- •Лабораторная работа №2. Электронно-лучевое напыление пленочных покрытий.
- •1. Корпус. 2. Подогреватель подложки. 3. Подложка. 4. Держатель.
- •5. Напуск атмосферы. 6. Заслонка. 7. Испаряемый материал.
- •8. Испаритель. 9. Герметизирующая прокладка.
- •1. Катод. 2. Управляющий электрод. 3. Мишень. 4.Водоохлаждаемый анод. 5. Подложка. 6. Пучок электронов. 7. Магнитная система управления лучом. 8. Водоохлаждаемый тигель.
- •1.Электронная пушка. 2.Магнитная система управления лучом. 3.Мишень. 4.Поворотный механизм. 5.Ввод электродов.
- •1.Модель процесса нагрева мишени.
Лабораторная работа №2. Электронно-лучевое напыление пленочных покрытий.
Цель работы:
1. Ознакомление с особенностями оборудования для электронно-лучевого напыления пленочных покрытий.
2. Ознакомление с устройством и принципами работы электронно-лучевых испарителей.
3. Освоение методики расчета скорости и равномерности осаждения пленок.
4. Освоение методики упрощенного расчета электронно-лучевого нагрева поверхности мишени в зоне облучения.
Продолжительность работы – 4 часа.
Теоретические сведения.
В современной технологии изготовления микроструктур, а также в их исследовании важную роль играют методы, основанные на взаимодействии сфокусированных пучков частиц с поверхностью твердого тела. В большинстве случаев результатом такого взаимодействия является нагрев поверхности в зоне облучения. К наиболее распространенным видам лучевого энергетического воздействия можно отнести лазерную, электронно- и ионнолучевую обработку. Каждый из указанных методов имеет свои особенности, достоинства и недостатки. Общими преимуществами лучевого нагрева по сравнению с традиционными методами являются:
- возможность локализации нагрева;
- анизотропность воздействия;
- малая инерционность переходных тепловых процессов;
- возможность как непрерывной, так и импульсной обработки.
Концентрация энергии в электронно-лучевых нагревательных устройствах может достигать . В зоне обработки можно получать температуры вплоть до 6000 К. Возможность гибкого управления энергетическими и геометрическими характеристиками электронного луча позволяет использовать этот метод для пайки, резки, прошивки, сварки, напыления пленок самых различных материалов, в том числе тугоплавких.
Оборудование для электронно-лучевого напыления пленок.
Любая технологическая установка для нанесения пленок в вакууме состоит из следующих функциональных блоков (см рис.1а): блока осаждения; вакуумной системы; блока питания; системы автоматического управления.
В свою очередь, блок осаждения, как правило, включает в себя (см. рис.1б): испарительную систему; вакуумную камеру; устройство крепления подложек; устройство нагрева подложек (нагреватель); вспомогательные устройства (датчики контроля скорости осаждения или толщины пленок, заслонки, устройства механического перемещения камеры, вращения подложкодержателя; натекатели для напуска атмосферы в камеру и т.д.)
Основные этапы процесса нанесения пленки:
- образование атомарного потока вещества из испарителя;
- доставка атомов от испарителя к подложке;
- конденсация на подложке.
Основные параметры процесса:
- температура подложки - определяет адгезию и структуру слоев;
- температура и рабочая площадь испарителя - определяют скорость нанесения, структуру и чистоту слоев;
- расстояние от испарителя до подложки - определяет скорость нанесения и качество слоев;
- остаточное давление - определяет чистоту и свойства слоев.
Последовательность проведения процесса;
1.Загрузка испарителя, установка пластин и герметизация камеры;
2. Откачка вакуумной камеры до рабочего давления;
Рис. 1 Установка для напыления пленок в вакууме.
а) Блок-схема. б) Блок осаждения пленок.