Назначение установки
Установка предназначена для цикла распыления материала и напыления пленки, которое может производиться автоматически с заданием режимов по реле времени. Общее управление осуществляется блоком УСУПМ-1.
2.1 Принцип работы установки «Оратория-9»
Формирование пленок электронно-лучевым методом на установке 01НЭ-7-004 «Оратория-9»
Данная установка имеет большую цилиндрическую рабочую камеру. Внутри рабочей камеры расположены две электронно- лучевые пушки с магнитной отклоняющей системой, блок ИК- нагрева, роторно-планетарное подколпачное устройство, датчика контроля температуры и толщины напылённой пленки с помощью переносного прибора КИТ-2. Весь технологический цикл распыления материала и напыления пленки может производиться автоматически с заданием режимов по реле времени. Общее управление осуществляется блоком УСУПМ-1.
В состав вакуумной установки входят:
1) каркас, в котором размещается высоковакуумная система рабочей камерой.
2) стойка питания и управления, служащая для автоматического управления вакуумной откачкой, устройством нагрев вращением подложек и электронно-лучевыми пушками.
3) две стойки управления, раздельно для каждой электронно, лучевой пушки.
Схема данной установки представлена на рис 2.
Рис 2. Схема вакуумной установки 01НЭ-7-004 («Оратория-9»)
1,3- механический (форвакуумный) и паромасляный насосы; 2, 5- азотные ловушки; 4 - каркас; 6 - высоковакуумный затвор; 7 - кварцевый датчик; 8 - рабочая камера; 9 - планетарный подложкодержатель; 10 - заслонка; 11 - электронно-лучевой испаритель; 12 - обводная магистраль
С наружной стороны рабочей камеры (8), смонтированной в каркасе (4) установки, приварены трубки, по которым подается холодная вода при ее работе или горячая при обезгаживании, а также напуске воздуха (для снижения конденсации паров воды из атмосферы навнутренних стенках камеры). В открывающейся с на петлях дверце имеется смотровое окно. В верхней части камеры размещены кварцевый датчик (7) для измерения толщины наносимой пленки и карусель с тремя планетарными подложкодержателями (9), а в нижней - два электронно-лучевых испарителя (11) и две заслонки (10) с электромагнитными приводами, а также нагреватели и датчик контроля температуры подложек. Для достижения высокого вакуума служит паромасляный насос (3), имеющий скорость откачки 9000 л/с, соединенный для создания предварительного вакуума с механическим (фор-вакуумным) насосом (1). Для уменьшения попадания масла в рабочую камеру на форвакуумном трубопроводе, а также на входном патрубке паромасляного насоса установлены соответственно азотные ловушки 2 и 5.
При работе установки «Оратория-9» в рабочую камеру (8) устанавливают три подложкодержателя (9) с подложками и откачивают камеру до высокого вакуума, после чего включают вращение планетарного механизма с подложками, затем включается нагреватель подложек и оба шкафа питания испарителей. После нагрева до заданной температуры и выдержки подложек при этой температуре включается накал каждого испарителя и устанавливается ток эмиссии на заданное значение, достаточное. Для разогрева и обезгаживания испаряемых материалов. При обезгаживании луч сканирует по продольной оси тигля для разгонки шлаков в зоне испарения. В начале распыления материалов производится отпыл на заслонку, которая после разгонки злаков открывается и распыляемый материал наносится на подложки. При распылении луч может быть сфокусирован в центр тигля или сканировать поверхность материала в тигле. После открытия заслонки запускается реле времени работы данного испарителя. После отключения обоих испарителей нагрев подложек отключается и реле времени начинает отсчитывать время остывания. По окончании остывания подложек подается сигнал конец цикла» (в течение 10 секунд звучит звуковой сигнал). Установка может работать и в ручном режиме, при этом все команды согласно технологическому процессу выполняет оператор, он задает соответствующие токи, напряжения и длительности процесса, открывает и закрывает заслонки для обеспечения требуемой толщины формируемой пленки.
Электронно-лучевой испаритель состоит из трех основных частей: электронной пушки, фокусирующей и отклоняющей систем и водоохлаждаемого тигля.
Электронная пушка служит для формирования потока электронов и состоит из вольфрамового катода (6) и фокусирующей системы (7). Электроны, излучаемые нагретым катодом, проходят через фокусирующую систему, ускоряются за счет разности потенциалов между катодом и анодом до 10 кВ и формируются в электронный луч (8).
Рис.2.1 Электронно-лучевой испаритель: 1 - полюсный наконечник; 2 - электромагнит; 3 –водоохлаждаемый тигель; 4 - испаряемый материал; 5 - поток наносимого материала; 6 - термокатод; 7 - система, фокусирующая электронный луч; 8- траектория электронного луч; 9 - напыляемая пленка; 10 - подложка
Отклоняющая система формирует магнитное поле, перпендикулярное направлению движения электронов, выходящих и фокусирующей системы, и состоит из полюсных наконечников (1) и электромагнита (2). Между полюсными наконечниками расположен водоохлаждаемый тигель (3) и электронная пушка. Отклоняющая система направляет электронный луч в центральную часть водоохлаждаемого тигля (3). В месте попадания луча в испаряемом материале создается локальная зона испарения вещества из жидкой фазы. Нагретый электронной бомбардировкой материал (4) испаряется, и поток паров (5) осаждается в виде тонкой пленки (9) на подложке (10). Изменяя ток в катушке электромагнита 2, можно перемещать луч вдоль тигля, что обеспечивает лучшее образование зоны расплава и предотвращает образование «кратера» в испаряемом материале.
Медные водоохлаждаемые тигли емкостью 50 см3 и более обеспечивают длительную непрерывную работу без добавления испаряемого материала, который, кроме того, не контактирует в расплавленном виде с медными стенками тигля, а значит, и исключается их взаимодействие, загрязнение формируемой пленки материалом тигля.
Электронно-лучевые испарители могут быть одной многотигельной конструкции, с разворотом луча на 270 и 180°. При угле отклонения электронного луча до 270° исключается придание испаряемого материала на катод и загрязнение наносистемы пленок материалом катода, который во время работы также распыляется.
3 Порядок технологического процесса на данной установке
1-загрузка пластин в планетарные подложкодержатели
2-включение кручения подложкодержателей
3-включение нагрева подложек
4-включение двух шкафов испарителей
5- включается накал каждого испарителя и устанавливается ток эмиссии
6- отпыл на заслонку
7-лучем сканируется поверхность материала
8-запускается реле при открытии заслонки
9-после отключения испарителей отключается нагрев подложек
10-реле засекает время остывания
11-при окончании остывания подается сигнал
12-достаются подложки
|