Конспект лекций 2.1 (Лекции от Панфилова), страница 3

Рабочие камеры нанесения пленок снабжены магнетронными распылительными устройствами (МРУ) мультикатодного типа. МРУ содержит три катода с мишенью диаметром 100 мм. Вакуумная система установки собрана на базе криогенных насосов НВК-3.2А-Р. На установке реализуется технологический процесс нанесения четырехслойных пленок Тi- ТiN - Аl -ТiN в едином вакуумном цикле. Предварительно пластины диаметром 150 мм нагреваются до 573 К в камере очистки. Образование реактивной газовой среды для нанесения пленокТiN осуществляется в течение 15 с. Неравномерность толщины слоев Тi иТiN на пластинах составляет ±5%. Время нанесения каждого слоя составляет 15 - 30 с. Уровень привносимой дефектности обрабатываемых изделий составляет 0,15…0,25шт/см² с размером МДЧ 0,2 мкм и менее, что соответствует лучшим зарубежным достижениям.

В настоящее время для массового производства многослойных покрытий на поверхности большого размера, например, архитектурных стекол, наиболее оптимальным с точки зрения качества получаемого покрытия является использование вакуумных автоматических линий.

Такие линии состоят из набора стандартных модулей: загрузки, выгрузки, нанесения многослойного покрытия, транспортирования и т. д. Компоновка отдельных модулей в законченную установку производится с учетом требований, предъявляемых к наносимому покрытию и объема производства, как правило, массового. В настоящее время широкое распространение получили архитектурные и автомобильные стекла с теплосберегающими тонкопленочными покрытиями, которые обеспечивают необходимое пропускание видимого света и высокое отражение в инфракрасном диапазоне длин волн. Это достигается нанесением в вакууме многослойных покрытий типа оксид- металл-оксид толщиной 100 – 300 нм. Наиболее эффективным методом нанесения оксидных слоев является магнетронный реактивный на переменном токе. Двойная магнетронная система на переменном токе TwinMag используется в составе вакуумной автоматической линии проходного типа фирмы Leybold (ФРГ) (рис.5) для нанесения теплосберегающих покрытий на стекла большого размера.

Рис.5 Вакуумная автоматическая линия нанесения тонкопленочных покрытий на стекла большого размера: 1 – участок загрузки; 2 – система подготовки средств очистки стекла; 3 – модуль очистки; 4 – входной роликовый конвейер; 5 – шлюзовая загрузочная камера; 6 и 8 – модули синхронизации скорости транспортирования изделия; 7 – рабочая камера с магнетронами; 9 - шлюзовая камера выгрузки изделий; 10 – участок контроля характеристик стекла с покрытием; 11 – участок выгрузки готовых изделий

Комплектование установки 25-ю магнетронами позволяет наносить 5-и и 7-и слойные покрытия на стеклах с габаритами 3,2х6,0 м с временем цикла 30 секунд. Особенностью нанесения многослойных покрытий на изделия с большой площадью поверхности является невозможность отделения друг от друга технологических камер для нанесения каждого слоя. Это приводит к необходимости использования сходных по параметрам технологических процессов. Быстродействие такой установки (длительность цикла обработки T) определяется лишь протяженностью изделия L в направлении транспортирования и скоростью транспортирования изделия Vтр

,

т.к. время загрузки и выгрузки изделий, а также откачки и разгерметизации шлюзовых камер полностью совмещено с временем нанесения многослойного покрытия.

Суммарное количество источниковнанесения многослойного покрытия N составляет: ,

где n - количество слоев; h_i - толщина i–го слоя; V_Oi^max– максимально допустимая скорость осаждения i–го слоя. Перечень примеров современного оборудования для нанесения тонких пленок в вакууме можно продолжать очень долго, т.к. это оборудование приобрело такой же широкий размах и универсальность, как, например, металлорежущие станки. Поэтому, важно выделить общие закономерности его создания и развития, чему и была посвящена данная лекция. Что касается вакуумных систем и систем автоматического управления, то, в силу широкого диапазона параметров – от атмосферного давления до сверхвысокого вакуума, от ручного до полностью автоматического управления, их развитие и использование в рассматриваемом классе оборудования практически одинаково для вакуумного оборудования любого технологического назначения.

Кроме теплозащитных покрытий на стекле нанесением тонких пленок в вакууме получают отражающие и антиотражающие покрытия на полимерной пленке, например, для теплиц и оранжерей. Схема вакуумной установки для нанесения тонкопленочных покрытий на полимерную пленку, работающей по принципу “roll-to-roll”, показана на рис.6.

Рис.6 Вакуумная установка для нанесения тонких пленок на полимерную пленку

Долевое влияние показателей фактической производительности на различных этапах развития вакуумного технологического оборудования можно представить следующими круговыми диаграммами.

1. Типовое вакуумное технологическое оборудование.

УВН-70А-1 – базовые варианты – УВН-70А-2

УВН шлюзового типа «Оратория - 5»

Внешний вид «МАГНА-29ТМ»

Внешний вид УВН шлюзового типа «Оратория – 22»

У становка ионной имплантации шлюзового типа «Везувий – 12»

Оборудование кластерного типа

Установка кластерного типа «Магна – 36/200»

Вакуумное оборудование заданной малой производительности

Вакуумное оборудование заданной средней производительности

Вакуумное оборудование заданной высокой производительности:

УВН квазинепрерывного действия «МАГНА-ТМ29» с Q_ц=120 пластин/час

Также, вакуумное оборудование заданной высокой производительностипредставлено выше на примере вакуумной автоматической линии для нанесения на архитектурное стекло размером 3х6 м многослойного энергосберегающего покрытия, которое обрабатывается за 30 секунд!

Цикл обработки одного стекла равен T_ц=L/V_тр, где L – длина стекла (например, 6 м), V_тр – скорость движения транспортера (например, 0,2 м/с).

Построение циклограммы работы оборудования на примере типового вакуумного технологического оборудования [3, 4]будет изучено и освоено в домашнем задании.

Правила построения циклограммы

1. Составить перечень устройств и механизмов, участвующих в работе установки, и записать его в первом столбце таблицы;

2. Начиная с любого устройства или механизма изобразить во втором столбце таблицы последовательность работы во времени всех устройств или механизмов, участвующих в работе установки;

3. После повторения 3-х – 4-х циклов работы установки составление циклограммы можно завершить;

4. На составленной циклограмме изобразить длительности рабочих и холостых ходов, а также проанализировать резервы повышения цикловой производительности установки.

Пример

t_х

t_р

t_р

Дверца

Затвор

РРГ

Натекатель

Испаритель

Карусель

Заслонка

Нагреватель

ЛИТЕРАТУРА

1. Технологии, оборудование и системы управления в электронном машиностроении / Панфилов Ю. В., Ковалев Л.К., Блохин В.Г. и др. Под общ.ред. Ю.В.Панфилова. Т.III-8 Энциклопедии «Машиностроение».- М.: Машиностроение, 2000.- 744с.

2. Мальгин С.Н., Панфилов Ю. В. Кластерное оборудование в микроэлектронике // Обзоры по электронной технике. Серия 7 ТОПО, Выпуск 1 (1701).- М.: ЦНИИ «Электроника», 1994.- 120 с.

3. Панфилов Ю.В., Рябов В.Т., Цветков Ю.Б. Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы. - М.: Радио и связь, 1988.- 320 с.

4. Электронное машиностроение. Учебное пособие . Часть 2 / Л.И. Волчкевич, Е.А. Деулин, Ю.П. Замчалов и др.; Под ред. Л.И. Волчкевича. – М.: Изд-во МГТУ, 1991. – 132 с.