Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 124

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 124)

В рассматринаемом случае: 1) чтобы поддерживать горенке разряда. можно использовать переменный ток (фактически, разряд можно возбуждать врн помощя внешней катушки); 2) отсутствует. зависимость между скоростью нанесения пленок и напряженнем на катоде; Э) «распыляемой» иоверхности не обязательно быть катодом нли даже частью заектрической цепи разряда.

Рнь зз. у«тз«я«т«э ь»э яен«««ннэ я»мы« «хэ»Е»кеэ «н«мэиню мюмяюыннн н»тек«э Э«ежи«него и хямнч«с«оге Э««нмх«няя. В устрой«гас Помпея, изображенном на рнс. 25, химическое распылвине совершается во вспомогательной разрядной трубке. Но гндрид не разлагается здесь же, а поступает в основную разрядную камеру, где происзоднт реантнвное распыление, во время кзгорого он вступаег в реакцию с материалом основной мишени. Главные преимущества такой методики во сравнению с резктнвнын распылением нрн непосредственном кавуске в камеру гндридов из внешнего баллона состоят в том, что в данном случае ыожно гарантировать чистоту гидрнда, н что гидрнд приготавливается на месте по мере необиодимости. Важно отметить, что гндриды всех веречнслеиных выше материалов крайне яловнты, поэтому вполне очевидно преимущество приготовлении лишь небольших количеств гидрида, большая часть которого ионностью вступает в реакцию э основной камере.

ВЫСОКОЧАСТОТНОЕ РАСПЫЛЕНИЕ А. Прямое расимлеиие диэлектриков Несмотря на то, что о возможности ионного распыления диэлектриков нанесено уже давно П16), тонкие пленки диэлектриков до недавнего времени наносились лишь методом реамтнвного распылении. Простая замена металлическай мшиенн диве«нервном в обычной системе манного распылении «э настенином токе обречена на неудачу вз за быстрого образованна Гл. 4. Получение пленок методом иоинога распыления поверкностного заряда из положительных ионов на передней поверхности диэлектрика. Этот заряд будет препятствовать дальнейшей ионной бомбардировке дизлентрика. Образование положительного заряда можно, в приипипе, предотвратить несколькими способами, например, бомбардируя диэлектрик одновременно ионным и электронным пучками [!171 или давая возможность этому заряду стекать по поверхности мишени при ее малых размерах и прямо сквозь диэлектрик при достаточно высоких температурах [!16[, или же располагая металлическую сетку на поверхности мишени или вблизи ее.

В последнем случае с помощью сетки создается электрическое поле, необходимое для притяжения части положительных ионов и для образования вторичных электронов, которые нейтрализуют заряд ионов, осевших на'поверхность диэлектрика [119[. Хотя эти способы и могут быть приемлемыми в той нли иной степени для травления поверхности диэлектрика ионной бомбардировкой, однако в случае нанесения диэлектрических пленок они не подходят из.за возникающих проблем, связанных с неоднородностью толщины или высоким уровнем загрязнения получаемых пленон. Б. Историческая справка Первой работой, положившей начало исследованиям высокочастотного распыления, по-видимому, явилась статья Робертсона и Клаппа, опубликованная в 1933 г. [120[. Авторы наблюдали удаление материала со стенок стеклянной газоразрядной трубки, когда в ней при помощи внешних электродов зажигался высокочастотный разряд.

Продолжая кк исследо. зания, Хэй [12Ц установил, что удаление материала было обусловлено его распылением, и что оно происходило только в тех случаях, когда используемая частота была достаточно высокой. Однако причину этого явления понять не удалось. Спустя десять лег Лодж и Стюарт [122[ получили дополнительные данные, свидетельствующие о том, что материал удалялся путем распыления, и связали это распыление с появлением отрипательного заряда на поверхности диэлектрика, находящейся под высокочастотным электродом. В 1957 г, Левитский [125[ провел зондовые измерения потенциала и исследовал распыление материала в высокочастотном разряде с внутренними металлическими электродами.

В 1962 г, Андерсон с сотрудниками [1241, на основании предположения, выдвинутого ранее Венером [125[, показали, что в трехэлектродной распылительиой разрядной трубке с помощью внешнего высокочастотного электромагнитного поля можно осуществлять очистку внутренних поверхностей стенок, и предположили, что подобным образом можно наносить н диэлектрические пленки. Впоследствии этот общий принпнп был положен в основу разработанного Дзвидсом и Майсселом метода, позволяющего достаточно быстро наносить диэлектрические пленки на подложки большой площади [54, 126[.

Авторы показали также, что трехэлектродная система нонно-плазменного распыления для этой пели совсем не обязательна и что можно использовать устройство, сходное с системой ионного распыления на постоянном токе, В. Принципы высокочастотного распыления Рассмотрим стеклянную разрядную трубку с двумя плоскопараллельиымн металлическими электродами равной площади на расстоянии в несколько дюймов один от другого. Мы уже видели, что в результате прнлвжеиия к такой системе достаточно высокого постоянного напряжения 8. Высокочастотное распыление у катода возиннает темное пространство, являющееся фантически управляемои областью разряда. Если вместо постоянно1о напряжения к электродам приложить переменное напряжение низкой частоты, то система будет выглядеть так, как если бы она состояла из двух катодов, поскольку темное пространство в этом случае будет расположено вблизи каждого из двух электродов.

На сэмом деле в агом случае мы имеем последовательность кратновременных разрядов постоянного тока с чередующейся полярностью напряжения па электродах, так нак на низких частотах длительности каждого полупериода достаточно для полного установления разряда постоянного тока. Таким образом, разряд на переменном токе низкой частоты ие отличается от разряда на постоянном токе в том смысле, что для его поддержания также необходимы вторичные электроны, эмиттируемые одним или двумя электродами, и что при уменьшении давления газа в рабочем объеме он погасиег при том же значении этого давления, что и соответствующий ему разряд на постоянном токе. При значительном повышении частоты напряжения, прикладываемого к электродам, оказывается, что минимальное давление газа, при котором еще возможно горение разряда, постепенно снижается с ростом частоты.

Этот эффект начинает сказываться на частотах выше 50 кГц и ослабеваег на частотах, превышающих несколько мегагерц. Таким образом, очевидно, что разряд в этом случае пополняется электронами, помимо вторичной электронной эмиссии из электродов. Генерация дополнительных электронов в высокочастотном разряде происходит потому, что электроны, колеблющиеся в поле высокой частоты, могут приобрести энергию, достаточную для иоиизацни объема газа. Известно, что в переменном поле в вакууме свободный электрон колеблется со скоростью, сдвинутой по фазе на 90' относительно напряженности приложенного поля. При этом в среднем он не поглощает энергию приложенного поля. Однако если электрон, колеблющийся в переменном по.

ле, испытывает столкновения с атомами газа, в результате чего его простое гармоническое движение становится беспорядочным, он может поглощать знергию поля. Компонента скорости электрона, соответствующая его хаотичесному движению, может нарастать от столкновения к столкновению до тех пор, пока энергия электрона не станет достаточной для ионизирующего столнновения с атомом газа. Высокое напряжение на катоде, необходимое для получения вторичиых электронов в случае разряда постоянного тока, не обязательно для поддерживания высокочастотного разряда. Тот факт, что электрон может поглощать энергию полн, двигаясь как по направбению поля, так и против него, станет понятнее, если учесть, что поглощаемая энергия пропорциональна квадрату напряженности электрического поля н, следовательно, не зависит от его знака.

Дополнительные подробности, связанные с количественными аспектами проблемы высокочастотного пробоя, интересующийся читатель может найти в специальной литературе [9) Поскольку прикладываемое высокочастотное поле в основном сосредоточено между двумя электродами, то можно считать, что электрон, вышедший в результате хаотических столкновений с атомами газа из меж. электродного пространства, ие будет больше совершать колебательное движение в ВЧ поле и не приобретет энергии, достаточной для ионизация газа.

Следовательно, такой электрон для разряда будет потерянным. Поэтому магнитное поле, прикладываемое параллельно высокочастотному,мо. жег сыграть весьма полезную раль, особенно при низких давлениях газа, удерживая электроны в межэлектродном пространстве и уменьшая вероятность их потери. Таким образом, для повышения эффективности высокочастотного разряда магнитное поле является более важным, чем в случае разряда постоянного тока. Гл.

Характеристики

Список файлов книги