Реализация метода магнетронного распыления в установке ВУП-5
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
да составляет 300 - 700 В.
Магнетрон может работать в диапазонах давления рабочего газа от 10-2 до 1 Па и выше. Давление газа и индукция магнитного поля оказывают значительные влияния на характеристики разряда. Понижение давления обуславливает повышение рабочих напряжений. В то же время для каждой магнетронной системы существует некоторый интервал значений, обычно10-1 - 1 Па, в котором колебание давления не оказывает существенного влияния на изменение параметров разряда. Воздействие магнитного поля аналогично действию газовой среды. Поэтому низкие рабочие давления в магнетронах обеспечивают увеличение индукции магнитного поля, величина которой у поверхности катода составляет 0,03-0.1 Тл. Повышение удельной мощности способствует стабилизации разряда в области низких давлений.
Преимущества метода:
высокая скорость распыления при низких рабочих напряжениях (600 - 800 В) и при небольших давлениях рабочего газа (5*10-1 - 10 Па).
отсутствие перегрева подложки.
малая степень загрязнения пленок,
возможность получения равномерных по толщине пленок на большей площади подложек.
1.2Система магнетронного напыления тонких проводящих плёнок МАГ-2000
Система магнетронного напыления тонких проводящих плёнок МАГ-2000 состоит из специального низкоэнергетического магнетрона номинальной мощностью 30 Вт и из электронного блока управления магнетроном (рис.2.). Для работы магнетрон должен быть вставлен в любой вакуумный пост, например, типа ВУП-4 или ВУП-5, имеющий возможность откачки камеры до вакуума 10 мкТорр с последующим подпуском аргона до давления 1 мТорр, при котором зажигается магнетрон. Магнетрон не нуждается в водяном охлаждении ввиду его низкой энергетичности, что выгодно отличает его от всех других магнетронов удобством, т.к. ввод водяной прокачки внутрь вакуумной камеры обычно представляет собой дополнительные трудности. Образец, на который производится напыление, в общем случае не нуждается в подогреве, однако для получения наиболее тонких сплошных плёнок на уровне 10-20 Ангстрем образец желательно по возможности до напыления прогревать в вакууме при температурах 60 - 100 ?С несколько минут.
Рис.2. Система магнетронного напыления тонких проводящих плёнок МАГ-2000: магнетрон с электронным блоком управления.
Магнетрон разрабатывался совместными усилиями специалистов МИЭТ (Логинов Б.А.), ФТИАН (Кальнов В.А.) и НИИВТ (Фролов В.И.) за период с 1995 по 2000 год. ФТИАН привнёс свой имеющийся значительный опыт по технологиям магнетронного напыления для создания многослойных отражающих рентгеновских покрытий, состоящих их чередующихся слоёв разных материалов, например, вольфрама W и алюминия Al, с малой толщиной слоёв, например, 20 Ангстрем, с неравномерностью толщины слоёв не более 5 Ангстрем, и с числом бездефектных слоёв до 100. Во ФТИАН-е на магнетронных установках для создания рентгеновских зеркал проводились первые эксперименты по отработке методики магнетронного напыления для использования её в зондовых микроскопах. В НИИВТ был разработан и испытан первый опытный магнетрон, специально предназначенный для использования в зондовой микроскопии. В МИЭТ-е была сформулирована задача по созданию специального магнетрона, найдены партнёры (ФТИАН и НИИВТ), проведены эксперименты с использованием разных распыляемых материалов и с напылением на самые разнообразные образцы, разработан электронный блок управления магнетроном, на основе опытного образца разработан серийный образец магнетрона, а в дальнейшем налажен серийный выпуск магнетронов и электронных блоков управления на заводе Протон-МИЭТ.
2Техническое устройство магнетронной системы
Схематичное расположение магнетрона в вакуумной камере и его подключение показаны на рис.2. Магнетрон крепится на штативе, которые должен быть электрически соединён с корпусом камеры, и это надо обязательно проверить тестером, так как один из концов магнетрона как двухполюсника, идущий от внешнего экрана магнетрона, подсоединяется к корпусу камеры именно через штатив. Второй, высоковольтный (300тАж1200В) провод, идущий от мишени и отводимый из-под фторопластового колпачка сверху магнетрона, необходимо провести через вакуумный токоввод, причём необходим только один контакт.
Поджатия верхнего фторопластового винта при вертикальной, как на рис. 3, установке магнетрон не требуется, металлический экран магнетрона в любом случае опустится вниз под силой тяжести. Этот винт требуется поджимать только при установке магнетрона экраном под углом вбок.
Если магнетрон подвесить так, что расстояние между его низом, где укреплена мишень, и образом будет около 70 мм, то скорость напыления при токе магнетрона 100 мА и давлении аргона 10 в степени - 3 Торр будет составлять около 1 Ангстрема в секунду, а диаметр пятна равномерного напыления, на границе которого спад толщины плёнки составляет не более 20%, будет достигать 50 мм. При уменьшении расстояния увеличивается скорость напыления, но уменьшается диаметр пятна равномерного напыления.
Рис. 3. Схематическое расположение магнетрона в вакуумной камере и его подключение.
Соответствие органов управления электронного блока управления показано на рис.4. В качестве индикатора напряжения на магнетроне применён микроамперметр со шкалой 0...100мкА, которая на самом деле соответствует напряжениям 0тАж1000В.
Рис. 4. Вид передней панели электроники магнетрона