Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 117
Текст из файла (страница 117)
Результаты измерений сведены в табл. !. Получены весние доказательства того, что эти новые структуры действительно являлись полиморфными модификациямн, а не фазами с посторонними примесями. 5. Распылительное оборудование н роль параметров нанесения пленок Авторы пришли к заключению, что при ударах ионов о поверхность создавались точечные дефекты, и предположили, что в присутствии таких дефектов отжиг ускорялся. Если отжиг проводился после бомбардировки, то вызванного бомбардировкой разупорядочения устранить ке удавалось. б. РАСПЫЛИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И РОЛЬ ПАРАМЕТРОВ НАНЕСЕНИЯ ПЛЕНОК А.
Общие сведении 1) Экраннрование катода н однородность пленок. Обычно распылнтельиая система монтируется таким образом, чтобы ионное распыление имело место лишь на одной стороне мишени. Это объясняется тем, что на обратной стороне часто располагаются охлаждающие змеевики, креплении и т. п,. распыление которых было бы весьма нежелательным. Кроме того, это обусловлено необходимостью экономии полного тока, подводнмого к катоду.
От нежелательного распыления чаше всего избавляются, применяя маталлические экраны, имеющие потенциал анода н располагаемые от катода на расстоянии, меньшем толщины катодного темного пространства [1). Как уже отмечалось ранее, нельзя зажечь разряд между двумя поверхностями, раз. деленными промежутком, который был бы меньше катодного темного пространства.Очевидно, что экран катода должен повторять все его контуры с тем, чтобы нигде не отстоять от катода дальше, чем на толщину катодвого темного пространства.
Если даже разряд, возникший где-либо ввутри системы экран — катод, и не приведет к появлению распыленного материала в рабочем объеме, он может легко перерасти в дуговой разряд. Чтобы предотвратить распыление определенных участков катода, вместо экраинрования их можно изолировать, покрыв диэлектрическим материалом. Однако при этом возникает опасность газовыделения; придание же необходн.
мой формы днэлентрнческому покрытию является весравнимо более слож. ной задачей, чем изготовление металлического экрана. Кроме того, часто возникают осложнения в связи с осаждением на диэлектрик распыляемого мате нала. ир спускание распыляемого материала поверхностью поликристаллических и аморфных мишеней в случае падения ионов по нормали к поверхности достаточно хорошо аппрокснмнруется законом косинуса (см.
гл. 3). Следовательно, некоторое количество материала, которое всегда испускается под достаточно малыми углами к поверхности катода, должно выходить из пространства, заключенного между плоскостями катода и пбдложкш Кроме того, в результате столкновений с атомами газа распыленные атомы могут несколько отклоняться в своем движении.
Таким образом, вероятность того, что распыленные атомы не попадут на подложку, возрастает с увеличением расстояния катод — подложка и с удалением от центра катода. На рнс. 7 приведено несколько теоретических кривых распределения распыленного материала в плоскости подложки для различных отношений диаметра катода к расстоянию между электродами.
Кривые получены в предположении, что пространственное распределение выброса материала из катода подчиняется закону косинуса, что миграция иатериала по подложке отсутствует, что нет столкновений с атомами газа, и что катод имеет форму диска. Распределение на подложке материала, распыленного с металлической мишени, исследовалось Шварцем и др. 1401.
Использовав мишень, составленную из четырех концентрических колец различных металлов, и анализи- Гл. 4. Йолученве пленок методом ивииатв рвспыяениа руя затем распределение каждого нз металлов в пленке с помощью рент. геволюминесценцни, этн авторы смогля идентифицировать на подложке ма. тернзл из различных зон катода, Результирующая кривая длн отношения диаметра катода к рзсстоанию катод — подложка, разного 6,8, прнведеяз пз рис. 8. Считают, что незначительное увеличение количества материала з центре объясняется некоторым возрастанием плотности тока по мере приближения и оси катода, о чем сообщалось в работе [4![. Однако наибольший интерес представляет резкое возрастание количества ыатериала на краю пленки — в отличие от теоретического распределения, приведенного на рис.
7. д 8 Ду Гл гч Ф" ГВ 27 Янгсоььвлге ллг нпма Ягглгнмакм,тлюф лглкпазяг л Энс. т. тееретвчесзке ээьвме Засвэедезеэаа Заевмаевиеге мэтеэваэа - в мюсаестл вьлльм ии. Чрезмерное распыление внешнего края катода, такое нак если бм здесь находился дополнительный кольцевой источник материала, наблюдааось миогимн исследователями; наиболее четко оно проявляется в повышенной коррозии катода по периферии. Зтот эффект является следствием взмеиения траекторий ионов у края катода, как это показано на рнц 9. На рвсун. ке показана распределение потенциала вблизи края системы катод — зкрвн. Кэк зндно, вблизи края катода темное пространство фонусирует ионы, з результате чего плотность тока в этой области более высокая. Немаловажно и то обстоятельство, что у края катода ионы падают на его поверхность наклонно, н для ннх коэффициенты распыления значительно выше, чем дэн ионов, бомбарднрующих катод по иормалк вдали от его краев.
Зто усиленное распыление краев катода можно снести к минимуму, если увеличить длину экрана [431, что, как показано иа рнс. 10,а, преградит путь длп части ионов к иернфернв катода, или же так изогнуть экран, чтобы ов приврывал края пагода [40[, как это изображено на рис 1О,б. В предельном саучаа экран можат полностью занрыиать лицевую'поверхность катода; в экране делают одно вли несколько отверстий, позволяюглкх выбрать преяивзвачеяь иыс для распыления участки катода [44[. В пролольиом магнитном поле рассмотренный эыюе краевой зффейт, кзк правило, усиливается. Зто происходит в основном в результатеуаелнчевия плотности тока у кран катода, так как электровм змкттвйуютси знато. б.
Рзсаылмтельпве пбврудааевпе н роль вараметрва павесенна пленок дом вблнзн экрана непараллельно магпнтншюу полю; двигаясь по спвральным траекториям вокруг магнптных силовых линий, они вызывают повышенную ноннэацню атомов газа, а следовательно, н уаелнченне плотности конного тока в этой области, На практике эффект усвлеввого распыления краев катода ве всегда счптают вредным, поскольку этот эффект помогает сглажнвать распределение материала на подложке, которое иначе имело бы знд, изображенный на рнс. 7. Краевой эффект уменьшается с повышением дазленнн гээа, однако прн относнгельно ннзкнх давлениях это уменьшение незна.
чнтельио (см. далее]. Таким образом, для любой конкретной распылительной системы наряду с зыисненнем режимов работы этой системы рекомейдуетсэ эмпирнческн определить оптнмальную конструкцию катодного экрана с целью полу«еккл однородных по толшнне пленок. х1 Рассеанве энергви и контроль температуры подложки. Хотя ионное распыление представляет собой по существу мнэкотемпературный процесс, однако побочным его результатом явля. ется выделение значительных количеств энергпн, которое может привести п существенному п, как правило, нежелательному повышению температуры з распылнтельпой снстеме, если, конечно, не будут приняты меры по эффективному отводу избыточной тепловой энергнн.
Нз выброс распыляемого матернала п вторичных электровои ндет менее 1'то всей прнкладываемой' мощности. Около 75то остальной, непропззодптельной мощности выделветсв в ваде тепла на катоде прн бомбарднроаке его вонами п быстрымп пейтральнымв атомамн. Кроме того, мощность передается вторнчным электронам, когда онн ускоряютсв в катодном темном пространстве, з затем переходит в тепло прн соу.
даренюшх этвх электронов с подлохской. Еаюи же ва подложку цокать достаточно больпюй отрнцательный потепцнзл, чтобы отталккваюь быстрые вторичные злектроныг подложка разогреется еще сваьнее, посколыгу будет в этом случае пратпгввагь соотюегстиуипцее чнсло положнтельнюск конов. Такам образом, 77лиэгл фмчтлоигк" Хкгюги,гэ Рис. 3. Рикер«до«оооо ркгимиоииого и«горки«и «оииоитричокких обиа- стеВ сок«и«кого к«голо о и«о«кости иод«имки.
Рис. Ю. Рикер«ко«гиии иоггиииииа ибииои «рок к«год«ого окрики. Гл, 4. Получение нлеиок методом ионного распыления в распылительиых системах, работающих при низком давлении газа (такнх как высокочастотные или трехэлектродные системы), особенно когда подлож. ка располагается очень близко н катоду, количества энергии, рассеиваемой на единице площади подложки и катода, могут быть сравнимыми. Отсюда следует, что обычно необходимо охлаждать подложку во время распыления.
Хотя держатель подложки охлаждать и достаточно легно, однако часто бывает очень трудно осуществить хорошую теплопередачу между держателем н самой подложкой. Это объясняется тем, что для давлений газа, ко. торые используются при ионном распылении, теплопроводность между двумя слабо контактирующими поверхностями по существу нулевая, н тепло передастся только излучением. Так, например, в условиях тлеющего разря- .гггргггг Рис. (э.
Уменьшение ввиаинн ираевеге евфеитв путем уявинении (а] н нагиба (б1 «атеднеге варана. да, когда на подложке рассеивается мощность 3 Вт/смт и давление газа составляет 6 10-' мм рт. ст., температура поверхности стеклинной подложки толгяиной в 1 мм, лежащей на охлаждаемом водой держателе, достигает 300'С. Из этих 300'С только 50'С падают на толщине подложки, а остальные 250'С проявляютсн как температурный скачок между нижйей стороной стекла и держателем подложки [31.
Единственно хорошим способом получить требуемую теплопередачу практически является применение тонкого слоя жидкости между подложкой н держателем подложки [451 Число подходящих для этой цели жидкостей ограничено. Наилучшие результаты были получены с помощью галлия и сплавов галлия с ннднем. Оптимальным материалом для поверхности держателя подложки оказались молибден и несколько в меньшей степени нержавеющая сталь. Молибден не разъедается галлисы вплоть до температуры 500'С. Галлий прн температуре, превышающей точку плавления, наносят натнранием на держатель подложки и на тыльную сторону подложни, после чего подложку прижимают к держателю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
