ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Обработка пленок с помощью электронных и ионных пучков и оптических квантовых генераторов из "Вакуумное нанесение тонких пленок" В настоящее время наиболее широкое применение получил метод напыления тонких пленок путем термического испарения в вакууме. Основное достоинство метода— его универсальность. На одной и той же вакуумной установке можно получить однородные слои металлов, сплавов, полупроводников и диэлектриков различной толщины, а также получить тонкие пленки из разнородных веществ с определенным соотношением составных частей и различной толщиной каждого слоя. [c.7] На рис. 1-1 схематически показано устройство вакуумной установки, применяемой для получения тонких пленок путем термического испарения в вакууме. Установка состоит из рабочей камеры, вакуумной системы и пульта управления. [c.7] Рабочая камера 1 выполнена в виде цилиндрического колпака из нержавеющей стали со смотровыми окнами 2, краном для напуска воздуха — натекателем 4 и манометрами 5 для измерения давления. Этот колпак устанавливается на базовой плите, через которую проходят все пророда от колпака. Вакуумно-плотное соединение рабочей камеры с базовой плитой достигается с помощью прокладки 7 из эластомера, обладающего незначительным газовыделением. [c.7] Внутри рабочей камеры расположены нагреватели 6 для обезгаживания, испаритель 8 для нагрева напыляемых веществ, трафарет (маска) 9, обеспечивающий заданную конфигурацию тонкопленочного слоя, и подложка 10, на которой конденсируется испаряемое вещество. Между испарителем и маской помещена заслонка 3, позволяющая прекращать процесс напыления, как только толщина напыляемой пленки достигает требуемой величины. [c.7] Откачка рабочего объема производится через отверстие в базовой плите. На входе паромасляного насоса установлен маслоотражатель, ловушка 14 и затвор 15, отделяющий входной патрубок паромасляного насоса от рабочего объема. [c.8] Первоначальное удаление основной массы воздуха из рабочего объема установки производится вращательным насосом по трубопроводу, соединенному через вентиль 16 с откачиваемым объемом. [c.8] Пульт управления состоит из высоковольтного и низковольтного источников питания, с помощью которых нагревается испаряемое вещество и зажигается тлеющий разряд между электродами для ионизации откачиваемого газа. Высоковольтный источник необходим также, если испарение материалов и очистка подложек осуществляются путем электронной бомбардировки. На пульте управления устанавливаются контрольные приборы для ионизационного и термопарного манометров, для определения скорости напыления и толщины полученных пленок, температуры подложки и др. [c.8] Процесс получения пленок путем термического испарения в вакууме состоит из испарения вещества и последующей конденсации его паров на подложке. [c.8] Температурой испарения вещества условно принято называть температуру, при которой давление его паров достигает 10 мм рт. ст. [c.9] Температура плавления, кипения и испарения, а также давление паров и скорость испарения некоторых веществ приведены в приложении 1 [Л. 4]. [c.9] На основании исследований кинетики процесса кристаллизации тонких пленок [Л. 8—11] было установлено существование двух различных механизмов конденсации металлов и сплавов пар—кристалл , т. е. конденсация из парообразного состояния непосредственно в кристаллическое и пар—жидкость , т. е. конденсация пара в жидкость, которая может остаться в переохлажденном аморфном состоянии или закристаллизироваться. [c.9] Структура и свойства тонких пленок, полученных путем термического испарения в вакууме, в значительной степени определяются условиями их конденсации и зависят от природы испаряемого вещества и соответствия его структуры структуре подложки природы подложки, степени ее очистки, микрорельефа и температуры поверхности в процессе конденсации на ней испаряемого вещества степени вакуума и состава остаточной среды в процессе испарения вещества и его конденсации скорости испарения вещества угла падения молекулярного пучка на подложку толщины пленки. [c.9] На образование окислов большое влияние оказывает состав остаточных газов в рабочем объеме установки, особенно наличие паров воды. При высокотемпературном и д.лительном отжиге пленки в вакууме или в защитной (инертной) атмосфере количество окисла возрастает и может возникнуть окисление пленки. [c.10] Наличие загрязнений сильно влияет иа электрофизические свойства пленок. Условия роста пленки изменяются, если загрязнения располагаются на подложке в форме небольших изолированных друг от друга островков. В зависимости от того, какая энергия связи больше — между материалом пленки и материалом загрязнения или же между материалом пленки и подложкой — пленка образуется либо на островках, либо на обнаженной части подложки. Поэтому перед напылением необходимо тщательно очищать подложки, а также предохранять их от появления масляных пленок, возникающих в результате проникновения паров рабочих жидкостей из насосов. [c.10] В табл. 1-1 показана связь между свойствами пленок и условиями их осаждения. [c.10] Термическое испарение в вакууме широко используется для изготовления пленочных микроэлементов и схем. Получение требуемого рисунка того или иного слоя пленочной микросхемы производится напылением испаряемого вещества через трафарет, плотно прижатый к подложке. [c.12] Для получения микросхемы применяют несколько трафаретов. [c.12] Требования к точности совмещения возрастают с уменьшением линейных размеров элементов и схем. Чем тоньше прорези в трафаретах, тем быстрее нарастает на них слой напыляемого материала, в результате чего требуется частая чистка, а в отдельных случаях и замена трафаретов. Точное совмещение прецизионных трафаретов в условиях их значительного нагрева от расположенных вблизи испарителей — чрезвычайно трудная задача. [c.12] Прецизионные трафареты приходится изготовлять из фольги, которая не должна быть слишком тонкой, чтобы трафарет не терял жесткость, и слишком толстой, чтобы не возникали тени и полутени напыляемого материала. Практически с помощью трафаретов можно получить узкие линии простых по конфигурации и прямолинейных рисунков и зазоры между ними шириной не менее 20 мк. [c.12] Другим недостатком изготовления пленочных элементов и схем напылением через трафареты являются большие потери напыляемого материала. Из общего телесного угла в я стерадиан, под которым частицы напыляемого материала разлетаются из испарителя, на подложку попадает лишь несколько долей процента. [c.12] Вернуться к основной статье