Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники»
Контрольная работа
по дисциплине «Программно-управляемое технологическое оборудование»
Вариант № 15
Выполнил:
Студентка 5-го курса заочного отделения группы
Ромашкина А.П.
Гр. 990241
Минск, БГУИР 2024
Содержание
Оборудование для атомно-слоевого осаждения покрытий 3
Устройство установки для сканирующей электронной литографии 6
Классификация методов ХОГФ 12
Список использованной литературы 16
Оборудование для атомно-слоевого осаждения покрытий
Атомно-слоевое осаждение, АСО (Atomic layer deposition, ALD) – это тонкопленочная технология, которая позволяет производить совершенно новые и высокотехнологичные продукты. АСО является мощным инструментом для производства в области наноразмерных систем, где требуется наносить совершенно беспористые, равномерные покрытия с прецизионной точностью по толщине на подложки сложной формы или на структуры с высоким аспектным соотношением [1].
Атомно-слоевое осаждение, АСО (аtomic layer deposition) — это химический метод нанесения сверхтонких плёнок из газовой фазы. Метод основан на поверхностно-контролируемых и самонасыщаемых реакциях адсорбции между поверхностью и газовыми прекурсорами. Рост плёнок осуществляется за счет последовательного нанесения атомных слоев, обеспечивая точный контроль толщины плёнки и ее химического состава [1].
Принцип формирования пленки АСО показан на рисунке 1.
Рисунок 1 – Принцип формирования пленки АСО
Атомно-слоевое осаждение, АСО (Atomic layer deposition, ALD) – это тонкопленочная технология, которая позволяет производить совершенно новые и высокотехнологичные продукты. АСО является мощным инструментом для производства в области наноразмерных систем, где требуется наносить совершенно беспористые, равномерные покрытия с прецизионной точностью по толщине на подложки сложной формы или на структуры с высоким аспектным соотношением.
Пленки, созданные при помощи этого метода, обладают высокой однородностью. Способность технологии АСО выращивать конформные пленки на структурах с высоким аспектным соотношением наиболее актуально для создания микро электромеханических систем (MEMS). Покрытия, нанесенные при помощи метода АСО, повышают надежность MEMS, обеспечивают защиту поверхности, сводят к минимуму механический износ. ALD-покрытия используются также в качестве изолятора, способствуя рассеиванию заряда и улучшая функциональные возможности поверхности МЭМС устройств [1].
Другое применение технологии АСО — это создание новых структур. Так в последнее время ALD активно используется для фабрикации НЭМС (наноэлектромеханические системы). При изготовлении НЭМС применяют комбинацию технологий ALD и MLD (Molecular Layer Deposition). При помощи MLD создаются точные жертвенные слои. После ALD и MLD обработки эти слои удаляются. Жертвенные слои становятся воздушными зазорами, которые необходимы для изготовления механических переключателей и мостов. Покрытые методом ALD углеродные нанотрубки или нановолокна также используются для создания датчиков в МЭМС/НЭМС устройствах [1].
Еще одной важной областью применения технологии АСО является изготовление микроканальных пластин (МКП), применяемых в оптике рентгеновских аппаратов. МКП нужны для выставления точного фокуса рентген-излучения. Полые стеклянные трубки, являющиеся материалом для изготовления МКП, покрываются изнутри конформным металлизированным покрытием, которое изготавливается при помощи атомно-слоевого осаждения.
Значительным преимуществом технологии АСО является ее исключительная способность защищать металлические изделия от коррозионных процессов. Это позволяет значительно увеличить продолжительность службы промышленных деталей, позволяет сэкономить материалы и снизить общие затраты.
Рост тонких пленок в АСХОГФ (рисунок 2, 3) процессах осуществляется путем чередующейся (дискретной) подачи потока реагентов на подложку с последующей хемосорбцией и поверхностной самоограничивающейся реакцией. Рост пленок проводится при температуре в пределах температурного окна процесса, когда скорость осаждения не зависит от температуры осаждения. Поочередная подача разных реагентов позволяет осаждать пленки сложных составов. Самоограничивающийся механизм реакции позволяет осаждать конформные тонкие пленки с точным управлением толщиной на большой площади, пленки выращиваются послойно с моноатомной точностью. Другим преимуществом АСХОГФ процессов по сравнению с традиционными ХОГФ процессами является то, что реакционно-способные газы подаются в реактор раздельно [2].
Рисунок 2 – Трубчатый проточный АСХОГФ реактор с горячими стенками
Рисунок 3 – Устройство АСХОГФ реактора с поштучной обработкой пластин
(1 – душевая головка для ввода газов, 2 – подложка, 3 – нагреватель, 4 – вкладыш для ограничения объема, 5 – порт откачки, V1 – объем между подложкодержателем и верхней крышкой реактора, V2 – объем под нагревателем).
В традиционных ХОГФ процессах поверхностная адсорбция и реакция реакционных газов происходит одновременно. Для того, чтобы выполнить атомно-слоевой рост, важно разделить адсорбцию и реакцию. В атомно-слоевой эпитаксии Самоограничивающийся процесс газовой адсорбции выполнялся с использованием металлоорганических и хлоридных газов, которые образуют сильные химические связи между поверхностными атомами и адсорбированными молекулами. Для того, чтобы предотвратить любые загрязнения в растущей пленке, должны использоваться простые реакционные газы без углерода или галогенов, такие как SiH4 или GeH4. При использовании таких гидридных газов очень важно управлять удаление водорода с поверхности (рисунок 4) [2].
Рисунок 4 – Схематическое изображение самоограничивающейся адсорбции и быстрой реакции (а) и самоограничиваюшейся реакции гидридов (б) для атомно-слоевого роста на основе модели Ленгмюра