
- •Содержание введение
- •Введение
- •1. Техника катодного распыления
- •1.1. Техника получения вакуума
- •1.2. Техника измерения низких давлений
- •5. Ионизационные манометры.
- •Рис 4.Принцип действия ионизационного манометра
- •1.3. Схема вакуумной системы технологической установки
- •1.4. Оценка времени откачки рабочего объема
- •Основным уравнением, описывающим процесс откачки, является
- •1.5. Процесс катодного распыления
- •2. Расчет вольт-амперных характеристик и интенсивности осаждения
- •2.1.Типичные разряды в постоянном электрическом поле
- •2.2. Вольт-амперная характеристика разряда между электродами
- •2.3. Расчет вольт-амперной характеристики разряда при катодном распылении
- •Тогда ток положительных ионов, текущий к катоду, получается равным
- •3. Расчет коэффициента распыления материала
- •3.1. Коэффициент распыления
- •3.2. Методика расчета коэффициента распыления
- •3.4. Расчет скорости осаждения
- •3.5. Влияние параметров осаждения на свойства плёнки
- •4. Тепловые процессы при катодном распылении
- •4.1. Расчёт температурного режима катода-мишени
Основным уравнением, описывающим процесс откачки, является
Vdp = dt(sэp - Qд - Qн - Qи). (1.9)
Количество газа, удаленного из объема в течение времени dt, равно количеству газа, проходящего через насос, за вычетом количества газа, поступающего из трех источников. Знак минус означает, что dp отрицательно - это соответствует уменьшению давления. После окончания начального периода откачки Qд, Qп и Qи остаются единственными источниками газа в объеме V. В конце установится равновесие, после чего давление не будет уменьшаться. Когда достигнуто предельное давление pо, то dp/dt = 0 и
pоsэ = Qд + Qп + Qи; (1.10)
откуда
sэ = Qi/pj. (1.11)
Решение уравнения (1.11) свидетельствует о зависимости давления под колпаком от времени t:
pv = pexp(-sэt/V) + pо, (1.12)
где p - начальное давление под колпаком.
1.5. Процесс катодного распыления
Катодное распыление - одна из разновидностей распыления ионной бомбардировкой постепенно вытесняется более совершенными процессами высокочастотного и магнетронного распыления. Однако, будучи относительно простым и в то же время содержащим все основные черты этой группы процессов, оно представляет собой наиболее удобную форму для изучения процессов этого вида распыления вообще.
Схему установки катодного распыления см в приложении 5.
На рис. 6.1 представлена упрощённая структура разряда и распределение потенциала вдоль разряда, а также типы частиц, участвующих в процессе. Разряд разделён на две зоны: тёмное катодное пространство и светящаяся область. На тёмное катодное пространство приходится основное падения напряжения. Здесь заряженные частицы разгоняются до энергии, достаточной, чтобы ионы, бомбардируя катод-мишень, освобождали поверхностные атомы и электроны (если мишень из проводящего материала), а электроны - на границе тёмного катодного пространства ионизировали молекулы аргона. При ионизации образуется ион аргона, который, ускоряясь, стремится к мишени, и электрон, который, как и "отработанный" ионизирующий электрон, дрейфует к аноду в слабом поле светящейся области. Освобожденный с поверхности мишени атом вещества, преодолевая столкновения с молекулами и ионами аргона, достигает поверхности подложки. При этом непрерывный поток ионов бомбардирует мишень, и непрерывный поток атомов вещества движется к подложке.
Преимущества катодного распыления: низкие температуры подложек в процессе нанесения пленок; большая, чем при термовакуумном напылении, равномерность пленок по площади подложек, так как диаметр катода (до 350 мм) существенно больше расстояния катод - подложка (30 - 80 мм); безынерционность (распыление начинается при подаче на электроды напряжения и мгновенно прекращается при его снятии); отсутствие необходимости частой смены источника частиц растущей пленки - катода; неизменяемость стехиометрии состава пленки по сравнению с составом катода; высокая адгезия пленок к подложкам.
Основные недостатки: сравнительно невысокие скорости осаждения, загрязненность пленок молекулами остаточных газов и более сложное управление техпроцессом по сравнению с термо-вакуумным напылением.