Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции,

ордена Трудового Красного Знамени

Государственный Технический Университет им. Н. Э. Баумана








Отчёт по научно-исследовательской работе

Исследование технологических режимов тонкопленочной металлизации

Факультет «Машиностроительные технологии»

Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»














Выполнил:

Рубцов М.А.

Группа: МТ11-18(М)

______________

Руководитель:

Боброва Ю. С.

______________










Москва

2015



Реферат к отчёту по научно-исследовательской работе

Отчёт 20 стр., 11 рисунков, 1 таблица

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЕ НАПЫЛЕНИЕ, НАПЫЛИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, РАВНОМЕРНОСТЬ НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЁНОК, АДГЕЗИЯ НАНЕСЕНИЯ МЕДИ, ОТКАЧКА КАМЕРЫ, РЕЖИМЫ НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЁНОК

Отчёт выполнен с использованием среды Microsoft Office Word 2010 и Microsoft Office Excel 2010.

Целью научно-исследовательской работы является отработка режимов нанесения меди на пластину с полимерными материалами с удовлетворительными адгезионными свойствами.

Отчёт по научно-исследовательской работе содержит следующие подразделы:

Электронно-лучевое нанесение тонких плёнок, используемые материалы, адгезия, методы измерения адгезии, измерение адгезии методом отрыва, установка электронно-лучевого напыления Temescal FC2000, механический адгезиметр покрытий Elcometer 106, нанесение тонких плёнок, откачка камеры с полимерными материалами, адгезионный подслой.







Содержание



Введение 3

1 Теоретические сведения 4

1.1 Электронно-лучевое нанесение тонких плёнок 4

1.2 Используемые материалы 5

1.2.1 Титан 5

1.2.2 Хром 5

1.2.3 Медь 5

1.3 Адгезия 6

1.3.1 Механическая устойчивость проводящих структур 6

1.3.2 Классификация поверхностей раздела 6

1.3.3 Условия возникновения адгезионного соединения и типы связей на границе раздела 7

1.3.4 Факторы, влияющие на адгезивную способность пленок 7

1.4 Методы измерения адгезии 8

1.5 Измерение адгезии методом отрыва 9

2 Оборудование 10

2.1 Установка электронно-лучевого напыления Temescal FC2000 10

2.2 Механический адгезиметр покрытий Elcometer 106 12

3 Эксперименты 13

3.1 Нанесение тонких плёнок 13

3.2 Откачка камеры с полимерными материалами 15

3.3 Адгезионный подслой 17

Выводы 18

Заключение 19

Список источников информации 20









Введение

В современном мире необходимо стремиться более точно изготавливать любую продукцию. Наибольшая точность необходима в электронной промышленности. Одним из наиболее важных этапов создания современной электроники, является нанесение тонких плёнок. Одним из лучших современных методов, является электронно-лучевое напыление. Однако любую установку ещё необходимо грамотно настроить, для получения максимально точных покрытий.

Электронный луч по удельной энергетической мощности, легкости управления, эффективности и локальности нагрева превосходит все известные источники, уступая лишь лазерному излучению. Однако, в отличие от лазерного излучения, электронный луч может иметь произвольную форму. Его преимущества также в том, что он не вносит примесей в обрабатываемый материал, может работать в агрессивной или инертной среде.

В производстве широко используется электронно-лучевые испарители, дающие возможность получения тонких пленок металлов, сплавов и диэлектриков. Хорошая фокусировка электронного пучка позволяет получать большую концентрацию мощности (до 5·108 Вт/см2) и высокую температуру, обеспечивая возможность испарения с большой скоростью даже самых тугоплавких материалов. Быстрое перемещение нагретой зоны в результате отклонения потока электронов, регулировка и контроль мощности нагрева и скорости осаждения создают предпосылки для автоматического управления процессом. В методе эффективно реализуется автотигельное испарение материала, поэтому он обеспечивает высокую чистоту и однородность осаждения. [3]



1 Теоретические сведения

1.1 Электронно-лучевое нанесение тонких плёнок

Электронно-лучевые пушки широко используются дня нанесения тонких плёнок в случаях, когда необходима высокая чистота процессов. Сущность электронно-лучевого воздействия состоит в том, что кинетическая энергия электронного пучка (импульсного или непрерывного) превращается в зоне обработки в тепловую. Так как диапазоны мощности и концентрации энергии в луче велики, возможно получение всех видов термического воздействия на материал: нагрев его до заданных температур, плавление и испарение с высокими скоростями. Благодаря возможности концентрации тепловой энергии во всем диапазоне термического воздействия, необходимого для распыления практически любого материала и ведения процесса в вакууме, обеспечиваются чистота обрабатываемого материала, а также полная автоматизация оборудования. В простейшем случае электронный пучок направляется на испаряемый материал отвесно сверху или под косым углом к поверхности (Рис. 4). [3]

Рисунок 1 – Схема работы электронно-лучевого испарителя

Испаряемый материал затем попадает на пластину в виде тонкой плёнки (эффект падающего снега). Одним из главных критериев данной процедуры является неравномерность. Целью проекта является создание конструкции оснастки, которая позволит уменьшить неравномерность за счёт различных видов вращения пластин. Таким образом, задачей проекта становится анализ вариантов исполнения оснастки для получения наилучшей равномерность получаемых тонких плёнок материалов.

1.2 Используемые материалы

1.2.1 Титан

Титан (Ti) – легкий серебристо-белый металл. Точка плавления 1660±20 °C, точка кипения 3260 °C, соответственно равна 4,505 г/см³. Пластичен, сваривается в инертной атмосфере. Удельное сопротивление 0,42 мкОм·м при 20 °C. [4]

При обычной температуре покрывается защитной пассивирующей плёнкой оксида TiO2, благодаря этому коррозионностоек в большинстве сред (кроме щелочной).

Устойчив к коррозии благодаря оксидной плёнке, но при измельчении в порошок, а также в тонкой стружке или проволоке титан пирофорен. Титан устойчив к разбавленным растворам многих кислот и щелочей (кроме HF, H3PO4 и концентрированной H2SO4).

1.2.2 Хром

Хром - твердый, тяжелый, тугоплавкий металл голубовато-белого цвета. Хром иногда относят к чёрным металлам.

Температура плавления хрома составляет 1857°С, а температура испарения – 2672°С.

1.2.3 Медь

Медь – золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С и в широком диапазоне температур слабо зависит от температуры. Медь является диамагнетиком.

Температура плавления меди составляет 1 083,4°С, а температура испарения – 2567°С.





1.3 Адгезия

1.3.1 Механическая устойчивость проводящих структур

Адгезия пленок является одним из основных параметров, определяю­щих качество и стоимость изготавливаемых изделий. Адгезия - это воз­никновение связи между поверхностными слоями разнородных тел или 30 фаз, приведенных в соприкосновение; зависит от вида связи между кон­тактирующими объектами, механического состояния границы раздела. Величина адгезионной прочности зависит от метода ее измерения, в ча­стности, от скорости отрыва пленки от подложки. Имеет смысл гово­рить об адгезионной прочности в том случае, когда разрушение проис­ходит по границе раздела, т.е. когда прочность поверхностного сцепле­ния меньше прочности сцепления молекул каждого контактирующего тела. Общепринято называть поверхностью раздела между двумя тела­ми, находящимися в адгезионном контакте, область значительного из­менения химического состава, обеспечивающую связь, необходимую для передачи нагрузки.

1.3.2 Классификация поверхностей раздела

Различают следую­щие виды поверхностей раздела [5]:

  • Монослойная граница — простейший вид поверхности раздела,
    характеризующийся полным отсутствием переходной зоны; образуется
    на гладких формах границ при отсутствии эффектов взаимного растворения материалов и образования новых фаз.

  • Геометрически неплоская граница отличается от монослойной
    неправильной формой, обусловленной наличием шероховатости.

  • Диффузионная граница предполагает модель, которая характеризу­ется постепенным изменением химического состава в области границы.

Многофазная граница предполагает образование новых фаз в при­
граничной области за счет химических реакций. Критерием возможности
протекания химической реакции является отрицательная величина изменения изобарно-изотермического потенциала. Эффект образования новой фазы часто используется для получения прочного сцепления, однако воз­можен и противоположный эффект. Часто образование новых компози­ций в приграничной области является причиной изменения адгезионной
 прочности с течением времени за счет диффузионных процессов.


1.3.3 Условия возникновения адгезионного соединения и типы свя­зей на границе раздела

Материалами, применяемы­ми в качестве адгезионного слоя (подслоя), служат пленки хрома, тита­на, ванадия. Использование хрома в качестве адгезионного подслоя в системах с алюминиевой разводкой является нежелательным, так как алюминий в ряду электроотрицательности лежит левее хрома (потенци­ал алюминия и хрома относительно водорода составляют - 1,66 и -0,71 В, соответственно [5]). На границах пленок А1 и Сг может образоваться электролитическая пара с внутренней ЭДС, равной 0,95 В; при этом алюминий заряжается положительно, а хром - отрицательно. Если под действием внутренней ЭДС происходит электролиз, то материал алю­миниевой разводки в месте контакта будет разрушаться; приложенное электрическое напряжение стимулирует анодную коррозию алюминия. Ванадий и хром имеют одинаковый тип кристаллической решетки, межатомные расстояния которых отличаются друг от друга не более чем на 8-10 %, что позволяет этим металлам образовывать между собой ряд твердых растворов. В то же время ванадий чрезвычайно мало растворяется в алюминии. Эти свойства позволяют использовать ванадий одновременно как для получения омического контакта с резисторами, содержащими хром и его соединения, так и для экранирования окисла кремния от алюминия. Кроме того, ванадий имеет меньшее сродство к электрону, чем кислород, и не образует окисных слоев в месте контакта, приводящих к большому переходному сопротивлению.

1.3.4 Факторы, влияющие на адгезивную способность пленок


Случайные файлы

Файл
18713.rtf
69000.rtf
183900.rtf
29309-1.rtf
156081.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.