Контроль качества пленок, полученных осаждением в вакууме
После окончания технологического цикла получения тонких пленок и развакуумирования рабочей камеры установки вакуумного напыления на подложках с осажденными пленками контролируются следующие параметры:
- адгезионная прочность в системе пленка - подложка;
- сопротивление резисторов и допуск на него с учетом номинального сопротивления (если используется масочный метод получения конфигурации элементов);
- емкость конденсаторов и допуск на нее с учетом номинальной емкости (если в МСБ имеются тонкопленочные конденсаторы);
- удельное поверхностное сопротивление (четырехзондовым методом) резистивных и высокоэлектропроводящих пленок (при отработке технологии нанесения пленок (и летучем контроле) для фотолитографического метода получения конфигурации элементов);
- точность совмещения пленочных элементов (при масочном методе контроль выполняется после завершения процесса получения пленочных элементов, а при фотолитографическом методе - после проведения фотолитографии в осажденных слоях пленок), а также точность, непрерывность поля и контура и т.д. полученного рисунка элементов (четкость края, отсутствие протравов, недотравов и др.);
- внешний вид пленочных структур для выявления возможных дефектов (кластеров, непропылов, подпылов и др.);
- зернистость получаемых пленочных структур (по эталону).
Контроль адгезионной прочности пленок
Сцепление (прилипание) поверхностей разнородных тел называют адгезией. Адгезия пленки к подложке зависит от свойств материалов подложки и пленки, скорости осаждения последней, чистоты поверхности и температуры подложки, а также от степени вакуума.
В настоящее время не существует доступных промышленных методов высокоточного измерения адгезии топких пленок к подложкам. Поэтому выполняют сравнительный контроль адгезионной прочности, при котором измеряют усилие отрыва пленки от подложки с помощью напаянного на ее поверхность металлического цилиндра. В центре свободного торца цилиндра закрепляют гибкий тросик, связанный через рычаг с чашкой весов (этот метод реализуется в адгезиометрах). Чтобы по усилию отрыва Р определить адгезионную прочность Gа, необходимо точно знать площадь контакта Fк и исключить перекос цилиндра (вызывающий неравномерное распределение усилия по его площади). Рассчитывают адгезионную прочность по формуле
Обычно площадь торца цилиндра составляет не более 1 мм2. Для получения надежных данных следует определять адгезионную прочность несколько раз, контролируя характер отрыва (т.е. проверяя, не произошел ли отрыв по месту спая и не растворилась ли пленка в припое).
Разновидностью этого метода является контроль адгезионной прочности металлических пленок по отрыву от подложки с помощью тонкой золотой или алюминиевой проволоки, присоединяемой к пленке термокомпрессией. При этом площадь контакта находится в пределах 50 - 200 мкм2, а нормированная величина усилия отрыва проволоки от места микросварки составляет не менее 14 г, что позволяет более точно определять адгезионную прочность локальных участков пленки. Обычно контроль проводят на тестовых контактных площадках изделия либо на тестовой подложке в составе партии изготавливаемых изделии (в пяти разных местах).