Master's Thesis

Automation and control of multilayers deposition by IBS/IBAD

Final Thesis 2.55 MB

Author of thesis: Ing. Michal Pavera, Ph.D.

Acad. year: 2010/2011

Supervisor: Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jaroslav Sobota, CSc.

Abstract:

This diploma thesis deals with the automation of the deposition process by ion beam sputtering and ion beam assisted deposition. This work contains drawings of mechanical adjustments of the deposition chamber designed to control shutter and rotation of the target using stepper motors. There are presented ways to control stepper motors and troubleshoot their exact settings. Another task is to design a system for computer control of the deposition process. There are discussed ways to control the ion sources, pressure meter, flow meter and thickness meter, and their connection to a PC via RS-232 and analog-digital converters. It is also designed control program in LabVIEW, which allow automated multilayer deposition. Last part of the thesis deals with testing automatic deposition and results are commented.

Keywords:

Ion sputtering, IBAD, IBS, thin film deposition, LabVIEW.

Date of defence

20.06.2011

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. RNDr. Josef Kuběna, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Diplomovou práci pana Michala Pavery hodnotím známkou velmi dobře. Všechny cíle diplomové práce byly splněny a při jejich plnění projevil student obrovské množství píle a samostatnosti. Výsledky jeho diplomové práce budou mít velký přínos pro zlepšení výsledků v oblasti přípravy tenkých vrstev a vrstevnatých struktur. Bohužel celkový dojem z odvedené práce byl velmi poškozen nekvalitním zpracováním práce samotné.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací C
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Jaroslav Sobota, CSc.

Předložená práce se zabývá tematikou s vysoce praktickými dopady – Automatizací depozičního procesu metodou iontového naprašování a iontového naprašování za asistence iontového svazku. Práce se věnuje návrhu systému pro počítačové řízení depozičního procesu. Řeší způsob ovládání iontových zdrojů, vakuometru, průtokoměru, měřiče tloušťky a jejich propojení s počítačem. Úkolem autora diplomové práce bylo navrhnout ovládací program v LabVIEW tak, aby bylo možné automaticky nanášet mnohovrstvé systémy a ověřit možnost automatické depozice praktickým testem.

Konkrétní připomínky:
(strana řádek shora resp. strana řádek shora příp. číslo odstavce, obrázku, tabulky)
v úvodu chybí seznam použitých symbolů
35 ...“dnes hraje proces naprašování významnou roli při výrobě nanometrových vrstev používaných např. v optice či elektrotechnice“
Naprašovat lze ve skutečnosti i o tři řády silnější povlaky než je v prácí uvedeno, také aplikační pole je mnohem širší
93 plyny argonu – co tím autor mínil?
351 „přesnost zobrazovaných hodnot tlaku zcela závisí na přesnosti použitého kalibračního souboru“ 
Ve skutečnosti přesnost měření tlaku závisí především na přesnosti daného typu snímače. Použiji –li kvalitní membránový snímač tlaků (např. MKS Instruments), dostávám se do zcela jiné třídy přesnosti měření než např.  u standardního Piraniho snímače. Žádná kalibrační křivka ani odečítání hodnot na pět míst toto neovlivní.

Předcházející připomínky poukazují na nedopatření, resp. nedokonalosti, které nemají pro diplomovou práci rozhodující význam.  Ponechám na diplomantovi, zda se hodlá k některým z nich v průběhu obhajoby vyjádřit.

Následující připomínky jsou však významnější a bylo by je vhodné při oponentním řízení vyjasnit:
V diplomové práci chybí podstatná úvaha pro vytvoření koncepce řízení procesu, a to které parametry depozičního procesu jsou kritické pro přesnou depozici mnohovrstvy, které jsou důležité a které popř. okrajové.
Bylo by také žádoucí, pokud je cíl nanášet povlaky s přesností na desetiny nm (viz 4018 bod 5 … depozice 2,9 nm kobaltu…) vyhodnotit testovací depozici multivrstvy především z hlediska přesnosti tloušťky jednotlivých vrstev, tj. nanést takový multivrstvý systém, který je na změnu tlouštěk v oblasti desetin nm citlivý.

Přes tyto zjevné nedostatky diplomant odvedl při vytváření software pro řízení depozičního procesu i při mechanických úpravách depoziční aparatury velké množství kvalitní práce, které  umožnilo na konci provést úspěšný test automatické depozice prokazující možnost multivrstvé systémy tímto způsobem vytvářet.

Závěr:
Práce splnila zadání diplomové práce ve všech bodech a dosáhla zajímavých výsledků. Trpí  řadou drobných nedostatků, které však nejsou zásadního rázu. Diplomovou práci Michala Pavery doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou  velmi dobře (B).
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. 1.)...“Odporový drát je zahříván na konstantní teplotu. Měřený plyn odporový drát ochlazuje a změna se zaznamenává termočlánkem.“ Můžete vysvětlit, jak termočlánek vyhodnocuje změnu teploty Piraniho snímače, když je tento udržován na konstantní teplotě? 2.)...19 ...odst. 3.5 není z popisu zřejmý princip průtokoměru , můžete ho popsat?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová