Высокочастотное распыление
Cтраница 3
В настоящее время относительно коэффициентов распыления металлов имеется много сведений, однако подобных данных для диэлектриков, особенно в области энергий, интересных с точки зрения нанесения тонких пленок, совершенно недостаточно. При высокочастотном распылении приходится иметь дело с широким спектром энергий бомбардирующих ионов, что делает невозможным получение надежных результатов по зависимости коэффициента распыления от энергии. Применение ионных пучков облегчает решение задачи, если используется чувствительный метод определения параметров распыленных атомов и известен потенциал, под которым находится облучаемая поверхность диэлектрика. Коэффициенты распыления для диэлектриков обычно меньше, чем для металлов ( см. гл. [31]
В [155] высокочастотному распылению подвергались три катода - мишени из ( Pb, Sn) Te в виде симметрично расположенных водоохлаждаемых дисков дааметром от 5 до-12 5 см. Кроме того, для компенсации улетучивания теллура из нагретой подложки использовался дополнительный катод из теллура. Система откачивалась высоковакуум-лым турбомолекулярным насосом, аргон подвергали очистке титановым геттером, подложки предварительно прогревали до 400 С в течение 30 мин сначала в вакууме, а затем в атмосфере аргона. [32]
В [155] высокочастотному распылению подвергались три катода - мишени из ( Pb, Sn) Te в виде симметрично расположенных водоохлаждаемых дисков диаметром от 5 до-12 5 см. Кроме того, для компенсации улетучивания теллура из нагретой подложки использовался дополнительный катод из теллура. Система откачивалась высоковакуум-лым турбомолекулярным насосом, аргон подвергали очистке титановым геттером, подложки предварительно прогревали до 400 С в течение 30 мин сначала в вакууме, а затем в атмосфере аргона. [33]
Как мы уже знаем, катодный юк является лучшим параметром, по которому в случае ионного распыления на постоянном токе можно судить о скорости нанесения. Однако этот метод контроля неприемлем при высокочастотном распылении. Дело в том, что высокочастотный ток мишени трудно измерить и, помимо этого, его величина не связана простой зависимостью с числом ионов, падающих на мишень. [34]
Первый вид дает большую концентрацию акустической энергии в небольшом объеме и поэтому применяется для исследовательских целей и в медицинской практике для ультразвуковой хирургии. Для технологических целей сферические излучатели применяют в тех случаях, когда подлежащие облучению детали окунаются на сравнительно короткое время в ультразвуковую ванну, а также для высокочастотного распыления жидкостей. [35]
 |
Зависимость коэффициентов распыления кварца ( в молекулах на нон от энергии ионов аргона. [36] |
Иоргенсон и Венер [60] методом ленгмюровского зонда измеряли пороговые энергии распыления диэлектриков. Характеристики зонда весьма чувствительны к осаждению на его поверхность диэлектрических пленок, так как последние изменяют работу выхода электронов и количество приходящих на зонд электронов. На поверхность зонда высокочастотным распылением наносится тонкая диэлектрическая пленка. Такая тонкая пленка имеет достаточно высокую электропроводность с тем, чтобы ее можно было удалить, прикладывая к зонду постоянное напряжение смещения. Для различных напряжений смещения требуется разное время для удаления диэлектрических пленок одинаковой толщины. Процесс снятия диэлектрической пленки контролируется по зондовым характеристикам. Таким образом, этот метод является весьма чувствительным и может быть использован для получения данных по коэффициентам распыления на постоянном токе. На рис. 7 приведены результаты подобных измерений для SiOz, распыляемой ионами аргона. [37]
Попытка количественного сравнения различных методов нанесения покрытий в вакууме предпринята авторами работы [245], причем в каждом из методов учтены их разновидности. Так, метод термического напыления рассмотрен с точки зрения резистивного метода нагрева испаряемого материала, электронно-лучевого и взрывного с непрерывной догрузкой тигля порошком испаряемого материала. В методе катодного распыления рассмотрены обычное высокочастотное распыление и высокочастотное распыление при наличии отрицательного потенциала на подложке. Метод ионного осаждения представлен процессами с применением плазмы, получаемой в разряде постоянного напряжения и в высокочастотном поле, причем каждая из этих разновидностей рассмотрена с точки зрения резистивного и электронно-лучевого испарителя. [38]
При изготовлении различных элементов приборов часто возникает необходимость получать диэлектрическую пленку контролируемой толщины. Для распыления диэлектриков применяют так называемое высокочастотное распыление. Процесс характеризуется тем, что потенциал поверхности мишеней автоматически оказывается отрицательным по отношению к разряду, что приводит к бомбардировке мишени положительными ионами плазмы. Благодаря большой универсальности и другим достоинствам этот метод находит все большее применение. [39]
Попытка количественного сравнения различных методов нанесения покрытий в вакууме предпринята авторами работы [245], причем в каждом из методов учтены их разновидности. Так, метод термического напыления рассмотрен с точки зрения резистивного метода нагрева испаряемого материала, электронно-лучевого и взрывного с непрерывной догрузкой тигля порошком испаряемого материала. В методе катодного распыления рассмотрены обычное высокочастотное распыление и высокочастотное распыление при наличии отрицательного потенциала на подложке. Метод ионного осаждения представлен процессами с применением плазмы, получаемой в разряде постоянного напряжения и в высокочастотном поле, причем каждая из этих разновидностей рассмотрена с точки зрения резистивного и электронно-лучевого испарителя. [40]
Для локализации плазмы и тлеющего разряда в установках применяют диэлектрические экраны. В связи с возможностью значительного повышения температуры подложки из-за большой энергии распыленных частиц в установках ионного распыления предусматривается охлаждение подложек. За счет бомбардировки ионами и за счет высокочастотных потерь при высокочастотном распылении также возможен чрезмерный нагрев мишени. И в этом случае предусматривается охлаждение, обычно водой. [41]
Методы позволяют наносить самые тугоплавкие и недостаточно стабильные соединения с сохранением их стехиометрического состава, нанесение которых термовакуумными методами невозможно. Находят применение системы с автономными ионными источниками. Системы распыления на постоянном токе используются для нанесения покрытий из проводящих электрический ток материалов системы высокочастотного распыления - из диэлектриков. [42]
Методы позволяют наносить самые тугоплавкие и недостаточно стабильные соединения с сохранением их стехиометрического состава, нанесение которых термовакуумными методами невозможно. Находят применение системы с автономными ионными источниками. Системы распыления на постоянном токе используются для нанесения покрытий из проводящих электрический ток материалов, системы высокочастотного распыления - из диэлектриков. [43]
Было установлено, что, в отличие от упомянутых выше соединений тантала или титана, для получения высококачественных пленок нитрида кремния необходимы низкие давления распыляющих газов. Следовательно, в этом случае необходимо использовать либо тлеющий разряд, поддерживаемый термоэлектронной эмиссией [109], либо высокочастотное распыление [ НО ], По-видимому, для распыления будет достаточным давление ниже ( 5 - 10) - 10 - 3 мм рт. ст. Для получения хороших результатов, в противоположность случаю системы кремний - кислород, распыление нужно проводить в атмосфере чистого азота. Вероятно, это объясняется тем, что для образования нитрида кремния необходимо присутствие атомарного азота, поскольку хемосорбции молекул N2 на кремнии не происходит. Ионы N образуются главным образом в темном пространстве [111] или путем диссоциации N2 при ударе о поверхность катода. Следовательно, атомы азота могут попасть на подложку только тогда, когда они либо распыляются с поверхности мишени, возможно, из слоя нитрида кремния на поверхности мишени [109], либо отражаются от мишени после прохождения темного пространства. В обоих случаях атомы азота, падающие на подложку, должны испытать относительно небольшое число столкновений на пути от катода к подложке. [44]
Однако при использовании переменного напряжения высокой частоты заряд на поверхности диэлектрика может периодически нейтрализоваться электронами плазмы, которые имеют значительно более высокую подвижность, чем положительные ионы. Наличие или отсутствие на поверхности катода положительного заряда, влияющего на процесс распыления, зависит от амплитуды и частоты переменного напряжения, а также от конфигурации катода. Высокочастотное распыление может проводиться в любой системе для ионного распыления в тлеющем разряде или магнетронного распыления. Метод высокочастотного ионного распыления незаменим для осаждения тонких полупроводниковых и диэлектрических пленок. [45]
Страницы: 1 2 3 4