Vytvářeni vrstev • galvanicky • chemicky • plazmatem • ve vakuu Vrstvy ve vakuu • povlakování • merení tloušťky vrstvy behem depozice • MBE F6450 1 / 40 Velmi stručná historie (více na www.svc.org) • 1857 - Faraday, obloukové vyparovaní • 1884 - Edison - patent na termainí a obloukovou depozici tenkých vrstev z pevnách latek • 1907 - Pirany - patent na E-beam tavení • 1912 - vyparovaní z kelímku • 1940 - E-beam naparovaní, magnetron • 1945 - opticky filtr s multivrstvou • 1947 - Al vrstva na zrcadlo o prumeru 5 m pro dalekohled • 1981 - PVD - tvrde vrstvy na nastroje • 1998 - DLC - vrstva na ziletkích, komercní vyroba F6450 2 / 40 Povlakovaní • CVD -chemical vapor deposition • PVD - physical vapor deposition • naparovaní • elektronové delo • naprasovaní • laserová depozice • PACVD - plasma assisted CVD • za atmosferickeho tlaku • za nízkeho tlaku • plasmová depozice • laserová depozice F6450 3 / 40 Vypařeni materiálu zahřátím na vysokou teplotu • lodička z těžko tavitelného materiálu • zahřátí průchodem el. proudu • velmi jednoduchá aparatura • nehodí se pro vsečhny materialy F6450 4 / 40 B / 40 F64B0 7 I 4O F6450 S / 40 □ s - = F6450 g j 40 () □ &l - F6450 10 f 40 Elektronové dělo o F6450 11 / 40 F645O 12 I 4O □ &l - F6450 13 j 40 1 www.shm-cz.cz □ a - ■» S -00,0 F6450 15 / 40 Magnetron o □ &> - F6450 16 / 40 PLD - pulse laser deposition o □ &i - F6450 17 / 40 PACVD - plasma assisted CVD Rozdelení podle napájení: • DC power • LF power • RF power • CCP - kapacitne vazane plazma • ICP - induktivne vazane plazma • microwave power F6450 18 f 40 PACVD 19 / 40 () F6450 Metoda MBE - Molecular Beam Epitaxy o □ g - F6450 20 / 40 ohrev podložky a motor kr*opaflei* s proměnnou rýchlosť stínftko kvadrupólový podložky hmotnostní spektometr 0 □ rSi - F6450 21 / 40 • velke níroky na vakuum, tlak 10-10 mbar • velka cistota vstupních materialu • kvantove tecky, supermrízky, periodickí potencial,... • speciílní polovodicove prvky 22 / 40 () F6450 Experiment na orbitální dráze • tlak na oběžné dráze raketoplánu ( 500 km) 10-8 torr • za štítem o průměru 3.6 m , 10-14 torr • 1994 - WSF1 - porucha orientace, STS60 2 • 1995 - WSF2 - porucha MBE, STS69 • 1996 - WSF3 - uspech 7 vrstev GaAs/AlGaAs, STS80 2http://mek.kosmo.cz/pilJety/usa/sts/sts-60/index.htm a - F6450 23 / 40 Měření tloušťky tenké vrstvy • Měření behem depozice • Odporový a kapacitní monitor • Oscilátor • Opticke metody • Meření po depozici • Gravimetrická metoda • Mikroskopicke metody • Optickýe metody • Calo tester F6450 24 / 40 Merení tlouStky pomocí kapacitního a odporového monitoru □ 3> -š -O^O () F6450 25 j 40 Metoda měření změny frekvence oscilaci krystalu d = QQ K (TF - Tq ) qf qq - je hustota deponovaného materiálu, qf - je hustota krystalu, TF - perioda kmitu krystalu s vrstvou, Tq - perioda kmitu krystalu před depozicí —0.55" [1.4 cm]— <-- 1 ^ R Fig. 6.3 Shape of INFICON quartz crystals Optické metody Měřeni po depozici pomoci mikroskopických a optických metod Mikroskopické metody • SEM • AFM • konfokální mikroskop Optické metody • transmisivitá • interferenční metody • elipsometricke metody () F6450 28 / 40 Opticky interferometr - Tolanského metoda 9 29 / 40 F6450 Colo tester 4 www.shm-cz.cz () F6450 31 j 40 Příklady využití tenkých vrstev • výroba obrazovek • výroba optických prvků • sůblimaCní a getrove vývevy • povlakovaní obrabecich nastroj ů • výroba CD, DVD, ... • barierova vrstva pri výrobe plastových lahvý 32 / 40 F6450 Výroba obrazovek - CRT • nanášení Al ná vnitrní stenu sklenene banky • naparovaní z W spirály • tlak < 5 x 10-7mbar • čas na celá proces 10 minut () F6450 33 / 40 Hubble Space Telescope • výroba 1977-1979 • broušení 1979-1981 • prumer 2,4 m, celková hmotnost 11 t • presnost broušení 30 nm • odrazne vrstvy - Al 76.2 nm, fluorid horníku - 25.4 nm • vypustení - 24.4.1990, let STS 31 F6450 34 / 40 SublimaCné a getrove vyvevy • Sublimační vývěvy • opakovaně vytváření tenkě vrstvy Ti • chěmisorpcě plynu • nečerpá čhem. inertní plyny • iontove sublimační vyvevy • Getrove vyvevy • aplikace u uzavrenych systémů • Ba a jeho slitiny • čhemisorpce plyny F6450 35 / 40 Povlakováná obrabecách nastrojů Bariérová vrstva při výrobě plastových lahvi PET • transparentní barierova vrstva SiOx • zlepšení vlastností plastů • zabranit pronikaní plynů zejmena O2 a CO2 • PACVD - mikrovlnne plazma • kapacita ~ 10000 lahví za hodinů 38 / 40 () F6450 Závěr Povlakování je duležite pro: • mikroelektroniku • automobilová prumysl • opticke zarízení • medicánskáe aplikace • dekorace • soláarná panely • stavební prumysl 39 / 40 () F6450 Literature • R.V.Stuart: Vacuum Technology, thin films and sputtering, Academic press, 1983 • L. Eckertova: Fyzika tenkých vrstev, SNTL, Praha, 1973 • www.svc.org • www.fzu.cz • www.shm-cz.cz • www.pfeiffer-vacuum.net • www.vakspol.cz • en.wikipedia.org/wiki/maimpage □ rSi - F6450 40 / 40