Магнетронная распылительная система с вращающейся магнитной системой, диаметр катода 100 мм

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана
(национальный исследовательский университет)»
(МГТУ им. Н.Э. Баумана)
ФАКУЛЬТЕТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЕ
КАФЕДРА Э8 ПЛАЗМЕННЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
НА ТЕМУ:Проектирование магнетронной распылительной системы с вращающейся магнитной системой

МАГНЕТРОННОЕ РАСПЫЛЕНИЕ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, РАСЧЕТ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ, ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЁТ, ВРАЩАЮЩАЯСЯ МАГНИТНАЯ СИСТЕМА.
Объектом разработки является магнетронная распылительная система с вращающейся магнитной системой и косвенным охлаждением для распыления РС сплавов для микроэлектронной промышленности.
Произведен магнитный, тепловой и прочностной анализ искомой магнетронной распылительной системы с параметрами:
• Режим работы: постоянный ток, переменный ток ВЧ диапазона 13,56 МГц c напряжением 400 В.
• Ток разряда на постоянном токе: 0,1÷8 А.
• Мощность разряда: до 2 кВт.
• Распыляемый материал: металлы, диэлектрики, резистивные сплавы (РС).
• Рабочее давление: 8х10-1 – 6х10-2 Па.
• Рабочий газ: аргон, кислород, азот.

СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. Аналитическая часть 6
1.1 Общие сведения о МРС 6
1.2 Принцип работы МРС 6
1.3 Разделение МРС по форме катода-мишени 8
1.4 МРС с движущимся катодом 10
1.5 Форма магнитного поля в МРС, сбалансированные и несбалансированные магнитные системы 11
1.6 Обзор конструкций МРС из патентов, обеспечивающих увеличение выработки материала катода-мишени 18
1.6.1 Выводы по рассмотренным патентам 27
Глава 2. Расчётная часть 28
2.1 Расчёт магнитной системы МРС 28
2.1.2 Математическое описание расчёта 28
2.1.3 Описание метода расчёта 30
2.1.4 Результаты расчёта магнитного поля методом конечных элементов 35
Глава 3. Конструкторская часть 39
3.1 Постановка задачи 39
3.2 Описание конструкционных элементов 40
3.4 Тепловой расчёт системы охлаждения катода 44
3.4.1 Первое приближение 46
3.4.2 Второе приближение 47
3.5 Схема охлаждения 49
3.6 Прочностной расчёт нагруженных элементов 50
3.6.1 Расчёт медной прокладки для косвенного охлаждения 50
3.6.1.1 Описание метода расчёта 50
3.6.1.2 Проверка на сеточную сходимость 55
3.6.1.3 Расчёт напряжений в прокладке и катоде при целом катоде 56
3.6.1.4 Расчёт напряжений в прокладке и катоде при выработанном катоде 57
3.6.1.5 Расчёт напряжений в прокладке при отсутствии катода 59
3.6.2 Расчёт напряжений и перемещений мембраны для системы водяного охлаждения 61
3.6.2.1 Описание расчета 61
3.6.2.2 Результаты расчёта 62
3.7 Расчёт прочности болтов 64
3.7.1 Расчёт прочности болтов, удерживающих верхнюю крышку 64
3.7.2 Расчёт прочности болтов, соединяющих патрубок и корпус 66
3.8 Подбор покупных элементов 67
3.9 Подбор источника питания и согласующего устройства 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 72
ПРИЛОЖЕНИЕ А 74
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 88