МАГНЕТРОННАЯ РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ТИПА

Полезная модель относится к плазменной технике и предназначена для вакуумного ионно-плазменного нанесения тонких пленок металлов, полупроводников, диэлектриков и их соединений на поверхность твердых тел.
При проведении реактивных процессов с использованием магнетронных распылительных систем (МРС) необходимо обеспечить высокую равномерность формируемой пленки, кроме этого необходимо учитывать и управлять интенсивностью электронной бомбардировки обрабатываемой поверхности. Одна из возможностей управления такими технологическими параметрами заключается в выборе угла поворота магнитной системы магнетронно-распылительного устройства. Обычно угол поворота магнитной системы МРС закладывают при проектировании и впоследствии не меняют. Однако, возможно изготовление более сложных систем, в которых настройку положения магнитной системы МРС выполняют при сервисном обслуживании. Первый вариант не обладает гибкостью, а второй ведет к увеличению затрат при изготовлении таких устройств.
Известно устройство магнетронной распылительной системы цилиндрического типа [US №4466877, 21.08.1984]. В устройстве для регулировки положения магнитной системы используется опорная труба, на которой закреплена магнитная система и кронштейн с множеством отверстий и фиксирующим элементом. Труба вместе с магнитной системой может поворачиваться вокруг своей оси.
Недостатками такой конструкции являются утечки охлаждающей жидкости из магнетрона через уплотнения вращающегося и неподвижного валов, отсутствие возможности продольной и радиальной регулировки магнитной системы, а также низкая точность регулировки положения магнитной системы, обусловленная использованием для этой цели не только регулировочного кронштейна, но и магнитного блока.
Известно также устройство магнетронной распылительной системы цилиндрического типа с регулировочной шкалой [ЕР №1412964, 29.06.2011]. Устройство содержит неподвижную опорную трубу, кронштейны держателей магнитной системы с наклонными прорезями для регулировки, опорные кронштейны рамы, подвижный резьбовой сухарик и регулировочный винт.
Недостатками известной конструкции МРС являются: ограничение регулировки положения магнитной системы только в радиальном направлении и сложность самой операции регулировки, требующей освобождения, по меньшей мере, четырех болтов крепления и последующую их обратную установку с одновременной фиксацией магнитной системы в заданном положении.
Наиболее близкими к предлагаемой полезной модели является магнетронная распылительная система цилиндрического типа с узлом крепления к вакуумной камере, выполненная с возможностью изменения угла поворота магнитной системы [US №5445721, 29.08.1995]. Устройство содержит вращающийся распылительный блок с цилиндрической мишенью и опорной трубой, на которой установлена магнитная система, узел крепления магнетронной распылительной системы к вакуумной камере с механизмом привода вращения цилиндрической мишени. Привод включает ведущий вал вращения с уплотнительными манжетами и неподвижный вал с винтами фиксации, направляющую магнитной системы с разъемным соединением неподвижного вала с опорной трубой. Узел крепления обеспечивает передачу вращения от мотора к вращающемуся распылительному блоку с цилиндрической мишенью. Вакуум-плотное отделение привода вращения от рабочего объема камеры напыления позволяет выбирать угол поворота магнитной системы относительно узла крепления при разгерметизации распылительного блока и узла крепления.
Недостатками описанной МРС являются:
сложность измерения и установки угла поворота магнитной системы относительно узла крепления, что требует использования дополнительного измерительного приспособления и снижает технологичность сборки конструкции;
для установки угла поворота требуется разгерметизация узла крепления МРС к вакуумной камере, что снижает надежность системы и увеличивает объем профилактических работ;
невозможность однозначно фиксировать положение узла крепления относительно магнитной системы при проведении профилактики, что снижает точность регулировки угла поворота магнитной системы.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков и повышение технологичности системы управление углом поворота магнитной системы магнетронной распылительной системы цилиндрического типа.
Техническим результатом полезной модели является сокращение времени на регулировку и повышение точности установки угла поворота магнитной системы, а также упрощение конструкции магнетронной распылительной системы цилиндрического типа.
Технический результат достигается тем, что в магнетронной распылительной системе цилиндрического типа, содержащей распылительный блок с опорной трубой и установленной на ней магнитной системой, узел крепления магнетронной распылительной системы к камере с механизмом привода вращения цилиндрической мишени, включающий ведущий вал вращения с уплотнительными манжетами и неподвижный вал с винтами фиксации, направляющую магнитной системы с разъемным соединением неподвижного вала с опорной трубой, согласно полезной модели, один конец неподвижного вала содержит зубчатую нарезку, а разъемное соединение направляющей магнитной системы неподвижного вала и опорной трубы выполнено в виде зубчатой передачи через шлицевую муфту, которая снабжена фиксатором и регулировочной шкалой с возможностью измерения угла поворота опорной трубы и последующей фиксацией магнитной системы в заданном положении.
Фиксатор шлицевой муфты выполнен в виде цилиндрического стержня с крепежными оголовками, который диаметрально смонтирован в полости шлицевой муфты в торцевой части с регулировочной шкалой и выполнен с возможностью зацепления с направляющей магнитной системы.
Регулировочная шкала выполнена в форме насечек с заданным шагом на торцевой поверхности шлицевой муфты, которая оппозитно расположена относительно конца муфты со шлицевыми пазами.
Сущность полезной модели поясняется чертежами на фиг. 1-3.
На фиг. 1 показан вид в разрезе магнетронной распылительной системы цилиндрического типа.
На фиг. 2 - разъемное соединение.
На фиг. 3 - шлицевая муфта в сечении.
МРС цилиндрического типа включает вращающийся распылительный блок 1 с цилиндрической мишенью 2, опорную трубу 3 с магнитной системой 4, узел 5 крепления магнетронной распылительной системы к вакуумной камере (на рисунке не показана), механизм 6 привода вращения с мотором, содержащий ведущий вал вращения 7, уплотнительные манжеты 8, неподвижный вал 9 с зубчатой нарезкой 10 и винтами фиксации 11, направляющую 12 магнитной системы 4, разъемное соединение 13 неподвижного вала 9 с опорной трубой 3 через зубчатую передачу посредством шлицевой муфты 14 со шлицевой поверхностью 15; шлицевая муфта 14 во внутренней полости содержит фиксатор 16 в виде цилиндрического стержня с крепежными оголовками 17 и регулировочную шкалу 18 в форме насечек на торцевой поверхности, оппозитно расположенной относительно торца со шлицевой поверхностью 15.
Магнетронная распылительная система цилиндрического типа, в соответствии с полезной моделью, работает следующим образом. Для изменения угла поворота магнитной системы 4 относительно узла 5 крепления к камере, необходимо провести слив воды из магнетронной распылительной системы, снять вращающийся распылительный блок 1 с цилиндрической мишенью 2, при этом происходит разгерметизация распылительного блока 1. Снимают опорную трубу 3 вместе с магнитной системой 4 по разъемному соединению 13, при этом шлицевая муфта 14 выходит из зацепления с неподвижным валом 9, осуществляют поворот шлицевой муфты 14 на требуемый угол в соответствии с регулировочной шкалой 18, выполненной в виде насечек на торцевой поверхности, и вводят шлицевую муфту 14 по шлицевой поверхности 15 в зацепление с неподвижным валом 9 по зубчатой нарезке 10. Далее, направляющую 12 магнитной системы 4 вводят в зацепление с фиксатором 16 выполненным в виде цилиндрического стержня, который крепежными оголовками 17 закреплен в шлицевой муфте 14, и устанавливают вращающийся распылительный блок 1 с цилиндрической мишенью 2 в заданном положении. При этом магнитную систему 4 через ведущий вал вращения 7 с уплотнительными манжетами 8 подсоединяют к механизму привода вращения 6 с мотором и завершают поворот магнитной системы 4. При этом винты фиксации 11 остаются на своих местах во время проведения всей операции поворота магнитной системы, что позволяет не проводить разгерметизацию узла крепления 5 магнетронной распылительной системы к вакуумной камере.
Из уровня техники и описания следует, что полезная модель удовлетворяет условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость», а магнетронная система цилиндрического типа в отличие от прототипа проще по конструктивному исполнению и позволяет существенно сократить время и трудозатраты на ее регулировку.
Указанный эффект достигается за счет того, что один конец неподвижного вала 9 выполнен с зубчатой нарезкой 10, а его соединение с опорной трубой 3 выполнено с помощью съемной шлицевой муфты 14 с фиксатором 16. Удобство регулировки угла поворота магнитной системы 4 обеспечивается за счет выполнения регулировочной шкалы 18 в форме насечек на торцевой поверхности шлицевой муфты 14, тем самым повышается скорость определения и выбора угла ее поворота относительно неподвижного вала 9. Расположение разъемного соединения 13 в распылительном блоке 1 позволяет проводить операцию поворота магнитной системы без разгерметизации узла 5 крепления магнетронной распылительной системы к вакуумной камере, что уменьшает время профилактических работ и увеличивает надежность системы в целом.