К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 40
Текст из файла (страница 40)
2.3.16), который возникает в результате напо- Диэлектрики (ЯО2, Яз)44, Фсс и др.), полупроводники (Я, Оядз н др.), металлы н сплавы (Сп, Ап, ТК %, А1Сп, )Ч)Ре и др.) Менее 0,2 Менее 0,05 Не более 14 Не более 2 - 3 15: 1 10: 1 Рас. 2З.16. Иетечаяк аваев с СВЧ-рзерэдем в ЭНР: 1 - сеаелсзы; 2 - разрахваа камера; 3- ионне-свтвчемаэ система женил электричеокого и магнитного пала. При этом частота СВЧ-поля равна орбитальной частоте электронов, вращыошихся в постоянном маппппом поле, создаваемом вдоль оси разрядной камеры.
Индукция мапппното паля примерно равна 0,2 Тл при частом 2,45 1Тц. Условия для поддержания СВЧ- разряда с ЭЦР являлися оптнмальныин, когда рабочее давление составляет 1,3 10 2 — 6,7 10-'Па; диаметр плазменных реакторов - 2,5 - 15 ом; потенциал плазмы не превышает 60 В, а температура электронов поддерживалась в пределах 4- 14 эВ.
Основные характеристики типичного источника ионов с СВЧ-разрядом и ЭЦР представлены в табл. 2.3.3. Для создания однородной по радиусу плазмы в источниках о СВЧ- разрядом так же, как и в источниках с ВЧ- разрядом, на периферии камеры устанавливаются постоянные мнотополюсные магниты. Рассмотренные источники мазут примешпъся не только для очистки, активации, полировки и травления поверхности. Сравнительно малые средние энергии ионов позволяют использовпь их и ддя нанесения пленок путем осаждения материала непосредственно ОВОРУДОВАИИВ 115 нз пучка ионов.
Таким методом, например, получены алмазоподобные пленки, а также пленки карбида кремния, оксинитрида крем- Источники с холодным катодом применяются также для нанесения пленок распьглевнем материала мишени пучком ионов. Основным отличием предложенного метода расвьщеюш от изюстных методов является возмозность бомбардировки мишени высокоэнерштичньвмн ионами практически любых ппообразных в~шеста,. ~ключах химически акпшные соединения.
Источник ионов 'Холодок-1" (рис. 2.3.17) создает радиально сходюцийся пучок ионов, направленный под таким углом к поверхности мишени, при котором получается максимальный коэффициент распыления материала. При одной и той же мощности пучка ионов скорость нанесения пленок возрастает при увеличении разности потенциалов махну хагодом и анодом ((р. Например, в процессе осаждения пленок ннтрида алюминии скорость нанесения возрастает в 2 раза при увеличении (7р от 3 до 6 кВ и постоянной мощности пучка, сила тока пучка ионов составляет 0,5 А. Высоковольтный режим предпочтителен для процессов нанесения тонких пленок, тыс как ои поддерживается при меньших потоках ыза, а следовательно, меньших рабочих давления. Источник 'Холодок-Г позволяет наносить пленки металлов, диэлектриков, полупроводников, сплавов, а также сложных композиционных материалов, включвг высокотемпературные саерхпроводники.
Скорооп нанесения таких пленок, как $1оз, превышает 1,5 нм/с. Для нанесения пленок на поверхности большой площади используют источник "Холодок-2" с радиально расходящнмоя пучком ионов и протяженный (прямоугольной формы) источник 'Хололодок-3" с расходящимися пучками. Источник "Холодок-2" (см. рис. 2.3.17) позволяет наносить пленки с неравномерностью толщины 2 5 % на подложки диаметром 350 мм, сила тока ионов на мишени состающег 1 А при напрюкенин разряда 4 - 5 кВ.
Источник 'Холодок-3" обеспечивает нанесение пленок с неравномерностью толщины Рве. 2.3.17. Исзечввав яевв "Хеваюа-1" (слева) в "Хеледек-2" (сараев) менее 2 5 % на пластины шириной 450 мм. Размеры равномерно обрабатываемых поверхностей могут быть увеличены или уменьшены соответствующим изменением размеров исПроцессы нанесения пленок иониолучевыми методами обеспечивают: нанесение првкпгвски любых материалов, включая композиты (н рий-бар пенне сверхпро водящие высокотемпературные пленки, железонтгриевый гранат и др.), диэлектрики (ЯОъ 812)4О алмазоподобные пленки и др.), магнитные материалы (пер мелло й, самарий- кобальтовые сплавы и др.); высокий вакуум в области подложки; отсутствие электрических полей между мюпенью и подложкой; возможность управления зарядом в растущей диэлектрической пленке.
Многообразие конструкций технологических источников ионов объясняется разнообразием юделий и процессов, Ющ которых они применя вися. 2.ЗЛ. ОБОРУДОВАНИИ Система "источник ванов - обрабатываемый объект". В этой системе мозно вьщелнть три области (рис. 2.3.18). Распределение пошнциала мезду исгочником и обрабатываемым объектом приведено на рис. 2.3.18, б, в. Разрядная камера источника находится под положительным потенциа- Рве.
2.3.18. Свстзма "встачввк веюа- ебуабазъваеммй збъвм": а - схема; б, в - распрелеаеняе патевнвава соответственно в двух- н туехсеточвем источниках; 7- сбв бр и (ю пучка ионов; П - область распрострвневва пучка; Ш- абвзсзь вбзюв сбрабазъмаемой поверхности; 1 - разрядная камера; 2- вовне-овтвчесюм система; 3- хатед-нейтрззвзагер; 4- пучок ионов; 5- псдаовха; сплеввзм линие - раюрелевенме встевпвала дзз лреводвцей певвозкв; ютрвхеюа ванна - распуеделзнвз логенвваза дзз вюлехтрвческой недаазкв 11б Глава 2.3. ИОННО-ЛУЧББАЯ ОБРАБОТКА лом, определяющим энергию ионов в пучке.
Ускоряющий электрод источника и обрабатываемый объект находятся под потенциалом земли. При распространении пучка ионов в лромежугке "источник - обрабатываемый объект" образуется лучковая плазма, состошцая из ускоренных ионов и медленных электронов, возникающих при ионизации остаточного газа и в результате взаимодействия пучка ионов о обрабатываемым объектом и арматурой. Потенциал пучковой плазмы не превышает обычно 10 — 20 В. На обрабатываемой поверхности происходят следующие процессы: нейтрализация ионов лучка с образованием газового потока; удаление материала в результате физического распыления илн химического взаимодействиг ионов с материалом подложки; эмиссия электронов с поверхности при ионной бомбардировке; поступление потока электронов из пучковой плазмы нли с катода нейтрализации, расположенного вблизи источника ионов.
При обработке проводюцнх слоев заземленный образец имеет нулевой потенциал н электроны из пучковой плазмы не попадают на него. В случае обработки дизгекгрнка, которым явгиется, например, резнстивная маска при травлении, поверхность его зарюкается до положительного потенциала, при котором плотность тока электронов, отбираемых из пучковой плазмы, будет равна плотности тока пучка ионов. Наличие потеншсала на поверхности диэлекгрика не только уменьшает энергию бомбардируюших ее ионов, но и может вызвать нежелательные явления в обрабатываемой струксуре, например пробой резистнвной маски или диэлектрической пленки, появление наведенного заряда и т.д. Для упраюююш потенциалом на поверхности диэлектрика между источником н обрабатываемым объектом устанавливают термоэмиссионный катод, позволяюший полностью скомпенсировать или даже перекомпенсировюь положительный поверхностный заряд на диэлектрике. Возможность управления зарядом на поверхности независимо от параметров пучка ионов яюшется существенным лреимущеопюм ионне-лучевой обработки перед ионноплазменным ВЧ-травлением.
Основные элемевты установок. Основными элементами установок ионно-лучевой обработки яюгяются источник ионов, технологическая камера с внугрикамерным устройством, система загрузки-выгрузки пластин, датчюси технологического процесса, высоковакуумная откачная система, системы подачи рабочего вещества, электропитания источника и управления установкой. Несмотря на имеющиеся различна в выборе составных частей установки, существуют обшие проблемы конструирования этого класса оборудования. Производительность ИЛТ или РИЛТ чаще всего ограничивается предельной температурой резистивной маски на подложке, которая не должна превышать 100- 150 'С.
Охлаждение подчожкодержателя обычно не дает существенного эффекта из-за плохого контакта подложки с подложкодержателем. Контютт улучшается, если между ними поместить эластомер со специальным наполнигелем, имеющим высокую теплопроводносп. Тахие эластомеры применяют в установках с ручной зюрузкой-выгрузкой подложек. В некоторых случаях в полость между подложкой и охлаждаемым подложкодержателем подают газ, обеспечивающий перенос теплоты от лодлохасн к подложкодержателю. Эта система охзвлыения может эффективно иопользоваться как при автоматической, так и при ручной загрузке — вьпрузке пластин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
