В состав установки магнетронного распыления УВН-2М входят:
1.вакуумная система
2.подколпачные устройства
3.система электропитания
4. система охлаждения
5. система подачи газов.
Вакуумная система обеспечивает откачку рабочего объема (подколпачного пространства) до остаточного давления около 10-4Па и состоит из следующих основных узлов (рис.2): колпака(колокола) 3, форвакуумного насоса 6,азотной ловушки 8,паромаслянного насоса 10, затвора 4, кранов 1 и 2 для переключения линий откачки, механизма напуска воздуха 5, термопарных и ионизационных манометрических ламп 7 и 9 (переключение между лампами производится тумблером «Выбор датчика»), и панельного вакуумметра (на pиcунке не показан),
Вакуумирование объема под колпаком может осуществляться по двум линиям: низковакуумной (колпак-кран 2 -форвакуумный насос) и высоковакуумной(колпак- затвор - азотная ловушка- паромасляный насос- кран 1-форвакуумный насос). При откачке по низковакуумной линии затвор может быть открыт или закрыт в зависимости от исходного состояния вакуумной системы. Он служит для отсечения высоковакуумной линии от колпака при разгерметизации рабочего пространства, проводимой, например, с целью смены подложек, что позволяет не выключать диффузионный насос и существенно ускорить следующий цикл вакуумирования рабочего пространства. Управление затвором осуществляется с помощью соответствующего рычага.
|
| Рисунок 2 – Схема вакуумной системы 1,2 - вакуумные краны; 3 – колокол; 4-затвор; 5-механизм напуска воздуха в камеру; 6-форвакуумный насос; 7-термопарная лампа; 8 -азотная ловушка; 9-термопарная и ионизационная лампы; 10-паромасляный насос |
Азотная ловушка 8 предназначена для создания более высокого вакуума; она предупреждает попадание паров масла диффузионного насоса в рабочий объем. При использовании ловушки необходимо охлаждать ее холодопровод жидким азотом с помощью сосуда Дьюара, для чего используется специальная система на основе воздушного компрессора.
Механизм напуска воздуха 5 служит для подачи воздуха под колпак перед его поднятием над рабочей плитой. Поднятие/опускание колпака осуществляется с помощью гидропривода нажатием на панели управления кнопки В/Н. Включение электродвигателя форвакуумного насоса осуществляется тумблером «Механический насос». Плитка паромасляного насоса включается тумблером «Паромасляный насос».
Под колпаком расположены мишень, заслонка и держатель подложки с системой нагрева подложки (опционально). Подложка закрепляется в специальном держателе, на котором установлена теневая маска. Заслонка служит для предотвращения попадания потоков распыленного вещества на подложку и управляется с помощью ручки «Смена позиции».
Напряжение на мишень подается блоком питания БП-196, с автономной системой воздушного охлаждения. Остальная часть системы электропитания смонтирована на самой установке. Она обеспечивает работу электродвигателя форвакуумного насоса, плитки паромасляного насоса, вакумметров, испарителей, электроприводов механизмов установки. Контроль и управление системой электропитания производится с пульта управления. Общее включение установки осуществляется переключателем "Сеть".
Система подачи газов состоит из баллона с аргоном, крана, регулятора расхода газа (РРГ) и соединительных трубок. Управление расходом газа осуществляется с независимого блока управления РРГ.
Система охлаждения предназначена для водяного охлаждения паромасляного насоса и мишени магнетрона во время работы.
Порядок работы на установке.
1. Включить установку. Для этого включить трехфазный автомат питания установки и повернуть ручку питания вверх.
2. Проверить положение всех кранов и затвора. (Ручки «BP» и «DP» расположены горизонтально и утоплены, ручка затвор смотрит вниз).
3. Включить механический насос.
4. Открыть кран 1. Для этого повернуть ручку «DP» против часовой стрелки и вытянуть ее на себя.
5. Включить паромасляный насос.
6. Установить печку паромасляного насоса на насос.
7. Включить охлаждение.
8. Дождаться прогрева паромасляного насоса (примерно 2 часа), контролируя давление в нем с помощью вакуумметра
9. Поднять колокол.
ВНИМАНИЕ. Во время поднятия колокола следить за трубками охлаждения, не допуская извлечения их концов из сливной трубы.
10. Подключить охлаждение азотной ловушки. Для этого поместить систему подачи воздуха в сосуд Дьюара и закрепить ее. Подсоединить компрессор и задать на нем давление на выходе 1,2-1,6 атм.
11. Включить охлаждение блока питания магнетрона. Включить блок питания магнетрона.
12. Включить блок управления РРГ.
13. Поместить подложку в держатель.
14. Закрепить держатель на специальной стойке.
15. Опустить колокол. Проконтролировать плотность прижатия колокола к рабочему столу.
16. Закрыть механизм напуска воздуха в камеру.
17. Произвести ступенчатую откачку колокола.
ВНИМАНИЕ. Не допускается одновременное открытие кранов 1 и 2.
Для этого:
а) закрыть кран 1 и открыть кран 2 (ручка «BP»), контролируя давления в паромасляном насосе по показаниям вакуумметра 7. При достижении критического давления (3мВ по показаниям вакуумметра 7) закрыть кран 2, открыть кран 1.
ВНИМАНИЕ. Если показания вакуумметра 7 паромасляного насоса окажутся, ниже 1.7мВ, прекратить проведение эксперимента. Герой, по недосмотру которого это произошло, будет награжден правом замены масла в паромасляном насосе. Отказ от награды не предусмотрен.
б) произвести откачку паромасляного насоса до показаний вакуумметра 7 больше 6мВ.
в) повторять пункты а) и б) до достижения необходимого давления в рабочей камере (выше 3.3мВ по показаниям вакуумметра 9).
18. Проверить степень охлаждения на выходе азотной ловушки (на выходной трубке должен образоваться иней). Если азотная ловушка не остыла продолжать ступенчатую откачку до полного охлаждения ловушки.
19. Проверить положение кранов (кран 2 закрыт, кран 1 открыт). Открыть затвор.
20. Произвести откачку рабочей камеры до давления 10-6 Торр. Контроль осуществлять по показание ионизационного вакуумметра 9.
21. Проверить положение заслонки (она должна быть закрыта).
22. Подать высокое напряжение на магнетрон. Для этого дернуть вверх тумблер «разряд» на блоке питания магнетрона.
23. Подать в рабочую камеру аргон. Для этого открыть баллон, открыть редуктор, открыть кран и установить на блоке управления РРГ расход газа от 30 до 70.
24. Дождаться появления разряда. Разряд загорится при давлении в камере больше 10-4Торр.
25. Добиться постоянства давления в камере, регулируя расход аргона.
26. ВНИМАНИЕ. Напыление производить только после отчистки поверхности мишени (не менее 30 секунд после стабилизации разряда).
Произвести напыления метала на подложку. Для этого повернуть заслонку и начать отсчет времени напыления. Записать в рабочую тетрадь параметры проведения процесса, а именно: давление в камере, расход газа, напряжение и ток разряда, время напыления. По истечении времени напыления, выключить разряд, для этого дернуть вниз тумблер «разряд» на блоке питания магнетрона.
27. Отключить подачу аргона.
28. ЗАКРЫТЬ ЗАТВОР. Открыть напуск атмосферы в камеру.
ВНИМАНИЕ. Награда героя подавшего атмосферу при открытом затворе описана выше.
29. После достижение в рабочей камере давления близкого к атмосферному, поднять колокол.
ВНИМАНИЕ. Во время поднятия колокола следить за трубками охлаждения, не допуская извлечения их концов из сливной трубы.
30. Извлечь держатель подложки из установки. Извлечь подложку из держателя подложки.
31. При необходимости напыления металлизации на еще одну подложку повторить пункты 13 – 30.
32. Выключить блок питания магнетрона и через 5 минут выключить охлаждение блока питания магнетрона.
33. Отключить охлаждения азотной ловушки.
34. Выключить паромасляный насос. Снять печку паромасляного насоса с насоса. ВНИМАНИЕ. Печка горячая, поэтому используйте перчатки.
35. После остывания паромасляного насоса (примерно 2 часа), закрыть кран 1, отключить механический насос и незамедлительно нажать кнопку «напуск» для подачи в механический насос атмосферного воздуха.
36. Отключить охлаждение.
37. Отключить питание установки.
Порядок выполнения работы
1. Получить подложку осмотреть на видимые дефекты, записать результаты осмотра в рабочую тетрадь.
2. Провести процесс металлизации (пункты 10 – 34 инструкции).
3. По завершению работы измерить необходимые геометрические данные и записать их в рабочую тетрадь.
Составление отчета
Отчёт должен содержать:
1.Краткое изложение сущности магнетронного напыления, его достоинств и недостатков в сравнении с другими методами получения пленок.
2.Краткое описание установки
3.Методику подготовки и проведения магнетронного напыления.
4.Оценку толщины пленок, выполненную исходя из значений размера мишени, расстояния между подложкой и мишенью, давлении в камере, напряжения и тока разряда и времени напыления.
Список литературы
- Б.С.Данилин, В.К.Сырчин «Магнетронные распылительные системы», 1989г.