Очистка подложек

Наличие на поверхности подложки загрязнений (пыль, пленки жира, влаги, отсорбированіх газов) существенно влияет на адгезию и химический состав наносимых на подложку тонких пленок. Поэтому подложки подвергаются тщательной очистке как до установки их в вакуумную камеру, так и в вакуумной камере.

Предварительная вневакуумная очистка подложек, в основном производится с целью удаления с их поверхности жировых загрязнений. Такая очистка осуществляется обычно химическим способом – обработкой подложек органическим растворителем и промывкой в деионизованой воде. Весьма эффективным органическим растворителем является изоприловый спирт. Очистка подложек в его парах, что дает возможность совмещать процесс очистки и регенерацию растворителя, т. к. образующийся в процессе конденсации паров изоприлового спирта на подложке конденсат растворяетжировые загрязнения и стекает в испаритель, где вновь возгоняется, оставив загрязнения в растворе. Процесс очистки может быть значительно ускорен при одновременном воздействии на подложки у/зв. колебаний. Для этой цели подложки помещают в у/зв. установку, оборудованную установку изоприлового спирта (после очистки подложки хранятся в ексикаторе с отожженным силикагелем т. к. поверхность их подвержена быстрому повторному загрязнению).

Контроль качества предварительной очистки подложек осуществляется выборочно – чаще всего для этой цели используют метод капли – основан на том, что очищенная поверхность хорошо смачивается, поэтому капля жидкости на ней растекается. Если же капля не растекается, то поверхность очищена плохо.

Окончательная очистка подложек осуществляется в вакуумной камере непосредственно перед нанесением тонких пленок. При этом удаление с поверхности паров воды и отсортированных молекул газа производится путем нагрева подложек в вакууме до 200 – 300⁰С, а удаление мономолекулярных слоев органических молекул – ионной бомбардировкой поверхности подложки в условиях тлеющего разряда переменного тока, создаваемого в вакуумной камере при давлении 10^-2 – 10^-3 мм. рт. ст.

Очистка резистивных испарений – изготавливается из тугоплавких металлов (Mo, W, Tа) методом штамповки; имеют весьма загрязненную поверхность. Поэтому перед использованием таких испарителей их подвергают очистке – обезжиривание, травление, отжиг хранят их после очистки в бензине.

Очистка навесок испаряемых материалов аналогичен процессу очистки резистивных испарений т. е. сначала навеску обезжиривают, затем травят, и, наконец, обезгаживают в вакууме непосредственно перед испарением.

2. Нанесение пасивної частини методами:

2.1. Вільних трафаретів – масок:

– на індивідуальних установок;

– установках карусельного типу.

2.2. Напилення цільного слою плівки з наступною фотолітографією.

Контроль технологического процесса нанесения тонких пленок

Проводится с целью получения м/схем с заданными параметрами элементов.

Воспроизводимость свойств тонкопленочных элементов зависит от многих факторов – давления и состава остаточных газов в рабочей камере, температуры подложки, которой можно контролировать хорошо известными методами и средствами;

Контроль же толщины и скорости нанесения пленки значительно более сложную задачу.

Контроль толщины (или скорости нанесения):

а) метод свидетеля – для осуществления контроля рядом с напыляемой микросхемой устанавливают контрольный образец – „свидетель”, имеющий контакты из серебра (последние соединенные с выводами вакуумраспылительной установкой и с приором для измерения сопротивления) С момента начала испарения по мере того, как конденсируется пленка на свидетеле, прибор будет показывать непрерывно уменьшающееся сопротивление; по достижении заданной величины сопротивления процесс испарения прекращается – Омметр;

б) механический метод основан на сравнении толщины пленки с прокалиброванным масштабом длин т. е измеряется истинная толщина слоя пленки. Для измерения применяются спец. контактные инструменты – принцип их работы основан на увеличении измеряемой величины перемещением щупа посредством механических или оптических устройств (вдавливание щупа вносит большие ошибки);

в) оптические методы измерения толщины ∙– принцип работы состоит в измерении интенсивности отражения или пропускания материала пленки, осажденной на контрольном диске, устанавливается в агрегате. Пленка в процессе напыления освещается монохроматическим светом. Отраженный свет, интенсивность которого изменяется сростом толщины пленки, падает на ф/елемент, вырабатывающий сигналы для индикатора, который градуируется заранее;

г) резонансно-частотный – или метод кварцевого резонатора – частотный метод состоит в определении резонансной частоты пластины из кристалла кварца, масса которого изменяется при осаждении пленки на ее поверхность

∆f = (f₀/m₀) ∆m,

где ∆f – изменение частоты

f₀ – резонансная частота

m₀ – масса кристала до нанесения пленки

∆m – изменение массы кристала с нанесением пленки

Проводятся опытные испытания – в результате которых составляется градуированные таблицы, по которым можно судить толщину нанесенных пленок по величине резонансной частоты.

Вакуум – термопарный манометр (вакуумметр)

Ионизационный Манометр (вакуумметр)

Например, t⁰ подложки – измеряется термисторами и термопарами в сочетании с милливольтметрами и автоматическими потенциометрами.

По физическим принципам методы измерения тому и скорости нанесения пленок можно разделить на 3 основных типа:

1) Методы, основанные на измерении параметров осаждаемой на подложку пленки в течении опр.промежутка времени;

2) Методы, основанные на измерении параметров потока испаряемого вещества;

3) Методы, основанные на измерении реакции какой-либо контрольной подложки на удары испаряемых частиц о ее поверхность.

1-й – позволяет непосредственно измерять массу (или толщину) пленки в процессе напыления пленки.

2-й и 3-й – скорость нанесения пленки.

Но, пользуясь 1-ыми методами можно измерить и скорость нанесения пленки, путем измерения приращений толщины в единицу времени (диффиринцирование), а использование 2-ых и 3-их – можно определить массу (или толщину) пленки, суммируя приращение скорости нанесения в ед. времени (интегрирование).

Камеры – производится не реже 1 раза в неделю, с целью удаления со стенок камеры и с деталей внутрекамерных устройств слоев испаряемых в камере материалов. Необходимость такой очистки вызвана тем, что пленки свежеосажденые на стенках рабочей камеры, при аждом ее вскрытии быстро адсорбируют газы из атмосферного воздуха. А так как в процессе напыления стенки камеры и внутрикамрная оснастка нагреваются (от электронагревателя подложек и от раскаленного испарителя) то отсорбированные газы выделяются из стенок и оснастки, ухудшая вакуум. – очищают скальпелем, шлиф. шкуркой, протирают ветошью, смоченной в бензине.