Aparatura do osadzania warstw metodami:

Transkrypt

1 Aparatura do osadzania warstw metodami: Rozpylania mgnetronowego Magnetron sputtering MS Rozpylania z wykorzystaniem działa jonowego Ion Beam Sputtering - IBS Odparowanie wywołane impulsami światła z lasera Pulsed Laser Deposition - PLD

2 Technologie cienkowarstwowe w IFM PAN MBE + analityka Komora załadowcza Magazyn próbek Walizka próżniowa MS + IBS + PLD Komora załadowcza Magazyn próbek Komora rozdzielająca Spektroskopia elektronowa XPS, AES, LEED Mikroskopia sond skanujących i spektroskopia tunelowa Komora technologiczna Osadzanie: komórki efuzyjne i działa elektronowe Badania strukturalne RHEED, LEED Osadzanie warstw metodą rozpylania magnetronowego Osadzanie warstw metoda ablacji laserowej Osadzanie i trawienie warstw z wykorzystaniem dział jonowych, Spektrometria masowa Komora rozdzielająca Clean room z wyposażeniem do preparatyki niezbędnej przy litografii elektronowej Litografia elektronowa Skaningowy mikroskop elektronowy z wyposażeniem do litografii elektronowej Analiza składu metodą EDS

3

4 Magazyn próbek MS Komora rozdzielająca Komora załadowcza PLD IBS Tor optyczny lasera

5

6 Nośniki podłoży (PREVAC) Ten sam typ nośników stosowany we wszystkich aparaturach (MBE, analityka, PLD, IBS, MS) zapewnia: transfer pomiędzy komorami (komory rozdzielające, walizka próżniowa) w warunkach UHV, osadzanie w szerokim zakresie temperatur do 1000 o C montaż kwarcu do pomiaru grubości (szybkości osadzania) montaż puszki Faradaya

7 MS magnetron sputtering Pierwszy system do osadzania metodą rozpylania jonowego realizowany przez PREVAC Pierwotnie 5 źródeł, obecnie 6 (Thin Film Consulting) Konfiguracja konfokalna Zasilanie 3xDC 2xRF Konfiguracja źródeł: konfokalna-podłoże umieszczone centralnie lub planarna podłoże na ramieniu przemieszczającym się nad poszczególne źródła

8 Konfiguracja planarna źródeł

9 Dwie stacje nośników podłoży Przesłona Przesłona umożliwiająca osadzanie warstw klinowych W konfiguracji konfokalnej (podłoże umieszczone centralnie) można osadzać dwa kliny z wzajemnie prostopadłym gradientem grubości. W konfiguracji konfokalnej można osadzać stopy (równoczesna praca kilku źródeł) lub warstwy wielkokrotne. Odległość źródła podłoże około 20cm W konfiguracji planarnej można osadzać warstwy wielokrotne z kolejnych źródeł lub mieszając materiały z dwóch sąsiadujących źródeł (co-sputtering). Odległość źródło podłoże regulowana w zakresie 4 25 cm.

10 PLD Podstawowe przeznaczenie: Osadzanie warstw wieloskładnikowych (w metodzie PLD uzyskuje się dobre odwzorowanie składu targetu) Osadzanie warstw tlenkowych Możliwość zamontowania 6 targetów (rozmiar targetu Φ max = 25 mm, dowolny kształt) Możliwość transferu targetów poprzez komorę załadowczą Analiza gazów resztkowych Temperatura podłoża do 1000 o C Pomiar grubości i szybkości osadzania Możliwość wykonania warstw klinowych (dwa wzajemnie prostopadłe kliny) Nanoszenie wielowarstw można zautomatyzować dzięki specjalnemu oprogramowaniu.

11 Schemat aparatury PLD UHV chamber substrate holder target motorized mirror (beam switch) scanning lense 1064 nm 532 nm Nd:YAG Laser 355 or 266 nm

12 Laser Nd:YAG Quantel YG 980 może generować 4 długości fali: 1064 nm Podczerwień o mocy 2.55 J 532 nm Zieloną o mocy 1.65 J 355 nm Bliski nadfiolet o mocy 0.85 J 266 nm Nadfiolet o mocy 0.23 J Wielkość plamki po skupieniu na targecie wynosi 2-3 mm w zależności od długości fali.

13 Maksymalne prędko dkości nanoszenia wynoszą kilkadzisiąt A/s. Można je zmniejszyć do dziesiątych częś ęści A/s zmieniając: o Opóźnienie wzmacniacza zmniejszenie mocy wyjściowej lasera (min. 10%) o długo ugości fali wyjściowej (1064, 532, 355, 266 nm) o częstotliwo stotliwości strzałów (10, 5, 2, 1 Hz) o odległość próbki od podłoża (w zakresie 6 12cm) Materiał Prędkość Moc Dł. fali A/s mj Co 0, Co 0, Co 0, Co 0, Co 0, Au 0, Au 0,

14 IBS Podstawowe przeznaczenie: Osadzanie warstw wieloskładnikowych Możliwość zamontowania 3 lub 4 targetów (rozmiar targetu Φ = 50 mm lub 50x50mm), Analiza gazów resztkowych Temperatura podłoża do 1000o C Pomiar grubości i szybkości osadzania Możliwość wykonania warstw klinowych (dwa wzajemnie prostopadłe kliny) Możliwość rotacji nośnika podłoży Uchwyt dla czterech targetów Jonowe trawienie warstw przez maski wytworzone w procesie litografii elektronowej Możliwość kontroli składu trawionego (rozpylanego materiału) analiza e/m

15 Osadzanie warstw Ion beam sputtering (tylko działo podstawowe - 1) Ion Beam Sputtering with Ion Assisted Deposition (oba działa) Trawienie jonowe Ion etching (działo 2, analiza e/m) ultra high vacuum chamber 5x10-4 p Ar 5x10-5 mbar substrate holder (with tilt) neutralizer Działa jonowe Energia jonów 2000eV Prąd jonowy 20mA Możliwość pracy z gazami aktywnymi chemicznie 1 neutralizer main source assist source 2 m/e Maksymalna szybkość osadzania dla Cu = 0,15A/s targets holder mass spectrometer

16 MS 2xDC, 1xRF BESTEC MS, PLD, IBS PREVAC

17