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      技術交流

      轉載 多靶磁控濺射設備操作規程

      [轉載]**多靶磁控濺射鍍膜設備操作規程

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         1.準備過程   
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      ??1.1 確定水、電、氣是否安全連接,各閥門是否閉合;分子泵、各磁控靶接通冷卻水,檢查水路是否漏水。
        ?1.2 合上主柜總電源閘(Where?),打開電源開關;各單元電源與總電源接通,總電源供電。(啟動總電源前,報警選擇檔指向報警;開總電源后,A、B、C燈亮)
        ?1.3 打開冷卻水機的開關(Where?),確認循環水的流動;
        ?1.4 打開控制電源,啟動計算機并打開桌面.exe程序;
        ?1.5 基片準備(NaSiO3普通玻璃基片、Si單晶硅基片、SiO2石英基片、Cu銅基片、FeCr(FeNi)不銹鋼基片、Al2O3藍寶石基片)
        ??1.5.1、把基片切割成(或直接購買)尺寸合適的形狀(正方形28mm X 28mm 或者圓形 Φ 40mm);
        ??1.5.2、基片清洗:把基片浸入盛放酒精的大燒杯中超聲清洗5分鐘,然后取出基片浸入盛放丙酮的小燒杯,超聲清洗5分鐘,然后取出基片,用吹風機吹干,把清洗好的潔凈基片放入樣品盒備用。(注意:丙酮為易揮發有毒溶液,處理時要格外小心,打開門、窗,保持室內通風順暢,廢液迅速倒入大盆水中稀釋,然后倒入廢液池,燒杯用雙氧水清洗1-3遍)
        ?1.6 基片與靶材取放
        ??1.6.1、打開真空室的排氣閥,保證真空室內外壓力的一致,通過主面板“電動蓋控制”的“上升”按鈕打開真空室,把真空室電動蓋移向開闊的一側(注意關閉窗戶、門,減少室內的空氣流動,降低灰塵對真空室的污染);
        ??1.6.2、在電腦上的程序中通過“樣品臺”控制按鈕升降樣品臺,從樣品盒中用鑷子取出剛才的清潔基片,把清潔襯底基片固定在相應的樣品托架上(最多可以一次放六個襯底基片),如有需要對基片加熱的需要,則需找到加熱的熱源,對準基片。
        ??1.6.3、依次取下靶位上的套筒、絕緣的陶瓷半環與固定靶材的金屬環,把靶材接觸良好的一面對準靶位面放置好,然后依次上好金屬環、陶瓷半環、套筒,注意使靶材邊緣與套筒不要接觸,最好的是能保持距離2mm以上。
        ??1.6.4、把萬用表打到測(電流?)檔,迅速短接兩測試筆,若聽到報警聲,表明萬用表完好。然后用該表萬用表來測試靶材與套筒的絕緣性能,若聽到報警聲,表明靶材與套筒有接觸,需調整直到絕緣良好,然后在真空室壁的密封環上均勻涂抹上一層密封脂。
        ??1.6.5、把真空室蓋推到真空室正上方,通過主面板“電動蓋控制”的“下降”按鈕關閉真空室,注意緩慢下降,一邊下降,一邊調整,保證蓋與真空室壁的結合位置對正對準。
        ??1.6.7、調節電腦上的靶位升降與靶頭擺動按鈕,使靶面與襯底基片對準,并保持大約4-6cm的距離,樣品位置和樣品編號???。關閉真空室壁上的排氣閥。
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        2 系統預抽真空
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        ?2.1、順序開啟(電腦程序界面)機械泵按鈕(有清脆的響聲)→(電腦程序界面)預抽閥按鈕→(真空室壁外)機械泵角閥→(主柜)真空計開關;
        ?2.2、等待5-6mni,看(主柜)真空計左邊的低真空表讀數在5E0(科學計數法,讀:5乘以10的零次方)Pa以下時,關閉(真空室壁外)機械泵角閥,開啟(電腦程序界面)前級閥按鈕,開啟(主柜)分子泵綠色啟動按鈕,當分子泵抽速顯示為100L/s以上時,打開(真空室壁外)分子泵閘板閥(有很大的響聲),開始抽高真空。(注意:逆時針緩慢旋轉轉柄打開閥門,一邊轉一邊看(主柜)真空計右邊的高真空表讀數,不要使得讀數下降得太快,當讀數穩定下降,可以較快勻速把真空閥門轉柄開到最大,然后回轉半圈,以防止閘板閥門損壞)
        ?2.3、在系統預抽真空過程中,開啟襯底加熱器,可以加熱襯底,調節加熱器的功率以達到襯底溫度到達所要加熱的溫度(面板下面的設定值)。
        ?2.4、40min左右,分子泵抽速顯示為600L/s的極限抽速,真空度達到十的負三次到十的負四次方帕,此計數為本底真空度。
        ?2.5、當本底真空度達到預定要求時,開始充氣。
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        3 充氣過程(注意有兩條氣路,一為氬氣,一為氮氣,主柜的具體控制對應有待核實)
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        ?3.1、首先打開流量計電源,等待5-10mni,確保主柜上的氣體流量計的撥動開關位于關閉檔,看流量調節按鈕指示是否為零,如果不是,進行調零。(在通入氣體前必須先清洗氣路管道,這個過程大約2一3min,不必每次都清洗)
        ?3.2、逆時針全開氣瓶的安全閥(又稱高壓閥)→逆時針略開氣瓶減壓閥。何謂略開:外出氣壓不宜過高,保持壓力表上一小格(一般取為0.5)即可。
        ?3.3、將主柜上流量計的撥動開關撥至閥控位,調節相應流量計旋鈕到所需流量初值。
        ?3.4、緩慢打開真空室外相應氣路的進氣氣流角閥,待氣體流量計顯示穩定后,全開氣流角閥。
        ?3.5、通過分子泵閘板閥轉柄和氣體流量計流量調節旋鈕的協同操作,使真空室內的氣體壓力穩定到預定數值,觀察真空計示數,到起輝壓強(3~5Pa)。
        
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        4 濺射過程(主要在右側的濺射電源柜進行操作)
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        ?4.1 首先選擇樣品基片,通過計算機程序中的樣品臺旋轉按鈕選擇;在通過“升降控制”和“靶擺動控制”中的按鈕將靶極對準基片。(同樣也可以在濺射過程中進行更加精確的對準操作)要記住真空室內的樣品位置與外邊電機上標注的位置一一對應,樣品位置和樣品編號?????。
        ?4.2 直流磁控濺射
        ??4.2.1 使用直流電源時,首先打開電源開關,確定“電壓調節”旋鈕處于零位,預熱3min。
        ??4.2.2 按“模式選擇”選擇所需參數模式,通過旋鈕調節至所需參數。按動“啟動/停止”開關開啟靶極,打開各靶對應的直流電源,使靶起輝(這時可能有打火現象,是由于靶材表面不潔或有毛刺所致,屬正?,F象)。
        ??4.2.3 適當調節進氣量,使濺射室內壓強到所需工作壓強,調節不同功率(10~140W)進行預濺射,除去靶材表面污染物,預濺射時間一般為10~15mni。
        ??4.2.4 待輝光正常后,打開擋板,濺射鍍膜開始,濺射時間一般取10min或其整數倍。注意:此后鍍膜時間、樣品換位均由手動控制,例如樣品1在A位置濺射完畢后,需要在A位濺射樣品2,則應該先把樣品2轉動到A位……。
        ??4.2.5 當結束時,將“電壓調節”旋鈕旋至零,按動“啟動/停止”開關關閉靶極。
        ?4.3 射頻磁控濺射
        ??4.3.1 使用射頻電源時,首先確認RF電源的功率調節旋鈕處于零位,打開射頻電源開關(燈絲開關),預熱5min。
        ??4.3.2 選擇檔位,按下“高壓開”,通過“功率調節”旋鈕選擇合適功率。根據功率計中入射、反射功率顯示情況,適當慢慢協作調節RF匹配器自偏壓的兩個旋鈕(C1、C2),使得使得反射功率低于入射功率的4%以內,即功率計上的入射功率盡可能大,同時反射功率盡可能小,兩指針交點(駐波比)≤1.7,使靶起輝。
        ??4.3.3 通過調氣體流量,改變真空度到所需工作壓強,調節不同功率(10~140W)進行預濺射,除去靶材表面污染物,預濺射時間一般為10~15mni。
        ??4.3.4 待輝光正常后,打開擋板,濺射鍍膜開始。注意:此后鍍膜時間、樣品換位均由手動控制,例如樣品1在A位置濺射完畢后,需要在A位濺射樣品2,則應該先把樣品2轉動到A位……。
        ??4.3.5 當結束時,將“電壓調節”旋鈕旋至零,按下“高壓關”,隨后關閉電源。
        ?4.4 濺射鍍膜完畢,關閉直流或射頻電源,關閉右側濺射總控制電源以及主柜上的襯底加熱電源。
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        5 結束過程(濺射電源→襯底加熱電源→氣源→閘板閥分子泵電源→分子泵電源→前級閥→機械泵)
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        ?5.1 在濺射結束,關閉濺射電源后,關閉氣流系統。首先關閉氣流通路,關閉的順序是:先關閉氣瓶的安全閥,然后關閉壓力表閥門,再將主機柜上的流量計的撥動按鈕撥至關閉位,將旋鈕調零,然后關閉真空室外側氣路的角閥。
        ?5.2 關閉抽真空系統。首先關閉真空室外分子泵的閘板閥,再關閉分子泵電源。當分子泵的抽速讀數降至零時(這需要8-10min),關閉(電腦程序界面)前級閥,關閉(電腦程序界面)機械泵。
        ?5.3 取樣品。將(真空室壁外)通氣閥打開(或者接通所需氣體),等到真空室腔體內外的壓強相等時,按(主機柜)電動蓋“上升”開關,打開真空罩,戴潔凈手套用鑷子取出基片樣品,將試樣放在試樣袋或試樣盒中,置于干燥器中保存。
        ?5.4 取出基片樣品后(可以再添裝基片),再按(主機柜)電動蓋“下降”開關降下真空罩,將電動蓋蓋好,關閉通氣閥。打開(電腦程序界面)機械泵和預抽閥,使得真空室達到一定的真空度時,依次關閉預抽閥和機械泵,收回伸出窗外的出氣管,關閉窗戶。
        ?5.5 關閉控制電源開關,按下“終止”按鈕,關閉電源總開關,關閉冷卻水。
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        注意事項:
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        1.?空壓機:開始實驗前打開空壓機氣閥,實驗完畢后關閉氣閥。
        2.?氣體瓶:實驗結束后關閉氣瓶閥門,防止氣體泄漏。
        3.?循環水冷:開始試驗前將水冷機的兩個閥門打開(位于水冷機后面最下方),實驗完畢后將閥門關閉,防止循環水滲漏。
        4.?上蓋提升:
        方法1:確認機械手退回原位;確認閘板閥2(位于樣品室與鍍膜室中間)關閉;打開分子泵上方的鍍膜室氣閥放氣,放氣完畢后可以進行上蓋提升操作。
        方法2:確認機械手退回原位;打開閘板閥2;打開樣品室下方的樣品室氣閥將樣品室與鍍膜室共同放氣,放氣完畢后可以進行上蓋提升操作。
        5.?異常斷電:迅速關閉分子泵閘板閥1;關閉主機電源、分子泵電源、循環水冷電源;關閉水冷機閥門、空壓機閥門、氣瓶閥門;復位所有按鈕。待確認電力系統恢復后,進行正常的開機操作,確認各部分是否能夠正常工作。
        6.?循環水冷異常:迅速關閉分子泵閘板閥1;按正常順序關閉分子泵,如分子泵按鍵已經保護鎖死則直接關閉分子泵電源;關閉循環水冷電源與閥門;然后按照關機順序關機(跳過第3、4步)。待確認循環水冷系統恢復后,進行正常的開機操作,確認各部分是否能夠正常工作。
        7.?插板閥使用:使用圓盤輕輕的轉動插板閥,盡量減少使用搖柄開關閥門的次數。關閉閥門時擰到十字螺釘中心對準白線標志位時停止,力量要適中。
        
        注:建議本底真空5×10-4Pa,氬氣:20,磁性靶起輝:0~10Pa。熟悉操作規程之后,可以根據本次的試驗目的適當的調整操作順序,但是初期熟悉操作和試驗環境時一定要嚴格按照操作規程進行,同時每次要詳細填寫MP700磁控濺射使用記錄表。
        建議基片清洗步驟:
       ?。?)用洗滌劑清洗玻璃基片(帶一次性手套)。
       ?。?)將清洗過的玻璃基片再用去離子水進行超聲波清洗10min。
       ?。?)配制稀硫酸,并用其對玻璃基片進行加熱清洗。
       ?。?)用去離子水對玻璃基片進行超聲波清洗10min。
       ?。?)用自配的玻璃水清洗玻璃基片,并超聲波清洗10min。
       ?。?)用去離子水對玻璃基片進行超聲波清洗10min。
       ?。?)用丙酮對玻璃基片進行超聲波清洗10min。
       ?。?)用去離子水對玻璃基片進行超聲波清洗10min。
       ?。?)用無水乙醇對玻璃基片進行超聲波清洗10min。
       ?。?0)將清洗過的基片置于無水乙醇中備用(用前進行烘干)。
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        實驗數據記錄表
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        樣品編號:ZnO-Ga2O3_2010-01-01-AM_#01
        濺射功率(W)=濺射電壓(V)X濺射電流(A)、
        濺射電壓(V)
        濺射電流(A)
        基片溫度(℃)
        濺射時間(min)
        工作氣壓(Pa)
        預抽真空度(Pa)
        濺射氣體Ar、N2、Ar+N2
        濺射氣體流量(sccm)
        
        樣品編號說明:
      ?SampleName:ZnO-Ga2O3-
      ?ExpDate-Time:2010-01-01-AM
      ?SamplePositionNo.:#01

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        File Created Date: Sunday, January 04, 2009?? Author: Siqin.Hou?? 總詞數:4182 (張鑫偉師兄指導,侯祥胡整理,待完善)

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      本文引用地址:http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=314876
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