Держатель - подложка
Cтраница 2
При его применении рекомендуется соблюдать следующее: катод ( и желательно, держатель подложки) должны охлаждаться; должен быть обеспечен малый уровень при - месей в рабочем газе; поверхность катода должна быть очищена ионной бомбардировкой при закрытых заслонками подложках. Кроме этого, магнитное поле, приложенное для наведения одноосной анизотропии, не должно искажаться ферромагнитным катодом. В процессе ионного распыления, даже с водяным охлаждением держателя подложки, температура подложки может повышаться на несколько сотен градусов Цельсия, поэтому она не всегда определяется так же точно, как в методах вакуумного испарения и электролитического осаждения. Эффекты фракционирования, имеющие место при вакуумном испарении пленок из сплавов, при применении данного метода могут быть устранены подбором нужного состава сплава катода. Кроме того, в этом случае вследствие беспорядочности углов падения распыляемого материала на подложку, отсутствуют эффекты наклонного падения, так же как и при применении метода электролитического осаждения. [16]
 |
Схематическое изображение процесса непрерывного напыления на пластиковую ленту.| Многокамерная система непрерывного напыления на плоские заготовки ( с дифференцированной откачкой. [17] |
Для изготовления многослойных микроэлектронных схем чаще всего используются разборные высоковакуумные системы последовательного типа. На типичной установке, представленной на рис. 93, источники закреплены, а держатель подложек может перемещаться. Конфигурации напыляемых плевок задаются масками, закрепленными на нижнем поворотном устройстве, обеспечивающем нужную последовательность совмещения масок с подлож-ками. [18]
При обработке кристаллов в плазме возможно немонотонное изменение температуры в случае, когда производится осаждение пленок на подложку. Процесс длится десятки минут, при этом может колебаться температура нагревателя, встроенного в держатель подложки. Если же в плазме проводят травление микроструктур, вероятность немонотонного изменения температуры во времени невелика: травление длится примерно 2 мин и заканчивается обычно раньше, чем достигается стационарная температура. Исключением здесь является случай, когда реакция травления верхнего слоя является экзотермической и характеризуется большой теплотой реакции, а нижний слой травится с низкой скоростью и с малым тепловыделением. После того, как заканчивается интенсивное тепловыделение при травлении верхнего слоя, может происходить уменьшение температуры кристалла при включенном разряде. [19]
 |
Устройство для измерения скорости напыления ионизационным. [20] |
Ионы собираются коллектором, имеющим небольшой отрицательный потенциал. Заслонка 2 колеблется с частотой 10 - 20 гц, вследствие чего отверстие 5 в держателе подложки периодически открывается и закрывается. Ионный ток, обусловленный ионами пара, обнаруживается в цепи коллектора как переменная составляющая с частотой, равной удвоенной частоте колебаний заслонки. В той же цепи течет постоянный ток, обусловленный ионами остаточных газов. [21]
Затем несколько подложек крепят к держателю в вакуумной камере для одновременного напыления. Размеры пленок определяются установленными вблизи подложек масками; для исследований удобны пленки, имеющие форму круга диаметром около 1 см. Для получения пленок с желаемыми свойствами подложка в течение напыления должна находиться при определенной температуре, поэтому держателем подложки может служить металлический блок, который, нагреваясь электрически, вследствие теплопроводности передает тепло подложке. Подложка может нагреваться излучением, однако при использовании этого метода необходимо принимать меры для поддержания одной и той же температуры. В обоих случаях температура подложки контролируется термопарой, прикрепленной к держателю ( см. гл. Температура подложки Та является одним из основных параметров, определяющих свойства пленок; обычно величина Та приблизительно равна 250 С. В процессе напыления и последующего охлаждения до комнатной температуры в плоскости подложки обычно прикладывается магнитное поле. [22]
 |
Держатель подложки. [23] |
Маскодержатель представляет собой стальной диск толщиной 3 мм и диаметр 150 мм. Диск закреплен на вертикальном валу, который вращается в подшипниках, установленных в стальных кронштейнах. Маскодержатель расположен ниже верхнего кронштейна, на котором закреплен держатель подложки. Таким образом, при повороте диска каждая маска по очереди совмещается с подложкой, чем обеспечивается последовательное напыление на нее тонкопленочных слоев, имеющих различный рисунок. Поворот испарителя дает возможность одновременно менять состав напыляемого материала. [24]
Перспективен метод молекулярно-пучковой эпитаксии. Процесс осуществляют в условиях глубокого вакуума ( 10 - 10 - 10 - 12 мм рт.ст.) при использовании мол. Применение особо чистых исходных в-в, создание многокамерных установок с охлаждаемыми до низких т-р и вращающимися держателями подложек позволяют резко повысить чистоту выращиваемых слоев и их однородность. Разработан метод получения эпитаксиальных композиций, содержащих неск. Существенно повышается гибкость процесса применением при наращивании слоев и их легировании ионных пучков, а также летучих соед. Детальное исследование механизмов кристаллизации позволило оптимизировать условия травления подложек с получением атомно-гладких и атомно-чистых пов-стей, увеличить скорости роста слоев при сохранении рекордно низких т-р эпитаксиальиого наращивания. Все это позволяет получать этим методом многослойные эпитаксиальные структуры со сверхтонкими слоями и наим. Методом молекулярно-пучковой эпитаксии выращивают эпитаксиальные композиции § 1, соед. [25]
Другая проблема, свойственная ВЧ системам распыления, состоит в том, что без специальной проверки заземление блока держателя подложек нельзя считать надежным. Цепь, являющаяся короткозамкнутой по постоянному току, может иметь значительный импеданс на высокой частоте. Если блок держателя подложек должным образом не заземлен, то на поверхности составляющих его деталей появится нежелательный ВЧ потенциал, который может существенно повлиять, например, на срок службы нагревательных элементов, входящих в этот блок. Наконец, можно отметить, что в высокочастотных системах ( особенно когда мишень является диэлектриком) необходимо охлаждать катодный узел. [26]
Рассмотренная нами картина, конечно, очень упрощенная, предназначена для того, чтобы помочь читателю понять основные явления, происходящие при ионном ( особенно при высокочастотном) распылении. При рассмотрении отдельных деталей процессов остается большой простор для дискуссий, измерений и уточнений. Например, мы не можем согласиться с мнением Тумбса [40], который, в отличие от Холлэнда и др. [41], считает, что в вопросе о том, до какого потенциала относительно плазмы заряжается подложка, нет разницы между одноэлектродной и симметричной системами ВЧ распыления. В одноэлектродных системах заземленный держатель подложек является неотъемлемой частью ВЧ схемы и увеличивает площадь анода. В симметричных системах подложка может иметь плавающий потенциал. Если подложка не будет находиться в области ионной оболочки мишени, ее плавающий потенциал должен быть близок к потенциалу плазмы или быть несколько более отрицательным, точно так же, как плавающий потенциал электрода, помещенного в плазму постоянного тока. Хотя температура электронов в ВЧ плазме низкого давления и весьма высока, однако не следует ожидать, что этот отрицательный потенциал намного превысит порог распыления, если только вторичные электроны, выбиваемые из мишени, не будут попадать на подложку и изменять ее заряд. [27]
При его применении рекомендуется соблюдать следующее: катод ( и желательно, держатель подложки) должны охлаждаться; должен быть обеспечен малый уровень при - месей в рабочем газе; поверхность катода должна быть очищена ионной бомбардировкой при закрытых заслонками подложках. Кроме этого, магнитное поле, приложенное для наведения одноосной анизотропии, не должно искажаться ферромагнитным катодом. В процессе ионного распыления, даже с водяным охлаждением держателя подложки, температура подложки может повышаться на несколько сотен градусов Цельсия, поэтому она не всегда определяется так же точно, как в методах вакуумного испарения и электролитического осаждения. Эффекты фракционирования, имеющие место при вакуумном испарении пленок из сплавов, при применении данного метода могут быть устранены подбором нужного состава сплава катода. Кроме того, в этом случае вследствие беспорядочности углов падения распыляемого материала на подложку, отсутствуют эффекты наклонного падения, так же как и при применении метода электролитического осаждения. [28]
Уравнение ( 59) для распределения по толщине от идеального кольцевого испарителя может быть непосредственно применено к вращающейся подложке, если под параметром s понимать расстояние по горизонтали от испарителя до оси вращения, а под / - расстояние по радиусу от точки на плоскости подложки до центра вращения. Первым преимуществом данного метода является то, что результирующее планетарное движение подложек уменьшает даже ту неоднородность по толщине, которая обусловлена направленностью испарения из тиглей. Другим преимуществом является лучшая однородность свойств этих пленок, которые зависят от угла падения. Толщина пленок, полученных в этих условиях, изменяется лишь на 0 16 % на подложках диаметром 16 см. При создании системы таких вращающихся держателей подложек основной задачей является разработка их конструкций. При современных требованиях к однородности пленок в электронных схемах такие системы применяются редко. [29]
Число подходящих для этой цели жидкостей ограничено. Наилучшие результаты были получены с помощью галлия и сплавов галлия с индием. Молибден не разъедается галлием вплоть до температуры 500 С. Галлий, при температуре, превышающей точку плавления, наносят натиранием на держатель подложки и на тыльную сторону подложки, после чего подложку прижимают к держателю. [30]
Страницы: 1 2