Атмосфера - остаточный газ
Cтраница 2
Другая особенность этого материала заключается в том, что низкотемпературные диэлектрики при напылении интенсивно оседают на масках и на элементах конструкции подколпачной системы. При прогреве подложек они легко сублимируются и меняют атмосферу остаточных газов под колпаком. [16]
Из-за больших количеств рассеиваемого тепла и возможности ионной бомбардировки любых открытых для ионов поверхностей, в распылительных устройствах при ионном распылении происходит значительно более интенсивное газовыделение, чем в устройствах термического испарения. Эта проблема еще больше осложняется из-за того, чго любые малые увеличения давления атмосферы остаточных газов, происходящие в результате газовыделения ( или какой-либо другой причины), могут оказаться незамеченными в сравнении с высоким давлением распыляющего газа. Для большинства систем вместо отпайки системы и установки в ней нужного давления распыляющего газа целесообразно осуществить постоянный напуск свежего газа и его откачку во время распыления. Непрерывное прохождение через рабочий объем относительно больших количеств чистого свежего газа предназначено в основном для уменьшения концентрации выделяющихся газовых примесей. Оно способствует также охлаждению системы. Ввиду того, что со временем газовыделение уменьшается, между подложкой и катодом принято помещать заслонку, открывая ее после начала распыления спустя некоторое время, в течение которого произойдет достаточно хорошая очистка системы, см. разд. [17]
Процессы десорбции, диффузии и проницаемости конструкционных материалов имеют в вакуумной технологии первостепенное значение, поскольку именно они противодействуют откачивающему действию насосов. При отсутствии течей эти процессы вместе с выделением газа из насоса определяют предельное разрежение и состав атмосферы остаточных газов системы. Следовательно, при конструировании вакуумных систем и при анализе возможности взаимодействия остаточных газов с осаждаемыми пленками важно знать свойства материалов, определяющие процессы газоотделения. [18]
Состав и давление остаточных газов имеют первостепенное значение в процессе формирования остаточного активированного состояния. Активные газы и пары ( О2, Н2О, СО, углеводы), содержащиеся в атмосфере остаточных газов, прочно соединяются с атомами пленки, образуя примесные комплексы, которые замуровываются в объеме частиц. Эти примесные центры в дальнейшем играют роль стопоров, препятствующих переходу к равновесному состоянию. Последнее обстоятельство достаточно наглядно было проиллюстрировано в [39] при описании действия кислорода на закономерности формирования пленок Си, № и пермаллоя. [19]
Для правильной эксплуатации вакуумных систем, составленных из различных компонентов, необходимо измерять и непрерывно контролировать их рабочие характеристики. Чтобы охарактеризовать качество достигнутого вакуума, проводятся три типа измерений, в результате которых устанавливается степень герметичности вакуумной камеры, определяется общее давление и состав атмосферы остаточных газов в ней. Предметом рассмотрения этого раздела являются экспериментальные методы, обычно используемые для получения указанной информации. [20]
В то время как общие предсказания теории зародышеоб-разования качественно выполняются даже в достаточно грубых опытах, для количественного сравнения требуется довольно тонкая экспериментальная техника. При этом необходимо предотвратить загрязнение поверхности подложки. Эксперименты по конденсации золота на каменную соль ( Селла и Триллат [25]), олова и индия на стекло ( Касвелл [37, 38]) и меди на вольфрам ( Мелмед [39]) показали, что на процесс зародышеоб-разовапия сильно влияет атмосфера остаточных газов. Наблюдение эффекта памяти ( Зигзби [40]), состоящего в том, что при слабых пересыщениях зародыши в пленках Sb образуются на тех участках поверхности подложки, где Sb уже осаждалась раньше и испарилась, открывает новое поле деятельности, и такие исследования могли бы быть плодотворными. Было обнаружено, что если подложка подвергается электронной бомбардировке, то металлические пленки получаются более непрерывными. Чамберс и Праттон 44 ] показали, что обработка электронным пучком пленок Ni, выращенных на сколотых на воздухе подложках каменной соли при Т 300 и 380, приводит к значительному улучшению эпнтакснальной ориентации этих пленок. Действительно, на дифракционной картине от образцов, облученных электронами, часто видны хорошо разрешенные Кикучи-линии, указывающие на совершенство кристаллов. Количественные аспекты процесса образования зародышей можно наилучшим образом исследовать, комбинируя хорошо контролируемые условия осаждения с тонкими методами наблюдения, такими как сверхвысокий вакуум, масс-спектроскопия, а также электронная микроскопия и дифракция электронов, используемые для непосредственного наблюдения зародышесбразования. [21]
 |
Зависимость скорости десорбции от времени для энергий десорбции Ел от 20 до 27 икал-моль - ( случай кинетики первого порядка. [22] |
Для Ed 10 ккал моль 1 процесс десорбции заканчивается в течение долей секунды. Следовательно, газы, сорбированные физически, не принимают участия в продолжительных циклах откачки, а десорбируются быстрым свсплеском в начальный момент откачки. Другим крайним случаем является прочная хемисорбция газа с энергиями десорбции, большими 35 ккал-моль-1. В этих случаях крайне малые скорости десорбции медленно меняются, а вклад этого процесса в атмосферу остаточных газов пренебрежимо мал. Эти выводы, полученные для простейшей модели, подтверждаются экспериментально. [23]
Для конструирования вакуумных систем необходимо множество материалов с различными механическими свойствами: для изготовления корпуса камеры, различных вводов и внутренних компонентов. Корпус камеры должен выдерживать атмосферное давление. Поэтому для изоляции откачиваемого рабочего пространства используются прочные материалы, такие, как металлы и стекла. Доступ к этому пространству должны обеспечивать соединения, прокладки, вводы и вентили. Периодические демонтаж, вскрытие или проверку герметизации системы наиболее удобно проводить при использовании эластомеров. Пригодность металлов, стекол и эластомеров определяется, исходя из количества летучих примесей, которые они выделяют в атмосферу остаточных газов. Очевидно, что следует избегать применения материалов с заметным давлением паров при наивысших рабочих температурах. Примером является бронза, для которой парциальное давление цинка при 300 С близко к Ю - з мм рт. ст. Даже материалы с пренебрежимо малым давлением паров вносят свой вклад в атмосферу остаточных газов. [24]
Ориентация может быть присуща любой стадии роста пленки, начальной, переходной или конечной, и может возникать как при образовании зародышей, так и на более поздней стадии роста пленки. Так как ориентация может зависеть от некоторых или от всех многочисленных параметров, необходимых для характеристики процесса осаждения ( Бауэр перечислил 10 таких параметров), трудности формулировки всеобъемлющей модели и получения хорошего согласия се с экспериментом очевидны. Это приводит к образованию ориентированных зародышей с осью текстуры, нормальной к поверхности в данной точке. Если взаимодействие с подложкой сильное, конфигурацию зародышей с уверенностью определить нельзя. По мере того, как толщина пленки увеличивается, из произвольно ориентированных зародышей, образованных либо сразу на подложке, либо в результате рекристаллизации ориентированного начального слоя, вырастают кристаллы с различной ориентацией, характерной для промежуточной или конечной стадий роста. Ориентация, возникающая в процессе роста, в основном, определяется гопографкей поверхности и угловым распределением потока конденсирующегося пара. При направленном потоке испаряемых частиц у кристаллов, ориентированных своими естественными гранями почти перпендикулярно потоку, будут более выгодные условия роста вследствие более высокой плотности падающего на подложку вещества, и это приводит к тому, что ось текстуры совпадает с направлением потока. В статье Бауэра обсуждены также изменения структуры пленок, обусловленные изменением температуры подложки или атмосферы остаточных газов. Исследования зародышеиб-разования и роста тонких пленок, проведенные в последние годы, в первую очередь относятся к росту на монокристаллических подложках и не дают новой важной информации об ориентации пленок, осажденных на аморфные подложки. [25]
Для конструирования вакуумных систем необходимо множество материалов с различными механическими свойствами: для изготовления корпуса камеры, различных вводов и внутренних компонентов. Корпус камеры должен выдерживать атмосферное давление. Поэтому для изоляции откачиваемого рабочего пространства используются прочные материалы, такие, как металлы и стекла. Доступ к этому пространству должны обеспечивать соединения, прокладки, вводы и вентили. Периодические демонтаж, вскрытие или проверку герметизации системы наиболее удобно проводить при использовании эластомеров. Пригодность металлов, стекол и эластомеров определяется, исходя из количества летучих примесей, которые они выделяют в атмосферу остаточных газов. Очевидно, что следует избегать применения материалов с заметным давлением паров при наивысших рабочих температурах. Примером является бронза, для которой парциальное давление цинка при 300 С близко к Ю - з мм рт. ст. Даже материалы с пренебрежимо малым давлением паров вносят свой вклад в атмосферу остаточных газов. [26]
Страницы: 1 2