Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Мейсон с сотретдннкамн )333) показал, что правнльные значения сопротивления ( ~ 1 4~) могут быть получены только в том случае, если положение датчнка выбрано такнм, что его показания составляют меньше 20 Ом. Прв ионном распыленнн ннхрома Штерн )2) измерял ионный ток в полагался на постоянство скорости распыления. Однако система имела также встроенный четырехзондовый датчнк, который позволял производить намерения сопротивления после того, как разряд был погашен. 3) Емкостные датчики. Предпринималось лишь несколько попыток использовании измерения емкости для контроля процесса испарение.
Основная причина этого заключается в том, что для реалкзацвн наиболее чувствительного метода измерения емкости диэлектрических пленок необходимо, чтобы однн электрод находнлсн на верхней поверхности осаж. даемой пленки, что, естественно, невозможно. Кейстер и Скэппл )339) исследовали возможность нспользовання в качестве датчика пленарного нарнанта конденсатора. С этой целью онв нанесли пленку алюмнння на поверхность кварца я затем вытравнлн и ней канавки так, что получился ряд полосок, отстоящих друг от друга на расстоянии порядка 200 мкм. Перемежающиеся полоска былн соединены параллельно н получнлся планаряый конденсатор с лвумя электродами.
Прн подаче переменного напряженна, через днэлехтрнческую среду, разделяющую полоски, прохозил ток смещения. В отсутствие пленки кварцевая пластинка завала емкость 138 7. 4ппаратура и методы квнтооля осажаения плеиои 65 яФ и емкость изменилась на 1 — 1,5% при осаждении пленки 510 толщиной 1 мкм.
Следовательно, чувствительность такой конструкции не очень высокая, и дэтчик можно использовать только для относительно толстых пленок. Ошибха при измерении толщины составляет 2 — 4%. 11з зависимости емкости от приложенного напряжения можно определить скорость осаждения пленки. Эти измерения имеют точность примерно 4%. Ридди [340[ привел описание датчика, основанного на измерении емкости конденсатора, помещенного в поток нспарвемого вещества. Этот датчик позволяет непосредственно регистрировать скорость испарения. Чувствя тельный элемент состоит из двух пластин, разделенных вакуумным промежутком, который служит диэлектриком. Во время испарения пары испаря.
емого вещества проходят через этот зазор, изменяют диэлектрическую постоянную н, следовательно, емкость конденсатора. С помощью такого датчика можно регистрировать скорости осаждения от 0,1 до 100 А ° с-'. Одпако такая чувствительность сравнима с чувствительностью других хгрошо исследованных датчиков паров, таких как ионнзациоиные датчики, а преимуществ, связанных с измерением непосредственно каких-либо свойств пленок, емкостиой датчик не имеет.
Г. Контроль процесса испарения 1) Контроль толщины осаждаемых пленок. Системы измерения обыч. но совмещают с снстемамн контроля осаждения пленки. Часто единственным условием для прекращения процесса осаждения является условие, что толщина пленки илн связанное с толщиной какое. либо свойство достигнет определенной величины. Простейшим способом является полное испарение определенного взвешенного количества вещества.
Если известны характеристики испарителя, то ожидаеман толщина пленки прн данном количестве испаряемого вещества может быть рассчитана на основе уран. пений н методов, рассмотренных в равд. 5, А. Опубликованы номограммы для таких расчетов [341[ На практике, однако, такой способ требуетэмпирической корректировки, н его применение ограничено случзямн, когда требования к толщинам пленок не критичны.
При обсуждении принципов работы и конструкции датчиков было показано, что некоторые нз ннх регистрируют толщину осажденного вещества и, следовательно, непосредственно могут быть использованы для определения момента, когда процесс должен быть прекращен. Другие датчики регистрируют скорость осаждения вещества и требуется интегрирование по времени осаждения. Для автоматического контроли необходимо использовать датчики, выходной сигнал которых валяется электрическим. Как показано в табл. 17, большинство датчиков имеют электрический выход, который можно использовать для целей хонтроля. В случае иопизационного датчика сигнал должен быть проинтегрирован для получения толщины пленки. Шварц[280[ и Броунелл с сотрудниками [286[ рассмотрели варианты схем и приборы для электронного интегрирования сигналов.
В зависимости от природы сигнала и пожеланий исследователя можно использовать как аналоговые, так и цифровые системы для прекращения контроля и завершения процесса осаждения. В первом случае для указания конечной величины и закрытия заслонки удобно использовать самописец с регулируемой установкой контрольной величины. Система цифрового контроля вместе с реэнсториым датчиком приведена на рис. 60. Единственным датчиком, который не имеет электрического выхода, являетса датчик, основанный иа эффекте давления молекул.
И несмотря на то, что был предложен злектроиный счетчик оборотов [289[, зтот датчик ГЛ. 1. ВВ44У14Ю4ОЕ ВеваРЕаВВ ь»4' а»а яв' ОВЯ к*ь евой ь оо 6а ей~ В~~.ффщ "'„»»$ »оо а а» ь 1оо 3 а ь 5 а ь в $ ~~~ ко к у ~ $ в ь о к» ар»Ы»»щььр~» ь ьв«щ а д» "Я 3*" Вайь44»ь«44Ь Е д «в ° 4 еьа « 4 4 К ь щ 4 4" 4 квь вкщ кь~ й ька» о~ ь О 44 Я» » ь « 44 ь ь» Ф ц6 о »к 4 М о Вами о»о а» »»Ы у3 1»еь" ~У 4» ощь » а Р~ йф 6 Ы о щ в ь Е 3 $ «44 К ° '.о »щ ь Д4' ~4 4 ° 4 в ь вД ~ь 44 1 б И о о 1 в $ о х » ь «~ 5 Д в~ е 3»а о ~ ф йЗ во ьао »» ав к»в ~~3Ц" «.ф», ь» вщ 3 к~»к а » "»к "ьв в ~ а»$ 1 Ь Е »1 4 с~ ~в$$ ь ко ~~ в ь а вща» »«ао 44 ~щ а ~»ь 4 о ь 7.
Аппаратура н методы контроля осаждения пленок до снх пор еще не использовался длв целей контроля. В случае оптических датчиков необходима специальная схема, чувствительная к положенню максимумов н мнннмумов отражения н регистрирующая нх число (318, 319, 330[. 2) Контроль скоростн испарения. Контроль скорое~и воцарения пред ставляет собой более сложную задачу, чем контроль голщнны осаждаемой пленки, поскольку прн агом необходимо регулировать температуру непа рнтеля. В качестве первого и простейшего приближения можно считать, что скорость испарения остается постоянной за все время испарения, если входная мощность н, следовательно, температура испарнтеля остаютсн неизменными. Такое предположенне справедливо в том случае, если зф.
фективная поверхность нспаряемого вещества не нзменяется вследствие шлакообразовання, растягввання нлн сжатия нспаряемого вещества и еслн не нзменяется теплоотвод от нспаряемого вещества к нслзрлтелю. Прнмером может служить нспзритель, описанный Да Сильва [841 (см. рнс. 181, который наг ревается излучением. Контроль скорости нспаре ння такого испарнтеля осуществлялся ваттметром. Воэможность прицепе ння контроля такого типа исследовалась Басом н Штенельмахером (342[ которые изучалн постоянство скоростн нспарення нз прямонакальной молибденовой лодочки. Бслн нспарнтель поддержнвался прн постоянном напряжении, то флуктуации расплавленкпго нспаряемого вещества (висмут) аызывалн достаточно сильные нзменення сопротивления, чтобы воз. действовать как на входную мощность, так и на скорость вспарення.
Не. смотря на то, что среднеквадратичные колебания тока н были относитель но невелики, экспоиенннальная зависимость давленая паров от темпера туры приводят к тому, что скорость воцарения окззываетсв очень чувст внтсльиой к нзмененням температуры эсларнтеля. Однако стабильные скорости испарения получалнсь в том случае, когда серднекаадратнчные отклонения гока генерировали сигнал ошибка, который контролировал мощность испарнтеля и стабилизировал гок.
С помощью такого метода нс парение В1, Сп э Мйрт было успешным в тех случаях, когда нсоользоза лись большие колнчесгва испаряемого вещество и принимались меры аля предотврашення шлзкообразовання. Можно ожидать, что намерение температуры испарителя тернопароз и использование термо-э. д. с. для контроля мощности позволят получит~ такое же нлн лучшее постоянство скорости нспарення, Однако часто бы вает трудно выполнить условия постоянства площадв поверхности непа ряемога вещества н теплопередачн Так например, прн испарении СбТг нз малой эффузнонной камеры для поддержання постоянной скоростн нс.
варенна было необходвмо постепенно увеличивать температуру нспарн. .тела,[76[. Поэтому контроль скорости испарення обычно осуществлвюз с помощью датчиков, регистрирующих процесс нспарення. Для нспольэо ванна таких датчиков в целях контроля необходимо, чтобы нх выходной электрический сигнал был пропорцнонален скорости нспаренкя. Обращаясь к габл. 17, можно заметвть, что только ионкзацнонные датчнкн н емкостнай датчик Рнддла [340[ имеют выходной сигнал, пропор цнональный скорости испарения Прк нспользованнн методов мякроваве шнвання, кристаллнческих резонаторов'н резисторных двтчнков веобхо димо первнчный сигнал дифференцировать и получнть второй сигнал, пропорциональный скорости осаждения. Для всех грех типов датчнков толщины были разработаны схемы контроля, включающие систему элект ронного янфференцнровання(см. напрнмер Кэн н Шульц[298[ для микро .взвешивания, Берндт н Лов [145[, Бас (343[ и Бас, Инглиш и Штекель ,махер [344[ для кристаллических резонаторов„Турнер Бнртвайстл и Гшр фмзв [334[ длл резнсторных датчиков).
Контроль скорости огажде 161 6 эаа. ззз няя может быть достигнут также программярсванным увелнченяем еесз с помощью метода, предложенного Найесом н Робертсом ]292]. Неэавяснмо от того, будет лн сигнал, пропорцнонзльяый скорости осаждення, первичным нлн вторичным, его необходимо сравнить с тестовым сигналом для получения дифференциального выхода, пригодного для контроля мощности нспарнтеля. При этом требуется уснленке сят. нала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
