Процесс магнетронного распыления пленок TiN

Процесс магнетронного распыления пленок TiN включает несколько этапов, каждый из которых требует точного контроля и эксплуатации. Ниже приведен подробный процесс:

1. Подготовка субстрата

Очистка:

• Ультразвуковая очистка: Подложка обычно подвергается ультразвуковой очистке для удаления поверхностных загрязнений, таких как масло, пыль и другие примеси. Можно использовать чистящие растворители, такие как этанол, ацетон или другие подходящие растворители.

• Промывка деионизированной водой: После очистки подложку промывают деионизированной водой для удаления остатков чистящего раствора.

• Сушка: Подложку сушат либо путем обжига, либо с использованием газообразного азота, чтобы на поверхности не оставалось влаги.

Обработка поверхности:

• Полировка: Для оснований, требующих высокого уровня гладкости, можно выполнить механическую или химическую полировку.

• Лечение активации: При необходимости для активации поверхности подложки можно использовать плазменную очистку.

2. Загрузка подложки

Загрузка субстрата:

• Очищенную подложку загружают в держатель подложки оборудования для нанесения покрытия. Крайне важно убедиться, что подложка надежно закреплена и равномерно распределена, чтобы обеспечить равномерное покрытие.

3. Вакуумная камера вакуумирования

Первичный вакуум:

• Вакуумный насос (например, механический насос) запускается для вакуумирования вакуумной камеры до состояния первичного вакуума (обычно около 10^-2 Торр).

Высокий вакуум:

• Затем активируется высоковакуумный насос (например, молекулярный насос или турбомолекулярный насос) для дальнейшего вакуумирования камеры до состояния высокого вакуума (обычно в диапазоне от 10^-5 до 10^-7 Торр).

4. Введение газа и очистка распылением

Введение распылительного газа:

• Инертный газ (например, аргон, Ar) вводится в вакуумную камеру с рабочим давлением обычно в диапазоне 1-10 мТорр.

Очистка подложки распылением:

• К подложке прикладывается отрицательное смещение, вызывающее очистку поверхности подложки распылением для удаления любых оксидных слоев и остаточных загрязнений.

5. Магнетронное распыление пленки TiN.

Введение реактивного газа:

• На основе газообразного аргона в качестве реактивного газа вводится газообразный азот (N2). Соотношение потоков газов контролируют для достижения желаемой стехиометрии.

Начать распыление мощности:

• Включается источник питания магнетронного распыления, подающий либо постоянный ток, либо ВЧ-энергию к Ti-мишени для генерации плазмы.

Напыление TiN:

• Атомы титана распыляются с поверхности мишени ионами аргона и реагируют с газообразным азотом, образуя пленку TiN на поверхности подложки. Мощность распыления, поток газа и температура подложки регулируются для контроля скорости осаждения и качества пленки.

6. Обработка после осаждения

Охлаждение:

• После завершения осаждения мощность распыления и поток газа отключаются, позволяя подложке остыть до комнатной температуры в вакууме.

7. Разгрузка подложки

Вернитесь к атмосферному давлению:

• Инертный газ (например, азот) медленно вводится, чтобы вернуть в камеру атмосферное давление.

Разгрузка субстрата:

• Камеру открывают и покрытый субстрат удаляют.

8. Проверка качества

Измерение толщины пленки:

• Толщину пленки измеряют с помощью толщиномера или другого измерительного оборудования.

Тестирование на адгезию:

• Адгезия пленки проверяется с использованием таких методов, как испытание на царапины.

Морфология поверхности и анализ состава:

• Морфология и состав поверхности пленки анализируются с помощью микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) или другого аналитического оборудования.

Следуя этим шагам, на поверхность подложки можно успешно нанести высококачественную пленку TiN. Точный контроль и оптимизация каждого этапа имеют решающее значение для обеспечения качества и производительности фильма.