1.2 Лабораторное задание

1. В соответствии с изученной методикой моделирования технических систем проработать математическую модель системы нанесения пленок магнетронным распылением, используя теоретический материал по данной теме.

2. Получить вариант задания и, используя компьютерную программу «MAGNA», провести расчет и оптимизацию конструктивно-технологических параметров внутрикамерного устройства по трем критериям: равномерности пленки по толщине, производительности системы и коэффициенту использования материала мишени.

1.2.1 Техническое оснащение

Для выполнения работы необходим компьютер с установленной программой «MAGNA». Занятия проводятся в компьютерном классе МИЭТ. Специальных требований к оснащению компьютера не предъявляется, дополнительного прикладного программного обеспечения не требуется.

1.3 Методика выполнения работы

Рекомендуется следующий порядок выполнения работы:

1. Лабораторное занятие делится на два этапа:

• проработка математической модели системы нанесения пленок магнетронным распылением по изученной на лекции методике моделирования технических систем на основе теоретического материала по данной теме в рамках аудиторного занятия;

• проведение расчета и оптимизации конструктивно-технологических параметров внутрикамерного устройства по трем критериям (равномерности пленки по толщине, производительности системы и коэффициенту использования материала мишени) с использованием компьютерной программы «MAGNA» в компьютерном классе.

2. Проработка математической модели в аудитории включает следующие мероприятия:

• контрольный опрос студентов на знание методики моделирования технических систем (излагается на лекции и представлена дополнительно в электронном модуле для самостоятельной работы студентов);

• проработка математической модели системы нанесения пленок магнетронным распылением на основе знаний об объекте моделирования из ранее изученного курса «Вакуумно-плазменные процессы и оборудование» и теоретического материала данной разработки.

3. Проведение расчета и оптимизации конструктивно-технологических параметров внутрикамерного устройства в компьютерном классе с использованием компьютерной программы «MAGNA» состоит из следующих этапов:

• контрольный опрос студентов на знание проработанной в рамках аудиторного занятия математической модели (фактически допуск к работе за компьютером; студенты, не прошедшие тестирование на знание материала, к выполнению работы не допускаются);

• получение варианта задания на разработку;

• знакомство с программой «MAGNA»;

• проведение моделирования системы по полученному варианту задания.

4. Этап моделирования системы (выполнение задания) осуществляется в следующей последовательности:

• провести расчет параметров исходной конструкции внутрикамерного устройства в соответствии с заданием (пример варианта задания приведен в табл. 1.2) и оценить предложенную конструкцию по трем критериям: равномерности пленки по толщине, производительности системы (скорости осаждения пленки) и коэффициенту использования материала мишени;

• провести оптимизацию исходной конструкции внутрикамерного устройства по одному из параметров в соответствии с заданием (см. пример варианта задания, пункт «первый параметр оптимизации») и оценить полученную конструкцию по тем же трем критериям;

• провести оптимизацию исходной конструкции внутрикамерного устройства одновременно по двум параметрам в соответствии с заданием (см. пример варианта задания, пункт «второй параметр оптимизации») и оценить полученную конструкцию по тем же трем критериям;

• при отсутствии положительного результата (невыполнении критериев на заданном уровне) провести оптимизацию одновременно по трем параметрам и оценить полученную конструкцию по тем же трем критериям;

• сделать выводы о результатах моделирования и возможности проектирования предложенной конструкции внутрикамерного устройства; при отрицательном результате предложить пути совершенствования конструктивной схемы внутрикамерного устройства для достижения критериев эффективности системы.

Таблица 1.2. – Пример варианта задания.

ВАРИАНТ № 1 Угол конусности мишени , град Средний радиус мишени мм Среднее расстояние мишень-подложка , мм Ширина зоны распыления на мишени l, мм Распыляемый материал Максимальная плотность ионного тока ji, А/см2 Радиус подложки RП, мм Параметры оптимизации: 1-й параметр – угол конусности мишени  граница диапазона 2-й параметр – средний радиус мишени граница диапазона

10 80 60 40 AL 0,1 65 -10 50

5. Сдать работу преподавателю:

• показать в отчете результаты моделирования с оценкой системы по каждому из критериев и отметить вариант конструкции, наиболее удовлетворяющий предъявляемым требованиям;

• при возникновении вопросов по итогам моделирования подтвердить их, продемонстрировав преподавателю результаты на экране дисплея;

• обосновать целесообразность или нецелесообразность проектирования моделируемой системы; предложить пути совершенствования конструктивной схемы внутрикамерного устройства для достижения критериев эффективности системы.