Радиочастотный плазменный генератор РПГ-128

    РПГ-128 – высокочастотный индукционный (безэлектродный) генератор высокоплотной плазмы для технологических применений, специально сконструированный для установки во фланец смотрового окна установок типа УВН-71 или аналогичных. Поскольку в свое время ионный источник типа «Радикал» был выполнен именно для этой геометрии фланца, то РПГ-128 может устанавливаться и во фланцах вместо этого устройства (установки типа «70-я» и «79-я» Калининградского завода «Кварц» и т.п.)

    РПГ-128 предназначен для генерации высокоплотной плазмы (1-2*1012 см-3 при мощности ВЧ-питания13,56 МГц, 1 кВт) в различных газах и их смесях в широком диапазоне давлений (от 70 мПа до 100 Па).

    Принцип работы РПГ-128 – безэлектродный индукционный разряд в слабом магнитном поле специальной конфигурации. Конструктивно выполнен в виде металлического цилиндра с накидным фланцем, за которым устанавливается согласующее устройство. Со стороны вакуумной камеры возбуждающая система РПГ-128 (антенна) защищена диэлектрическим экраном (кварц, сапфир). Внутренний объем РПГ-128 со всей системой электродов имеет заводскую юстировку геометрии и технологических зазоров и залит компаундом. Охлаждение устройства осуществляется проточной водой с расходом не менее 60 л/час, вода имеет земляной потенциал. Магнитная система выполнена в виде одиночной магнитной катушки и устанавливается соосно с РПГ-128 и юстируется относительно его корпуса. Сопротивление катушки 10 Ом, рабочий ток – 3 А.

     

    Для питания РПГ-128 используется любой ВЧ-генератор промышленной частоты (13.56 МГц) мощностью 600 Вт и более. Для согласования генератора с нагрузкой используется автоматическое устройство согласования с подходящими параметрами (определяет фирма-поставщик РПГ) либо штатное автоматическое согласующее устройство, поставляемое вместе с РПГ.

    Штатное размещение устройства согласования – на заднем фланце РПГ.

     

    Особенности установки и эксплуатации РПГ-128

    Радоичастотный плазменный генератор РПГ-128 может устанавливаться как в качестве фланца в окно вакуумной камеры, так и через скользящее уплотнение внутри вакуумного объёма. Варианты монтажа представлены на рисунках. Длина коаксиального ввода согласовывается с заказчиком для оптимального размещения устройства.

    RFPG 128 inside 1 RFPG 128 outside 1

    РИС. 2. ВАРИАНТЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПЛАЗМЫ РПГ-128

    Устройство устанавливается на фланец окна в следующей последовательности:

    1. Устройство устанавливается вместо смотрового стекла на штатную уплотнительную резину, и уплотняется по нему с помощью накидного фланца.
    2. Со-осно к нему на специальном каркасе устанавливается катушка магнитной системы.
    3. На устройстве производят монтаж корпуса устройства согласования, подводят шланги водяного охлаждения, питания устройства согласования и катушки, кабель высокочастотного генератора.
    4. Производится откачка вакуумной камеры, напуск рабочей смеси газов до нужного давления ( оптимальный диапазон давлений определяется по технологическим соображениям, рекомендуемый производителем для ионной обработки, азотирования, восстановления в водородной плазме и ассистирования процессам напыления диапазон практически совпадает с «магнетронными» давлениями 0.1 -1 Па).
    5. Подается питание на магнитную катушку , устройство согласования и мощность от высокочастотного генератора (от 200 Вт  до 2-х кВт).

    У среза диэлектрического экрана РПГ-128 загорается высокоплотная плазма, имеющая на аргоне при давлении 0.1 Па и ВЧ-мощности 1 кВт среднюю плотность ионного тока насыщения (отрицательное напряжение смещения 30 В) порядка 50 мА/см2 на площади подложкодержателя диаметром 100 мм., и 30 мА/см2 на диаметре 150 мм.

    Ток измеряется на оси РПГ-128 на расстоянии 200 мм от плоскости диэлектрического окна.

    РПГ-128 предназначен для длительной работы (не менее 8 часов непрерывно на мощности 1 кВт), без каких бы то ни было ограничений на состав газовой смеси.

    rfpg 128

    Рис.1 РПГ-128 на испытаниях.

    Давление аргона 0,1 Па, мощность высокочастотного генератора 1 кВт, ток катушки 2.86 А. Плотность тока на изделие – 50 мА/см2 при смещении -30 В. Алюминиевый металлический цилиндр между верхним фланцем камеры и прямоугольным корпусом согласующего устройства – РПГ-128.

    На рисунке 1 показан работающий РПГ-128 на стендовой испытательной установке, с установленным на его корпусе согласующим устройством.

    Плотная осесимметричная плазма относительно небольшого диаметра обусловлена малым диаметром окна и соответственно, электродной части РПГ. Имеются модификации с большей площадью равномерной обработки (например РПГ-250 имеет разброс плотности ионного тока +/- 3% на диаметре 150 мм. и +/- 5% на диаметре 200 мм.)

    РПГ-128 работоспособен в любых газах и смесях газов, не боится длительных нагрузок. Может использоваться в процессах плазмохимического осаждения и травления, нанесения покрытий с ионным ассистированием, реактивного напыления.

    Для предотвращения нарушений работоспособности вследствие запыления диэлектрического окна хорошо проводящими покрытиями (медь, алюминий, серебро, золото и т.п.) устройство может быть укомплектовано дополнительным экраном специальной формы, устанавливаемым перед основным.

    rfpg 1282 РПГ-128 в работеРПГ-128 в работеРПГ-128 в работе