Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок (1051250), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Более эффективная очистка достигается промывкой в течение 1 — 2 мин в 1 — 2$-ном растворе плавиковой кислоты с последующей многократной промывкой в воде. Перед установкой подложки в вакуумную камеру иногда применяют дополнительную очистку активированным углем. Для этого стекло в течение 1 — 2 мин протирают порошком активировапного угля, нанесенного на фильтровальную бумагу или ватный тампон (Л. 4). Кроме этих способов, применяется травление в соляной кислоте, обработка в парах изопропилового спирта, очистка с помощью ультразвука в растворе перекиси водорода и др. Наиболее простым способом очистки подложки после помещения ее в вакуумную камеру является высокотемпературный отжиг.
Однако этот способ недостаточно эффективен. Часто для очистки подложки применяется электронная бомбардировка ее поверхности. При использовании этого метода труднее, чем при ионной бомбардировке, предотвратить загрязнение стекла продуктами разложения углеводородов, которые присутствуют в среде остаточных газов при откачке рабочего объема установки. Кроме того, при электронной бомбардировке 37 Способ очистки подложка Промывка в хромовой смеси с последующей чушкой . йуногчкрачная промывка чистым растворителем . Очистка аитивврованным углем Очистка тлеющим разрядом Кччффкчкенч сучага треввп 0,230 0,322 0,014 1,027 дложка загрязняется летучими окислами вольфрама.
подло Эффективным способом очистки является ся ионная бомбардировка поверхности подложки в тлеющем разяде, для чего в напышпельных установках предусмаряде, для т ивают особые электроды, к которым о ма т маломощного тр вгясоковольтпого источника подводите р .я нап яжение в несколько киловольт.
Электроды изгот авливаются из алюминия, который имеет самую низк)ю скорость распыления среди металлов. Поскольку скорости электронов в тлеющем разряде зн ачительно больше скоростей положительно заряженных ионов, подложка заряжается отрицательно вергается интенсивной бомбардировке ионами, которые расщепляют углеводороды, входящие в состав загрязнений.
При этом нелетучие компоненты реагируют с кислородом, содержащимся в среде остаточного газа, н в виде о и е окиси углерода удаляются из рабочего ооъема ек тлею- установки. Таким образом, при очистке подложе щим разрядом происходят химические реакции, что яется достоинством этого метода. Степень ионизации очаможет быть увеличена наложением на разряд высок стотного поля. Очистка тлеющим разрядом позволяет удалять любые загрязнения, однако она требует длительного времени, и поэтому основную долю загрязнений целесообразно удалять предварительно путем о езжнривания, химического травления и очистки с помощью у р' ° льтразвука.
Наиболее эффективна очистка подложки с помощью комбинации нескольких спосооов. Эффективным способом улучшения поверхностных свойств подложек является нанесение на них толстого слоя моноокиси кремния непосредственно перед напылением тонкопленочных слоев. Показателем степени очистки подложки является коэффициент сухого трения на поверхности подложки; чем он больше, тем лучше очищена подложка. Значения коэффициентов сухого трения стеклянной поверхности при различных способах очистки приведены ниже. Маски.
Заданную конфигурацию пленок получают несколькими способами; свободной маски, контактной маски, химического травления и др. Выбор того или иного из нпх зависит от способа нанесения и свойств папыляемого материала, требований к точности и воспроизводимости, производительности и других факторов. Способ свободной маски основан на экранировании подложки с помощью экрана из тонкой металлическои фольги или другого материала, в котором тем или иным способом сделаны прорези и отверстия требуемой формы. Очертания и расположение этих прорезей и отверстий соответствуют требуемой конфигурации напыляемой пленки.
Для того чтобы маска фиксировалась и плотно прижималась к подложке, используют спе. циальные маскодержатели. Испаряемое вещество конденсируется только на тех местах подложки, которые не закрыты маской. Маски, используемые при изготовлении тонкопленочных элементов и схем, должны удовлетворять следующим требованиям. !. Иметь тонкие прорези шириной до 0,1 мм с точностью изготовления ч 0,005 мм. 2.
Прорези в масках должны иметь четкие контуры н не иметь по краям шероховатостей, которые были бы видны при 50-кратном увеличении. 3. Обладать достаточной жесткостью и упругостью и быть достаточно тонкими, чтобы не образовывать при напылении теней и полутеней. 4. Иметь минимальные неровности в плоскости маски (не более -~.0,05 мм) для плотного прилсгания к подложке. 5. Выдерживать достаточно высокую температуру (до 400'С) при высоком разрежении (до 1О-' лгм рт. гт.) без заметных деформаций. 6, Материал масок должен иметь низкое давление собственных паров и обладать минимальной газоотдачей.
При изготовлении пленочных элементов и схем методом термического испарения в вакууме могут применяться одно-, двух- и трехслойные маски. Прн механическом способе изготовления простейших однослойных (монометаллнческнх) масок в тонкой металлической фольге толщиной 50 — 100 мк с помощью сверл, фрез, миниатюрных штампов, ультразвуковых инструментов 39 вырезают прорези и отверстия требуемой конфигурации, Прп использовании электроэрозпонного способа в пачке заготовок пз фольги делают отверстие, через которое пропускают тоггкую проволоку диаметром 30 — 50 лк. Эта проволока выполняет роль электрода и режет одновременно все заготовки.
При использовании способа электрохимического наращивания на полированную пластину из нержавеющей стали наносят слой — светочувствительное покрытие (фоторсзист) — и экспонируют через негатив. После проявления на пластине образуготся места, свободные от слоя фоторезиста, на которые гальваническим способом наращивают слой меди плп никеля требуемой толщины. После этого изготовленную маску снимают с пластины. Хотя точность изготовления монометаллических масок, полученных методом электрохимического наращивания, при малой толщине слоя достаточно высока, маски не обладшот необходимой жесткостью, упругостью и прочностью. Укрепление маски другими металлами или ее утолщение снижает точность изготовления и повторяемость результатов.
При использовании способа фотохимического травления в качестве основы маски берут фольгу из какого- либо металла (фоторезнст), который экспонируют через фотошаблон и проявляют. При этом на поверхности фолыи появляется рельефное изображение из фоторезиста, стойкое к химическим реагентам. При воздействшг травителя незащищенные места материала заготовки растворяются, в результате чего в фольге образуются прорези и отверстия.
После снятия защитного покрытия получается готовая маска. Будущую маску предварительно вычерчивают на бумаге, При этом те части, которые на готовой маске должны быль удалены, заливают черной тушью. В рисунок должны входить также отверстия для фиксирующих штифтов и черпая рамка. С полученного чертежа изготовляют сперва негативный, а затем позитивный фото- шаблон. Дальнейший процесс изготовления маски из топкой медной фольги показан на рис. 1-11. Медную фольгу тщательно промывагот с помощью пемзы и щетки в струе проточной воды, высушивагот (рис.
1-11га), покрьгвают слоем фоторезиста и снова высушивают в потоке сухого и теплого воздуха (рис. 1-! 1,б). Затем фоторезист засвечивают через по- 40 зптивный фотошаблоп ультрафиолетовым источником света (рпс. 1-1!,н) Фоторезист удаляют с незасвеченных участков медной фольги, обнажая участки чистой меди а) г) е) Рнс. 1-!1.
Последовательность изготовления маски из топкой метал- лической фольги. (рис. 1-11,г). После этого лицевую сторону фольги покрывают окрашивающим раствором для выявления более четкого изображения рисунка. Для предотвращения травления на обратнуго сторону фольги наносят слой целлюлозы (рпс. 1-11,д). Затем вытравливают обнажен- 41 ные участки меди в растворе ГеС!з нли Нг(Оз, удаляют фоторезисг с остальных участков фольги (рис. 1-11га), а с обратной стороны сымают защитный слой целлюлозы.
Полученную маску в виде полоски фольги с прорезями, имеющими резко очерченные края, промывают Рнс нс. 1-!2. Образцы масок нз тонкой металличе- ской фольга. и высушивают. Образцы масок из тонкой металлической фольги приведены па рнс. 1-12. Основными материалами для изготовления масок являются медь, латунь, пермаллой и нержавеющая сталь. За последнее время для этой цели начинают использовать тантал, молибден, инвар и графит.
К достоинствам масок из тантала н молибдена относятся инертность к напыляемым материалам, в особенности к полупроводниковым, большой срок службы и 4л возможность очистки любыми методамп без износа, высокие механические свойства масок при большой длине линий напыления. Маски из инвара применяются в связи с необходимостью уменьшения допуска па изготовление элементов микросхем, связанного с термическим расширением маски. Существенным недостатком монометаллических масок, получаемых способом фотохимического травления, является невысокая точность, связанная с тем, что, помимо травления вглубь, имеет место боковое травление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
