Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок (1051250), страница 2
Текст из файла (страница 2)
производится через отверстие лу в базовой плите. На входе пз- ромасляного насоса установ9 лен маслоотражатель, ловушка 14 и затвор 1б, отделяющий входной патрубок паромасляного насоса от рабочего объема. Первоначальное удаление 7 7д основной массы воздуха из рабочего объема установки производится вращательным ~7б насосом по трубопроводу, со- единенному через вентиль !б 7о с откачиваемым объемом. 7" 7З Пульт управления состоит нз высоковольтного и низковольтного источников питания, с помощью которых нагревается испаряемое вещество и Рис.
7-7. Прииииииальиая оке а иа ууь«ой иаи зажуугаетсн тлеющий РззРЯЛ тетьугоа ус7к777о,с„между электродамп для попи! в рабочая камера; 7 — смог- Зации ОТКачИВзсмОГО ГЗЗЗ. ровое окко; И вЂ” чзслокьа; 4— Высоковольтныи источник пав 6 — нагреватель; т — вроклвлка обходим также, если испареаз зластомера; 8 — ксозрвтель; р — граф.р.т ' 7ма.к.у: гр ' ИИЕ МЗТЕРИЗЛОВ И ОЧИСТКЗПОД- — ложек осуществляются путем сос; 17 — врзвгателькми насос; элекТронной бОМбардировки. М вЂ” оклажкаемая ловушка; !б — затвор; уб — всктклк На ПУЛЬТЕ УПРЗВЛЕНИЯ УСТЗ- навливауотся контрольные приборы для ионизационного и термопарного манометров, для определения скорости напыления и толщины полученных пленок, температуры подложки и др. Процесс получения пленок путем термического испа- рения в вакууме состоит из испарения вещества и последующей конденсации его паров на подложке.
Для испарения вещество нагревают. Для этого чац7е всего используют джоулсво тепло, выделяющееся в проводниках при прохождении через них электрического тока, Применяется также нагрев эчектронным В пучком, высокочастотным полем и электрической дугой. При нагреве вещество плавится, а затем переходит в парообразное состояние. Некоторые вещества !Иапруумер, магний, кадмий, цинк и др.) переходят в парообразное состояние, минуя жидкую фазу. Температурой испарения вещества условно принято называть температуру, при которой давление его паров достигает 10-' »7м рт. ст. Скорость испарения, т, е, количество вещества, испзряемого в 1 сея с 1 см' поверхности испаритсля, может быть вычислена в формуле ш = 0,0585 р 1/ 'л = 6 10 ' 17' Г р' 1 где ьу — скорость испарения, г/сми сек; р — давление иасьицеииого пара (10-з мм рт.
сг.); М вЂ” молекулярный вес; Т вЂ” абсолютная температура, ' К. Температура плавления, кипения н испарения, а также давление паров и скорость испарения некоторых веществ приведены в приложении 1 1Л. 41 На основании исследований кинетики процссса кристаллизации тонких пленок [Л. 8 — 11] было установлено существование двух различных механизмов конденсации метал.лов и сплавов; «пар †криста», т. е. конденсация из парообразного состояния непосредственно и кристаллическое и «пар †жидкос», т. е.
конденсация пара в жидкость, которая может остаться в переохлажденном аморфном состоянии плп закристаллизнровзться. Структура и свойства тонких пленок, полученных путем термического испарения в вакууме, в значительной степени определяются условиями их конденсации и зависят от природы пспаряемого вещества и соответствия его структуры структуре подложки; природы подложки, степени ее о пытки, микрорельефа и температуры поверхности в процессе конденсации на ней испаряемого вещества; степени вакуума и состава остаточной среды в процессе испарения вещества и его конденсации; скорости испарения вещества; угла падения молекулярного пучка на подложку; толщины пленки.
Адгезия пленки к подложке во многом зависит от наличия окисиого слоя, который может возникнуть в процессе осаждения между пленкой и подложкой. Такой окисный слой образуется, например, при напылении же- 9 Таблица 1-1 Сеоастко океккв Размер зерен Расположение кристаллов в пленке Адгезия между пленкой и подложкой Загрязнение пленки Окисление пленки Напряжения в пленке лева и нихрома, чем и объясняется хорошая адгезия этих пленок. Пленки из золота, которое не подвержено окислению, имеют очень плохую адгезию, поэтому между золотом и подложкой создают промежуточный подслой из материала с высокой адгезией. аКелательно, чтобы образующийся слой окиси был равномерно распределен между пленкой и подложкой.
Если же окись неравномерно распределена между пленкой и подложкой или же располагается на поверхности пленки, то ее свойства могут силь. но измениться. На образование окислов большое влияние оказывает состав остаточных газов в рабочем объеме установки, особенно наличие паров воды. При высокотемпературном и длительном отжиге пленки в вакууме или в зан(итной (инертной) атмосфере количество окисла возрастает н может возникнуть окисление пленки.
Наличие загрязнений сильно влияет на электрофизические свойства пленок. Условия роста пленки изменяются, если загрязнения располагаются на подложке в форме небольших изолированных друг от друга островков. В зависимости от того, какая энергия связи больше— между материалом пленки и материалом загрязнения или гке между материалом пленки и подложкой — пленка образуется либо на островках, либо на обнаженной части подложки. Поэтому перед напылением необходимо тщательно очищать подложки, а также предохранять их от появления масляных пленок, возникающих в результате проникновения паров рабочих жидкостей из насосов.
Размер зерен н степень шероховатости поверхности подложки оказывают существенное влияние на структуру образующейся пленки. Для получения гладкой поверхности производят термическу1о полировку стеклянных подложек нагревом и оплавлепием поверхностного слоя, При этом неровности подложки не превышают 10 А. Для устранения микронеровностей иногда иа подложку предварительно напыляют слой моноокиси кремния толщиной 1 000 — 10 000 А.
В табл. 1-1 показана связь между свойствами пленок и условиями их осаждения, В зависимости от конкретных условий напыления пленки одного и того же вещества могут иметь следующие структуры; монокристаллическая структура, если 1О Факторы, каикюшке ок укоаэккые околотке Загрязнение подложки Состояние поверхности подложки (степень шероховатости, наличие кристаллов) Магернал пленки в подложки Подвижность атомов напыляемого материала на поверхности подложки (температура подложки, скорость оса >кдения) Отжиг пленки Загрязнение подложки (нарушение сгрукткры пленки) Температура подложки (обеспечение необходимой подвимшосги атомов напыляемого материала] Тпч подлогкки (монокристаллическая, паликристаллическая или аморфная) Загрязнение подложки Материал подложки и пленки Дополнительные процессы (например, образование промежуточного слоя окисла между пленкой и подложкой) Подвикквосп атомов напылкемого материала к1ястота испаряемого материала Распыление материала испарителя Состав остаточньж газов Материал подложки н пленки Температура подложки Давленое остаточного газа Скорость осажд ния Вероятность столкновений атомов пара с молекулами газа н полете Степень химического сролства напыляекюго материала к кислороду Состав остаточных газов Поглошенпе водяных паров подложкой Температура подложки Соотношение мегкду давлением и скоростью нааыленпя Матерчал пленки в подложки Температура подложки Размер зерен, включев<я, крпсгаллографические дсфеигы в пленке Отжиг Угол между струей пзра и подложкой Вс ся пленка представляет собой сплошную криста.тлнческую решетку атомов данного материала; коллоидная (мелкозернистая) структура, состоящая из кристаллов размерами менее !00 А; гранулярная (крупнозернистая) структура, имеющая кристаллы размерами 1 000 А и более, и аморфная структура, характеризующаяся отсутствием кристаллической решетки.
1-2. ОБРАБОТКА ПЛЕНОК С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННЫХ И ИОННЫХ ПУЧКОВ И ОПТИЧЕСКИХ КВАНТОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ Термическое испарение в вакууме широко используется для изготовления пленочных микроэлементов и схем. Получение требуемого рисунка то~ о или иного слоя пленочной микросхемы производится напылением испаряемого вещества через трафарет, плотно прижатый к подложке. Для получения микросхемы применяют неско.лько трафаретов. Требования к к точности совмещения возрастают с уменьшением линейных размеров элементов и схем. Чем тоньше прорези в трафаретах, тем быстрее нарастает на них слой напыляемого материала, в результате чего требуется частая чистка, а в отдельных случаях и замена т афа е р ф р тов. Точное совмещение прецизионных трафаретов в условиях их значительного нагрева от асположенных б от расзадача. вблизи испарителей — чрезвычайно тр н руд ая фольги, кото .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
