ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

НАПЫЛЕНИЕ ВАКУУМНОЕ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


НАПЫЛЕНИЕ ВАКУУМНОЕ, нанесение пленок или слоев на пов-сть деталей или изделий в условиях вакуума (1,0-1 • 10-7 Па). Н.в. используют в планарной технологии полупроводниковых микросхем, в произ-ве тонкопленочных гибридных схем, изделий пьезотехники, акустоэлектроники и др. (нанесение проводящих, диэлектрических, защитных слоев, масок и др.), в оптике (нанесение просветляющих, отражающих и др. покрытий), ограниченно - при металлизации пов-сти пластмассовых и стеклянных изделий, тонировании стекол автомобилей. Методом Н.в. наносят металлы (Al, Au, Cu, Cr, Ni, V, Ti и др.), сплавы (напр., NiCr, CrNiSi), хим. соед. (силициды, оксиды, бориды, карбиды и др.), стекла сложного состава (напр., I2О3 • В2О3 • SiO2 • Аl2О3 • СаО, Та2О • В2О3 • I2О3 • GeO2), керметы.

Н.в. основано на создании направленного потока частиц (атомов, молекул или кластеров) наносимого материала на пов-сть изделий и их конденсации. Процесс включает неск. стадий: переход напыляемого в-ва или материала из конденсир. фазы в газовую, перенос молекул газовой фазы к пов-сти изделия, конденсацию их на пов-сть, образование и рост зародышей, формирование пленки.

По способу перевода в-ва из конденсированной в газовую фазу различают вакуумное испарение и ионное распыление. При и о н н о м р а с п ы л е н и и частицы наносимого в-ва выбиваются с пов-сти конденсир. фазы путем ее бомбардировки ионами низкотемпературной плазмы. Вариантами ионного распыления являются к а т о д н о е, м а г н е т р о н н о е, и о н н о-п л а з м е н н о е и в ы с о к о ч а с т о т н о е р а с п ы л е н и е, к-рые отличаются друг от друга условиями формирования и локализацией в пространстве низкотемпературной плазмы. Если распыление проводится в присут. хим. реагентов (в газовой фазе), то на пов-сти изделия образуются продукты их взаимод. с распыляемым в-вом (напр., оксиды, нитриды). Такое распыление наз. р е а к т и в н ы м.

Перенос частиц напыляемого в-ва от источника (места его перевода в газовую фазу) к пов-сти детали осуществляется по прямолинейным траекториям при вакууме 10-2 Па и ниже (вакуумное испарение) и путем диффузионного и кон-вективного переноса в плазме при давлениях 1 Па (катодное распыление) и 10-1-10-2 Па (магнетронное и ионно-плазменное распыление). Судьба каждой из частиц напыляемого в-ва при соударении с пов-стью детали зависит от ее энергии, т-ры пов-сти и хим. сродства материалов пленки и детали. Атомы или молекулы, достигшие пов-сти, могут либо отразиться от нее, либо адсорбироваться и через нек-рое время покинуть ее (десорбция), либо адсорбироваться и образовывать на пов-сти конденсат (конденсация). При высоких энергиях частиц, большой т-ре пов-сти и малом хим. сродстве частица отражается пов-стью. Т-ра пов-сти детали, выше к-рой все частицы отражаются от нее и пленка не образуется, наз. к р и т и ч е с к о й т-р о й Н.в.; ее значение зависит от природы материалов пленки и пов-сти детали и от состояния пов-сти. При очень малых потоках испаряемых частиц, даже если эти частицы на пов-сти адсорбируются, но редко встречаются с другими такими же частицами, они десорбируются и не могут образовывать зародышей, т.е. пленка не растет. К р и т и ч е с к о й п л о т н о с т ь ю потока испаряемых частиц для данной т-ры пов-сти наз. наименьшая плотность, при к-рой частицы конденсируются и формируют пленку.

Структура напыленных пленок зависит от св-в материала, состояния и т-ры пов-сти, скорости напыления. Пленки м.б. аморфными (стеклообразными, напр. оксиды, Si), поликристаллическими (металлы, сплавы, Si) или монокристаллическими (напр., полупроводниковые пленки, полученные молекулярно-лучевой эпитаксией). Для упорядочения структуры и уменьшения внутр. мех. напряжений пленок, повышения стабильности их св-в и улучшения адгезии к пов-сти изделий сразу же после напыления без нарушения вакуума производят отжиг пленок при т-рах, неск. превышающих т-ру пов-сти при напылении. Часто посредством Н.в. создают многослойные пленочные структуры из разл. материалов.

Вакуумно-напылительные установки. Для Н.в. используют технол. оборудование периодич., полунепрерывного и непрерывного действия. У с т а н о в к и п е р и о д и ч е с к о г о д е й с т в и я осуществляют один цикл нанесения пленок при заданном числе загружаемых изделий. У с т а н о в к и н е п р ер ы в н о г о д е й с т в и я используют при серийном и массовом произ-ве. Они бывают двух видов-многокамерные и многопозиционные однокамерные. Первые состоят из последовательно расположенных напылит. модулей, в каждом из к-рых осуществляется напыление пленок определенных материалов или их термич. обработка и контроль. Модули объединены между собой шлюзовыми камерами и транспортирующим конвейерным устройством. Многопозиционные однокамерные установки содержат неск. напылитель-ных постов (расположенных в одной вакуумной камере), соединяемых транспортным устройством конвейерного или роторного типа.

Осн. узлы и системы установок для Н.в. представляют собой самостоят. устройства, выполняющие заданные функции: создание вакуума, испарение или распыление материала пленок, транспортировку деталей, контроль режимов Н.в. и св-в пленок, электропитание и др. Обычно установка для Н.в. включает след. узлы: рабочую камеру, в к-рой осуществляется напыление пленок; источники испаряемых или распыляемых материалов с системами их энергопитания и устройствами управления; откачную и газораспределительную системы, обеспечивающие получение необходимого вакуума и организацию газовых потоков (состоят из насосов, натекателей, клапанов, ловушек, фланцев и крышек, ср-в измерения вакуума и скоростей газовых потоков); систему электропитания и блокировки всех устройств и рабочих узлов установки; систему контроля и управления установкой Н.в., обеспечивающую заданные скорость напыления, толщину пленок, т-ру пов-сти деталей, т-ру отжига, физ. св-ва пленок (содержит набор датчиков, связанных через управляющую микропроцессорную ЭВМ с исполнит. механизмами и устройствами вывода информации); транспортирующие устройства, обеспечивающие ввод и вывод деталей в рабочую камеру, точное размещение их на постах напыления и перевод из одной позиции напыления на другую при создании многослойной системы пленок; систему вспомогат. устройств и технол. оснастку (состоят из внутрикамерных экранов, заслонок, манипуляторов, гидро-и пневмоприводов, устройств очистки газов).


===
Исп. литература для статьи «НАПЫЛЕНИЕ ВАКУУМНОЕ»:
Технология тонких пленок. Справочник, под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга, пер. с англ., т. 1-2, М., 1977; Плазменная металлизация в вакууме, Минск, 1983; Черняев В.Н., Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров, 2 изд., М., 1987; Волков С. С., Гирш В. И., Склеивание и напыление пластмасс, М., 1988; Коледов Л. А., Технология и конструкция микросхем, микропроцессоров и микросборок, М., 1989. Л. А. Коледов.

Страница «НАПЫЛЕНИЕ ВАКУУМНОЕ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков