RU2705839C1 - Вакуумная ионно-плазменная установка для нанесения покрытий на поверхность металлических внутрисосудистых стентов, преимущественно из оксинитрида титана - Google Patents
Вакуумная ионно-плазменная установка для нанесения покрытий на поверхность металлических внутрисосудистых стентов, преимущественно из оксинитрида титана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705839C1 RU2705839C1 RU2019101676A RU2019101676A RU2705839C1 RU 2705839 C1 RU2705839 C1 RU 2705839C1 RU 2019101676 A RU2019101676 A RU 2019101676A RU 2019101676 A RU2019101676 A RU 2019101676A RU 2705839 C1 RU2705839 C1 RU 2705839C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum
- plasma
- gas
- chamber
- cathode
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 6
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- -1 titanium oxy nitride Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000005513 bias potential Methods 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 19
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 18
- 238000004886 process control Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 39
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000002399 angioplasty Methods 0.000 description 1
- 101150059062 apln gene Proteins 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012237 artificial material Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004801 process automation Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
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
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
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 ионно-плазменной установке для нанесения покрытий на поверхность металлических внутрисосудистых стентов, преимущественно из оксинитрида титана. Установка содержит шлюзовую камеру (6) с рабочим столом (8) для загрузки изделий, генератор газовой плазмы (7) для предварительной ионно-плазменной обработки изделий, цилиндрическую вакуумную камеру (1) с аксиально расположенной внутри ее объема дуальной магнетронной распылительной системой (МРС), верхнюю крышку (4) для присоединения затвора (5) шлюзовой камеры (6), высоковакуумную откачную систему, трехканальную систему подачи газов (11), систему автоматического управления (16), средства контроля технологического процесса, а также источники питания: МРС (12), потенциала смещения рабочего стола (13), накала катода (14) и газового разряда (15) генератора плазмы. МРС состоит из двух магнетронных электродов (2), каждый из которых включает цилиндрический катод (3) с собственной магнитной системой. Магнетронные электроды (2) изолированы относительно друг друга и корпуса вакуумной камеры (1). Технический результат состоит в обеспечении равномерности осаждения покрытий на внутрисосудистых стентах - изделиях, имеющих сложную пространственную геометрию. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области плазменной техники, в частности к вакуумным установкам с использованием магнетронного распыления, и может найти применение для нанесения тонких пленок из металлов и их соединений в различных отраслях техники.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известна дуальная магнетронная распылительная система, раскрытая в патенте РФ [RU 2371514, опубл. 27.10.2009], разработанная для нанесения тонких пленок из металлов и их соединений в различных отраслях техники. Дуальная магнетронная распылительная система содержит расположенные в одной плоскости рядом друг с другом два планарных магнетрона, каждый из которых содержит корпус, магнитную систему и плоскую мишень, и систему питания с изменяемой полярностью. Оба магнетрона размещены в дополнительном общем корпусе изолировано от него. Между планарными магнетронами расположена дополнительная магнитная система, полярность которой совпадает с полярностью центрального магнита магнитной системы каждого магнетрона. Магнетроны подключены к системе питания с изменяемой полярностью таким образом, что в один и тот же момент времени полярность напряжения на магнетронах противоположна.
Основным недостатком данной конструкции магнетронной системы является применение планарных (плоских) катодов, которые формируют поток распыленного материала из зон эрозии, в основном, нормальный к плоскости мишени. Без учета рассеяния поток имеет косинусоидальное распределение относительно нормали к поверхности. Данная структура потока определяет неравномерность осаждения покрытий на изделиях, имеющих сложную поверхностную геометрию, какими являются внутрисосудистые стенты.
Дуальный режим МРС позволяет снизить влияние на газовый разряд диэлектрической пленки, образующейся на поверхности анода (т.н. «отравление анода») при реактивном осаждении оксидов или других диэлектриков. Однако планарная геометрия определяет значительную площадь осаждения на конструкционных элементах вакуумной камеры, пусть и неявно влияющие на параметры разряда.
В газовом балансе реактивного осаждения состав и структуру покрытий в первую очередь определяет парциальное давление активных газовых компонент в зоне формирования пленки. Парциальное давление i - ой компоненты газовой среды pi в упрощенном виде определяется соотношением:
Qi=Si×pi+Ki×P×H, где
Qi - скорость подачи i-ой газовой компоненты; Si - скорость откачки соответствующего газа вакуумными насосами; Н - площадь осаждения пленки; Р - поток осаждения гетерного материала. Ki - параметр, определяющий поглощение газа гетером, в общем случае являющийся функцией как парциального давления i-oгo газа, так и других реагентов.
При распылении активного гетера, такого как титан, второе слагаемое может играть определяющую роль, а так, как распыление материала катода существенно зависит от состояния поверхности мишени материала катода существенно зависит от состояния поверхности мишени (наличия соединений реагентных газов), параметр Р изменяется в несколько раз в зависимости от концентрации реагентов в газовой среде. Таким образом это приводит к тому, что осаждение покрытий заданного состава становится трудноуправляемым процессом за* счет значительного гистерезиса параметров осаждения от парциальных давлений реагентных газов.
Известна система для выращивания слоя оксинитридов металлов и переходных металалов (Мх (ON) у) на стекле и гибких подложках с использованием реактивного радиотермического магнетронного распыления без нагрева подложки, раскрытая в заявке США [US 20090026065 А1, опубл. 29.09. 2009 «Gas-timing method for depositing oxynitride films by reactive R.F. magnetron sputtering»]. Система включает в себя камеру распыления, подложку (размещенную на держателе), мишень, три контроллера массового расхода, для контроля соответствующей скорости потока газов: аргона, азота и кислорода в камеру распыления, и радиочастотный генератор с частотой 13,56 МГц, который излучает в камере распыления для того, чтобы разложить газы. Соотношение расхода кислорода + азот / аргон составляет по меньшей мере 0,02, отношение расхода кислорода / азота составляет по меньшей мере 0,01, а время синхронизации газов (контроль последовательности потока газа): аргона, азота и кислорода поочередно или смеси в распылительной камере по меньшей мере 1 с. Аргон подают в камеру распыления как ионную бомбардировку, а азот и кислород представляют собой плазму реактивного газа, генерируемую радиочастотой.
Данный подход заключается в попытке восстановления металлической поверхности мишени на каждом газовом цикле процесса. Производится разделение стадии распыления - осаждения гетера и его последующего окисления - азотирования. Кроме того, применение радиочастотного распыления снижает чувствительность процесса к состоянию поверхности мишени и активируются газовые реагенты ВЧ плазмой для повышения эффективности синтеза при низких температурах. Недостатком данной системы является планарная геометрия, низкая эффективная мощность процесса ВЧ разряда, большие значения постоянных времени изменения состава газовой среды, что ограничивает скорости осаждения и может приводить к слоистой структуре выращиваемого покрытия.
Известна установка среднечастотного магнетронного напыления «УВН-200 МИ» используемая в ТПУ для получения комплексных оксидных (TiO2) и оксинитридных ((Ti-O-N) покрытий в том числе на внутрисосудистые на стенты
[http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/39611/l/TPU391010.pdf. дата обращений 27.08.2017 г. ) Установка содержит следующие основные элементы: цилиндрическая вакуумная камера с расположенным в ней магнетроном, высоковакуумная система откачки, источник импульсного питания магнетрона, трех канальная система подачи газа, автоматизированная система управления установкой, содержащая источник периферийных контроллеров, управляющий контроллер и персональный компьютер.
Недостатком известного устройства является лабораторная (исследовательская) архитектура конструкции установки, планарная геометрия оборудования, предназначенная для получения покрытий на плоских образцах для исследования свойств получаемых пленок, а не готовых изделий для ангиопластики.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В основу изобретения поставлена задача разработки специализированного оборудования магнетронного напыления для нанесения биосовместимых долгофункционирующих покрытий оксинитрида титана на поверхность металлических внутрисосудистых стентов.
Техническим результатом, достигаемым при решении настоящей задачи, является: реализация оборудования в виде единого аппаратно-технологического комплекса, объединенного в единый вакуумно-технологический цикл, предназначенного для применения в составе технологического оборудования процесса производства внутрисосудистых стентов.
Другим техническим результатом является равномерность осаждения покрытий на изделиях, имеющих сложную пространственную геометрию, какими являются, например, внутрисосудистые стенты.
По уровню свойств, внутрисосудистые стенты с нанесенными на предлагаемом оборудовании покрытиями, должны обеспечить улучшенное влияние искусственных материалов (покрытий на основе оксида титана, легированных азотом) на их тромборезистентность, за счет обеспечения равномерности функциональных свойств, включая внутреннюю поверхность стентов.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемая вакуумная ионно-плазменная установка для нанесения покрытий оксинитрида титана на поверхность металлических внутрисосудистых стентов, включает шлюзовую камеру с рабочим столом для загрузки изделий, при этом она снабжена генератором газовой плазмы для предварительной ионно-плазменной обработки изделий; цилиндрическую вакуумную камеру с аксиально расположенной внутри ее объема дуальной магнетронной распылительной системой (МРС), состоящей из двух идентичных цилиндрических магнетронных электродов, имеющих отдельную магнитную систему и цилиндрический катод, причем вакуумная камера снабжена верхней крышкой для присоединения затвора шлюзовой камеры; высоковакуумную откачную систему; трех канальную систему подачи газов, источники питания МРС, потенциала смещения рабочего стола, накала катода и газового разряда генератора плазмы; систему автоматического управления и средства контроля технологического процесса, включающие в себя спектрометрический анализатор излучения плазмы, и управляющий компьютер.
Кроме того, магнитные системы магнетронов реализованы таким образом, что формируют по два арочных пояса на внутренней поверхности катодов, при этом магнетронные электроды изолированы относительно друг друга и корпуса вакуумной камеры.
Предпочтительно, что генератор газовой плазмы представляет собой дуговой плазменный источник с накаливаемым катодом.
Кроме того, шлюзовая камера содержит систему транспортировки рабочего стола, подъемную поворотную крышку, на которой установлен рабочий стол с электромеханическим приводом.
А вакуумная камера снабжена посадочными фланцами для присоединения шлюзовой камеры через плоский тарельчатый затвор.
При этом вакуумная откачная система содержит безмасляные средства откачки - спиральный и турбомолекулярный насос, а также трубопроводы, коммутирующие клапаны и средства контроля вакуума: терморезистивные и магниторазрядные датчики.
Эффективность предлагаемой установки достигается за счет шлюзования изделий, разделения зон подготовки поверхности и напыления, применения специальной цилиндрической дуальной магнетронной системы в сочетании с синхронизированными импульсными режимами питания потенциала смещения рабочего стола, контроля процесса осаждения на основании спектральных характеристик плазмы, применения современного вакуумного оборудования и средств контроля, автоматизации технологического процесса.
Установка обеспечивает нанесение нанокомпозитных многокомпонентных (Ti-O-N) покрытий за счет осаждения материала магнетронного катода в среде реакционных газов: кислорода, азота.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Другие отличительные признаки и преимущества следуют из приведенного ниже описания, которое более подробно поясняет изобретение на основе примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
На фиг. 1 приведена структурная схема установки магнетронного осаждения.
На фиг. 2 представлен общий вид компоновочной схемы расположения элементов предлагаемой установки (вид спереди).
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.
На структурной схеме (фиг. 1) использованы следующие обозначения:
NL1 - спиральный вакуумный насос WXG - 4В;
NR1 - турбомолекулярный насос FF - 100/150Е;
VE1, VE2, VE3 - электромагнитные клапаны GDC-J25B;
VE4 -электромагнитный клапан GDC-J10B;
VE5, VE6, VE7-Электромагнитные клапаны НМБ-1.6;
VF1, VF2, VF3 - регуляторы расхода газа РРГ-12;
РТ1 - РТ3 - терморезистивные вакуммные датчики PON-100;
РА1 - магниторазрядный вакуумный датчик ВМЦ, преобразователь ПММ - 32;
F - фильтр напуска атмосферного воздуха;
PS - трубопровод сильфонный;
SQ1, SQ2, SQ3 - датчики концевые PR12-4DP;
DW1, DW2 - датчики протока воды AFS-42;
VW1, VW2 -электромагнитные водяные клапаны SMART SF6232;
V1, V2 - краны водяные шаровые ручные;
V3 - кран водяной;
FW - фильтр водяной;
VH1 - VH3 - редукторы газовые
VT1 - шиберный вакуумный затвор UHV CCD 200В, 304SS;
М - электромеханический привод;
MS - дуальная магнетронная распылительная система с цилиндрическим катодом;
IG - генератор газовой плазмы с накальным катодом;
PS MS - блок питания магнетронного разряда APEL - М - 5DUS - 650;
PS HV - импульсный источник питания потенциала рабочего стола APEL-SB-5DBP-800;
PS IС - источник питания генератора плазмы: блок питания тока накаливаемого катода EL-SS2000-24;
PS IG - источник питания генератора плазмы: тока дугового разряда ИПТ-2.4-1.0;
РОА - оптический спектрометр-анализатор AvaSpec-7.2;
PS IG - источник питания генератора плазмы: тока дугового разряда ИПТ-2.4-1.0;
РОА - оптический спектрометр-анализатор AvaSpec-7.2;
PLC - система управления на базе программируемого логического котроллера;
PC - управляющий компьютер;
Аг, О, N - баллоны газовые.
Предлагаемая установка (фиг. 1, 2) содержит цилиндрическую вакуумную камеру 1 с аксиально расположенной внутри ее объема дуальной магнетронной распылительной системой (МРС), состоящей из двух магнетронных электродов 2, включающих цилиндрический катод 3 с собственной магнитной системой, а также содержит верхнюю крышку 4 для присоединения затвора 5 шлюзовой камеры 6 с установленным в ней генератором газовой плазмы 7 для предварительной ионно-плазменной обработки и рабочим столом 8 для загрузки изделий, высоковакуумную откачную систему, включающую безмасляные средства откачки: спиральный насос 9 и турбомолекулярный насос 10; трех канальную систему подачи газов 11 (аргон, азот и кислород), источники питания МРС 12, рабочего стола 13, накала катода 14 и газового разряда 15 генератора плазмы, систему автоматического управления 16 и средства контроля технологического процесса, включающие спектрометрический анализатор излучения плазмы 17 (AvaSpec-7.2 или аналогичный), также управляющий компьютер 18.
Шлюзовая камера 6 содержит поворотную крышку 19 с подъемным механизмом 20. На поворотной крышке 19 закреплен рабочий стол 8 с электромеханическим приводом, обеспечивающим его транспортировку в вакуумную камеру 1.
Вакуумная камера 1 - герметичный вакуумный объем, внутри которого размещена дуальная магнетронная система с рабочей зоной обработки вдоль оси цилиндрических электродов (катодов 3).
Магнетронная распылительная система состоит из двух, расположенных друг над другом, идентичных цилиндрических магнетронных (или электродных устройств) 2 с собственными магнитными системами, формирующими по два арочных пояса на внутренней поверхности цилиндрических катодов 3. Электроды изолированы относительно друг друга и корпуса вакуумной камеры 1.
Для формирования покрытий оксинитрида титана на поверхности металлических внутрисосудистых стентов катоды выполняют из титана.
Вакуумная камера 1 имеет посадочные фланцы для присоединения шлюзовой камеры через плоский тарельчатый затвор 5, высоковакуумного турбомолекулярного насоса 10, вакуумных датчиков и оптический канал для передачи оптического сигнала плазмы магнетронного разряда автоматическому спектрометру 17.
Установка работает следующим образом.
Загрузка изделий (металлических заготовок внутрисосудистых стентов) осуществляется подвеской на рабочий стол 8 методом, минимизирующим площадь контакта с образцами. После герметизации крышки 19 производится откачка объема последовательно спиральным вакуумным насосом 9 через байпасную магистраль и, затем, турбомолекулярным насосом 10 через вакуумную камеру 1 после открытия затвора 5. При достижении заданного уровня давления в генератор плазмы 7 подается рабочий газ с помощью трехканальной системы (преимущественно - аргон) и производится обработка изделий ионами газовой плазмы. Генератор газовой плазмы 7 обеспечивает необходимую концентрацию заряженных частиц в объеме шлюзовой камеры. По принципу действия он относится к дуговым плазменным источникам с накаливаемым катодом. Ускорение ионы плазмы приобретают за счет подачи потенциала на изделия. Питание подается короткими (порядка 3 мкс) биполярными импульсами от специального источника 15, что позволяет повысить энергию ионов, их концентрацию на дефектах поверхности и снижает вероятность микропробоев.
Изделия, после ионной обработки в шлюзовой камере 6 перемещаются в вакуумную камеру1 транспортной системой рабочего стола 8 и совершают там круговое планетарное движение во время напыления покрытий.
Симметричное биполярное напряжение от источника питания 16 подается на магнетронные электроды 2, при этом каждый электрод половину периода выступает в качестве распыляемого катода, а половину - коллектора электронов. Осаждение сопровождается импульсным биполярным потенциалом на изделиях, синхронизированным с изменением полярности на электродах. Состав осаждаемых покрытий определяется парциальным давлением реагентных газов (кислород, азот) и мощностью магнетронного разряда. Подача аргона обеспечивает стабильность процесса.
Вакуумная откачная система 9 реализована безмасляными средствами откачки - спиральным 9 и турбомолекулярным насосом 10 включает в себя трубопроводы, коммутирующие клапаны и средства контроля вакуума: терморезистивные и магниторазрядные датчики.
Система управления и контроля предназначена для управления узлами и механизмами установки в соответствии с заданными алгоритмами, ведения технологического процесса и взаимодействия с верхним уровнем управления. Ядро системы управления составляет программируемый логический контроллер. Цифровые входы-выходы ПЛК используются для подключения датчиков релейного типа и управления простыми электромеханическими устройствами. По трем интерфейсным шинам типа RS-485 подключены микропроцессорные устройства: датчики вакуума, приводы электромоторов, регуляторы расходов газов системы газоснабжения и источники питания.
Симметричное биполярное напряжение от источника питания 16 подается на магнетронные электроды 2, при этом каждый электрод половину периода выступает в качестве распыляемого катода, а половину - коллектора электронов. Контроль состава покрытий при этом осуществляется стабилизацией относительной интенсивности линий излучения возбужденными атомами титана, кислорода и азота из прикатодной плазмы с помощью автоматической системы управления корректировкой мощности разряда и расхода газов.
Установка обеспечивает нанесение равномерных нанокомпозитных многокомпонентных (Ti-O-N) покрытий на внутрисосудистые стенты, за счет равномерного осаждения материала магнетронного титанового катода в среде реакционных газов: кислорода, азота.
Claims (6)
1. Вакуумная ионно-плазменная установка для нанесения покрытий на поверхность металлических внутрисосудистых стентов, преимущественно из оксинитрида титана, содержащая шлюзовую камеру с рабочим столом для загрузки изделий, отличающаяся тем, что она снабжена генератором газовой плазмы для предварительной ионно-плазменной обработки изделий, цилиндрической вакуумной камерой с аксиально расположенной внутри ее объема дуальной магнетронной распылительной системой (МРС), состоящей из двух магнетронных электродов, каждый из которых включает цилиндрический катод с собственной магнитной системой, и с верхней крышкой для присоединения затвора шлюзовой камеры, высоковакуумной откачной системой, трехканальной системой подачи газов, источниками питания: МРС, потенциала смещения рабочего стола, накала катода и газового разряда генератора плазмы, системой автоматического управления и средствами контроля технологического процесса, включающими спектрометрический анализатор излучения плазмы и управляющий компьютер.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутые магнитные системы выполнены с возможностью формирования по два арочных пояса на внутренней поверхности катодов, при этом магнетронные электроды изолированы относительно друг друга и корпуса вакуумной камеры.
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что генератор газовой плазмы представляет собой дуговой плазменный источник с накаливаемым катодом.
4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что вакуумная камера выполнена с посадочными фланцами для присоединения шлюзовой камеры через плоский тарельчатый затвор.
5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что шлюзовая камера содержит систему транспортировки рабочего стола и подъемную поворотную крышку, на которой установлен рабочий стол с электромеханическим приводом.
6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что вакуумная откачная система содержит безмасляные средства откачки в виде спирального и турбомолекулярного насосов, трубопроводы, коммутирующие клапаны и средства контроля вакуума в виде терморезистивных и магниторазрядных датчиков.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019101676A RU2705839C1 (ru) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | Вакуумная ионно-плазменная установка для нанесения покрытий на поверхность металлических внутрисосудистых стентов, преимущественно из оксинитрида титана |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019101676A RU2705839C1 (ru) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | Вакуумная ионно-плазменная установка для нанесения покрытий на поверхность металлических внутрисосудистых стентов, преимущественно из оксинитрида титана |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2705839C1 true RU2705839C1 (ru) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019101676A RU2705839C1 (ru) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | Вакуумная ионно-плазменная установка для нанесения покрытий на поверхность металлических внутрисосудистых стентов, преимущественно из оксинитрида титана |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2705839C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU901356A1 (ru) * | 1980-01-25 | 1982-01-30 | Предприятие П/Я А-3531 | Вакуумна установка |
| SU1153578A2 (ru) * | 1983-10-17 | 1995-07-25 | В.А. Ломовцев | Вакуумная установка |
| US5658114A (en) * | 1994-05-05 | 1997-08-19 | Leybold Aktiengesellschaft | Modular vacuum system for the treatment of disk-shaped workpieces |
| RU2294395C2 (ru) * | 2005-04-29 | 2007-02-27 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО "НИАТ") | Установка для вакуумной ионно-плазменной обработки поверхностей |
| RU2490369C1 (ru) * | 2012-03-21 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭСТО-Вакуум" | Устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия |
| RU2490368C1 (ru) * | 2012-03-21 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭСТО-Вакуум" | Устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия |
| RU2595187C1 (ru) * | 2015-06-10 | 2016-08-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Установка для нанесения покрытий на поверхности деталей |
-
2019
- 2019-01-18 RU RU2019101676A patent/RU2705839C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU901356A1 (ru) * | 1980-01-25 | 1982-01-30 | Предприятие П/Я А-3531 | Вакуумна установка |
| SU1153578A2 (ru) * | 1983-10-17 | 1995-07-25 | В.А. Ломовцев | Вакуумная установка |
| US5658114A (en) * | 1994-05-05 | 1997-08-19 | Leybold Aktiengesellschaft | Modular vacuum system for the treatment of disk-shaped workpieces |
| RU2294395C2 (ru) * | 2005-04-29 | 2007-02-27 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО "НИАТ") | Установка для вакуумной ионно-плазменной обработки поверхностей |
| RU2490369C1 (ru) * | 2012-03-21 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭСТО-Вакуум" | Устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия |
| RU2490368C1 (ru) * | 2012-03-21 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭСТО-Вакуум" | Устройство для нанесения многослойных покрытий на изделия |
| RU2595187C1 (ru) * | 2015-06-10 | 2016-08-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Установка для нанесения покрытий на поверхности деталей |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101920907B1 (ko) | 마그네트론 스퍼터링 장치에 사용되는 링 캐소드 | |
| CN1737190B (zh) | 磁控溅镀装置 | |
| US11814718B2 (en) | Method for producing coated substrates | |
| WO2019164422A1 (ru) | Вакуумная ионно-плазменная установка для нанесения покрытий оксинитрида титана на поверхность металлических внутрисосудистых стентов | |
| WO2016203585A1 (ja) | 成膜方法及び成膜装置 | |
| CN102137951B (zh) | 滤光器的制造方法 | |
| CN108642466B (zh) | 一种复合技术制备涂层的装置 | |
| JP4789700B2 (ja) | 親水性薄膜の製造方法 | |
| Konischev et al. | Structure and properties of Ti–O–N coatings produced by reactive magnetron sputtering | |
| Vancoppenolle et al. | Glow discharge mass spectrometry study of the deposition of TiO 2 thin films by direct current reactive magnetron sputtering of a Ti target | |
| CN115821210A (zh) | 一种粉体包覆装置及其使用方法 | |
| RU2705839C1 (ru) | Вакуумная ионно-плазменная установка для нанесения покрытий на поверхность металлических внутрисосудистых стентов, преимущественно из оксинитрида титана | |
| US9885107B2 (en) | Method for continuously forming noble metal film and method for continuously manufacturing electronic component | |
| KR101124868B1 (ko) | 마그네트론 스퍼터링을 위한 방법 및 장치 | |
| US9719164B2 (en) | Method of manufacturing compound film | |
| JP2007092095A (ja) | 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 | |
| EP3050073B1 (en) | Method for controlling a gas supply to a process chamber, controller for controlling a gas supply to a process chamber, and apparatus thereof | |
| Volpian et al. | Ion-vacuum technology for manufacturing elements for nanogradient optics and metamaterials | |
| TW202034745A (zh) | 產生離子的方法及設備 | |
| JP5468191B2 (ja) | 有色基材の製造方法および有色基材 | |
| RU2682744C2 (ru) | Устройство для вакуумно-плазменного осаждения материалов с ионной стимуляцией | |
| CN221777979U (zh) | 一种溅射镀膜设备 | |
| Walkowicz et al. | Oxygen activation effect on reactive magnetron synthesis of alumina coatings | |
| KR102430208B1 (ko) | 성막 장치 및 성막 방법 | |
| KR20220110718A (ko) | 성막 장치 및 성막 방법 |