电子束镀膜仪一般用户操作规程

1电子束镀膜仪一般用户操作规程特别声明：本操作规程仅适用于TemescalFC20359型电子束蒸镀系统，仅限于一般权限用户的操作。使用者必须严格遵守本规程。前言1.仪器简介生产厂家：美国Temescal公司，型号：FC20359；Ultimatevacuum≤1x10-7Torr；OperationalVacuum≤1x10-6Torrin40mins；镀膜均匀性好：20nm厚金膜，在三个四英寸基片的范围内厚度变化不到1%；目前已有的可以蒸镀的材料：Ti，Cr,Ag,Al2O3,Au，Fe（国重室）。2.电子束镀膜基本原理电子束镀膜的基本原理如图0所示。（1）电流加热灯丝，灯丝产生热电子；（2）电子束在加速电场的作用下达到很高的能量，然后在电磁场的作用下聚焦偏转，轰击在坩埚内的材料上。（3）电子束的能量转化为蒸发材料的热能，温度上升，开始蒸发。3.仪器使用管理人员仪器负责人：高军，13950094580，[e-mail]；净化室负责人：陈高生，13365929181，[e-mail]；主要使用人：张大霄，15980812714，[e-mail]；图0电子束镀膜的基本原理图2总负责人：周勇亮，18959281583，[e-mail]4.仪器资料仪器相关资料放在厦门大学化学化工学院的FTP上，地址：210.34.14.10/Incoming非删/电子束镀膜仪TemescalFC20359/e-beam内容包括：仪器工程师的培训视频录像、仪器说明书等。一、操作步骤1.准备工作：（1）准备好材料、样品。（2）进入净化室前，需要确认氮气钢瓶中的剩余气体是否够用。一般气体压力不小于2.0Mpa（如果进行“再生”过程要使用满瓶的气体），出口压力0.3-0.4MPa。（3）进入净化室，首先确认空调系统运转是否正常。（4）进入仪器室后，需要确认房间的湿度是否满足要求。要求房间湿度必须小于50%，才能开机。（5）开机。（仪器一般不用关机，如何开机见第三节“开机步骤”）2.进入仪器的操作主菜单。图133.选择自动程序“AUTOMATICMENU”。图24.装材料：（1）点击右侧“AUTOSELECT”栏中的“VentSys”（即整个系统充气）。再点击“Start”。充气至常压。（2）打开仪器主机门，放电（用接地棒接触材料反应舱体底部的铜导线接头）。（3）双手同时按两侧下降钮（下图中两个蓝色按钮，红色按钮为上升），缓慢降下底盘后，向外打开舱底盘。至指定的卡槽位置。图34（4）点击图2中的“SYSTEMMAP”，进入下面的操作界面。点击“NextPocket”转动样品坩埚调至指定位置（1#为Ti；2#为Cr；3#为Ag；4#为Al2O3；5#为Au；6#为Fe。禁止随意更换样品对应的坩埚号）。图4（5）装入材料后，将底盘推回至原位，并缓慢升起。关闭仪器主机外门。）5.装样品：在常压状态下，打开样品室舱门，进行装样品。如果不必装材料可以直接装样品：点击图2右侧“AUTOSELECT”栏中的“VentPC”（即只对样品室充气）。至充气为常压时，打开样品室，进行装样品。关闭好样品室舱门。6.抽真空“Pump”。7.编辑镀膜程序：（1）进入仪器的操作主程。选择自动程序（点击图1中的“AUTOMATICMENU”）。进入图2的操作界面。（2）点击左侧“EDIT”栏中的“Recipe”。进行选择文件“SelectFile”或者新建文件“NewFile”。5图5新建文件时，点击“NewFile”，按照弹出的提示窗口输入新建文件名称以及文件的描述。接下来加入新的步骤（点击NewStep，弹出图6菜单）。图6主要工艺步骤有四种，PumpStep;HeatStep;DepositionStep;VentStep……,可以重复与组合。6（I）PumpStep——抽真空：只有一个重要参数，即“Basepressure”(抽真空的目标真空度)，其余参数不用修改。参数有修改，必须点击“SaveStep”图7（II）HeatStep——加热：图87参数设置：DomeRotationSpeed——旋转速度（一般25～30）；BasePressure——真空度要求，其余参数不变。点击“NextPage”（下一页）。图9HeatDelayTime——进入加热的延时；TemperatureSetpoint——加热温度；BakeTime——加热时间；LeaveHeatOn——本步骤结束后，加热灯是否还开着；其余参数为报警设置，不改动。参数设置后返回第一页，并保存。本步骤设置好后，弹出的窗口会询问本步骤加在设好的步骤前面还是后面或者最后。（III）DepositionStep——蒸镀步骤：参数设置：BasePressure——真空度要求（蒸镀时的真空度应当设置略高一些，一般为1E－6）；DomeRotationSpeed——旋转速度（一般25～30）；其余（报警）参数不变。“Next”。8图10图11UsingHeat?——是否需要加热？HeatDelayTime——进入加热的延时；HeatOnTime——加热的时间（如果设置为0，则在本步骤的全过程加热）；LeaveHeatOn——本步骤结束后，加热灯是否还开着；其余参数为报警设置，不改动。点击“NextPage”，弹出图12窗口。进行预熔参数设置。前两项参数不能改动。“PocketSelect”为选择仪器的坩埚号（每种材料对应不同的坩埚：1#为Ti；5#为Au；）。“SoakSweepPrg.”为预熔时电子束的扫描程序选择（1——Ti，2，5——Au可用，对应不同的扫描频率、波形，可任选）。“SoakandSweep”预熔时是否需要扫描，如果不用扫描，则为单点（上一参数的中心点）。9图12图13“Soak1RiseTime”到达第一次升温点需要的时间；“Soak1Power”第一次升温的功率（Ti—30s）；“Soak1Time”在第一次升温点持续（平台）的时间(Ti—5-8%)；“Soak2RiseTime”到达第二次升温点需要的时间（Ti—30s）；“Soak2Power”第二次升温的功率(Ti—5-8%)；“Soak2Time”在第二次升温点持续（平台）的时间（Ti—30s）。点击“NextPage”，进行蒸镀参数设置。10图14“Dep.SweepPrg.”蒸镀时的扫描程序选择，一般蒸镀时不用扫描，即“Dep.andSweep?”“NO”；“DepositionRate”蒸发速率（Ti—5A/s）；“ThicknessSetpoint”设置变化点（可以不用设置），用途是在该膜厚时，改变蒸发速率“NewRate”和速率转换所需要的时间“RateRampTime”；设置最终的目标膜厚“FinalThickness”（注意：单位为KA）；设置如果两个测膜厚的晶震片都坏掉应处理？“AbortorCompleteonTime-Power?”，中断（ABORT）还是按照计算的速率镀完（T/P）；降温时间设置“IdleTime”（一般30s）；降至功率值设置“IdlePower”（一般为0）；继续冷却时间“”（一般60s）。点击“NextPage”，为报警限，不用设置。再点击“NextPage”，也为报警限，不用设置。11图15参数设置后返回第一页，并保存。本步骤设置好后，弹出的窗口会询问本步骤加在设好的步骤前面还是后面或者最后。（IV）VentStep——充气设置图1612旋转速率设置“DomeRotationSpeed”（一般为0，不用旋转）；充气开始延迟时间“VacuumDelay”（一般10min）；冷却的目标温度“CoolToTemperature”（一般不设置，600为最高的不冷却值）；其余参数不用改动。存储步骤即可。（WithVentGas?为是否充氮气冷却，VentTime为充氮气的时间，“VentToAtmosphere?”舱内目标是否至大气压，AdditionalVentTime为达到目标后再充气的时间，AtmosphereHoldTime大气压下保持的时间）。以上步骤的参数设置好后，步骤之间可以再添加、删除、移动。点击“SaveAs”存储程序于开始时设定的文件。全部运行程序设定完毕。仪器返回图17的操作页面。图178.调用编好的程序步骤。在图17窗口中，点击右侧“AUTOSELECT”栏中的“Recipe”右边的“Select”，弹出图18，选择自己需要的镀膜程序。13图189.再点击图17右侧“AUTOSELECT”栏中的“Recipe”（变为绿色）。检查左侧“RECIPESTEPS”中的步骤是否正确。10.开启电子束高压电源（控制柜右下方）。11.开始运行程序：点击图14中AUTOCONTROLS栏中的“start”，弹出要求输入DATALOG（注释文件）窗口，可以在此输入文件的说明信息（时间、日期、材料），文件自动存储在C盘Datalog目录下。12.再次点击“start”，即开始自动运行程序，直至程序全部结束。点击SYSTEMMAP可以查看系统运行状态图（如图19）。图191413.镀膜结束（1）关闭电子束高压电源。取出样品（控制步骤同装样品）。（2）清理仪器：在取出样品后，应该及时清理样品舱。及时清理材料舱（打开步骤同第4步骤装材料）中的坩埚和挡板等。有必要使用吸尘器进行清理。清理干净后，关闭各舱门。（3）抽真空（选择自动程序“AUTOMATICMENU”，“AUTOSELECT”栏中的“Pump”，点击Start）。仪器一般不用关机。（4）操作完毕，填写仪器使用记录。二、关机步骤本仪器在通常状态下，一般不用关机。在长期不用或者由预告的停电，需要彻底关机，按照以下步骤进行：1.确认仪器已经抽到高真空状态。2.进入仪器的操作主菜单。点击右上方的“USERLOGOFF”。3.点击EXIT。弹出重新登录窗口，再次点击EXIT，退出仪器运行程序。4.关闭计算机。如果短期（7天以内）不用，关机至此结束。5.如果长期不用，关闭仪器控制电源（打开控制仪后面柜门的6个闸）。6.彻底关机（关闭另一房间的设备），关闭顺序如下：冷泵压缩机——配电箱电闸——冷水机——电源柜中三个电闸（与本仪器有关的只有三个电源，即电子枪、冷水机、配电柜）三、开机步骤1.彻底关机后的开机，与关机过程相反。需要打开另一房间的设备：电源柜——冷水机——配电箱电闸——冷泵压缩机2.开启控制仪器后面的电源（6个闸）。3.开启计算机。等待过程大约几分钟会弹出一个关于I/O的提示窗口，点击“YES”即可。154.显示器左上方出现报警，能够清楚掉(Clear)。5.输入用户名：operator，密码：20359（自动用户）。6.检查系统状态：点击“SYSTEMMAP”。刚开机会出现若干异常，会逐渐恢复，或者通过点击显示报警提示栏中的“Clear”清楚掉。如果出现需要再生的状态（见再生操作程序），则进行再生操作。7.抽真空（选择自动程序“AUTOMATICMENU”，“AUTOSELECT”栏中的“Pump”，点击Start）。8.状态正常后。点击“RESUME”。四、再生（Regen）操作程序仪器出现以下情况需要再生：彻底关机后重新启动；突然断电后重新开启仪器；重新启动后压缩机不能正常工作；泵状态显示“warm”（橙色）；冷泵升温速度过快超过40K不可恢复的情况等。再生按照下列程序进行：1.进入仪器的操作主菜单。选择“SYSTEMMAP”。2.点击右上方的“Detail”，变成为绿色的“SELECT”。点击Pump控制单元中的“Pump”按钮，弹出下面窗口。参数一般不需要改动。（VentChamberBeforeRegen?再生之前是否要对舱体充气？一般为NO。PumpChamberAfterRegen?再生之后是否抽真空？一般为YES。下面的参数不能改动）。图20163.点击“RegenSC”，再次弹出菜单，进行确认。点击Start变为绿色即开始。4.大约需要4小时，自动结束。