Указания по технике безопасности

А.В. Мороз Н.C. Вашурин

Основы лучевых и

плазменных технологий

Йошкар-Ола

ПГТУ

Рецензенты:

Мороз, А.В.

Основы лучевых и плазменных технологий/А.В. Мороз, Н.С. Вашурин. – Йошкар-Ола: Поволский государстенный технологический университет, 2016 – 131 с.

Оглавление

Предисловие. 5

Введение. 7

Указания по технике безопасности. 9

1. Масс-спектрометрия. 15

1.1. Теоретическая часть. 15

1.1.1. Способы ионизации. 15

1.1.2. Виды масс-спектрометров. 21

1.1.3. Характеристики масс-спектрометров и масс – спектрометрических детекторов 43

1.1.4. Детекторы ионов. 48

1.2. Порядок выполнения работы. 58

1.3. Контрольные вопросы.. 63

2. Вольт-амперная характеристика магнетронной распылительной системы. 64

2.1. Теоретическая часть. 64

2.1.1. Характеристика магнетронных распылительных систем …………………………………………………….64

2.1.2. Вольтамперные характеристики магнетронов. 68

2.2. Порядок выполнения работы.. 81

2.3. Контрольные вопросы. 88

3 Исследование характеристик плазмы при помощи фотоспектрометра 89

3.1 Теоретическая часть. 89

3.1.1 Виды спектральных анализов различных веществ. Характеристики плазмы 90

3.1.2. Излучение плазмы.. 106

3.1.3 Современное состояние техники для исследования спектра излучения плазмы магнетронного разряда. 115

3.2 Порядок проведения работы.. 123

3.3 Контрольные вопросы.. 130

Список литературы: 131

Предисловие

Настоящий лабораторный практикум предназначен для студентов, обучающихся по направлению 210100 – «Электроника и наноэлектроника». Издание может быть полезно также для студентов, обучающихся по направлениям подготовки: 20100 «Биотехнические системы и технологии»; 210400 – «Радиотехника»; 210700 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»; 220400 – «Управление в технических системах».

Настоящее издание охватывает вопросы, связанные с изучением поведения движения заряженных частиц в различных силовых полях, методиками регистрации этих частиц, а также оборудованием по генерации частиц.

Отличительной особенностью настоящего учебного пособия является то, что описанные в нем лабораторные работы разработаны непосредственно для оборудования лаборатории «Вакуумные методы получения тонких пленок» Поволжского государственного технологического университета и дают необходимые навыки и умения для освоения таких дисциплин как основы проектирования электронной компонентной базы, наноэлектроника, технология материалов и изделий электроники и наноэлектроники, основы технологии электронной компонентной базы.

Данная книга включает в себя три лабораторных работы: «Масс-спектрометрия», «Вольт-амперная характеристика магнетронной распылительной системы», «Исследование характеристик плазмы при помощи фотоспектрометра», направленные на изучение процессов генерации заряженных частиц, их регистрации различными методиками. Каждая лабораторная работа состоит из теоретической части и порядка выполнения работы. Теоретическая часть включает всю необходимую студенту информацию для успешной защиты лабораторной работы. Контрольные вопросы позволяют обучающемуся провести самоконтроль по усвоению материала по каждой теме. Поскольку вопросы, рассматриваемые в лабораторных работах включают в себя междисциплинарные отрасли, то полное описание всего теоретического материала по этим вопросам в данном издании не представляется возможным, поэтому «продвинутые» и интересующиеся студенты посредством изучения материала из приведенного библиографического списка могут более полно погрузиться в ту или иную тему.

Перед тем как приступить к выполнению лабораторных работ, представленных в данном издании, следует обязательно изучит и соблюдать правила техники безопасности при выполнении лабораторных работ, что позволит избежать несчастных случаев и сэкономит время.

Введение

В отраслях промышленности, производящих микро и наноэлектронные устройства, используют разнообразные технологические процессы, основанные на воздействии высокоэнергетических частиц на поверхность обрабатываемых деталей – подложки, функциональные слои и т.д.

Изучение кинетики взаимодействия единичной частицы с обрабатываемым материалом не несет прикладного значения, поэтому важно изучать методики исследования и регистрации взаимодействия потока высокоэнергетичных частиц с материалами и между собой. Для этого существует ряд методик, некоторые из которых описаны в данном издании.

Первая лабораторная работа посвящена изучению принципов контроля остаточных газов в вакуумных системах, основанных на масс-спектрометрическом анализе. При помощи квадроупольного масс-спектрометра измеряется кинетика откачки различными типами насосов различных частиц, содержащихся в атмосфере.

Во второй лабораторной работе исследуется метод генерации потока ионизированных частиц при помощи магнетронной распылительной системы (МРС), а также методика контроля генерируемой плазмы по вольт-амперной характеристике блока питания магнетронов. По форме вольт-амперной характеристики можно контролировать состав газовой среды в вакуумной камере.

В третьей лабораторной работе представлены современные методы спектроскопии газовых, водных и твердых сред с применением лазерных источников излучения и генераторов белого света. В лабораторной работе дается описание применения спектрофотометра AvaSpec-2048 для изучения плазмы в вакуумной камере при магнетронном распылении. Данный метод позволяет с помощью регистрируемого спектра свечения плазмы делать анализ ее состава и обеспечивать процесс контроля формирования тонких пленок различного состава.

Таким образом, в данном лабораторном практикуме охвачены вопросы, связанные с генерацией плазмы, изучением поведения потока заряженных частиц различными методами, такими как: масс-спектроскопия, изучения вольт-амперных характеристик блока питания МРС и спектроскопия.

Указания по технике безопасности