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.