ИПР - Определение параметров вакуумной установки и получение тонких пленок ионно-плазменными методами (991020), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Рассчитать скорость откачки форвакуумного насоса, используя формулу111= +, (л/с),S к U S нас(3)1.5. Определить время откачки рабочей камеры форвакуумным насосом t от p1=1⋅101Торр до p2=2⋅10-2 Торр, используя формулу (2). Известны из п.3 задания, размеры8http://ftemk.mpei.ac.ru/ncsподготовлено В.А. Воронцовым 2003 e-mail: vlad@ftemk.mpei.ac.ruрабочей камеры: Rр.к.=25см; Hр.к.=65см. Полученный результат сравнить с экспериментальным из п.1.1.б задания.1.6. Рассчитать скорость откачки диффузионного насоса по формулам (1)—(3). Параметры диффузионного насоса: pmin=5⋅10-7 Торр, r=140мм, l=600 мм.Внимание! Численные значения параметров в формулы (1)—(3) подставлять в техразмерностях, в которых они указаны.1.7.
Включить нагрев диффузионного насоса (тумблер «Паромасляный насос» в положение «Вкл.»).Внимание! Диффузионный насос начнет работать примерно через 60 мин. Поэтомунеобходимо запомнить время включения насоса на прогрев.1.8. Открыть натекатель в подколпачное устройство.1.9. После выравнивания давлений снаружи и внутри камеры натекатель закрыть.1.10. Закрыть клапан К2.1.11. Открыть клапан К1.1.12.
Ручку «Выбор датчика» перевести в положение «1». По показаниям термопарного вакуумметра снять зависимость давления от времени в рабочей камере установки при откачке форва-куумным насосом Ер(мВ)=f(t).Внимание! Снятие зависимости продолжать не более 10—15 мин.1.13. Закрыть клапан К1.1.14. Открыть клапан К2.1.15. Данный пункт рабочего задания начать выполнять через 60 мин со временивыполнения п.6. Открыть высоковакуумный затвор (ручку «Затвор» перевести вкрайнее верхнее положение).1.16. По достижении вакуума 1⋅10-3 Торр, что соответствует показаниям вакуумметра 9.6 мВ, включить ионизационный вакуумметр (тумблер данного вакуумметра вположение «Сеть»).Внимание! Включение ионизационного вакуумметрд допускается только при вакууме не хуже 1⋅10-3 Торр.Затем переключатель ионизационного вакуумметра перевести в положение «Прогрев» и оставлять в этом положении в течение 3 мин.
После этого переключатель— в положение «Обезгаживание» (2 мин). После 5-минутного прогрева и обезгаживания переключатель рода работ—в положение «Установка эмиссии». Регулятором установки эмиссии установить значение тока 50 мкА, После этого поставить переключатель в положение «Измерение».1.17. По показаниям ионизационного вакуумметра снять зависимость давления отвремени в рабочей камере установки при откачке диффузионным насосомр(Topp)=f(t). Снятие зависимости продолжать до достижения вакуума порядка 10-6Торр.Внимание! Во время снятия данной зависимости, необходимо постоянно корректировать значение тока эмиссии.
Его значение должно быть 50 мкА.1.18. По окончании работы отключение установки выполнять в следующем порядке:- выключить ионизационный вакуумметр;- выключить термопарный вакуумметр;- закрыть высоковакуумный затвор (ручку «Затвор» — в крайнее нижнее положение);9http://ftemk.mpei.ac.ru/ncsподготовлено В.А. Воронцовым 2003 e-mail: vlad@ftemk.mpei.ac.ru- выключить диффузионный насос (тумблер «Паромасляный насос»—в положение «Выкл.»);- примерно через 1.5 часа закрыть клапан К2;- выключить форвакуумный насос (тумблер «Мех. насос» — в положение«Выкл.»);- нажать кнопку «Натекатель»;- закрыть воду;- отключить установку от сети.1.19.
С помощью графика (рис.3) перевести снятые в п.1.12 показания термопарноговакуумметра из мВ в Topp (мм.рт.ст.).Рис.3. Градуировочная кривая термопарного вакуумметра.2а. Задание для работы на установке УМР 3.279.0142.1. Ознакомиться с порядком работы на установке УМР 3.279.014, подготовить установку к работе.2.2. Получить распыляемую мишень тугоплавкого металла (полупроводника, диэлектрика), необходимую оснастку, подложку.2.3. Провести процесс напыления пленки (рабочие режимы и , время напыления задаются преподавателем). Для этого необходимо:а) поднять колпак установки, открыть рабочую камеру;б) установить мишень, подложкодержатель, термопару;в) откачать рабочую камеру до вакуума не хуже 2⋅10-5 Торр,. установить рабочеедавление инертного газа, зажечь плазму, установить рабочие режимы распыления;г)* включить ВЧ генератор, установить рабочие режимы генератора (пункт «г»выполнять при напылении полупроводниковых и диэлектрических пленок);д) отключить, напряжение распыления, погасить плазму, перекрыть линию подачи инертного газа, перекрыть воду охлаждения анодов и мишени, закрыть затвор10http://ftemk.mpei.ac.ru/ncsподготовлено В.А.
Воронцовым 2003 e-mail: vlad@ftemk.mpei.ac.ruустановки, поднять колпак.2.4. Снять полученный образец с подложкодержателя, с помощью МИИ-4 измеритьтолщину полученной пленки, рассчитать, скорость напыления материала.2.5. Пользуясь данными, приведенными в табл.1 и формулами (3) и (4) рассчитатьтеоретическое значение коэффициента распыления используемого материала дляускоряющего напряжения 1 кВ.2.6. Используя формулу (5), данные табл.1 и экспериментальные данные, рассчитатьзначение коэффициента распыления:а) по результатам измерения толщины напылсиной пленки, удельному весу материала и геометрическим размерам подложки определить вес напыленного образца;б) считая, что распыление происходит из точечного источника на внутреннююповерхность полусферы радиуса R=7см (см. рис.1), рассчитать вес эмитированных атомов Ма.в) но величине ионного тока и времени распыления определить общий заряд ионов Q;г) в соответствии с формулой (5) рассчитать экспериментальное значение коэффициента распыления материала.2б.
Рабочее задание для работы на установке «Магнетрон»1. Ознакомиться с порядком работы на установке, подготовить ее к проведениюпроцесса распыления.2. Получить распыляемую мишень, необходимую оснастку, подложку.3. Провести химическую очистку подложки и процесс напыления (рабочие режимызадаются преподавателем, ведущим занятия).Для проведения напыления:- открыть рабочую камеру установки;- установить мишень, подложкодержатель, подложку, термопару;- откачать рабочую камеру установки до вакуума не хуже 2⋅10-5 Торр, установитьрабочее давление инертного газа, включить блок питания магнетрона, установить рабочие режимы процесса;- провести напыление пленки;- отключить магнетрон, прекратить подачу инертного газа, закрыть затвор установки, открыть рабочую камеру.4.
Снять полученный образец, на МИИ-4 измерить толщину пленки, рассчитатьскорость напыления материала.5. Пользуясь данными раздела «Методические указания», рассчитать теоретическоезначение коэффициента распыления материала для ускоряющего напряжения 1 кВ.6. Используя формулу (5), данные табл.1 и экспериментальные данные, рассчитатькоэффициент распыления:а) по результатам измерения толщины пленки, удельному весу материала и геометрическим размерам подложки определить вес напыленного образца;б) считая, что распыление происходит из кольцеобразной области мишени, ограниченной радиусами R1 и R2 на внутреннюю поверхность цилиндра радиуса11http://ftemk.mpei.ac.ru/ncsподготовлено В.А.
Воронцовым 2003 e-mail: vlad@ftemk.mpei.ac.ruR1=120мм и высотой Н=85мм, (при этом распределение атомов по поверхностицилиндра принимать равномерным), рассчитать вес эмитированных атомов Ма(рис.4);в) по величине тока магнетрона и времени распыления определить общий зарядионов Q;г) в соответствии с формулой (5) рассчитать экспериментальное значение коэффициента распыления материала;д) объяснить различие в значениях экспериментально полученного и теоретически рассчитанного значений коэффициента распыления.Рис.4. К определению веса атомов, эмитированных системой магнетронного распыления.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫпо разделу 1К этапу работы «Определение параметров вакуумной системы»:1. Чем обусловлена необходимость использования двухступенчатой системы вакуумной откачки?2.
Каковы основные особенности механических и диффузионных ступеней вакуумной откачки?3. Как реализуется в данной установке принцип последовательной работы механической и диффузионной ступеней?4. Каким образом контролируется рабочее давление на различных стадиях работыустановки?5. Как рассчитываются параметры системы откачки?по разделу 2а1. Области применения ионного распыления.2. Преимущества и недостатки метода.12http://ftemk.mpei.ac.ru/ncsподготовлено В.А.
Воронцовым 2003 e-mail: vlad@ftemk.mpei.ac.ru3. Двух- и трехэлектродные системы ВЧ распыления.4. Самостоятельный тлеющий заряд.5. Разряд, поддерживаемый термоэлектронной эмиссией.6. Факторы, влияющие на скорость нанесения пленок методом ионно-плазменногораспыления.7. Принцип ВЧ распыления.8. Коэффициент распыления. Факторы, влияющие на его величину.по разделу 261. Области применения магнетронного распыления.2.
Принцип магнетронного распыления.3. Преимущества и недостатки магнетронного распыления.4. Коэффициент распыления материала, факторы, влияющие на его величину.5. Факторы, влияющие на скорость распыления и равномерность получаемых пленок.6. Типичные конструкции распылительных систем.ЛИТЕРАТУРА1. Технология тонких пленок: Справочник / Под ред. Л. Майссела и Р.
Глэнга.М.:Сов.Радио, 1977. с. 359—371, 406—414, 426—429.2. Плешивцев Н.В. Катодное распыление. М.: Атомиздат, 1968. с. 25—32, 54—57,64—110.3. Данилин Б.С., Сырчин В. К. Магнетронные распылительные системы. М.:«Радиои связь», 1982. 73 с.13http://ftemk.mpei.ac.ru/ncsподготовлено В.А. Воронцовым 2003 e-mail: vlad@ftemk.mpei.ac.ruПриложениеМИИ-4 измерение толщины пленкиМикроинтерферометр Линника МИИ-4 предназначен для визуальной оценки, измерения и фотографирования высоты неровностей тонкообработанных поверхностей. Принцип действия прибора основан на явлении интерференции света. Для получения двух систем волн, способных интерферировать, пользуются разделениемсветового пучка (исходящего из одной точки источника света) на наклонной плоскопараллельной пластинке о полупрозрачным делительным покрытием.
В результате интерференции двух систем волн в фокальной плоскости окуляра наблюдаютсяинтерференционные полосы. Разность хода интерферирующих лучей от центра поляк краям увеличивается и проходит все значения: 0, λ 2 , λ , 3 2 λ , 2λ и т.д., где λ —длина волны света. В точках поля, где разность хода равна λ , 2 λ , 3 λ и т.д., в результате интерференции пучков получаются световые полосы, а в точках, где разность хода равна λ 2 , 3 2 λ , 5 2 λ и т.д. темные полосы. В поле зрения микроинтерферометра наблюдаются одновременно интерференционные полосы и исследуемаяповерхность.
Перемещение исследуемой поверхности вверх или вниз не какуюнибудь малую величину вызывает изменение хода лучей на двойную величину перемещения поверхности, так как свет проходит это расстояние дважды. Изменениехода лучей в одной ветви прибора вызывает изменение разности хода интерферирующих лучей, в результате чего полосы в поле зрения смещаются.
Если на исследуемой поверхности имеется бугор или впадина, то в этом месте имеется разностьхода и, следовательно, полосы смещаются.Рис.1. Внешний вид интерференционного микроскопа МИИ-4 (пояснения в тексте)Порядок работы на микроинтерферометре МИИ-41. Включить лампу осветителя 2 (рис. 1) с помощью тумблера 12 на трансформаторе11 и положить на столик прибора 1 объект исследуемой поверхностью вниз, причем, в поле зрения должна быть резкая граница раздела пленки.
Повернуть рукоятку 8 так, чтобы стрелка на ней стояла вертикально.2. С помощью микрометрического винта 4 сфокусировать микроинтерферометр наисследуемую поверхность. Поворотом рукоятки 8 включить правую часть интерференционной головки 14 (стрелка должна находиться в горизонтальном положении), при этом в поле зрения должны быть видны интерференционные полосы.14http://ftemk.mpei.ac.ru/ncsподготовлено В.А. Воронцовым 2003 e-mail: vlad@ftemk.mpei.ac.ru3. С помощью микрометрического винта 4 добиться резкого изображения полос иисследуемой поверхности. Если при резкой фокусировке на объект наиболее резкие и контрастные полосы получились не в центре поля зрения, то следует отвернуть контргайку 13 и, вращая винт 9, привести полосы в центр зрения. Затем проверить фокусировку на исследуемой поверхности и закрепить винт 9 контргайкой13, Винтом 9 к контргайкой 13 разрешается пользоваться только в присутствиипреподавателя или лаборанта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
