МРС с несбалансированным магнитным полем - Нанесение антидеструкционных покрытий на топливные и кислородные баки космических аппаратов
Нанесение покрытий с повышенной твердостью и износоустойчивостью на плоские подложки, а также на другие изделия (сверла, хирургический инструмент и т. д.) требует максимального приближения подложки к плазменной области, либо повышения плотности ионного тока на подложку.
Кардинально повысить плотность ионного тока на подложку до величины более чем 1-2 мА/см2 можно в МРС с объемным магнитным полем, как было предложено в работах [12-14].
Были созданы магнетроны с несбалансированным магнитным полем, часть силовых линий которого направлена в сторону подложки - "несбалансированные магнетронные системы".
1.2.4.1 Несбалансированные МРС с вертикальной составляющей магнитного поля, направленной к подложке (1-й тип несбалансированной конфигурации магнитного поля)
В МРС данного типа магнитное поле создается не только у поверхности мишени, но и в пространстве между мишенью и подложкой, что позволяет повысить плотность ионного тока и управлять свойствами осаждаемых покрытий с помощью ионной бомбардировки.
Конфигурация поля такого типа показана на рис.8 б, где внешний полюс системы создает больший магнитный поток, чем внутренний, и магнитный поток от внешнего полюса лишь частично замыкается через внутренний полюс.
В этой системе генерируются боковые вертикальные силовые линии, идущие к подложке, что позволяет увеличить поток заряженных частиц и плазмы в целом на нее.
Аналогичное поле можно создать и в сбалансированной МРС, если вокруг нее расположить дополнительную катушку, направление магнитного потока которой совпадает с направлением потока от внешнего полюса магнита.
В несбалансированных МРС плазма газового разряда свободно движется вдоль силовых линий магнитного поля к подложке, что приводит к повышенной концентрации заряженных частиц около нее. Этому также способствует и ионизация газа в пространстве между мишенью и подложкой.
В результате этих процессов плотность ионного тока на подложку может достигать 2-10 мА/см2 Даже без приложения внешнего напряжения смещения. Однако у рассмотренных несбалансированных МРС есть существенный недостаток, связанный с тем, что распределение концентрации заряженных частиц около поверхности подложки определяется распределением магнитного поля и может быть неоднородным.
Это обстоятельство сказывается на равномерности наносимого покрытия. Для повышения однородности объемной плазмы в работе [15] было предложено применить многополюсную магнитную систему, сильное магнитное поле в которой создается только около стенок камеры, внутри же камеры и около подложки поле слабое.
МРС с такой магнитной системой представлена на рис.9.
Генератором плазмы в системе служит магнетрон, а камера окружена дополнительными магнитами. Поле, создаваемое дополнительной магнитной системой, препятствует диффузии плазмы к стенкам и действует в качестве магнитной ловушки для частиц плазмы, но не мешает выравниванию концентрации заряженных частиц внутри промежутка.
![мрс с магнитной изоляцией стенок вакуумной камеры](/images/image009-2803.png)
Рис. 9. МРС с магнитной изоляцией стенок вакуумной камеры
Эксперимент показал, что плотность ионного тока на подложку составлял более 2 мА/см2 Даже при Uсм = - 60 В. В данных системах подложки могут быть удалены от мишени на расстояние до 20 см без ослабления ионного тока, при этом неоднородность плазмы составляет порядка 10% при давлении Ar 0,5 Па.
Рассмотренные выше типы несбалансированных МРС и свойства покрытий, наносимых с их помощью, позволяют реализовать процессы осаждения пленок на большие поверхности и изделия сложной формы. В частности, были реализованы высококачественные покрытия из нитрида титана, оксидов алюминия, циркония, иттрия и т. д.
1.2.4.2 Несбалансированные МРС с рассеиванием магнитного поля в сторону от подложки (2-й тип несбалансированной конфигурации магнитного поля)
Для получения сильнопористых структур с развитой поверхностью для химически активных пленок, катализа, неотражающих покрытий и т. д. используется другой вариант несбалансированной магнитной системы, у которой внутренний полюс генерирует больший магнитный поток, чем внешний (рис. 8 в).
При таком способе создания магнитного поля некоторые силовые линии не замыкаются через катод на внешний полюс, а идут в сторону от подложки, к стенкам. Это затрудняет диффузию плазмы к подложке и сильно снижает концентрацию ионов около нее.
Плотность тока на подложку в этом случае значительно меньше, чем 1 мА/см2. Ионное воздействие на растущую пленку в данной МРС минимально. Кроме того, затрудняется зажигание и поддержание разряда при низких давлениях из-за ухода электронов к стенкам камеры.
Для управления потоком заряженных частиц к подложке применяют так называемое "магнитное смещение". Позади подложки помещают дополнительную катушку или постоянный магнит, силовые линии которого совпадают с полем магнетрона и поток плазмы как бы фокусируется у подложки. При этом возрастает плавающий потенциал и ионный ток на подложку. При противоположном направлении поля происходит расфокусировка плазмы, снижается плавающий потенциал и ионный поток.
Таким образом, магнитное смещение позволяет управлять процессом напыления, не меняя режима работы магнетрона.
В работе [16] магнитное смещение использовалось в МРС с двумя несбалансированными магнетронами, которые имели противоположную полярность магнитных систем. Они располагались над подложкой, под которой находилась дополнительная катушка. Меняя направление тока катушки, можно было регулировать интенсивность ионной бомбардировки для каждого магнетрона и получать многослойную структуру покрытия.
Плотность ионного тока на подложку достигала 6 мА/см2, а отношение потока ионов к потоку осаждающихся атомов ~ 20.
Похожие статьи
-
Дальнейшее развитие МРС связано с переходом к системам с плоскими и коническими катодами. Первые попытки получить МРС с плоским катодом были предприняты...
-
Цилиндрические коаксиальные магнетронные системы Первоначально для распыления различных материалов в основном использовались цилиндрические коаксиальные...
-
Термин "физическое газофазное осаждение" описывает два основных способа нанесения покрытий: испарение и распыление. Первоначально метод ФГО применялся...
-
Вакуумные ионно-плазменные методы нанесения покрытий В настоящее время существует множество различных способов нанесения покрытий. Наиболее...
-
Цель работы - разработка оборудования для нанесения равномерных антидеструкционных покрытий на подложки большой площади (топливные и кислородные баки...
-
Одна из основных тенденций современной микроэлектроники - увеличение степени интеграции, объединение на одном кристалле или в одном корпусе максимального...
-
Согласно международной классификации поврежденные трубопроводы подвергаются восстановлению путем нанесения на внутреннюю поверхность стенки трубопровода:...
-
Hewlett Packard намеревается применить для охлаждения интегральных схем технологии, разработанные для струйных принтеров. Эта разработка позволит...
-
Теплопроводящая трубка представляет собой полую медную трубку, которая в вакуумной среде заполняется жидкостью и запаивается с обеих сторон. Эта жидкость...
-
Аргон имеет низкое значение энтальпии, что делает его малопригодным для использования в качестве однокомпонентной плазмообразующей среды. Высокая...
-
Электронно-лучевые пучки широко используются в технологическом оборудовании для нагрева, сварки, плавки, размерной обработки, распыления, фундаментальных...
-
Установки плазменного нанесения покрытий - Электротехнологические плазменные установки
Нанесение коррозионно-стойких, жаропрочных и других защитных покрытий осуществляется методами напыления и наплавки. При напылении плазмой частицы...
-
ИСТОЧНИКИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛИ ВТОРОГО ТИПА) - Аппараты ИК-нагрева
Генерация электромагнитной энергии ИК-диапазона осуществляется ИК-излучателями (излучателями второго типа), которые в зависимости от длины волны...
-
Конструкция и принцип работы - Спиральный теплообменный аппарат
Варианты конструкций спиральных теплообменников. Спиральные теплообменники с противотоком или параллельным движением сред. В общем случае этот тип...
-
Ионно-лучевая литография - Применение ионного микроскопа
Традиционно, рельеф фоторезистов формируется методами сфокусированного ионного пучка и электронно-лучевой литографии. Преимущества ионно-лучевой...
-
Устройство и принцип работы основных аппаратов - Особенности переработки нефтепродуктов
Электродегидратор Электродегидратор 2ЭГ-160-2 представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат емкостью 200 м3, внутренним диаметром 3400 мм и...
-
Представители Fujitsu Laboratories сообщили об успехах, которых им удалось добиться при использовании углеродных нанотрубок в качестве средства...
-
3.5.2.1 Теплоотдача в трубах По (/1/, табл. 4.1, стр. 151) находим, что теплоотдача для раствора NaNO3 описывается уравнением: , (3.25) Где - критерий...
-
В зависимости от конструкции устройства в качестве теплостока может быть использован специальный радиатор, шасси или корпус устройства. Во всех случаях...
-
Керамико-полимерные материалы на стеклотканевой или полиимидной основах применяются для изолирования посадочных поверхностей полупроводниковых приборов...
-
Актуальность и современное состояние проблемы Теплопроводящий охлаждающий агрегат электронный Основными тенденциями электронных средств в...
-
Секция нанесения конверсионного покрытия - Агрегат полимерных покрытий
1). Станция центрирования полосы №6. Металлическая конструкция с гидроцилиндром, двумя роликами и индуктивным определением кромок полосы. Диаметр роликов...
-
Оптическая система - Применение ионного микроскопа
Схема колонны СГИМ Для фокусировки и отклонения ионного пучка используется электростатическая оптическая схема, аналогичная системам со сфокусированным...
-
Изготовление магнитных сердечников из ферритов - Изготовление пластинчатых магнитопроводов
Ферриты - это металлокерамические материалы, представляющие собой химические соединения окиси железа с окислами других металлов (Mn, Ni, Ba, Co, Mg, Li,...
-
Электролитическое хромирование. - Гальванические покрытия
Хромирование подразделяют на коррозионностойкое, износоустойчивое, пористое и декоративное. Различают три группы деталей, наращиваемых хромом,...
-
Электровакуумный прибор, работа которого основана на взаимодействии электронного потока и бегущей волны, впервые предложил и запатентовал американский...
-
КАМЕРА КОПТИЛЬНАЯ - Разработка аппарата холодного копчения
В коптильной камере и совершается то Таинство превращения простой рыбки в золотую с чудным цветом и бесподобными запахом и вкусом. Камера состоит из бака...
-
Формирование интерференционного многослойного покрытия осуществлялось с помощью установки вакуумного напыления ВУ-1А (рисунок 4), оснащенной источником...
-
Проводники, Магнитные материалы - Электротехника. Электротехническое материаловедение
Задача 1 . Сопоставьте размеры и вес медной (=58 м/(Оммм2), D =8,9 г/см3) проволоки сечением S М Мм 2 и биметаллической (сталь (=7,7 м/(Оммм2), D =8,9...
-
Нанесение металлических покрытий, Никелирование - Технологические советы
Химическое покрытие одних металлов другими подкупает простотой технологического процесса. Действительно, если, например, необходимо химически...
-
Общие вопросы При конструировании замедляющей системы обычно приходиться решать две основные задачи: 1. Выбор конструкции замедляющей системы ( диаметр и...
-
Магнитный контроль - Неразрушающий контроль
Магнитный метод основан на использовании явления возникновения на поверхностях намагниченной детали в местах расположения дефектов магнитных полей...
-
Термоэлектрические пластины (рис.1.6) используют эффект Пельтье (обратный эффект термопары, заключающийся в том, что при протекании тока через два...
-
Для изучения принципа действия магнитного усилителя рассмотрим его простейшую схему (рис.9, А, б), Состоящую из двух обмоток. Одна обмотка -- рабочая...
-
Аппарат высокого напряжения. Назначение. Основные узлы и принцип работы маломасляных выключателей
Аппарат высокого напряжения. Назначение. Основные узлы и принцип работы маломасляных выключателей Тема: Аппарат высокого напряжения. Назначение. Основные...
-
Магнитный усилитель -- это такой статический электрический аппарат, который предназначен для управления значением величины переменного тока с помощью...
-
Технические условия качества по долгосрочной поставке следущие: Точка росы по углеводородам -10ОС в диапазоне от 1 до 80 бар Точка росы по воде -20ОС при...
-
Разнообразие свариваемых веществ и способов сварки предполагает широкий спектр используемых электродов. Но все они должны отвечать общим требованиям: 1....
-
ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ И ОСВЕТЛЕНИЕ ВОДЫ Под осветлением воды понимают удаление взвешенных веществ. Обесцвечивание воды - устранение окрашенных коллоидов или...
-
Классификация и виды радиопоглощающих материалов Радиопоглощающий материал - материал, обеспечивающий снижение уровня отражения электромагнитной волны...
МРС с несбалансированным магнитным полем - Нанесение антидеструкционных покрытий на топливные и кислородные баки космических аппаратов