Описание лабораторной установки

Работа проводится на установке ВУП–5. Её устройство и порядок работы изложены в техническом описании и инструкции по эксплуатации.

Задание

0. Изучить лабораторную установку (принципиальную и вакуумную схему установки, а также порядок включения/выключения)

1. Исследовать зависимость скорости травления образцов, данных преподавателем, от плотности тока пучка и энергии ионов.

2. Микроскопом измерить полученное разрешение.

3. Получить теоретические оценки скорости травления.

4. Сравнить теоретические и экспериментальные результаты.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством установки и порядком работы.

2. Провести вместе с преподавателем эксперименты по ионному травлению (образцы и технологически режимы задаются преподавателям).

3. Измерить глубину травления пленок на микроскопе МИИ-4.

4. Измерить линейные размеры полученной структуры на микроскопе Vertival, пользуясь приложенной к нему инструкцией.

5. Вычислить экспериментальные значения скорости травления, пользуясь формулой (2).

6. Вычислить теоретические значения скорости травления, пользуясь формулой (3).

7. Произвести сравнительный анализ полученных теоретических и экспериментальных результатов.

Указания к расчету

Оценку коэффициента распыления высокотемпературного сверхпроводника (сложных оксидов) YBa₂Cu₃O_7-x (YBCO), можно провести по катионному составу, т.е. учитывая только распыление Y, Ba и Cu, энергии связи которых получены экспериментально (приведены в таблице). Используя данные из таблицы, можно рассчитать коэффициенты и скорости распыления для каждого из компонентов.

Материал	Y	Ba	Cu	Ag	Cr	Ar
Z	39	56	29	47	24	18
Ma, а.е.м.	88.9	137.3	63.5	107.87	51.9	39.9
Еb, эВ	20	9	6	3	4.1	–
m, г/см3	4.47	3.5	9.0	10.5	7.2	–

Средняя энергия ионов составляет 300–500 эВ, при напряжении разряда 1–2 кВ. Зависимость плотности ионного тока от тока разряда приведена в техническом описании.

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие разделы:

1. Формулировка цели работы.

2. Схема процесса микропрофилирования.

3. Таблица измеренных технологических параметров.

4. Результаты экспериментов (скорость травления, линейные размеры полученного образца).

5. Результаты теоретических оценок коэффициентов и скоростей распыления.

6. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Какие преимущества ионного травления по сравнению с химическим?

2. Какие параметры процесса влияют на скорость травления резистивной маски?

3. От каких факторов зависит разрешение микропрофилирования и какими способами можно его повысить?

4. За счёт каких физических процессов в плазме газового разряда происходит формирование потоков ионов и высокоэнергетичных атомов, бомбардирующих мишень?

5. Чем обусловлено наличие максимума в зависимости коэффициента распыления от энергии бомбардирующих ионов?

6. Как влияет стехиометрический состав многокомпонентной мишени на скорость её распыления?

7. Как теоретически можно оценить скорость распыления многокомпонентной мишени на основе высокотемпературной керамики BSTO?