Bài giảng: Phún xạ_Đại học Bách khoa Hà Nội pdf

Ph Ph ú ú n x n x ạ ạ Lê Tuấn Đại học Bách khoa Hà Nội Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 2 2 2/2/2006 2/2/2006 Đ Đ ạ ạ i h i h ọ ọ c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N ộ ộ i i Ph Ph ú ú n x n x ạ ạ (ti (ti ế ế p) p) Sơ đồ hệ thống thiết bị phún xạ Bia Nước làm lạnh Mâm đỡ bằng Cu Nguyên tử phún xạ Nguyên tử Ar nhanh Đế bán dẫn Nguyên tử phún xạ ngược Súng ion Plasma Ar Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 3 3 2/2/2006 2/2/2006 Đ Đ ạ ạ i h i h ọ ọ c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N ộ ộ i i Ph Ph ú ú n x n x ạ ạ (ti (ti ế ế p) p) Sơ đ Sơ đ ồ ồ b b ố ố tr tr í í c c á á c b c b ộ ộ ph ph ậ ậ n thi n thi ế ế t b t b ị ị ph ph ú ú n x n x ạ ạ Khí vào Bơm chân không Nguồn điện Bia Phiến bán dẫn Đế Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 4 4 2/2/2006 2/2/2006 Đ Đ ạ ạ i h i h ọ ọ c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N ộ ộ i i Ph Ph ú ú n x n x ạ ạ (ti (ti ế ế p) p) Cơ ch Cơ ch ế ế th th ự ự c hi c hi ệ ệ n qu n qu á á tr tr ì ì nh ph nh ph ú ú n x n x ạ ạ Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 5 5 2/2/2006 2/2/2006 Đ Đ ạ ạ i h i h ọ ọ c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N ộ ộ i i Cơ ch Cơ ch ế ế th th ự ự c hi c hi ệ ệ n qu n qu á á tr tr ì ì nh ph nh ph ú ú n x n x ạ ạ (ti (ti ế ế p) p) Ph Ph ú ú n x n x ạ ạ (ti (ti ế ế p) p) 1. Nguyên t 1. Nguyên t ử ử kh kh í í Ar b Ar b ị ị phân ly do ion h phân ly do ion h ó ó a a Ar Ar → → Ar Ar + + + e + e - - 2. 2. Đi Đi ệ ệ n t n t ử ử đư đư ợ ợ c tăng t c tăng t ố ố c nh c nh ờ ờ đi đi ệ ệ n trư n trư ờ ờ ng. ng. Trong qu Trong qu á á tr tr ì ì nh chuy nh chuy ế ế n đ n đ ộ ộ ng t ng t ớ ớ i i anode, anode, trên đư trên đư ờ ờ ng đi ng đi , ch , ch ú ú ng ti ng ti ế ế p t p t ụ ụ c gây ra c c gây ra c á á c c phân ly nguyên t phân ly nguyên t ử ử Ar m Ar m ớ ớ i i . . 3. C 3. C á á c ion đư c ion đư ợ ợ c tăng t c tăng t ố ố c c c c ũ ũ ng b ng b ở ở i đi i đi ệ ệ n n trư trư ờ ờ ng v ng v à à chuy chuy ể ể n đ n đ ộ ộ ng t ng t ớ ớ i c i c ự ự c âm, va c âm, va ch ch ạ ạ m v m v ớ ớ i v i v ậ ậ t li t li ệ ệ u bia, l u bia, l à à m b m b ắ ắ n ra c n ra c á á c h c h ạ ạ t t v v ậ ậ t li t li ệ ệ u bia v u bia v à à c c á á c đi c đi ệ ệ n t n t ử ử th th ứ ứ c c ấ ấ p. C p. C á á c c h h ạ ạ t v t v ậ ậ t li t li ệ ệ u bia b u bia b ị ị ph ph ú ú n x n x ạ ạ ra khi đư ra khi đư ợ ợ c c đưa t đưa t ớ ớ i b i b ề ề m m ặ ặ t c t c á á c phi c phi ế ế n đ n đ ế ế s s ẽ ẽ l l ắ ắ ng ng đ đ ọ ọ ng v ng v à à t t ạ ạ o ra m o ra m à à ng m ng m ỏ ỏ ng trên đ ng trên đ ó ó , còn , còn c c á á c đi c đi ệ ệ n t n t ử ử th th ứ ứ c c ấ ấ p khi đi t p khi đi t ớ ớ i anode g i anode g ó ó p p ph ph ầ ầ n tăng cư n tăng cư ờ ờ ng qu ng qu á á tr tr ì ì nh ion h nh ion h ó ó a c a c á á c c nguyên t nguyên t ử ử Ar. Cột plasma Ar. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 6 6 2/2/2006 2/2/2006 Đ Đ ạ ạ i h i h ọ ọ c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N ộ ộ i i Ph Ph ú ú n x n x ạ ạ (ti (ti ế ế p) p) M M ộ ộ t v t v à à i đ i đ ặ ặ c đi c đi ể ể m c m c ủ ủ a c a c á á c h c h ạ ạ t nh t nh ỏ ỏ v v ậ ậ t li t li ệ ệ u bia ph u bia ph ú ú n x n x ạ ạ Trư Trư ớ ớ c h c h ế ế t, c t, c á á c h c h ạ ạ t nh t nh ỏ ỏ v v ậ ậ t li t li ệ ệ u bia b u bia b ị ị ph ph ú ú n x n x ạ ạ ra ngo ra ngo à à i bia i bia trung hòa v trung hòa v ề ề đi đi ệ ệ n n t t í í ch ch , nên chuy , nên chuy ể ể n đ n đ ộ ộ ng c ng c ủ ủ a ch a ch ú ú ng không ph ng không ph ụ ụ thu thu ộ ộ c chi c chi ề ề u đi u đi ệ ệ n trư n trư ờ ờ ng m ng m à à đư đư ợ ợ c quy c quy ế ế t đ t đ ị ị nh b nh b ở ở i c i c á á c va ch c va ch ạ ạ m v m v ớ ớ i c i c á á c ion Ar c ion Ar + + . . Năng lư Năng lư ợ ợ ng liên k ng liên k ế ế t c t c ủ ủ a c a c á á c nguyên t c nguyên t ử ử h h ạ ạ t v t v ậ ậ t li t li ệ ệ u bia ph u bia ph ụ ụ thu thu ộ ộ c v c v à à o nhi o nhi ề ề u u y y ế ế u t u t ố ố như c như c á á c thông s c thông s ố ố c c ủ ủ a c a c á á c ion Ar tham gia va ch c ion Ar tham gia va ch ạ ạ m, m, đ đ ị ị nh hư nh hư ớ ớ ng tinh ng tinh th th ể ể , v.v , v.v … … V V í í d d ụ ụ , gi , gi á á tr tr ị ị đ đ ố ố i v i v ớ ớ i v i v ậ ậ t li t li ệ ệ u Ge khi d u Ge khi d ù ù ng c ng c á á c ion Ar c ion Ar + + c c ó ó đ đ ộ ộ ng năng ng năng 1.2 KeV l 1.2 KeV l à à v v à à o kho o kho ả ả ng ~ 15 eV. ng ~ 15 eV. Do c Do c ó ó đ đ ộ ộ ng năng l ng năng l ớ ớ n nên c n nên c á á c h c h ạ ạ t nh t nh ỏ ỏ v v ậ ậ t li t li ệ ệ u bia c u bia c ó ó th th ể ể gây ra c gây ra c á á c hi c hi ệ ệ u u ứ ứ ng ng ph ph ụ ụ như nhi như nhi ễ ễ m b m b ẩ ẩ n th n th ứ ứ c c ấ ấ p, v.v p, v.v … … Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 7 7 2/2/2006 2/2/2006 Đ Đ ạ ạ i h i h ọ ọ c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N ộ ộ i i Ph Ph ú ú n x n x ạ ạ (ti (ti ế ế p) p) C C á á c ph c ph ả ả n n ứ ứ ng do va ch ng do va ch ạ ạ m v m v ớ ớ i đi i đi ệ ệ n t n t ử ử Ion h Ion h ó ó a phân ly phân t a phân ly phân t ử ử : : AB + e AB + e - - → → A A + + + B +2e + B +2e - - Phân ly Phân ly AB + e AB + e - - → → A + B + e A + B + e - - Phân ly k Phân ly k è è m theo g m theo g ắ ắ n k n k ế ế t t đi đi ệ ệ n t n t ử ử AB + e AB + e - - → → A + B A + B - - Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 8 8 2/2/2006 2/2/2006 Đ Đ ạ ạ i h i h ọ ọ c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N ộ ộ i i Cơ ch Cơ ch ế ế v v à à hi hi ệ ệ u su u su ấ ấ t ph t ph ú ú n x n x ạ ạ c c ủ ủ a c a c á á c v c v ậ ậ t li t li ệ ệ u đơn ch u đơn ch ấ ấ t t Ph Ph ú ú n x n x ạ ạ (ti (ti ế ế p) p) Hiệu suất phún xạ S = Số ion bứt ra/số ion bắn phá Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 9 9 2/2/2006 2/2/2006 Đ Đ ạ ạ i h i h ọ ọ c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N ộ ộ i i Ph Ph ú ú n x n x ạ ạ (ti (ti ế ế p) p) C C á á c h c h ợ ợ p ch p ch ấ ấ t v t v ậ ậ t li t li ệ ệ u bia c u bia c ó ó th th ể ể đư đư ợ ợ c d c d ù ù ng đ ng đ ể ể t t ạ ạ o m o m à à ng ng trên phi trên phi ế ế n đ n đ ế ế Ở Ở đi đi ề ề u ki u ki ệ ệ n tương quan t n tương quan t ố ố c đ c đ ộ ộ A = 0.8 B A = 0.8 B V V ậ ậ t li t li ệ ệ u đ u đ ế ế A A 5 5 B B 5 5 A A 5 5 B B 4 4 A A 5 5 B B 4 4 . V V ậ ậ t li t li ệ ệ u m u m à à ng m ng m ỏ ỏ ng ng A A 4 4 B B 5 5 A A 4 4 B B 4 4 A A 4 4 B B 4 4 . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 10 10 2/2/2006 2/2/2006 Đ Đ ạ ạ i h i h ọ ọ c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N ộ ộ i i H H ệ ệ th th ố ố ng ph ng ph ó ó ng đi ng đi ệ ệ n c n c ó ó hai hai b b ả ả n c n c ự ự c song song cho ph c song song cho ph ú ú n n x x ạ ạ m m ộ ộ t chi t chi ề ề u Ph Ph ú ú n x n x ạ ạ (ti (ti ế ế p) p) u Các thông số công nghệ thường dùng: • Chân không: 10 -7 torr •Áp suất hơi Ar: 20 – 100 mtorr • Điện áp: 2 – 5 kV Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com [...]... magnetron 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 17 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Đường sức từ trường 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 18 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Cơ chế của sự rỉ (ăn mòn) bia 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 19 Simpo PDF Merge and Split Unregistered... http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Phún xạ một chiều (DC) và xoay chiều tần số radio (RF) 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 13 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Phún xạ dùng súng magnetron 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 14 Simpo PDF Merge and... 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 24 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Vi cấu trúc của các màng mỏng phún xạ 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 25 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Thiết bị phún xạ... http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Cải thiện việc sử dụng bia 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 20 Cải thiện việc sử dụng bia nhờ thay đổi hình dạng các nam châm (tiếp) 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 21 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp)... Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Súng magnetron thương mại 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 15 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Magnetron công nghiệp dạng tròn (trái) và phẳng (phải) 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 16 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Chuyển...Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Hệ thống phóng điện cải tiến cho phún xạ Các thông số công nghệ thường dùng: Chân không: 10-7 torr Áp suất hơi Ar: 1 – 5 mtorr Điện áp: 500 – 1000 V (một chiều hay xoay chiều tần số radio) 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 11 Phún xạ hóa học Trong quá trình phún xạ, một hay nhiều thành phần của... Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 27 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Cám ơn đã theo dõi !!! Mọi góp ý, bổ sung xin gửi đến: Dr Le Tuan Hanoi University of Technology Institute of Engineering Physics Dept of Electronic Materials 2nd Floor, C9 Building 1 Dai Co Viet Str., Hanoi, Vietnam Mobile: 0912 560 536 E-mail: le.tuan@vnn.vn 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội. .. Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 26 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Các ưu điểm của phương pháp phún xạ Tốc độ mọc màng cao Diện tích của màng mỏng lớn, với độ đồng đều cao Có tính bám dính tốt giữa các vật liệu màng mỏng và đế nên có thể thay đổi ứng suất trong màng mỏng Có thể tạo màng phún xạ kim loại, điện môi hay bán dẫn Có thể tạo màng phún. .. mỏng phún xạ tồn tại dưới dạng các ion/tổ hợp mang điện và được vận chuyển bởi điện trường Tại không gian gần/tại bề mặt đế, các thành phần đó tham gia phản ứng hóa học với các thành phần khác sẵn có hay cũng được vận chuyển tới để tạo thành vật liệu cuối cùng và lắng đọng trên bề mặt đế Cần để ý tới hiện tượng ăn mòn (rỉ) do môi trường khí 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 12 Simpo PDF Merge... bia trong quá trình phún xạ Magnetic Field Shape (Phân bố từ trường): Thay đổi phân bố từ trường trong không gian gây ra sự biến đổi tương tác giữa plasma với anode nhằm điều chỉnh áp suất làm việc cực tiểu 2/2/2006 Đại học Bách khoa Hà Nội họ Bá Hà 23 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Phún xạ (tiếp) Cơ chế lấp đầy các rãnh, bước trong màng mỏng phún xạ Năng lượng . x ạ ạ Lê Tuấn Đại học Bách khoa Hà Nội Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 2 2 2/2/2006 2/2/2006 Đ Đ ạ ạ i h i h ọ ọ c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N ộ ộ i i Ph Ph ú ú n. x ạ ạ (ti (ti ế ế p) p) Sơ đồ hệ thống thiết bị phún xạ Bia Nước làm lạnh Mâm đỡ bằng Cu Nguyên tử phún xạ Nguyên tử Ar nhanh Đế bán dẫn Nguyên tử phún xạ ngược Súng ion Plasma Ar Simpo PDF Merge and Split Unregistered. suất phún xạ S = Số ion bứt ra/số ion bắn phá Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 9 9 2/2/2006 2/2/2006 Đ Đ ạ ạ i h i h ọ ọ c B c B á á ch khoa H ch khoa