Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Прн нспареннн нз испарнтеля малой площади скорость осаждення можно получить вз уравнения (52) после дифференцирования по временн с учетом уравненнй (49) н (55) ГИ Э агав. д' = '-( ) ря 2пЭТ ) рпг,' (уе) где р — плотность пленки, а индекс з относится к подложке. Из уравнений (75) н (76) можно получить Таким образом, величина нонного тока в показаннях датчнка зависят от конструнцни последнего, что отражено в 17', от соотношеннй углов н расстояний, постоянных вещества р н М, н тому же она пропорцнональнэ эмнс. снонному току )м Завнсммостью Т-'1. обычно пренебрегают н прмннмают ее постоянной, поскольку область рабочвх температур нспарення лежит для любого нз вспарнтелей н пределах нескольких сотен градусов.
Хотя характеристика датчнка, выраженная отношением 1114', н представлена уравнением (771, однако постоянная датчика не нзвестна. Показания датчика должны быть эмпнрнческн калнброваны. Для некоторых зкспернментальных конструкций н ряда веществ были опубликованы калибровочные крнаые. Чнсленные значения этих кривых прнведены в табл. 16. В весле. дованных областях скоростей осаждения отношения г'19' являютсн по. стоянными н тем вмше, чем больше велнчнна эмнсснонного тока электронов.
)зля стабильной работы датчика этот ток должен быть стабилизировав. Ошибка в показаниях датчнка могут вызываться паразнтнымн элентронамн от горячего нспарнтеля. Чтобы нсключнть этв ошибки, на вспаритель необходимо подавать положвтельный потенцнал 150 — 200 В относнтельно где Лэ — эффектнвная площадь нспарнтеля; гм — расстояние от яспарнтеля до датчика; грм, Опг — углы испарения для нспарнтеля н падения для датчика; à — скорость нспарення по массе на еднннцу площади нспарнтеля. Подставляя величину с нз уравнения (35) н Г нз уравнения (48), можно получать зависимость ионного тока датчнка от давлення паров р' поверяемого вещества при температуре нспарителя Т 7.
Аппаратура н методы кентрола есайденнк пленок 1 йр Я» $а фо хм хр Жх ах'ад .и !."! й: ! ! Ооо й!!Й!Й ° 6 'Ф ! о- ! ! ! ! РОО66 ! ! ! ооо ! 6 - -е х в ! хн З 6 6! х 66 ля х р хх 6 ах хх 5й". Я ,о О$ йо О! о М 66 ~1 4 <Р 6! Ом о о !' но бф Й ао Я 3. Л о фох 666 мя зла О,ф О О.М !Й !. й О о.
!6' 6! О 1 й В Н й Ы Ы а а 6! й О. й 66 о О. О О й о 6! м й Ф и о О й О й О о о 6! О 66 О ОО аан О й ао х Овох О О О' ХО .й1 й О ° ! йЯ й ! О а- 35 йЧЛ„-' 1~ н о ц х"йй йойй ! 'о !'6'! ! !" "Ообоо о !-! Ж-- "'~ аоод оо О М О 6! 6! О 6ОО. 6 "3$ н н э и К О ! ! 66 н О О о '!. о О, О ! !6 $О, ой,; ф й 66 $ й О М бо ! а Ио !" Ь~ ,;6 Н,х О:у Я н !Йн 6! о „о3 аФф ояхн йтбо О аРВ Ф $! о и Гл.
1, Вакуумное испарении датчика [283, 284) или на входе датчика располагать магнитную или элект. рическую отклоняющую систему для выделения заряженных частиц нэ потока пара [287). При использовании ионизационных датчиков трудной проблемой яв. ляется вклад ионизация молекул остаточного газа в общий ионный ток. Это можно показать на данных Перкинса, датчик которого имел линейную характеристику для остаточных газов с ионным током 0,04 мкА при р = = 1О-' мм рт.
ст. [285). Испарение БЮ со скоростью 20 А ° с ' вьпывает ток 0,32 мкА. Таким образом, даже прн благоприятных условиях вклад остаточных газов в ионный ток составляет 11%. Одним нз решений этой проблемы является модуляция входящего в датчик потока пара с помощью дискового или вибрирующего прерывателей. При этом возникающий переменный ток может быть выделен из постоянного тока, связанного с остаточнымн газами. Другим решением является использование второго, идентичного датчика, который экранирован от потока пара, но экспоннроваи для остйточного газа. Выходной сигнал этого датчика может быть нс. пользован Для компенсации тока ат остаточных газов. Примеры обоих способов приведены в табл.
16. В датчике Дюфуа и Зета [282) для целей компенсации используется двойная структура сетки и коллектора вместе с методом модуляции потока. Для успешной работы ионизационного датчика существенны и некоторыедругие предосторожности, Так, при испарении диэлектриков необходимо исключить осаждение вещества на сетку и коллектор. В конструкции Перкинса оба эти элемента изготовлены из проволоки и для предотвращения конденсации нагреваются током.
В датчиках с постоянным током в качестве материала ножки, на которой монтируется датчик, необходимо выбирать диэлектрик с высоким сопротивлением ()!О" Ом) для обеспечения пренебрежимо малого тока утечки между коллектором н сеткой по сравнению с ионным током. Однако токовый нагрев всех трех нитей повышает температуру и, следовательно, понижает сопротивление изоляции ножки из окиси алюминия. Для исключения этого эффекта используется водяное охлаждение держателя ножки, Кроме того, общим требованием для всех типов датчиков является экранирование элементов датчика от нежелательного осаждения каких-либо веществ, а частности, от осаждения пленки металла на поверхность ножки. И наконец, для уменьшения нежелательных эффектов, связанных с обезгаживанием н фоном остаточных газов, желательно проводить обсзгажнванне датчика прн температурах порядка 300' С.
Поскольку выходные токи датчика являются очень малыми (обычно несколько десятых микроампер нлн менее), то для целей записи нли запуска систем контроля их необходимо усиливать. Типы выходных регистрирующих приборов приведены в последнем столбце таблицы 16. Для знакомства с конкретными электрониымн схемами используемых устройств читатель может обратиться к оригинальным публикациям.
Следует отметить, что для непосредственного отсчета толщины осажденной пленки в конструкциях Шварца [280) н Брунелла с сотрудниками [286) используется электронный интегратор. Сего помощью можно контролироватьтолщнну плевки в пределах ~ 10 А. Использова. нне датчика Перкинса позволяет производить контроль толщины в пределах * 2 — 5% [285). Новый тип нонизационного датчика был предложен Зега [288[.
Этот вариант отличается от предыдущих тем, что для ионизации паров в нем используется электронная пушна малых размеров, Электронный луч ска. пирует по входному окнудатчика, сквозь которое проходят пары испаряемого вещества, с частотой 750 Гц. Вследствие этого вознинает переменный сигнал, амплитуда которого пропорциональна плотности пара; остаточный же газ приводит к появлению постоянного сигнала. С помощью этого дат- 7.
Аппаратура н методы контроля осаждении пленок чика можно регистрировать скорости испарения, составляющие несколько А с-х. Электронная схема датчика включает также интегратор для регнстрацвн толщины пленки. Все функциональные части датчика заключены в небольшой металлический корпус и таким образом экранированы от паров.
В качестве других преимуществ датчика следует отметить отсутствие каких-.тибо движущихся частей и отсутствие необходимости водяного охлаждения, 2) Датчики измерения потока паров, основанные на эффекте давления молекул. Датчики этого типа были предложены Нойгебауером в !964 г. [243), однако до сих пор они не нашли широкого применения. На рнс.
45 приведены две различные конструкции такого датчика. В обеих иоиструк- Падшилууик лдлпу Рис. 4$. Коиструкиии датчиков патона коров, осиоввкиме ко вффекте довкекик моде кулу а — с нитью звкручиввиик, вредвожеиивв ногебвуером )2425 б — с осью врвщеии», ореддожеиввв пиеиттои [2899 явях используется легкий тонкостенный алюминиевый цилиндр, который монтируется з стороне от нспарнтсля н частично экраннрован от паров. Открытая к испзрителю поверхность цилиндра подвержена воздействию молекул испаряемого вещества, которые передают ей свой импульс, Возникающий момент вращения поворачивает цилиндр. В конструкции Вивнтта [259), приведенной на рнс. 45, б, цилиндр устанавливается на оси и может свободно вращаться, тогда как в конструкции, приведенной на рис.
45, л, цилиндр подвешен па проволоке, сила закручивания которой направлена в сторону, противоположную вращению. Таким образом в первой конструкции цилиндр вращается все время, пока с вим сталкиваются молекулы пара. Во эторои конструкции цилиндр поворачивается на угол, определяемый условием равенства вращающего момента и силы закручивания нити. В обоих вариантах для гашения колебаний используется магнитный демпфер. Визиту вывел уравнения, свя.
ывающие скорость осаждения и показании датчиков [289). В случае цилиндра, подвешенного на нити, скорость осаждения 44' пропорциональна углу поворота нити [) 2К сГ =- рсзз й где К вЂ” постоянная закручивания подвески; р — плотность осзжденного вещества; с — средняя скорость молекул; з — радиус цилиндра; д — высота цилиндра. В случае осаждения олова чувствительность датчика Нойгебзуера составляла 1,5 А с-т рад-в. Гл. 1, Вакуумное испарежш В случае цилиндра, установленного на осн.
скорость осаждения пройорциональнз угловой скоростя ы. Эту величину трудно измерить, если ие воспользоваться методами счета импульсов. При этом используют интегрирующий прибор, который позволяет удобно контролировать количество осажденного вещества, если известно полное число оборотов (2пы Г) цилиндра зо (1 /2 з+ 26) Ы =2пем ) рстй где о — майся йа единицу площади стенки нли торца; т — постоянная ремени заторможенного ротора. Датчик Бивитта [289) поворачивался па рад. при испарении нз испарителя, удаленного на рй см, 5,3 мг А! или Аи.
Прн сравнении обоих вариантов следует отметить относительно большую инерционность датчика с подвешенным цилиндром, который, следо)))у. тельно, не может регистрировать быстрые изменения в скорости испаре. й. Это и(е свойственно н кенструкцни с цилиндром, установленным на оси. Кроме того, последняя конструкция имеет и другой недостаток, свяйанный с тем, что требуется некоторая минимальная величина потока я преодоления трения подшипника. Эта пороговая величина для модели ивиттз в случае А1 составляла 2 А с-'. Зависимостью вида Т-У', возни. кающей вследствие наличия с в знаменателе, можно пренебречь, поскольку скорость испарения экспоненциально растет с увеличением'температуры нспарителя. Датчики обоих типов измеряют нствнную велйчину потока приходящих на подложку молекул безотносительно к величине а„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
