Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Уч Каролина D12A.doc
Скачиваний:
235
Добавлен:
16.03.2015
Размер:
19.65 Mб
Скачать

6.4 Равномерность распределения толщины распыляемых пленок.

Разрядная плазма магнетрона повторяет форму полюсных наконечников системы и при использовании плоских мишеней (планарных магнетронов) может быть реализована в форме окружности, сильно вытянутого эллипса (квазилинейный ге­нератор) или других сложных замкнутых непересекающихся кривых. Это дает возможность регулировать интенсивность осаждения пленок на различных участках покрываемых по­верхностей.

При типичных рабочих давлениях поток распыляемых ча­стиц доходит до подложек с незначительным рассеянием на молекулах рабочего газа [43]. Вследствие этого с достаточной степенью точности можно прогнозировать распределение тол­щины пленки при допущении косинусного распределения по­тока распыляемых частиц и бесстолкновительного, его рас­пространения.

Распределение толщины пленки при распылении с по­мощью магнетрона с дисковым катодом хорошо согласуется с расчетными значениями, получаемыми для кольцевого источника с косинусными эмиссионными характеристиками. Для такого источника наилучшее распределение толщины по­лучается для мишени, у которой внутренний диаметр равен 0,7 h, а внешний 0,8 h, где h - расстояние от мишени до подложки. Если предположить, что ширина плазменного кольца равна 2 см, а минимальное расстояние мишень - подложка 5 см, то оптимальный наружный диаметр плазменного коль­ца 9,5 см. Дисковые мишени с большими размерами кольца должны размещаться пропорционально дальше от подложек.

Особенностью магнетронов является то, что распределение плотности ионного тока на мишени неравномерно. При расче­те равномерности толщины осаждаемой пленки необходимо учитывать как геометрию мишени, так и распределение на ней плотности ионного тока.

Дело еще и в том, что в реальных условиях при длитель­ном использовании мишени происходит неравномерная эрозия мишени с образованием углубления в зоне наиболее интенсив­ной ее бомбардировки ионами, что должно приводить в ка­кой-то мере к изменению распределения толщины пленки по подложке. Однако это изменение не превышает нескольких процентов, даже при полном износе мишени.

Кроме того, распределение распыленных атомов в простран­стве зависит от энергии бомбардирующих ионов и давления в камере и может значительно отличаться от косинусного. Считается, что косинусный закон сохраняется для энергии ионов Wi=1-10 кэВ, в случае Wi>10 кэВ закон надкосинусный (т. е. большая часть распыленных атомов летит по нор­мали к поверхности и меньшая - под углом), а в случае Wi<1 кэВ закон распределения подкосинусный (большая часть атомов распыляется под углом к поверхности мишени и меньшая - по нормали).

Равномерность распределения толщины пленок может быть повышена путем небольшого смещения подложек относительно оси симметрии МРС, а также оптимизации геометрии магнитного блока катода-мишени.

Для оптимизации положения подложки относительно мишени магнетрона был проведен ряд экспериментов по напылению хрома на установке «CarolineD12A». Подложки из ситалла марки СТ50-0,5 размером 60×48 мм устанавливались на карусель рабочей камеры с помощью специальных фиксаторов, которые позволяли в некоторых пределах изменять положение подложки относительно оси магнетрона.

Выбор в качестве осаждаемого материала – хрома, позволял оперативно судить о неравномерности распределения толщины получаемых пленок по площади подложки. Для этого, после напыления проводились измерения удельного поверхностного сопротивления тонких пленок хрома известным четырехзондовым методом (на цифровом измерители удельного поверхностного сопротивления) не менее чем в 9 точках поверхности подложки. Минимальное значение удельного поверхностного сопротивления пленки хрома на подложке (при оптимальном ее расположении на карусели) составило 58 Ом/□(в средней части), а максимальное – 60,7 Ом/□(на углах подложки). Следовательно, максимальная неравномерность толщины конденсата по всей площади подложки размером 60×48 мм составляет менее 3,3%, что соответствует техническим характеристикам на установку, приведенных в главе 5.