Дипломная работа На тему «Оптимизация технологических процессов изготовления лазерных зеркал»

1 Аннотация 3

2 Введение. Постановка задачи 4

3 Обзор литературы 6

3.1 Методы нанесения тонких пленок 6

3.2 Методы контроля толщины осаждаемых тонких пленок 11

3.3 Требования, предъявляемые к лазерным зеркалам 13

4 Специальная часть 14

4.1 Описание вакуумной установки ВУ-600ИЛО 14

4.3 Влияние ошибок напыления на спектральные и фазовые характеристики лазерных зеркал 25

4.3.1 Оценка допустимой ошибки одного слоя при работе на установке ВУ-600ИЛО 27

4.3.2 Влияние случайной ошибки напыления последовательно каждого слоя на характеристики многослойника. 29

4.3.3 Влияние систематической ошибки напыления на характеристики многослойника. 31

4.4 Корректировки, вносимые в ходе технологического процесса. 32

4.5 Контроль фазовой анизотропии - фазовый поляриметр с вращающимся анализатором 35

4.6 Корректировка значений фазовой анизотропии методом допыления 37

5 Экономическая часть 42

6 Экологическая часть 44

7 Охрана труда 47

7.1 Электробезопасность 47

7.2 Микроклимат в рабочей зоне 53

7.3 Пожарная безопасность 55

1 Аннотация

В данной работе рассмотрены методы нанесения многослойных диэлектрических интерференционных высокоотражающих покрытий с низкими потерями, методы контроля толщины наносимых покрытий. Описано влияние на спектральные и фазовые характеристики лазерных зеркал различных ошибок напыления. Выявлены такие недостатки технологических процессов изготовления лазерных зеркал на установке ВУ-600ИЛО, как человеческий фактор, недостаточность кварцевого контроля с одним датчиком для точного нанесения рассматриваемых покрытий. Описана эмпирически наработанная возможность внесения корректировок в ходе процесса для уменьшения возможных ошибок технологических процессов. Рассмотрен метод «допыления» для корректировки значений фазовой анизотропии лазерных зеркал. Предложена возможность усовершенствования используемой установки путем установки в нее фазового поляриметра с вращающимся анализатором, позволяющего значительно сократить затраты времени на корректировку значений фазовой анизотропии. Приведена принципиальная схема такого устройства.

2 Введение. Постановка задачи

Тонкопленочные покрытия в современном мире занимают очень важную роль. Известно, что многие требования, предъявляемые к промышленному изделию, определяются, в основном, поверхностным слоем материала, из которого они изготовлены. Поэтому нецелесообразно использовать редкие и дорогие материалы, если их можно заменить распространенным материалом, придав необходимые свойства его поверхности с помощью тонкопленочного покрытия. В других случаях, и вовсе нельзя получить необходимые свойства устройства или какого-либо его элемента без применения тонких пленок. Таким образом, тонкие пленки стали неотъемлемой частью микроэлектроники, машиностроения, медицины. Покрытия могут использоваться для повышения термо- и износостойкости материалов, для увеличения совместимости с живыми тканями, когда речь идет о различных имплантатах, в декоративных и других целях. Огромную роль тонкие пленки играют и в оптических системах. В оптике покрытия могут быть просветляющими, поляризующими, высокоотражающими. С развитием техники и технологий к тонкопленочным покрытиям предъявляют все более строгие требования, что обуславливает необходимость оптимизировать и совершенствовать методы их нанесения.

Важно, чтобы все этапы технологических процессов изготовления лазерных зеркал (подготовка подложек, загрузка и выгрузка их из рабочей камеры, измерение параметров и др.) проходили в условиях чистых помещений или чистых зон, отвечающих требованиям чистоты Класс 6 ИСО по ГОСТ Р ИСО 14644-1-2000. Также важным этапом изготовления лазерных зеркал является подготовка подложек к технологическому процессу нанесения на них тонкопленочных покрытий. На этом этапе подложки подвергают обработке в ультразвуковых ваннах с использованием хромовой смеси, перекисно-аммиачного раствора, затем промывают в деионизованной воде.

Лазерные зеркала – многослойные диэлектрические интерференционные высокоотражающие покрытия, образующие оптический резонатор. Оптический резонатор – это неотъемлемая часть любой лазерной системы, которая во многом определяет свойства лазерного излучения.

Одним из наиболее перспективных методов нанесения покрытий для лазерных зеркал является методов ионно-лучевого распыления. Такой метод реализован на установке ВУ-600ИЛО. Стоит отметить, что эта установка является экспериментальной, хотя и задействована в производстве. Она представляет собой как бы переходный шаг от истоков технологии ионно-лучевого метода нанесения покрытий к более современным установкам. В более современных установках ионно-лучевого напыления отказались от использования накальных элементов для эмиссии электронов. Так, на смену ионным источникам типа Кауфмана пришли индукционные ионные источники. Существуют установки ионно-лучевого напыления, позволяющие осаждать пленки сразу из двух материалов, меняя при этом коэффициент преломления осаждаемых пленок с очень маленьким шагом [1]. Таким образом, можно создавать уникальные покрытия, которые на данный момент нельзя получить другими методами.

В данной работе рассматриваются способы оптимизации технологических процессов нанесения тонкопленочных покрытий методом ионно-лучевого распыления на вакуумной установке ВУ-600ИЛО для улучшения качества изготавливаемых зеркал и построенных на них приборов.