Способ контроля скорости формирования тонких пленок на различном расстоянии от источника материала

Изобретение относится к технологии тонких пленок и может быть использовано при отработке технологии получения пленок методом магнетронного распыления, когда необходимо определить скорости напыления пленок в зависимости от расстояния мишень-подложка.

Известны способы косвенного контроля скорости формирования тонких пленок, которая рассчитывается по формуле:

где V - скорость напыления, нм/сек;

d - толщина пленки, нм;

t - время напыления пленки, сек.

Толщину пленок измеряют как во время нанесения пленки (например, резистивный метод, емкостной метод, метод кварцевого датчика), так и после нанесения (например, интерференционный метод) [1]. Все эти методы характеризуются тем, что подложка располагается на одном расстоянии от источника материала. Таким образом, для измерения зависимости скорости от расстояния мишень-подложка необходимо проводить ряд экспериментов, которые включают формирование пленки на подложке, замер ее толщины каким-либо способом, перемещение подложки на следующее расстояние, после чего цикл повторяется. Недостатком этих способов является необходимость многократного повторения операций: вакуумизации камеры, перемещения подложки на новое расстояние мишень-подложка, разгерметизация камеры.

Техническим результатом изобретения является ускорение процесса контроля толщины скорости формирования пленки за счет упразднения дополнительных операций: вакуумизации камеры, перемещения подложки на новое расстояние мишень-подложка, формирование пленки, разгерметизация камеры.

Технический результат достигается за счет того, что подложка находится не параллельно к мишени, а под углом к нему. Таким образом, вместо многократного повторения набора типовых операций, один раз производится формирование пленки с градиентно-изменяющейся толщиной, после чего производится замер толщин пленки в различных точках подложки и производится расчет скорости формирования покрытия.

Способ контроля скорости напыления пленок на различном расстоянии от мишени заключается в формировании покрытия на подложке, расположенной под углом к мишени α (фиг. 1). Предлагаемый способ позволяет сформировать покрытие с градиентно-изменяющейся толщиной, в зависимости от расстояния мишень-подложка за один технологический процесс нанесения. Таким образом, измеряя толщину сформированного покрытия, есть возможность рассчитать скорость напыления покрытия в любой интересующей точке из диапазона расстояния мишень-подложка (r_min-r_max). Где r_min - расстояние от мишени до нижнего края подложки, a r_max - расстояние до верхнего края подложки.

Сравнение заявленного технического решения с другими техническими решениями в данной области техники показало, что способ оперативного контроля скорости напыления пленок на различном расстоянии от источника материала не известен. Кроме того, совокупность существенных признаков вместе с ограничительными позволяет обнаружить у заявляемого решения иные, в отличие от известных свойства, к числу которых можно отнести следующие:

1. Возможность за один цикл формирования пленки контролировать скорость нанесения пленки на различных расстояниях мишень-подложка.

Таким образом, иные в отличие от известных, свойства, присущие предложенному техническому решению, доказывают наличие существенных отличий, направленных на достижение технического результата.

Промышленная применимость предложенного технического решения наглядно продемонстрирована изложенным ниже примером.

Методом магнетронного распыления была сформирована пленка меди на подложке, установленной под углом 40° к плоскости мишени. Пленка формировалась в течение 60 секунд. После чего при помощи атомно-силового микроскопа были замерены толщины пленок в определенных точках подложки и по формуле (1) рассчитана скорость напыления пленки меди. Для подтверждения полученных результатов был проведен эксперимент по напылению пленок на подложки, расположенные параллельно плоскости мишени магнетрона и удаленные на расстояние 45, 50, 55 и 60 мм от мишени, после чего скорость напыления рассчитывалась тем же способом (фиг. 2).

Таким образом, анализ полученных результатов показал, что использование указанного способа позволяет оперативно контролировать скорость формирования покрытия в диапазоне расстояний мишень-подложка.

Источники информации

1. Минайчев В.Е. Нанесение пленок в вакууме. - М: Высшая школа. 1989. - 111 с. ISBN 5-06-000308-6.