Kapitola 9
Praktictká cvičení v laboratoři
9.1   Depozice vrstev magnetronovým napraSovaním
9.1.1   Popis experimentílní aparatury
Experiment bude probíhat s využitím průmyslového magnetronu Alcatel SCM 650. Pracovní komora ma tvar valce o průmeru 65 cm a výšky 35 cm. Obsahuje obsahuje chlazený držak substratu a cctyri vodou chlažene terce o prumeru 200 mm. Cerpýní komory žajist'uje turbo-molekularní pumpa predcerpývana rootsovou vývevou. Pri depozici muže být cerpací rychlost snížena pomocí skrcení pumpy. Pracovní plyny jsou do komory pnvýdeny pres regulovatelne prutokomery, celkový tlak je meren baratronem.
Dale k žarížení príslusejí tri kontrolní skríne. Skrín s jedním ss. generatorem o max. výkonu 3,5 kW a jedným vf. generatorem o max. výkonu 1,2 kW. Sknň se dvema vf. genemtory (jedným o výkonu max. 1,2 kW a jedným o max. výkonu 0,5 kW) a kontrolný sknň, ktem obsahuje ndKý prvky a výstupy meKcých prvku žanžem. Vysokofrekvencm generýtor o max. výkonu 500 W se použiVa pro privadený výkonu na držak substratu, ostatný genemtory jsou pripojeny k tercum.
Zanžem je napajeno stndavým o frekvenci 50 Hž a napetý 400 V. Chlažený je užavreným
chladícím systémem vodou o tepolotě 11-15 °C při tlaku 3 bary.
Alcatel S CM 650 je poloautomatický s řadou bezpečnostních jištění. Veškeré ovládání je vyvedeno na kontrolní panel. Terče jsou připevněny na podstavci, ve kterém je umiste vodou chlazený magnet o půměru 190 mm.
Mezi terčem a držákem substrátu se nachází 3/4 clona, která je otevřena pouze na 1/4 plochy, a tedy za statického režimu může být deponován materiál pouze z jednoho terče. Depozice může probíhat i v režimu rotace držáku substrátu, ve kterém držák substrátu rotuje rychlostí 30 otáček za minutu. V tomto režimu můžou být deponovány multivrstvy (vrstvy složené z několika vrstev z různých materiálů). Pokud používáme rotaci substrátu při depozici z jednoho terče, získáme tak za cenu nižší (v našem případě přibližně čtvrtinové) depoziční rychlosti homogennější vrstvy.
Napětí je na terč přiváděno přes přizpůsobovací člen. Protože je obtížné vyrobit cívku s proměnnou indukčností, je v praxi volena konfigurace s pevnou indukčností a měnitelnou kapacitou. Napětí je možné také přivádět přímo na držák substrátu, které způsobí, že vzroste tok iontů na substrát a střední energie iontů.
9.1.2   Dílčí úlohy laboratorního cvičení:
1. Vložení substrátu do komory a zapnutí čerpacího systému, zdokumentování experimentálního uspořádání do protokolu k praktiku (textem a fotografiemi)
2. Snížení čerpací rychlosti a pripoustená argonu tak aby byl tlak v komore 1 Pa -zdokumentovaánáí postupu a nalezenáe hodnoty do protokolu
3. Cistení terče - zdokumentovaní postupu a duvodu proč provádíme tento krok
4. Cistení substratu - zdokumentovaní postupu a duvodu proč provádíme tento krok
5. Depoziče vrstvy - zdokumentovaní postupu
6. ukončení depoziče, vytazení vzorku
9.2   Depozice vrstev plazmo chemickou metodou (PECVD)
9.2.1   Popis experimentální aparatúry
Pro depoziči bude pouzit valčová reaktor planarního typu, se dvema rovnobezními vnitrními elektrodami. Váboj je buzen vysokofrekvenčním generatorem česar pračujíčím na frekvenči 13.56 MHz s maximalním vákonem 300 W. Vákon dodavaná do plazmatu je behem depoziče meren wattmetrem generátoru. Vysokofrekvenční signal je ze zdroje veden pres prizpusobovačí LC člen a oddelovačí kondenzator C0. Stejnosmerneho predpetí merí elektronika generatoru. Električke sčhema je na obrazku 9.1. Horní elektroda reaktoru o prumeru 38 čm je pohybliva. Její vzdalenost od dolní elektrody je mozne menit v rozmezí 1.0 az 6.5 čm. V nasem prípade bude v zdy pou zita maximáalnáí vzdáalenost 6.5 čm. Elektroda je zemn enaá. Spodnáí buzenáa elektroda o prumeru 40 čm je medena a slouzí zároven jako nosič substratu. Reakční komora je čerpana systáemem turbomolekulaárnáí a rota čnáí vyáv evy. Meznáí tlak dosa zitelnyá v komo re je ráadov e 10 2 Pa. Tlak byl meren kapačitronem DM 22. Tlak behem depozič se pohybuje od 1 Pa do 32 Pa. Prutoky uzívanáčh plynu jsou rízeny elektroničkámi regulátory prutoku Hastings HFC. Páry HMDSO jsou získavany odparováním kapalneho organosilikonu ze sklenene banky ponorene do vodní lázne termostatu. Prutok monomeru je regulován jehlovám ventilem a vypočítavan z narustu tlaku p za čas t po uzavrení čerpačího otvoru. Vásledná prutok je dan vztahem
Q    Ap V At patm'
(9.1)
kde V je objem komory a patm je atmosférický tlak. Jestliže je tlak vyjádřen v Pa, objem v cm3 a Cas v minútach, pak je jednotkou průtoku standardní kubický centimetr sccm. Plyny jsou smesovany a promíchavány mimo reaktor ve smesovaci a do reakcní komory jsou vedeny pres otvory horní elektrody. Otvory jsou v elektrode rozloženy stredove symetricky v kruhu o prumeru 18 cm. Cele experimentalní usporadání je na obrázku 9.2.
Obmžek 9.1: Schema zapojení depožicní aparatury
Obrázek 9.2: Depoziční aparatura. A - ocel, B - měď, C - mosaz, D - teflon, E - flexon, F - tesnení. 1 - stínení, 2 - horní elektroda se sprchovou hlavou, 3 - spodní elektroda - drZak substrátu, 4 - kapacitron, 5 - čerpaní, 6 - prívod plynu.
9.2.2   Dílčí úlohy laboratorního cvičení
1. zapnutí čerpacího systemu, porozumnení funkci ventilu (čerpaní pres odbočku a vymrazovačku nebo prímo vakuovou linií) - zdokumentovaní experimentalního
uspořádání do protokolu k praktiku (textem a fotografiemi)
2. stanovení nulove hodnoty kapacitronu - zdokumentování postupu a nalezene hodnoty do protokolu
3. stanovení natekání do aparatury - zdokumentovaní postupu a nalezene hodnoty do protokolu
4. nastavení prutoku kyslíku pomocí elektronickeho prutokomeru - zjistení tlaku v aparature pro nekolik ruzních hodnot prutoku (5 az 45 sccm)
5. nastavení prutoku par hexametyldisiloxanu pres jehloví ventil (prutok priblizne 4sccm) - zdokumentovíaní postupu do protokolu zaznamenaíní tlaku
6. pripravení 10% smesi hexametyldisiloxanu v kyslíku - zdokumentovaní postupu
7. zapalení vf víboje, manualní prizpusobení víboje, testovíní ruzních víkonu (50 az 250 W) - zaznamenaní samopredpetí pro ruzne víkony
8. ukoncení depozice, vytazení vzorku