройство введен оптический датчик 44, оптически сопряженный с рабочей поверхности 35 катода 3 и подключенный к блоку сравнения 46 с силовым блоком 47, соединенным с первым приводным механизмом 30, приводит к тому, что создаются условия для автоматизации процесса нанесения покрытий в оптимальном режиме на основе измерения текущего расстояния между рабочей поверхностью катода и сравнения с заданным значением этого расстояние в стационарном режиме, за счет чего обеспечивается воспроизводимость процессов нанесения покрытий.
То, что второй приводной механизм 33 снабжен регулятором скорости 49, обеспечивающим дискретное включение второго приводного механизма 33, приводит к тому, что имеется возможность в технологически необходимое время осуществлять вращение катода вокруг своей оси, тем самым также снижать интенсивность процесса каплеобразования и загрязнения поверхности подложки микрокаплями, за счет чего обеспечивается воспроизводимость и стабильность характеристик нанесенных покрытий.
То, что оптический датчик 44 снабжен подвижным защитным экраном 45, приводит к тому, что осуществляется защита фотоприемного устройства оптического датчика 44 от напыляемого материала в технологическом процессе напыления, за счет чего обеспечивается воспроизводимость процессов нанесения покрытий.
То, что подвижный экран 45 может занимать два фиксированных положения, первое из которых закрывает оптический датчик 44, а второе открывает оптический датчик 44, приводит к тому, что фотоприемное устройство оптического датчика открыто только тогда, когда отсутствует поток напыляемого материала, что обеспечивает сохранность фотоприемного устройства и сохранение его рабочих характеристик, за счет чего обеспечивается воспроизводимость процессов нанесения покрытий.
То, что подвижный экран 45 может занимать второе фиксированное положение, открывающее оптический датчик 44 при отсутствии тока электрической дуги, приводит к тому, что обеспечивается возможность проведение измерения расстояния от фотоприемного устройства до рабочей поверхности катода, за счет чего обеспечивается воспроизводимость процессов нанесения покрытий.

Claims (8)

1. Плазменно-дуговое устройство для формирования покрытий, содержащее вакуумную камеру (1) с вертикально расположенной продольной осью O-O1, осесимметрично размещенные в камере катод (3), охватывающий его анод (4) и экранирующий электрод (5) катодного узла (2), магнитную систему, держатель (21) подложки (22) и источник питания (25), при этом катод (3) выполнен из электропроводящего материала, экранирующий электрод (5) расположен между катодом (3) и анодом (4), магнитная система состоит из последовательно размещенных первой электромагнитной катушки (10) с торцевой поверхностью (11), расположенной в плоскости, перпендикулярной продольной оси О-O1 камеры (1), и второй электромагнитной катушки (15), а источник питания (25) подключен к аноду (4) и катоду (3) с обеспечением возникновения между ними электрической дуги, отличающееся тем, что катодный узел (2) снабжен первым приводным механизмом (30) с первым силовым блоком (42) и вторым приводным механизмом (33), при этом катод (3) установлен в камере (1) с расположением его рабочей поверхности (35) в плоскости, перпендикулярной продольной оси O-O1 камеры, и с возможностью перемещения вдоль продольной оси O-O1 камеры посредством первого приводного механизма с обеспечением совмещения плоскости размещения рабочей поверхности (35) катода (3) с плоскостью размещения торцевой поверхности (11) первой электромагнитной катушки (10), и с возможностью вращения катода (3) вокруг продольной оси O-O1 камеры посредством второго приводного механизма (33).
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый приводной механизм (30) и второй приводной механизм (33) выполнены с возможностью работы независимо друг от друга с обеспечением вращения катода (3) с постоянной скоростью и продольного его перемещения (3) в автоматическом режиме.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено измерителем тока (40) и блоком управления (41), причем блок управления (41), измеритель тока (40) и первый силовой блок (42) первого приводного механизма соединены последовательно с возможностью обеспечения заданного положения расположения рабочей поверхности катода (3) путем поддержания значением тока электрической дуги Ip между рабочей поверхностью (35) катода (3) и анодом (4).
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено оптическим датчиком (44), блоком сравнения (46) и вторым силовым блоком 47, соединенным с первым приводным механизмом (30), при этом оптический датчик (44) оптически сопряжен с рабочей поверхностью (35) катода (3) и подключен к блоку сравнения (46) и второму силовому блоку 47.
5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что второй приводной механизм (33) снабжен регулятором скорости (49), обеспечивающим дискретное включение второго приводного механизма (33).
6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что оптический датчик (44) снабжен подвижным защитным экраном (45).
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что подвижный защитный экран (45) выполнен с возможностью размещения в двух фиксированных положениях, первое из которых закрывает оптический датчик (44), а второе открывает оптический датчик (44).
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что подвижный защитный экран (45) выполнен с возможностью размещения во втором фиксированном положении, открывающем оптический датчик (44) при отсутствии тока электрической дуги.
RU2015150744A 2015-11-26 2015-11-26 Плазменно-дуговое устройство формирования покрытий RU2642237C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015150744A RU2642237C2 (ru) 2015-11-26 2015-11-26 Плазменно-дуговое устройство формирования покрытий

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015150744A RU2642237C2 (ru) 2015-11-26 2015-11-26 Плазменно-дуговое устройство формирования покрытий

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015150744A RU2015150744A (ru) 2017-06-02
RU2642237C2 true RU2642237C2 (ru) 2018-01-24

Family

ID=59031625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015150744A RU2642237C2 (ru) 2015-11-26 2015-11-26 Плазменно-дуговое устройство формирования покрытий

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2642237C2 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2380456C1 (ru) * 2008-05-04 2010-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" Способ нанесения ионно-плазменных покрытий и установка для его осуществления
RU2399692C2 (ru) * 2008-04-08 2010-09-20 Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" Способ нанесения покрытия и электродуговой испаритель с вращающимся катодом для осуществления способа
JP2012158835A (ja) * 2012-05-15 2012-08-23 Ulvac Japan Ltd スパッタ成膜装置
UA86105U (ru) * 2013-07-09 2013-12-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Грэсэм Иновейшн" Плазменно-дуговое УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2399692C2 (ru) * 2008-04-08 2010-09-20 Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" Способ нанесения покрытия и электродуговой испаритель с вращающимся катодом для осуществления способа
RU2380456C1 (ru) * 2008-05-04 2010-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" Способ нанесения ионно-плазменных покрытий и установка для его осуществления
JP2012158835A (ja) * 2012-05-15 2012-08-23 Ulvac Japan Ltd スパッタ成膜装置
UA86105U (ru) * 2013-07-09 2013-12-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Грэсэм Иновейшн" Плазменно-дуговое УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015150744A (ru) 2017-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101322283B1 (ko) 자전관 스퍼터링 타겟 내 부식의 예측 및 보상
US4500408A (en) Apparatus for and method of controlling sputter coating
KR101110546B1 (ko) 마그네트론과 스퍼터 타겟 간의 간격 보상 방법 및 장치
TWI479539B (zh) 沈積層之方法以及控制系統
ES2774167T3 (es) Dispositivo de revestimiento para el revestimiento de un sustrato, así como un procedimiento para el revestimiento de un sustrato
EP2597172A1 (en) Ion bombardment apparatus and method for cleaning of surface of base material using the same
KR101935090B1 (ko) 이온 봄바드먼트 장치 및 이 장치를 사용한 기재의 표면의 클리닝 방법
Wilson et al. Self-rotating dc atmospheric-pressure discharge over a water-surface electrode: regimes of operation
EP2482303B1 (en) Deposition apparatus and methods
RU2642237C2 (ru) Плазменно-дуговое устройство формирования покрытий
NL8402163A (nl) Inrichting en werkwijze voor het regelen van het opbrengen van een deklaag door middel van spettertechniek.
JP2020033620A (ja) 成膜装置及び成膜装置の制御方法
RU144198U1 (ru) Устройство для нанесения тонкопленочных покрытий
JP2010168648A (ja) 成膜装置及び基板の製造方法
RU154033U1 (ru) Устройство для нанесения тонкопленочных покрытий
JP2005194599A (ja) プラズマ溶射装置および同装置における溶射粒子温度の検出方法
JP2022505534A (ja) 液体スパッタターゲット
KR102585449B1 (ko) 양극을 포함하는 자장여과 아크 소스 장치
JP7104898B2 (ja) イオン源およびそのクリーニング方法
KR102592432B1 (ko) 포집부를 포함하는 자장여과 아크 소스 장치
JP2017088976A (ja) 多元系被膜形成装置および多元系被膜形成方法
JP2021075734A (ja) 成膜方法および成膜装置
KR20190090689A (ko) 성막 장치 및 성막 방법
KR20230031470A (ko) 촉발전극을 포함하는 자장여과 아크 소스 장치
WO2015005888A1 (ru) Плазменно-дуговое устройство формирования покрытий