Разработка и исследование методов и средств повышения технического уровня элементной базы вакуумных систем и эксплуатационных характеристик промышленного оборудования тонкопленочных технологий

• Автор: Капустин, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 с. : ил

1.1. Элементная база современного вакуумного оборудования тонкопленочных технологий

1.2. Анализ методов формирования вакуумных условий в оборудовании тонкопленочных технологий
1.3. Состояние вопросов теории и практики создания элементной базы вакуумных систем оборудования тонкопленочных технологий

1.3.1. Вакуумные насосы и агрегаты на базе диффузионных насосов

1.3.2. Турбомолекулярные и криогенные насосы

1.3.3. Механические вакуумные насосы

1.4. Запорнорегулирующая вакуумная аппаратура

1.4.1. Вакуумные клапаны и клапанынатекатели

1.4.2. Вакуумные затворы

1.4.3. Уровень разработок вакуумной запорнорелирующей аппаратуры зарубежными фирмами

Выводы к Главе 1

Глава 2. Теоретические вопросы создания и совершенствования элементной базы вакуумных систем оборудования тонкопленочных технологий
2.1. Методы оценки конкурентоспособности элементной базы вакуумных систем
2.2. Пути совершенствования элементной базы вакуумных систем
2.2.1 Основные направления работ по созданию новых поколений вакуумной запорнорегулирующей аппаратуры и анализ новых технических решений
2.2.2 Развитие средств получения вакуума
2.3 Теоретические основы создания протяженных систем транспортирования хладагентов к элементам вакуумных систем крупногабаритного оборудования тонкоплночных технологий
2.3.1 Техника теплоизоляции при низких температурах
2.3.2 Математическая модель эффективной экранновакуумной изоляции от внешнего теплопритока
Выводы к Главе 2
Глава 3. Современное состояние технологий и анализ элементов теории формирования тонкопленочных покрытий в вакууме
3.1 Общие положения
3.2 Физические основы процесса осаждения покрытий методом термического испарения в вакууме
3.3 Физические закономерности процессов ионноплазменного и магнетронного распыления
3.4 Анализ процесса вакуумного плазменнодугового осаждения покрытий
3.5 Исследование влияния положительного пространственного заряда ионного пучка на рабочие характеристики магнетронных источников
Выводы к Главе 3
Глава 4. Опыт эксплуатации, исследование и пути модернизации оборудования тонкопленочных технологий в ОАО Вакууммаш
4.1 Состояние вопроса
4.2 Характеристика крупногабаритного оборудования тонкопленочных технологий
4.2.1 Установка осаждения покрытий методом термического осаждения в вакууме
ГГ 1 1 4.2.2 Установка магнетронного нанесения тонких пленок УВН4МС
4.2.3 Установка электродугового плазменнодугового нанесения покрытий в вакууме УВН4ЭД
4.3 Исследование структуры поверхности тонкопленочных покрытий методом сканирующей зондовой микроскопии
4.3.1 Цель и задачи исследования
4.3.2 Возможности метода и подготовка образцов
4.3.3 Исследование качества покрытий, полученных на установках УВН4М и УВН4ЭД
4.4. Пути повышения эффективности функционирования газодинамической системы в оборудовании осаждения плнок с магнетронним источником
Вл воды к Г лаве 4
Заключение
Список литературы


Элементы этого типа основаны на использовании унифицированных регуляторов расхода и регуляторов давления газа, датчиков давления, прецизионной газовой запорнорегулирующей аппаратуры, следящих систем и др. В группу унифицированных элементов питания и управления входят, из числа типовых элементов, электродвигатели различных видов, преобразователи частоты, стабилизаторы, блоки питания и управления. Группа элементов контроля и диагностики позволяет обеспечивать соблюдение установленных норм в процессе выполнения технологического процесса, контролировать толщину и равномерность покрытий и, в случае отклонения этих параметров, осуществить проведение диагностики соответствующих исполнительных элементов, ответственных за выполняемую операцию, что в конечном счете позволяет устранить имеющие место отклонения. К этой группе относятся также преобразователи температуры, регуляторы скорости, программаторы, измерители полного и парциального давления остаточных газов, течеискатели, массспектрометры, регистраторы времени, датчики. Такие системы пока унифицированы в пределах отдельных предприятий и создаются для конкретного оборудования и производства. В системах водяного охлаждения используют, краны, реле давления, реле расхода воды, фильтры, разъемы, системы транспортирования хладагентов. Элементы, обеспечивающие заданное положение изделия приемной поверхности относительно источника в пространстве камеры представляют собой карусели, барабаны, системы закрепления, столы, стойки, направляющие. Следует различать элементную базу широкого применения в общегосударственном масштабе, а также в отраслевом и внутри предприятияразработчика. В условиях разрыва межгосударственных и даже межотраслевых связей многие из базовых элементов оборудования тонкопленочных технологий создаются на отдельных предприятиях, выпускающих оборудование этого типа. В ОАО Вакууммаш, из приведнной на рис. Остальные элементы в основном являются для предприятия покупными. Создаваемая и серийно выпускаемая в ОАО Вакууммаш элементная база непрерывно совершенствуется, что позволяет существенно улучшать технические параметры оборудования и сократить сроки его проектирования. В комплексе работ этого направления автор принимает активное участие. Одной из важнейших задач, возникающих при создании и эксплуатации оборудования тонкопленочных технологий, является необходимость формирования чистых технологических вакуумных условий, которые реализуются применением интегрированных вакуумных систем и поддерживаются в течение технологического цикла. В современном технологическом оборудовании для осаждения тонких пленок методом термического испарения и ионноплазменного распыления могут быть использованы интегрированные вакуумные системы на базе диффузионных, турбомолекулярных, электрофизических и криогенных насосов, а также их комбинации. Выбор средств откачки зависит от вида пленки, се чувствительности к остаточной газовой среде. Тем не менее, общим требованием к вакуумным системам оборудования тонкопленочных технологий является высокое быстродействие в широком диапазоне давлений рис. При этом первое требование обусловлено необходимостью удаления газовых потоков, формируемых в процессе испарения или распыления материала, а второе зависит от рабочего диапазона разрежения в рабочей камере, которое связано с упругостью пара осаждаемых материалов. Одним из важнейших параметров остаточной газовой среды в оборудовании термического осаждения пленок в вакууме является процентное содержание паров органических соединений, воды, кислорода, азота и других реакционноспособных газов. Известно, что нанесение пленок методом магнетронного распыления требует предварительной откачки рабочих камер до высокого вакуума с одной стороны и последующей поддержки среднего вакуума при работе магнетронных источников. При этом проблема загрязнения пленок примесями из остаточной газовой среды оказывается более серьезной, чем для метода термического испарения, так как ионизация и диссоциация части примесных газов делает их более химически активными по сравнению с соответствующими нейтралами ,. Дцф,мЛ Л Турбсмиюл. Рис.