Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 126
Текст из файла (страница 126)
Высокочастотное распыление изображенный пунктиром, представляет собой емкость между ВЧ электродом и его экраном. В принципе, его можно было бы рассматривать как часть согласующей схемы. Однако на практике этот конденсатор имеет довольно низкую добротность, и, как указали Дэвиде и й(айссел [54), есля экран расположен очень близко к ВЧ электроду (что является обычным для систем распыления на постоянном токе), могут иметь место большие потери мощности.
Часто в схему согласования включают разделительный конденсатор (129) Хотя ту же роль играет изолированный электрод мише. ни, использование внешнего конденсатора позволяет исключить всякую неопРеДелениосткч свЯзаннУю с Утечками сквозь ДиэлектРик мишени и пв ее краям. Элемнахинеаний азад, паеэананнегй а Вчеаналаагадан Вайннае ахалмдание Рис. 29.
Типичное екеме оклемдиемого ипкоде системы ВЧ реепмлеиия. Другая проблема, свойственная ВЧ системам распыления, состоит в том, что без специальной пронеркн заземление блока держателя подложек нельзя считать надежным. Цепь, являющаяся короткозамкнутой по постоянному току, может иметь значительный импеданс на высокой частоте. Так, например, при этом длинные провода будут проявляться как индук. тнвиости, а различные флаицы и выступы — как емкости. Если блок дер. жателя подложек должным образом не заземлен, то на поверхности составляющих его деталей появится нежелательный ВЧ потенцизл, который может существенно повлиять, например, нв срок службы нагревательных элементов, входящих в этот блок Наконец, можно отметить, что в высокочастотных системах (особеино когда мишень является диэлектриком) необходимо охлаждать катодный узел.
Типичное устройство охлаждаемого катода схематически представлено на рнс. 29. Как мы уже знаем, катодный ток является лучшим параметром, по которому в случае ионного распыления иа постоянном токе можно судить о скорости нанесении. Однако этот метод контроля неприемлем лри высокочастотном распылении. Дело в том, что высокочастотный ток мишени трудно измерить и, помимо этого, его величина не связана простой зависимостью с числом ионов, падающих иа мишень.
Тем не менее в этом случае скорость нанесения можно измерять достаточно надежно, определяя либо потенциал ВЧ электрода, либо полную мощность высокой частоты, 15 Эеи. 932 Гл. 4. Получение нленок методом намного распыления подзоднмую н системе. Потенциал электрода в асимметричной системе ВЧ ряспыления, как мы видели, почти равен удвоенной величине напряжения )штоматического смешения. Л эту величину можно непосредственно изме. рять и использовать дли контроля скорости нанесения пленок.
Зависимость скорости нанесения пленок БЮз от потенциала ВЧ электрода приведена на рис. 30. Видно, чта в этом случае скорость нанесения увеличивается приблизительно пропорционально квадрату потеициз. ла из электроде. Если предположить, что число нанон, падавших на мишень, пропорционально потенциалу нз электроде, то такая квадратичная зависимость означает, что число испускаемых мишенью атомов на олин нои возрастает с увеличением напряжения ганг ° приблизительно линейно. Это справедливо в случае распыления Зййз в исследованном диапазоне энергий ° [133[. С другой стороны, для таких материалов, как алюминий, коэффи.
циевт распыления которых изменяется в этом интервале энергий относительно слабо, снорость нанесения за. висит от прикладываемой мощности, приблизительно линейно[129) Наряду с рассмотренными асимметричными системами ВЧ распыления было разработано несколько симметричных систем, в которых два высоко. Р ятдр урду урр1г частотных электрода имеют одннако. дзептнгиплзлсеглшжгп,в вые плошади. Как мы уже говорили, в таких устройствах для проведения эис.
зз. злелсеместь сееэестл элиссе- ВЧ распыления разделительный кои. лес елсиее $!Ое ет еетсициеле ВЧ электроле (Гиеесиеее емелиттке). деисзтор во внешнюю цепь можно не включать. По-видимому, основная цель создания таких конструкций заключается в том, чтобы исключить любую возможность распыления заземленного электрола. Кроме того, тан как в этом случае используются лва электрода-мишени, их можно взаимно располагать таким образом, чтобы улучшить однородность осажд*еммх пленок по толщине.
Лве конструнцни, в которых реализуются эти идеи, предстаилены нв рис. 31. На рис. 31,а изображен дисковый электрод, расположенный концентрически внутри кольцевого электрода такой же площади, причем оба электрода закрыты одним диском расныляемого диэлектрика [1341 В конструкции, показанной на рис. 31,б, возможно квк прямое распыление самих электролов, так и распыление диэлектрических мишеней, помещаемых на .поверхность этих электродов [135[, Заметим, что часто с целью большей безопасности ззземлнют среднюю точку вторичной обмот.
ки выходного трансформатора ВЧ источника питания подобных систем. В этом случае система уже не будет симметричной; ее следует рассматривать как устройство с двумя электродами, на которые ВЧ напряжение атс носительно эаземленнык частей устройства (играющих роль электрола ббльшей плошади) подается со сдвигом фазы на 180'. В другом варианте конструкции высокочастотной рвспылительной си. степы один илн два витка ВЧ катушки располагают вокруг межэлентродного пространства либо снаружи разрядной камеры, либо внутри нее, Эта катушка имеет автономный источник ВЧ питания, в иа электрод мишени от отдельного источника питания подается напряжение, которое может быть квк высокочастотным, так н постоянным. С помощью ганой катушки разряд в системе можно поддерживать вплоть до очень ннзкмх дазленяй ~~ ЖО М гао)г и и и улр В ,й.
Высокочастотное распыление газа, порядка 5 10-1 мм рт.ст. Это объясняется тем, что высокочастотное магнитное поле, создаваемое катушкой, закручивает траектории электронов, которые в результате этого за каждый полупериод ВЧ напряжения проходят значительные расстояния и ианизнруют газ даже при очень ниэ- 8и иотосниэг нитинол дорин ЯноноВый йиллентл элонтлод ниш Каоеиедой еленлэоод Дивному лоди1мтэ Рис. ЗЬ Снннетрняные системы ВЧ распылении.
гда сят йЮ 880 Скарооте нинеогнии лои 180'Г, Янин ких давлениях. В работе [13б~ описано аналогичное устройство, в котором ВЧ плазма возбуждается па некотором расстояние о~ межэлсктродной области, куда она затем попадает посредством диффузии. Влияние условий нанесения па свойства днэлектрическвх пленок, по. лученных ВЧ распылением, можно предстапитгь исходя нз рассматрнвкв. шихся уже нами общих соображений. Типичные данные ллн плерок ЯОа приведены на рис. 32 и 33 Травятель «Р» — зто химический трзвнтелд ко. Ъд торый, кзк было установлено, позволяет достаточно хорошо опредеяять качество пленоя.
Вообще влияние скорости нанесеяия на качество пленок можно понять, рассматривая необходимое для пришедшего вв поверхность осаждаемой пленки атома время, чтобы запить оптимальное положение Время это будет меньше прн более высоких температурах. Возможно так. же, что атоагы, не занявшие оптнмальвтго положения, при более высокиа |бе .Рис. зт: Влианне снереетн нанесении нн аеееетае илеиеа, иелтеенных Вч раеваме- ниеы. Гл. 4. Получеиие пяеиок методом иоийвго распылеиия темпврвтурвх имеют ббльшую вераятиость быть эмиттироввииыми повтор.
ио. Попвгзют, что влияние подводимой мощности ив качество пленок, по. кзззииде иа рис, 33, является следствием некоторой зависимости квчествв пленок от скорости нанесения, изобрвжеииой ив рис. 32. Дзльиейшие подробности, по крайией мере, касающиеся 8!От, читатель найдет в рзботе ))Зу) Распыление может осуществляться также в устройствах, использующих одиовремеиио постоянный ток и ВЧ возбуждение. Этот тип устройств с функциональной точки зрения подобен рассмотренной выше системе с ВЧ гг дб -„гб 'ф б ф б 4 7 б йЩ гар ббб зпг Гглтстепатура лпблгрлтли,'С Рис.
ЗЗ. Влиииие теипературы пелтежии при иаиесеиии плеиел зпб ВЧ распылением иа иачестае атил плеиах. катушкой. Йспользоввиие высокой частоты способствует созданию плззмье при вязких давлениях, з основная мощность, идушвя из рзспылеиие, по))- водится от источиикз постояииога така. Этим достигается зкоиомия ив источиикзх питания и умеиьшвется рабочая мошиость компонентов срглзсующей схемы.
Было показано, что тзкзя система имеет определевиые преимущества перед устройствалт, работающим только из постоянном токе, в случае реактивного рзспылеиия ряда металлов в кислороде )94). Одиько сравнения с устройством зквивалеитиой мошиости, работающим только из высокой частоте, ие проводилось. Д. Распыление многокомпонентных материалов Взжиым преимушеством метода ионного рзспылеиия является то, что пленки миогокомпоиеитиых материалов, получеииые этим методом, во мио.
гих случвпх имеют тот же химический состав, что и материал рвспыляе. мого катода. Сиззвииое справедливо и в тех случаях, когда скорости рзспылеиия отдельных компонентов сушествеиио различны (см. гл. 3). Если же происходит зизчительиое повторное рзспылеиие нанесенного материала сом. далее), близкого соответствия составов пленка и мишени ие будет.
В самом начале распыления миогокомпоиеитиого изтодз с его поверхиости быстрее всего уходит компоиеит с наибольшей скоростью рвспылеиия. 8. Высокочастотное распыленне Вскоре на поверхности катода образуется так называемая «нзмененнав область». По сравнению с исходным материалом эта область оказывается сильно обедненной компонентом с максимальным коэффициентом распыле. ння. При дальнейшем распылении катода осаждается пленка такого же состава, что и нсходный материал. О таком соответствии составов пленок и распыляемых катодов сооб. щалось многнми исследователямн. Типнчные данные получены в работах Фишера и Вебера [!38) для нержавеющей стали и латунн, Ханау [139) для ряда алюминаевых сплавов. Гиллам [!40) детально исследовал процесс образования н структуру вышеупомянутого «измененного» поверхностного слоя в системе АпСп».
Он предположил, что толщина этого слои определяется глубиной проникновенна бомбарднрующих ионов. В его экспериментах полученная нз оценок толщина порядка 40А соответствонала энергия бомбарднрующнх ионов 400 »В [нспользовалнсь ноны гелия, аргона и ксенона, для всех этих ионов получены примерно одинаковые результаты). Если же состав пленки, нанесенной ионным распылением, отличается от состава распылавшегося катода, это может быть следствием одной нз следующих трех причин: !. Температура катода слишком высока.
Это может вызвать не только днффузию в «измененный» слой, но н прнвестн к испарению нз катода одного илн нескольких компонентов системы, имеющих в этих условиях достаточно высокое давление паров. 2. Преобладают эффекты окисления. В большинстве реальных систем на поверхности катода присутствует некоторое количество окисла, особенно в начале распыления. Точное количество окпсла определяется соотношением между парциальным давлением окислителей в системе н скоростью распыления материала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
