Повышение эффективности автоматизированного контроля процесса осаждения тонких пленок на основе емкостного метода

• Автор: Истомин, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Методы осаждения покрытий в вакууме.

1.2 Методы контроля толщины тонких пленок в вакууме

1.2.1 Весовой метод

1.2.2 Метод кварцевого резонатора

1.2.3 Фотометрический метод

1.2.4 Резистивный метод

1.2.5 Емкостные методы.

1.2.6 Вибрационный метод.

1.3 Выводы по первой главе и постановка задач исследований.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТРШ, НАНОСИМЫХ В ВАКУУМЕ
2.1 Емкостный метод контроля толщины покрытий, наносимых в вакууме
2.2 Разработка емкостного датчика
2.2.1 Конструкция емкостного датчика.
2.2.2 Математическая модель емкостного датчика.
2.2.3 Чувствительность емкостного датчика
2.2.4 Погрешность емкостного датчика.
2.2.5 Измерительные схемы для емкостного датчика.
2.3 Выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЙ, НАНОСИМЫХ В ВАКУУМЕ
3.1 Классификация автоматизированных систем
3.2 Разработка аппаратного обеспечения АС
3.2.1 Анализ возможных путей реализации устройства сопряжения
3.2.2 Связь УС с персональным компьютером.
3.2.3 Управление заслонкой и коммутация сигналов
3.3 Разработка программного обеспечения АС
3.4 Выводы по третьей главе.
ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЙ, НАНОСИМЫХ В ВАКУУМЕ.
4.1 Опытный образец емкостного датчика толщины покрытий и устройства сопряжения
4.2 Оборудование и техника экспериментов
4.2.1 Разработка устройства ввода данных от измерительного оборудования в ПК
4.2.2 Разработка программного обеспечения для устройства ввода данных от измерительного оборудования в ПК
4.3 Результаты экспериментального исследования датчика
4.4 Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Патона, НИКИ «Вакууммаш», Leybold-Vacuum, CIT ALKATEL, Balzers, General Electric и др. В ходе изучения технологического процесса контроля толщины покрытий было выяснено, что в настоящее время не существует универсальных методов и средств, в равной степени удовлетворяющих всем предъявляемым требованиям к методам и датчикам оперативного технологического контроля процесса осаждения покрытий в вакууме. Поэтому вопрос о выборе метода измерений и прибора должен решаться в каждом отдельном случае в зависимости от метода нанесения покрытия, свойств материала, а также от диапазона требуемых значений толщины и необходимой точности измерений. В результате появляется необходимость создания универсального датчика для контроля толщины покрытий, наносимых в вакууме, применяемых в электронной промышленности. Объектом исследования настоящей работы является технологический процесс нанесения покрытий в вакууме. Предметом исследования являются методы контроля толщины покрытий и средства построения систем автоматического контроля. Цель работы - Повышение эффективности автоматизированного контроля процесса осаждения тонких пленок на основе емкостного метода. Высокие технологии в промышленности России», (Москва, - гг. Моделирование и обработка информации в технических системах», (Рыбинск, г. XXIX конференции молодых ученых и студентов», (Рыбинск, г. VI Всероссийской научно-практической конференции», (Ярославль, г. XI Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов», (Москва, г. По материалам диссертации опубликовано печатных работ, из которых 1 патент, 8 статей и 3 тезиса в сборниках материалов конференций и симпозиумов. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и трех приложений на 9 страницах, содержит рисунок, таблиц, список источников из наименований. В первой главе проведен анализ методов осаждения покрытий в вакууме и сформулированы требования к технологическому процессу осаждения тонкопленочных покрытий в вакууме. Во второй главе проведены разработка и исследование емкостного датчика толщины покрытий, рассматриваются вопросы построения измерительных схем для датчика, оценивается погрешность и чувствительность датчика. РС, с использованием в качестве датчика толщины емкостного датчика, разработанного и теоретически исследованного во второй главе. В четвертой главе рассматриваются вопросы технической реализации и программного обеспечения емкостного датчика и системы автоматического контроля толщины покрытий, приводятся результаты их экспериментального исследования. В приложениях приведены алгоритмы работы программы и акты внедрения результатов диссертационной работы. Диссертация выполнена на кафедре вычислительных систем Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева. Основные научные и практические результаты диссертационной работы внедрены на ООО «НПП Тензосенсор» и ООО НТЦ «Интрофизика» (г. Рыбинск). ГЛАВА 1. Известно несколько классификаций методов и средств осаждения покрытий (тонких пленок) в вакууме, например, по способу генерации частиц - из твердой, жидкой и газовой фазы [1]; типу осаждаемых частиц - из атомарных, ионных и плазменных потоков [2, 3, 4, 5]; энергии и массе потоков, переносимых от источника к подложке; конструктивным особенностям или областям применения источников [6] и т. Более полная классификация методов осаждения покрытий в вакууме приведена в [6] (рис. Подвергаясь термическому воздействию, частицы нагреваемого вещества покидают испаритель и переносятся в вакууме на подложку, конденсируясь на ее поверхности в виде тонкой пленки. К достоинствам метода осаждения тонких пленок термическим испарением относятся высокая чистота осаждаемого материала (процесс проводится при высоком и сверхвысоком вакууме), универсальность (можно нанести пленки металлов, сплавов, полупроводников, диэлектриков) и относительная простота реализации. Ограничениями метода являются невоспроизводимая скорость осаждения, а также низкая, непостоянная и нерегулируемая энергия осаждаемых частиц. Рис.