close

    Генераторы плазмы типа РПГ

    Добрый день, меня зовут Василий Григорьев, я представляю компанию ООО «Лаборатория вакуумных технологий». Мы занимаемся разработкой и производством технологических устройств и полноценных установок для технологий ионно­плазменной обработки, вакуумного напыления, плазмохимии, электроннолучевого переплава. Безэлектродная плазма индуктивного высокочастотного разряда является универсальной средой для проведения широкого спектра технологических процессов — ионное и плазмохимическое травление, осаждение материалов (в том числе реактивное), ионно­плазменная обработка поверхности (полировка, азотирование, карбидизация и т. п. ) и т. д. Для широкого применения таких процессов необходимо универсальное технологическое устройство — генератор плазмы, ­ которое отвечает требованиям, предъявляемым в промышленном производстве.

    Добрый день, меня зовут Василий Григорьев, я представляю компанию ООО «Лаборатория вакуумных технологий». Мы занимаемся разработкой и производством технологических устройств и полноценных установок для технологий ионно-плазменной обработки, вакуумного напыления, плазмохимии, электроннолучевого переплава.

    Безэлектродная плазма индуктивного высокочастотного разряда является универсальной средой для проведения широкого спектра технологических процессов — ионное и плазмохимическое травление, осаждение материалов (в том числе реактивное), ионно-плазменная обработка поверхности (полировка, азотирование, карбидизация и т. п.) и т. д. Для широкого применения таких процессов необходимо универсальное технологическое устройство — генератор плазмы, - которое отвечает требованиям, предъявляемым в промышленном производстве.

    Специалистами ООО "Лаборатория вакуумных технологий" была разработана линейка серийно выпускаемых устройств - радиочастотных плазменных генераторов (рис. 1), пригодных для использования как в существующих технологических установках, так и в разрабатываемых.

    Основным элементом генератора является плоская катушка, через которую пропускается ток промышленной частоты (13,56 МГц). Генераторы выполнены в алюминиевом корпусе, снабжёны коаксиальным вводом. В зависимости от исполнения, могут монтироваться непосредственно во фланец рабочей камеры или внутри неё на скользящем уплотнении. Рабочая поверхность защищена керамикой и, дополнительно, - съёмным защитным экраном, выполненным из кварцевого стекла, что позволяет легко производить его очистку по мере загрязнения. Генератор может работать с любыми газами, не вызывающими осаждения низкоомных слоёв на поверхности защитного экрана.

    Диапазон рабочих давлений 0,1..40 Па, максимальная мощность ВЧ — 3000 Вт (13,56 МГц). Достигаемая концентрация плазмы (аргон): в свободном объёме — 5•1011 см-3, в реакторе специальной конструкции до 5•1012 см-3.

    Для технологии важнее знать не концентрацию плазмы, а плотность ионного тока, которая может быть получена при заданном уровне вложенной мощности. Эта зависимость приведена на слайде. РПГ-128 концентрирует ту же мощность в меньшем объёме, поэтому плотность плазмы выше, но за это приходится платить сильной неоднородностью её распределения в пространстве.

    Генераторы плазмы типа РПГ пригодны для работы на любых газах, включая химически активные, такие как водород, кислород, хлор и фтор.

    На основе РПГ-250 нами разработана и серийно выпускается универсальные плазмохимические установки Ника-2010 и Ника-2011. В ближайшем будущем планируется выпуск новой серии установок Ника-2014. Основой установки является плазмохимический реактор на базе генератора плазмы РПГ-250. Подложка помещается на охлаждаемый стол с гелиевым теплоотводом, на который может подаваться постоянное или высокочастотное смещение. Магнитная система специальной конструкции, обеспечивает равномерное распределение плотности ионного тока не хуже ±3% на диаметре 200 мм. Максимальная плотность тока – 50 мА/см2. В связи с тем, что плазма создаётся отдельным безэлектродным разрядом, смещение на подложку может быть любым, в том числе весьма низким, вплоть до нулевого. Это позволяет осуществлять плазмохимические процессы с низкой энергией активации без излишнего нагрева подложки, повреждения и излишнего ионного травления маски и поверхности.

    Универсальная плазмохимическая установка может использоваться для плазмохимического травления и осаждения, водородной обработки поверхности, удаления фоторезиста, травления материалов ионами инертных газов. В качестве примера, скорости некоторых осуществляемых процессов:

    • плазмохимическое травление кремния во фторуглеродной плазме – 50 мкм/мин;
    • плазмохимическое травление SiO2 (монокристаллический или плавленный кварц) – 6 мкм/мин;
    • осаждение SiO2 оптического качества – 1 мкм/мин;
    • травление меди ионами аргона – 0,7 мкм/мин.

    Для некоторых процессов значительно дешевле и удобнее использовать специализированную установку магнетронного травления/осаждения на основе планарного магнетронного разряда. Основное назначение этого типа установок — травление толстых металлических слоёв на диэлектрических подложках, они обеспечивают максимальную производительность. Также они позволяют производить осаждение и травление диэлектрических слоёв (SiO2, кремнийорганических полимеров, DLC). Принцип действия — плоский электрод, размещается в продольном магнитном поле. Вокруг него возникает магнетронный разряд, обеспечивающий ионную бомбардировку поверхности электрода. Обе стороны являются рабочими, на них размещаются подложки. Мы выпускаем такие установки на базе универсального вакуумного поста Ника-2012. Рабочая зона представляет собой квадрат 200х200 мм, в ней обеспечивается однородность скорости травления ±5%. Модификация для плазмохимического осаждения называется Ника-2012 МО, для ионного травления — Ника-2012 МТ, для плазмохимического травления — Ника-2012 МПТ.

    Для процессов плазменной модификации поверхности разработан генератор плазмы РПГ-128. Он предназначен для монтажа в напылительные установки для создания плотной плазмы на поверхности подложек. На рисунках представлена работа данного устройства при различных давлениях рабочего газа. Видно, что в низких давлениях плазма распределяется по большому объёму. Поскольку установки для нанесения функциональных покрытий, в том числе для обеспечения поверхностной твёрдости изделий имеют привод вращения подложек, РПГ-128 обеспечивает достаточную однородностью обработки. Диапазон рабочих давлений 0,08..1 Па, совместим с дуговыми или магнетронными системами напыления.

    Для примера приведены результаты по азотированию нержавеющих сталей.

    Сталь AISI 316, время обработки 2 часа, температура 450º C, состав газа — азот, водород полученная микротвёрдость 14,7 ГПа. На диаграмме представлено распределение концентрации элементов по глубине. Видна глубина проникновения азота вглубь материала, а также углерода, напыляемого на поверхность образца ионным распылением графитовой мишени.

    Сталь AISI 304, время обработки 3 часа, температура  472º C, полученная микротвёрдость 11,8 ГПа, глубина азотированного слоя – 60 мкм.

    Для напыления нами разработана серия установок на базе универсального вакуумного поста Ника-2012. Данный пост имеет четыре позиции для установки технологических устройств (магнетронов, испарителей, генератора плазмы или ионного источника). Мы используем технологические устройства собственной разработки. За счёт универсальности поста, установка может быть сконфигурирована для широкого круга технологических задач.  Оснащены легко сменной каруселью, позволяющей без отключения установки перейти с одного вида изделий на другой. Перечень процессов, которые можно выполнять на установках серии серии Ника-2012:

    • магнетронное напыление металлических и резистивных слоёв;
    • термическое испарение металлов и диэлектриков;
    • напыление диэлектрических слоёв с диэлектрической мишени с высокочастотного магнетрона;
    • напыление диэлектрических слоёв реактивным магнетронным напылением с металлической мишени в среде активного газа;
    • ионная очистка и травление подложек;
    • снятие фоторезиста;
    • сверхскоростное бескапельное напыление металлических слоёв при помощи магнетрона, работающего в парах мишени (до 5 мкм/мин на вращающуюся карусель).

    Установки отвечают всем современным требованиям по чистоте вакуумной среды, автоматизации и экологической безопасности.

    Навигация по сайту