Ионно-плазменная технологическая установка для нанесения защитно декоративного покрытия на изделия широкого потребления, страница 16

U₀-минимальный потенциал, при котором существует разряд (потенциал гашения разряда), зависящий от давления рабочего газа и величины индукции магнитного поля, B; C, N, D-коэффициенты, зависящие от индукции магнитного поля; S_к - площадь распыляемой поверхности катода, м²; a(b)-параметр, определяющий изменение классической подвижности электронов в неоднородном магнитном поле; S_с и S_n-площади сечения плазменного торроида и его поверхности соответственно, м²; T-температура рабочего газа, K [17].

S_k=0.0256м², е=1.6×10^-19Кл, k=1.38×10^-23Дж/К, Т=310К, <sV_e>=10^-12м³/с,

e₀=8.85×10^-12Ф/м, a(b)=0.9, S_c/S_n=0.33, p=0.1Па [17].

Последовательно определим по формулам (4.1) – (4.6) коэффициенты:

G=;

N=;

D=0.33×752×0.1=24.82;

С=5.097×10^-6(0.1+24.82)=1.27×10^-4.

Полученные коэффициенты подставим в формулу (4.2) и определим силу тока:

I= 1.27×10^-4(450²-1.5×700×250+0.5×250²)=14.256(A).

Для характеристики ионного распыления  обычно вводится понятие скорости удаления или скорости распыления материала, определяемое как толщина поверхностного слоя материала, удаляемого в единицу времени. При этом используется коэффициент распыления, который  количественно характеризует физическое распыление. Коэффициент распыления определяется как число атомов материала, выбиваемых одним ионом. Коэффициент распыления титана ионами аргона с энергией W : K(W_i)=0,95 [17].

Определим скорость распыления материала мишени по формуле [17]:

Из формулы (1.10) получаем:

V_p =(м/с).

4.3 Описание магнетронной распылительной системы

Общий вид магнетронной распылительной системы представлен в Приложении ХАИ.461п.08.ДП.06.СБ.01

МРС состоит из катода-мишени (9), анода (8) и магнитной системы. Магнитную систему составляют магниты (3) и (4), склеенные между собой, и магнитопроводы (5), (6), (10).

Корпус МРС получается сваркой непосредственно корпуса (1), днища корпуса (2) и держателя (19).

Магнитная система и катод удерживаются в корпусе с помощью прижима (7). Уплотнение (12) фиксирует магнитопровод в корпусе, а уплотнение (11) препятствует попаданию охлаждающей жидкости в вакуумную камеру.

Подвод охлаждающей жидкости (воды) к МРС осуществляется с помощью патрубка (13) и наконечника (16), соединенных гайкой (15). Пластина (30) обеспечивает циркуляцию воды в охлаждающем канале МРС.

Крепление анода осуществляется с помощью колец (18), приваренных к поводкам анода (20). Изоляция анода от корпуса осуществляется с помощью изолирующих втулок (21) и (22), покрытых защитными экранами (23).

МРС (24) установлена на фланце (25), прикрепленном к горловине (26) технологической камеры с помощью кронштейнов (27).

Охлаждение МРС водой осуществляется по магистралям подачи, подведенным к фланцу.

Подвод охлаждающей жидкости к аноду осуществляется через ввод (28) и систему трубопроводов.

Охлаждающая жидкость к катоду МРС через ввод (29) поступает в кольцевой канал и через ввод (30) выходит из него .

Напряжение на анод подается через ввод (31), к которому подведен провод (32) с клеммой (33).

Напряжение на катод подается через ввод (31) непосредственно через кронштейн.

4.4 Определение скорости распыления материала мишени

Определим скорость распыления материала мишени по формуле [12]:

где K_r – средний коэффициент распыления материала мишени ионами с энергией 500эВ

Средний коэффициент распыления:

K_r=0.65K_r.Co+0.3K_r.Cr+0.05K_r.Al                                       (4.11)         

K_r=0.65·1.16+0.3·1.2+0.05·1=1.164,

r - средняя плотность распыляемого вещества (ρ=8713 кг/м³) и m_ат – средняя масса атома материала мишени (m_ат=94.7×10^-27 кг) [13] определяется аналогично определению коэффициента распыления,

a-угол падения ионов на распыляемую поверхность, a=0^°,

z – степень ионизации атомов рабочего вещества, z=1.

Все найденные значения подставим в формулу (4.10)

 (м/с).

Скорость распыления материала мишени равна 51.3 нм/с.