Термическое вакуумное испарение (тви) Упрощенная схема рабочей камеры для напыления пленок методом тви показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Упрощенная схема рабочей камеры для напыления пленок методом термического вакуумного испарения ТВИ

1–вакуумный колпак из нержавеющей стали; 2–подогрев подложек; 3-подложка; 4–подложкодержатель с подложкой, на который может быть размещен и трафарет – съемная маска; 6- испаряемый материал; 7 – испаритель, который нагревается до условной температуры испарения; 8-токоввод; 9–вакуумное уплотнение; 10- плита корпуса вакуумной установки; 11 – герметичные изоляторы для токовводов.

Высокий вакуум порядка 10^-3 –10^-5 Па обеспечивается включением сначала механического форвакуумного затем и высоковакуумного диффузионного или сорбционного насосов, включенных последовательно.

В производственных условиях используются многопозиционные вакуумные установки. В них одновременно обрабатывается 6, 8 или 12 групповых подложек, размещенных на диске - карусели. Подложки последовательно проходят над неподвижным испарителем, постепенно набирая необходимую толщину пленок. При этом достигается равномерная толщина на всей поверхности подложек (см. рисунки1а и 1б).

По достижении рабочего давления внутри камеры (контроль по манометру) включают нагреватели испарителя и подложек. По достижении рабочих температур (контроль с помощью термопар) заслонку отводят в сторону и атомы испаряемого вещества достигают подложки, где конденсируются. Так происходит рост пленки. Система контроля за ростом пленки фиксирует либо толщину пленки (для диэлектрика тонкопленочных конденсаторов), либо поверхностное сопротивление (для резисторов), либо время напыления (для проводников, контактных площадок и защитных покрытий). Сигнал об окончании напыления усиливается и поступает на привод заслонки, заслонка перекрывает поток пара. Далее отключают нагреватели испарителя и подложек, выключают систему откачки. После остывания подколпачных устройств через натекатель плавно впускают атмосферный воздух. После выравнивания давлений внутри и вне колпака его поднимают и начинают следующий цикл обработки.

Основными технологическими параметрами при ТВИ являются давление в камере Р_Г, температура испарителя Т_исп, температура подложки Т_П.

Температура испарителя должна обеспечивать такую интенсивность испарения, чтобы время напыления пленки не превышало 1 – 2 мин.

37. Средняя длина свободного пробега атомов при термическом вакуумном испарении и зависимость ее от технологических факторов.

38. Критическая температура конденсации. Зависимость структуры пленки от температуры подложки.

Температура подложки существенно влияет на структуру пленки. Для получения поликристаллической структуры пленок подложки обычно нагревают до температур в пределах 150 – 350^○С . Температура, выше которой все атомы испаряемого вещества отражаются от подложки и пленка не образуется, называется критической температурой конденсации, Она зависит от природы испаряемого материала и от состояния поверхности подложки.

Реально методом ТВИ напыляют пленки толщиной 1 – 2 мкм. Хорошую адгезию ( силу сцепления) к подложке имеют легко окисляющиеся металлы Al, Cr, Mn, Ti, W и др. Плохую адгезию имеют такие высокоэлектропроводные металлы как Cu, Au, Pt Pd и др.