Берлин Е. - Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких плёнок, страница 6

Наличие водорода в качестве остаточного газа ~за и» ьл может значительно повлиять на качество пленок, получаемых с помощью магнетронных систем Исследования показали, что для обеспечения достаточно эффективной откачки водорода при использовании турбомолекулярных насосов в установках с большими потоками рабочего газа на выходе насоса необходимо устанавливать механический форвакуумный насос с высокой производительностью, причем соотношение скоростей откачки турбомолекулярного и механического насосов лолжно быть не выше 20 1 Кроме того, для увеличения эффективности откачки воды рекомендуется над входом турбомолекулярного насоса устанавливать криогенную ловушку При этих двух условиях указанный насос применим в качестве откачного средства в области среднего вакуума и при больших потоках газа Весьма перспективными для откачки вакуумных установок с магнетронными распылительными системами считаются крионасосы Исследования показывают, что по характеристикам откачки они аншюгичны турбомолекулярным насосам, однако полностью исключают наличие в рабочем объеме углеводородов При работе с большими потоками газа на криопанели крионасоса нарастает слой сконденсированных остаточных газов, и эффективность откачки начинает падать Обычно максимальное рабочее давление для крионасосов составляет 0,13 Па, и работа при более высоких давлениях требует дросселирования и наличия дополнительной азотной ловушки для конденсации на ней паров воды Специально разработанный для магнетронной системы крионасос имеет двойную криопанель центральная ее часть, имеющая температуру 20 К, окружена панелью с температурой 80 К Основной поток аргона и паров воды откачивается внешней панелью, а более легкие газы конденсируются на центральную Такая конструкция позволяет вести эффективную откачку при давлении инертного газа до 0,4 Па без использования азотной ловушки и дросселирования и сохранять состав остаточных газов на одном уровне в течение длительного (до 7 часов) процесса распыления В последнее время наметилась тенденция использования современных высокопроизводительных форвакуумных агрегатов Такие агрегаты способны работать, перекачивая большие потоки газов, поэтому отпадает необходимость дросселирования высоковакуумного насоса, работающего с прокачкой газа (турбомолекулярного или диффузионного) л~ »»„»» Д Литература к главам 1-3 1 Данилин Б С, Сырчин В К Магнетронные распылительные системы М, «Радио и связь» 1982, 73 с 2 Готра 3 Ю, Войтехов А Н, Хромик И Я Резистивные материалы для низкоомных тонкопденочных резисторов интегральных схем — Зарубежная электронная техника, 1984, !»Ь2, 47-80 с 3 Кондратов Н М Резистивные материалы — Обзоры по электронной технике, сер Материалы, М, 1979, вып 4, 36 с 4 Мьюрарка Ш СилицидылляСБИС Пер с англ к т н В В Баранова пол ред д т н Ю Д Чистякова, М, Мир», 1986, 176 с 5 Качурина Е Е Рябова Н Е, Сейлман Л А, Смирнова Н А Нанесение пленок силицидов тугоплавких металлов длл изделий микроэлектроники — Электронная промышленность, 1986, вып 8, 58 60 с 6 ЛихтманА Е, Сеилман Л А, Смирнова Н А Теплопечатаюшая головка — Авт саид !»Р1271200 с приоритетом от 24 02 84 7 Готра 3 Ю, Мушкарден Э М, Смеркло Л М Технологические основы гибридных интегральных схем Львов «Виша школа», 1977, 167 с 8 Тонкие шленки Взаимная диффузия и реакции Под релакциеи Д:к Поута, К Ту, Дж Мейера, М, «Мир»,!982 9 Гурский Л И и др, Структура, технология и свойства пленочных резисторов Под ред Лабунова В А — Мн, «Наука и техника», ! 987, 264 с ГЛАВА 4 095 09 085 08 0 75 от 0 65 2 2506 СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ РАВНОМЕРНОГО НАНЕСЕНИЯ ПЛЕНКИ ИЗ ПРОТЯЖЕННОГО МАГНЕТРОННОГО ИСТОЧНИКА Способы получения равномерности нанесения пленки из протяженного магнетронного источника исследовались на напылительной магнетронной установке Р-1200, предназначенной для нанесения покрытий на рулонные материалы, в частности на полимерные пленки шириной 1230 мм, В ней были использованы протяженные магнетроны, то есть такие, у которых длина зоны эрозии (1300 мм) в алюминиевых мишенях была много больше ее ширины (100 мм).

4.8. Влияние соотношения размеров магнетрона и подложки Применение протяженного магнетрона дает возможность ожидать равномерного осаждения вдоль всей его длины. Однако в нашей работе, когда длина зоны эрозии магнетрона была примерно равна ширине подложки, оказалось что этого совершенно недостаточно для получения равномерного по всей ширине подложки покрытия.

Это означает необходимость учесть, что в действительности магнетрон — источник распыления конечной длины. Как показывает расчет распределения толщины наносимой пленки, при указанной геометрии на краях подложки толщина покрытия алюминия почти на 50% меньше (рис. 4.1). Из-за этого пропускание покрытия там выше на 30-50%. г.г.г ъ гя 33~ 06 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 Рвс. 4.1.

Относительное изменение толщины покрытия на полу- ширине подложки (по оси абсцисс расстояние от середины магнетроиа в мм) Из расчета также следует, что при расстоянии до подложки 100 мм для получения неравномерности по толщине менее 5% необходимо превышение длины зоны эрозии магнетрона над размером подложки на 270 мм, для менее 2% — на 390 мм и для менее 1% — на 540 мм.

В работе [1], где особое внимание уделяли равномерности оптического покрытия, это превышение составляет 600-650 мм. Улучшить равномерность покрытия при ограниченной длине мишени удалось также как и в работе [9], в которой недостаток длины компенсировали увеличением количества вещества, распыляемого на концах магнетрона. Достигали этого, делая зону эрозии на концах мишени извилистой, и тем увегтичивали количество распыляемого вещества на единицу длины магнетрона.

Так удалось увеличить толщину напротив края мишени с 50% до 65%, одновременно расширив размер области равномерного нанесения пленки (с допуском +2,5%) на 280 мм [9]. 4.2. Влияние неоднородности магнитного поля Неоднородность магнитного поля у поверхности мишени магнетрона может быть вызвана не идентичностью используемых магнитов или присутствием дополнительных магнитов вне катодного узла. Более слабое магнитное поле приводит к получению меньших скоростей распыления [1, 3]. Этот факт используется в нереактивном или 100% реактивном процессе для локальной регулировки равномерности нанесения [1, 3] в пределах нескольких процентов, ~34 ч йг ФО я г е В частности, в работе [1] так осуществляли тонкую настройку магнитной системы магнетрона. Для этого регулировали зазор между магнитными полюсами и мишенью.

Увеличивая зазор в середине магнетрона, уменьшали величину магнитного поля там и тем снизили скорость распыления на 6-8%. То же удалось осуществить в реактивном процессе, уменьшая магнитное поле на концах магнетрона, доведя равномерность до +2% [1). 4.3. Влияние положения анодов на равномерность толщины пленки 4.3.1. Влияние расстояния анод — катод Область, в пределах которой электрон теряет энергию при столкновении с молекулами газа, является областью существования плазмы [рис. 4.2), Граница этой области — условный анод [10), Положение реального анода относительно условного — важный параметр магнетронного разряда.

Если реальный анод ближе к катоду, чем условный, то свечение плазмы распространяется до анода. Потенциал анода примерно равен потенциалу плазмы. Такой анод снижает эффективность работы магнитной ловушки магнетрона, собирая как потерявшие энергию, так н энергичные электроны. Из-за этого нагрев его сравнительно велик. Локальный отбор энергичных электронов из плазмы снижает ее плотность в этом месте н, соответственно, скорость распыления.

~3Л а ю ~. ~~Д5 Если же реальный анод расположен дальше условного, то свечение плазмы не доходит до анода. В этом случае потерявшие энергию электроны выходят из магнитной ловушки и движутся к аноду. Поскольку анод собирает только потерявшие энергию электроны, то нагрев такого анода сравнительно невелик. Чем дальше анод или чем меньше его площадь, тем больше разница потенциалов между анодом и плазмой. А чем больше эта разность потенциалов, тем ниже разность потенциалов между плазмой и катодом, из-за чего снижается плотность тока и скорость распыления [5).