Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении Ломанов Алексей Николаевич

Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении
<
Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ломанов Алексей Николаевич. Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06.- Рыбинск, 2007.- 129 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/1858

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор и анализ методов контроля скорости осаждения покрытий, наносимых в вакууме. постановка задачи исседований 9

1.1 Классификация известных методов контроля скорости осаждения, наносимых в вакууме 9

1.2 Методы и устройства контроля параметров технологического процесса осаждения покрытий 11

1.2.1 Обзор дифференциальных методов контроля скорости осаждения покрытий 11

1.2.2 Обзор прямых методов контроля скорости нанесения покрытий 32

1.3 Сравнение косвенных и прямых методов контроля скорости осаждения материала 42

1.4 Формулировка задачи исследования 48

1.5 Выводы по первой главе и постановка задач исследований 49

ГЛАВА 2. Теоретический анализ метода электронно-эмиссионного спектроскопии, применяемого для контроля скорости осаждения и анализа состава покрытий. разработка конструкции электронно-эмиссионного датчика 50

2.1 Анализ процессов, происходящих при магнетронном распылении 50

2.1.1 Исследование основных особенностей работы магнетронной распылительной системы 50

2.1.2 Движение заряженных частиц в плазме 53

2.1.3 Зависимость скорости распыления материалов от основных параметров технологического процесса 56

2.1.4 Математическая модель магнетронной системы, характеризующая число возбуждений распыленных атомов 59

2.2 Электронно-эмиссионный датчик скорости распыления материала 66

2.2.1 Конструкция электронно-эмиссионного датчика скорости распыления материала 66

2.2.2 Математическая модель электронно-эмиссионного датчика 70

2.2.3 Статические и динамические параметры датчика 75

2.3 Выводы по второй главе 77

ГЛАВА 3. Разработка и исследование автоматизированной системы контроля скоростей распыления и осаждения материала 79

3.1 Разработка аппаратной части АСК ТП 79

3.1.1 Анализ распределенных систем ввода-вывода 81

3.1.2 Структура АСК ТП. 82

3.1.3 Измерение скоростей распыления и осаждения материала 84

3.1.4 Измерение сопротивления резистивного свидетеля 8 5

3.2 Разработка программного обеспечения АСК ТП 86

3.3 Выводы по третьей главе 88

ГЛАВА 4. Экспериментальное исследование электронно-эмиссионного датчика и автоматизированной системы контроля скоростей распыления и осаждения материала в вакууме 89

4.1 Конструкция электронно-эмиссионного датчика 89

4.2 Устройство сопряжения датчиков с ПЭВМ 91

4.3 Программное обеспечение АСК ТП 91

4.4 Результаты проведения испытаний АСК ТП на базе электронно-эмиссионного датчика 102

4.5 Выводы по четвертой главе 109

Заключение 111

Список использованных источников

Введение к работе

Осаждение материалов в вакууме является одной из эффективных технологий получения тонкопленочных покрытий, применяемых в машиностроении, приборостроении и электронике. В последнее время наибольшее распространение в этой сфере получили технологии ионно-плазменного распыления, в частности, планарные магнетронные распылительные системы.

Свойства получаемых покрытий зависят от множества параметров технологического процесса. Одним из основных таких параметров является скорость осаждения материала, которая оказывает большое влияние на структуру, адгезию и электрофизические свойства пленки, а при одновременном использовании нескольких распылительных систем для получения сложных многокомпонентных покрытий - на химический состав пленки. Также, зная среднее значение скорости осаждения, можно рассчитать текущую толщину напыляемого покрытия.

Получение покрытий с заданными параметрами можно обеспечить контролем и управлением скоростью осаждения материала. Поэтому актуальной является задача непрерывного автоматизированного контроля и регулирования скорости осаждения покрытий.

Наиболее широко распространенные в промышленности методы контроля осаждения пленок с использованием кварцевого пьезокристалла или ионизации потока паров осажденного материала во многих случаях не обеспечивают требуемой точности контроля либо имеют малый ресурс непрерывной работы.

В данной работе был усовершенствован метод электронно-эмиссионной спектроскопии для определения скоростей распыления и осаждения материала в процессе получения тонкопленочных покрытий в вакууме для магнетронных систем распыления путем создания математической модели метода, автоматизации процесса и разработки нового электронно-эмиссионного датчика.

Объектом исследования настоящей работы является технологический процесс осаждения тонкопленочных покрытий методом магнетронного распыления материала.

Предметом исследования являются методы оперативного контроля скорости осаждения материала в вакууме и средства их автоматизации.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - разработка и исследование автоматизированной системы контроля скоростей распыления и осаждения материала в вакууме, основанной на методе электронно-эмиссионной спектроскопии, на базе персонального компьютера класса IBM PC.

Для выполнения работы используются следующие методы исследования: анализ состояния проблемы автоматизации известных методов оперативного контроля скорости осаждения покрытий в вакууме; математическое моделирование планарной магнетронной системы распыления; математическое моделирование электронно-эмиссионного датчика контроля скорости осаждения материала в вакууме; -экспериментальное исследование автоматизированной системы контроля скоростей распыления и осаждения материала с использованием электронно-эмиссионного датчика.

Научная новизна работы заключается в следующем: разработана и исследована автоматизированная система оперативного контроля скоростей распыления и осаждения материала на базе электронно-эмиссионного датчика и персонального компьютера для вакуумных установок, содержащих магнетронные распылительные системы; предложена, исследована и доказана возможность определения скоростей распыления и осаждения материалов в вакууме по интенсивности отдельных спектральных линий спектра излучения плазмы методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном распылении; разработана математическая модель магнетронной системы, характеризующая зависимость между интенсивностью отдельных спектральных линий плазмы и основными параметрами технологического процесса (геометрическими особенностями магнетронной системы распыления, скоростью распыления материала, давлением рабочего газа, типом распыляемого материала и т. д.); - разработан и исследован новый электронно-эмиссионный датчик скоро сти осаждения материала на основе предложенного метода; -разработана и исследована математическая модель электронно-эмиссионного датчика, определяющая зависимость выходного сигнала датчика от основных параметров технологического процесса.

В результате проведения исследований сформулированы основные научные положения, которые выносятся на защиту: автоматизированная система контроля скоростей осаждения и распыления материала в вакууме; способ определения скоростей распыления и осаждения материала в вакууме, а также анализа состава наносимого покрытия; - математическая модель магнетронной распылительной системы; -структура электронно-эмиссионного датчика контроля скорости осаж дения; - математическая модель электронно-эмиссионного датчика. Практическая ценность работы заключается в следующем: -разработанная автоматизированная система контроля (АСК) на базе электронно-эмиссионного датчика внедрена в процесс производства мини-джойстиков; - результаты разработки, теоретические и экспериментальные исследова ния электронно-эмиссионного датчика скоростей распыления и осаждения по крытий используются в учебном процессе РГАТА имени П. А. Соловьева.

Достоверность теоретических результатов подтверждена экспериментальными исследованиями и испытаниями макета разработанной автоматизированной системы контроля толщины покрытий на базе электронно-эмиссионного датчика.

7 Результаты работы прошли апробацию на 6 международных, всероссийских межрегиональных, научно-технических и студенческих конференциях и семинарах:

IX, X, XI Международных научно-технических конференциях «Высокие технологии в промышленности России» (Москва, 2003, 2004, 2005);

Всероссийской научно-технической конференции «Моделирование и обработка информации в технических системах» (Рыбинск, 2004); - XXIX Конференции молодых ученых и студентов (Рыбинск, 2005); -Международной школе-конференции молодых ученых, аспирантов и студентов имени П. А. Соловьева и В. Н. Кондратьева «Авиационная и ракетно-космическая техника с использованием новых технических решений» (Рыбинск 2006).

По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них 8 статей и 3 тезисов докладов.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка источников и двух приложений на 129 листах, содержит 40 рисунков, 14 таблиц, список источников из 81 наименования.

В первой главе диссертационной работы проведен анализ современного состояния области исследования. Приведена классификация существующих методов контроля скорости осаждения материала. Рассмотрены и проанализированы наиболее часто используемые методы. Произведен анализ современного уровня автоматизации систем контроля скорости осаждения покрытий. Сформулированы цели и задачи исследований.

Во второй главе проведен анализ процессов, происходящих при магне-тронном распылении. Предложен новый способ определения скоростей распыления и осаждения материала, основанный на методе электронно-эмиссионной спектроскопии. Разработан и исследован электронно-эмиссионный датчик скорости осаждения, действие которого базируется на предложенном способе. Разработаны математические модели магнетронной системы распыления и электронно-эмиссионного датчика.

В третьей главе разрабатывается автоматизированная система контроля скоростей распыления и осаждения материала на базе персонального компьютера класса IBM PC с использованием нового электронно-эмиссионного датчика скорости осаждения материала.

В четвертой главе описаны опытные образцы электронно-эмиссионного датчика и автоматизированной системы контроля скоростей распыления и осаждения материала. Проведены их экспериментальные исследования. Установлены практические зависимости основных параметров технологического процесса. Проведено сравнение теоретических и практических результатов.

В заключении анализируются полученные результаты и приводятся общие выводы по работе.

В приложениях приведены акты внедрения результатов диссертационной работы и результаты экспериментов.

Диссертационная работа выполнялась на кафедре «Вычислительные системы» Рыбинской государственной авиационной технологической академии им П. А. Соловьева.

Классификация известных методов контроля скорости осаждения, наносимых в вакууме

Внедрение тонкопленочных технологий во многие отрасли промышленности (приборостроение, авиационное двигателестроение, медицину и т. п.) создает проблему получения покрытий и тонких пленок с заданными свойствами, причем требования к этим покрытиям с каждым годом становятся все более жесткими. Наносимые слои (покрытия) по функциональному назначению можно разделить на защитные, декоративные, защитно-декоративные и специальные, используемые для придания поверхности изделия определенных механических (износостойкость, твердость), электрических (проводимость, образование -«-переходов) или магнитных свойств [1,2].

Качество наносимых слоев оценивается путем контроля таких параметров покрытий, как толщина, химический состав, пористость, плотность, адгезия, износостойкость, твердость, шероховатость, внутренние напряжения и др. [1, 2]. Большинство из этих параметров можно регулировать, управляя скоростью осаждения покрытий.

Основными требованиями, предъявляемыми к методам контроля толщины и скорости нанесения тонких пленок, являются следующие: - обеспечить неразрушающий контроль геометрических и физических параметров обрабатываемого изделия, в том числе толщины слоев на подложке и скорости их осаждения или локального травления [3,4]; - погрешность измерений не должна превышать нескольких процентов от измеряемой величины, а в некоторых случаях не более одного процента; - высокая надежность, стабильность по времени и независимость показаний от условий работы: температуры, давления, воздействия агрессивных паров и т. п.; - возможность одновременного измерения толщины и скорости осаждения; - возможность измерения толщины и скорости нанесения как металлических, так и диэлектрических пленок [5]; - возможность контроля процесса при разных методах получения пленки.

В отдельных случаях к приборам, основанным на этих методах, предъявляются дополнительные требования: - возможность прерывания процесса осаждения при достижении заданного значения толщины пленки и т. п.; - возможность автоматического регулирования скорости осаждения каждой компоненты сплава таким образом, чтобы точно поддерживать требуемый состав пленки.

Существующие методы и средства контроля толщины и скорости осаждения тонких пленок можно разделить на две основные группы [4]: первые дают информацию о массе наносимой пленки или ее толщине (геометрической или оптической), вторые - о скорости осаждения.

По физическим принципам методы измерения толщины и скорости нанесения покрытий можно разделить на два основных типа: 1 Методы, основанные на измерении параметров осаждаемой на подложку пленки в течение определенного промежутка времени. Эти методы, в свою очередь, делятся на три подвида: электрические, электромеханические (измеряется частота или период колебаний электромеханической колебательной системы), оптические. 2 Методы, основанные на измерении параметров потока испаряемого материала.

Методы первого типа позволяют непосредственно измерять массу (или толщину) пленки в процессе нанесения, а методы второго типа - скорость нанесения пленки. Несмотря на это, пользуясь методами первого типа, в принципе, всегда можно определить и скорость нанесения пленки путем измерения приращения толщины (или массы) слоя в единицу времени (дифференцирование), а пользуясь методами второго, можно определить массу пленки путем интегрирования скорости нанесения по времени.

Классификация известных методов контроля скорости осаждения покрытий, наносимых в вакууме, приведена на рис. 1.

Все перечисленные методы измерения скорости осаждения пленок, несмотря на разнообразие лежащих в их основе физических принципов, обладают универсальностью и могут быть использованы для измерения, как параметров потока испаряемого материала, так и параметров пленки, осаждаемой на подложку [5].

В настоящее время наиболее часто применяются следующие косвенные методы контроля скорости осаждения покрытий [2, 3, 4]: весовой, метод кварцевого резонатора, фотометрический, эллипсометрический, резистивный, вибрационный. Для непосредственного контроля скорости осаждения покрытия применяются ионизационный метод и метод электронно-эмиссионной спектроскопии [3, 4]. Рассмотрим более подробно некоторые из этих методов.

Анализ процессов, происходящих при магнетронном распылении

Рассмотрим принцип действия магнетронной распылительной системы и ее рабочие параметры. Схема планарного магнетрона представлена на рис. 12.

Основными элементами устройства являются катод-мишень, анод (представляющий собой рамку над поверхностью мишени) и магнитная система. Силовые линии магнитного поля замыкаются между полюсами магнитной системы. Поверхность мишени, расположенная между местами входа и выхода силовых линий магнитного поля, интенсивно распыляется и имеет вид замкнутой дорожки, геометрия которой определяется формой полюсов магнитной системы.

При подаче постоянного напряжения между мишенью (отрицательный потенциал) и анодом (положительный или нулевой потенциал) возникает неоднородное электрическое поле и возбуждается аномальный тлеющий разряд. Наличие замкнутого магнитного поля у распыляемой поверхности мишени позволяет локализовать плазму разряда непосредственно у мишени. Эмитированные с катода под действием ионной бомбардировки электроны захватываются магнитным полем, им сообщаются сложные циклоидальные движения по замкнутым траекториям у поверхности мишени. Электроны оказываются как бы в ловушке, создаваемой с одной стороны магнитным полем, возвращающим электроны на катод, а с другой стороны - поверхностью мишени, отталкивающей электроны. Электроны циркулируют в этой ловушке до тех пор, пока не произойдет несколько ионизирующих столкновений с атомами рабочего газа, в результате которых электрон потеряет полученную от электрического поля энергию. Таким образом, большая часть энергии электрона, прежде чем он попадет на анод, тратится на ионизацию и возбуждение, что значительно увеличивает эффективность процесса ионизации и приводит к возрастанию концентрации положительных ионов у поверхности мишени. Это, в свою очередь, обуславливает увеличение интенсивности ионной бомбардировки мишени и значительный рост скорости распыления, а следовательно, и скорости осаждения пленки.

Рассмотрим более подробно взаимодействие частиц в плазме (рис. 13).

При низком давлении разряд в распылительной системе с холодным катодом поддерживается в основном за счет вторичных электронов, эмитируемых с катода под действием ионной бомбардировки. Выбитые из катода электроны ускоряются в области темного катодного пространства и с большими энергиями входят в область плазмы, где совершают ионизирующие столкновения с атомами рабочего газа до тех пор, пока не потеряют энергию или не попадут на анод.

При используемых в магнетронных системах магнитных полях и небольшой области существования плазмы магнитное поле практически не оказывает влияния на траекторию движения ионов, т. е. они свободно под действием электрического поля уходят на мишень по траекториям, близким к прямолинейным. Электроны же, перемещаясь по сложным траекториям в области магнитной ловушки, совершают многократные столкновения с атомами рабочего газа и распыленными атомами. Следовательно, можно предположить, что основную роль в процессах образования и поддержания плазмы в магнетронных распылительных системах играют электроны.

Из-за неоднородности электрического и магнитного полей траектории электронов, эмитированных с катода, не являются циклоидальными. Однако для удобства аналитического описания в первом приближении можно считать ее близкой к циклоиде.

Как показано на рис. 13, электрон, ускоряясь в области темного катодного пространства (ТКП) по траектории, близкой к циклоидальной, удаляется от катода на расстояние /гц и попадает в область плазмы. Величина hn равна двум ларморовским радиусам: В - напряженность магнитного поля, Т. Совместное действие электрического и магнитного полей придает электрону скорость вектор которой перпендикулярен как электрическому, так и магнитному полям.

Если ширина ТКП будет больше /гц, то практически все электроны с катода движутся в области ТКП и не выходят в область отрицательного свечения плазмы, где они должны эффективно ионизировать газ. Если электрон не столкнется на своем пути с другой частицей, то он возвращается к катоду и может быть обратно захвачен им. Вероятность захвата довольно велика, поскольку длина свободного пробега электрона значительно больше длины циклоиды. Однако из-за волновых процессов в плазме и неоднородности магнитного и электрического полей вероятность захвата уменьшается, и считают, что она составляет 0,5 [38].

Электроны, которые попадают в магнитную ловушку и не возвращаются на катод, начинают совершать столкновения в плазме, в результате которых перемешаются в сторону анода. Совершив несколько столкновений с частицами газа и распыленного вещества, электрон постепенно теряет свою кинетическую энергию и диффундирует к аноду. При столкновениях, в зависимости от энергии электрона, происходят либо ионизация атомов, либо их возбуждение. При возбуждении частицы перешедший на более высокий энергетический уровень электрон обычно спустя некоторое время (порядка 10 - 10 с [39]) спонтанно «спускается» на более низкий уровень. Это сопровождается испусканием кванта света.

Тогда, исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что чем больше количество распыляемых атомов, тем больше их будет подвергаться возбуждению, и тем больше будет образовываться фотонов. Регистрируя интенсивность свечения, можно анализировать скорость распыления и скорость осаждения материала.

Разработка аппаратной части АСК ТП

Всякий технологический процесс характеризуется определенными параметрами. Для обеспечения требуемого режима работы эти параметры необходимо поддерживать постоянными или изменять по тому или иному закону.

При магнетронном распылении веществ в вакууме такими параметрами являются скорость распыления материала мишени и скорость осаждения материала на подложку. Именно от скорости осаждения зависит качество наносимого на подложку покрытия. Тогда встает задача разработки и создания автоматизированной системы контроля скоростей распыления и осаждения материала.

Развитие аппаратуры контроля за технологическими процессами с одной стороны и развитие технологий проведения процессов с другой заставляет пересматривать свои взгляды на аппаратное и программное обеспечение АСК ТП. В последнее время существует тенденция создания АСК ТП и различных систем сбора данных на основе персонального компьютера. Все основные функции по обработке информации о ходе технологического процесса и генерации соответствующих данной ситуации команд выполняет программное обеспечение. Этим достигается гибкость структуры АС, т. е. можно производить усовершенствование системы за счет обновления программного обеспечения.

Так же такие АСУ позволяют хранить и анализировать огромное количество информации о ходе выполнения технологических процессов за все время эксплуатации оборудования.

Разработка автоматизированной системы контроля скоростей распыления и осаждения материала строится по схеме, в которой ведущую роль выполняет персональных компьютер.

Данная система должна выдавать оперативную информацию о скоростях распыления и осаждения материала мишени магнетрона, сопротивлении наносимого покрытия и температуре подложки.

Сигнал, пропорциональный скоростям распыления и осаждения материала, поступает систему с электронно-эмиссионного датчика (ЭЭДС). Для определения сопротивления наносимого покрытия служит резистивный свидетель, на основе данных которого производится калибровка ЭЭДС. Для определения температуры подложки используется термопара типа ТХА.

Обобщенная структурная схема АСК ТП приведена на рис. 23.

Устройство сопряжения служит для преобразования сигналов с датчиков и ввода их в ПЭВМ.

Разработка аппаратной части системы контроля заключается в проектировании и изготовлении именно устройства сопряжения.

В последнее время при построении АСК ТП на базе персонального компьютера используются распределенные системы ввода-вывода.

Они обладают целым рядом достоинств перед централизованными системами: - сокращение объема работ и затрат на укладку кабельных коммуникаций, идущих к датчикам; - повышение помехоустойчивости системы за счет уменьшения длины линий от аналоговых датчиков; - возможность предварительной обработки информации от датчиков в удаленных модулях - вычислительный интеллект приближается к датчикам; - модульность распределенной системы, возможность гибкого наращивания; - автономность модулей - отказавший модуль легко выявляется.

Разнообразие распределенных систем ввода-вывода велико, однако по предоставляемым ими возможностям они практически все идентичны, а отличаются лишь конструктивным исполнением и ценой.

Самые распространенные серии таких модулей следующие [53 - 56]: - FieldPoint фирмы National Instruments; -1-7000 фирмы ICP DAS; - ADAM-4000 фирмы ADVANTECH. Модули фирмы National Instruments для использования необходимо устанавливать в специальные коммутационные корзины, что не всегда удобно для использования. Модули фирм ICP DAS и ADVANTECH представляют собой в конструктивном плане законченные устройства. Связь их с другими устройствами осуществляется по протоколу RS-485, обеспечивающего максимальную длину линии связи 1200 м.

Модули фирм ICP DAS и ADVANTECH полностью идентичны и отличаются лишь ценой. Для реализации АСК ТП были выбраны модули фирмы ADVANTECH. Устройства серии ADAM представляют собой набор интеллектуальных модулей, обеспечивающих интерфейс датчик-компьютер и содержащих встроенные микроконтроллеры. Модули дистанционно управляются с помощью простого набора команд, выдаваемых в ASCII формате и передаваемых по коммуникационному протоколу RS-485.

Конструкция электронно-эмиссионного датчика

Все эти параметры задаются пользователем в начале работы программы. Окно задания начальных параметров представлено на рис. 30.

Сначала пользователь из общего числа химических элементов выбирает те, которые присутствуют в распыляемом веществе.

В окне «Химический состав» необходимо задать процентное соотношение каждого из выбранных веществ в общей массе распыляемого материала.

В окне «Спектральная чувствительность фотоприемника» задается относительная чувствительность фотоприемника на всем регистрируемом диапазоне длин волн.

Для того чтобы определить количество выводимых для регистрации спектральных линий, выбирается устройство разложения излучения в спектр. Если выбран полихроматор, то программа выберет несколько линий для регистрации. Их количество обуславливается числом компонентов распыляемого веще 94 ства. Если в качестве устройства разложения в спектр выбран монохроматор, то программа предложит пользователю для регистрации скорости осаждения лишь одну спектральную линию.

Для автоматического выбора регистрируемых спектральных линий необходимо задать разрешение фотоприемника и его минимальную световую чувствительность.

Информация о всех известных спектральных линиях веществ хранится в базе данных программы. В зависимости от выбранных пользователем веществ и характерных им спектральных линий строится спектрограмма распыляемого материала.

Интенсивность каждой из линий на спектрограмме /лх. рассчитывается по формуле: где /лб- интенсивность спектральной линии в базе данных, ед.; Къ - процентное отношение компоненты, которой соответствует данная спектральная линия, к общей массе распыляемого вещества, %; - относительная чувствительность фотоприемника на длине волны, соответствующей данной линии, %.

Когда все параметры заданы, на закладке «Спектрограмма» будет изображен полученный спектр, соответствующий распыляемому материалу. Окно выбора спектральных линий представлено на рис. 31.

Для примера в данном окне представлены спектральные линии нихрома. Если в данном окне выбрана опция «Показать метки», то над каждой линией выводится название элемента, которому эта линия соответствует.

Для того чтобы узнать точную длину волны интересующей линии и ее интенсивность, необходимо навести на нее указатель мыши.

Выбор регистрируемых спектральных линий может производиться в ручном и автоматическом режиме.

В ручном режиме пользователь на основе полученной спектрограммы сам выбирает линии, по интенсивности которых в дальнейшем будут рассчитываться скорости распыления и осаждения материала.

В автоматическом режиме отбор линий производится с помощью виртуальной масштабной сетки, накладываемой на спектр. Размер ячеек определяется минимальной световой чувствительностью прибора и его разрешающей способностью. Например, по параметрам, заданным в окне программы на рис. 30, размер виртуальной масштабной сетки по вертикали равен 8, а по горизонтали -0,1.

Блок-схема алгоритма выбора спектральных линий представлена на рис. 32.

Сначала отсеиваются линии, интенсивность которых меньше вертикального размера одной ячейки. Далее определяются спектральные линии различных веществ, расстояние по длине волны между которыми меньше размера ячейки сетки по горизонтали. Если величины интенсивностей этих линий имеют один порядок, то такие спектральные линии отсеиваются, так как по ним невозможно определять скорости осаждения каждого из веществ.

Похожие диссертации на Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении