Введение к работе
Актуальность проблемы. Маскирующие покрытая хроиоы широко применяются во многих отраслях промышленности. Ь созременных системах управления я обработки информации эти покрытия используются для изготовления кодовых шкал и растровых ыер фотоэлектрических преобразователей, в точном машиностроении - для измерительных решток датчиков.линейных перемещений, в приборостроении - для изготовления калибров, ляабов, тесгоь и т.д. Большое применение маскирующие покрытия нашли- в полупроводнякозоі: электронике для изготовления Фотошаблонов.
К маскирующим покрытиям предъявляется ряд специфических требований: минимальное количество дефектов, равномерное по площади изделия травление, оптическая плотность не менее 2-х единиц ГОСТа и др. К дефектам маскирующих покрытил относятся нарушения целостности пленки: проколы, поры, трещины, а так-же ее остатки в виде отдельных невитравлевных островков и точек после травления покрытия. В настоящее время существуем единственный промыпленвый метод получения маскирующих покрытий хромом - это метод термического осаждения в вакууме. Технологии и оборудование для получения контакяых систем и.пленок этии методов разработаны на достаточно высоком уровне. Однако при разработке этих технологий не затрагивались специфические, вопросы и требования к маскирующий покрытиям, приводящие к появлении проколов и невытравленных острозкоз покрытая. Это объясняется тем, что первоначально задача получения маскирующей металлизации была решена путем использования технологии напыления резис -тивных слоев хроиа, а уменьшение дефектности типа "прокол" достигалось осакдением нескольких слоев. Правда, значительного улучає -ния свойств у многослойных покрытий не произошло: дефектность типа "прокол" осталась еще значительной, а к^оме того, увеличилась дефектность по невытравленнын островкам и ухудшились характеристика травления. Дальнейшее улучшение параметров маскирующих покрытий, в основном, велось в направлении совершенствования методов механи -ческой доводки и химической очистки поверхности подлозен-перед операцией металлизации. Больше исследования в этом направлении про- -ведены Грибовым Б.Г. с сотрудниками (1979...1990г.); отдельные вопросы были решены Ивченко B.C. с сотрудниками (1973...1982г.); Рубцовым И.Н. и Лихтманом А.Е. (1975...1989г.); Костаньяном М.Г. (1976...1986г.).
Однако данное направление технически на реализуется для плоских
весхаадархвых по размеру и объемных, со сложной кривизно;! поверх-носхи, подложек из-за невозможности их механической доводки. Не-досхахочво реализуется эхо направление для стандартных подложек фо-хоиаблонов ж условиях единичного и мелкосерийного производства, качество маскирующих покрытие ва стандартных подложках в этих условиях' осталось низкий. Поэтому остро встал вопрос поиска новых путей юс улучшения. Настоящая диссертационная работа посвяцена эхому , вопросу. Актуальность данной проблемы подтвврхдаехся плзнами основных научно-асследовахельских и производственных работ, проводимых в охрасли приказами Министра te 46 от 28.01.1983г., fc 310 от 02.09. 1985г., К 35 ох 28.01.1986 г. а № 7 ох 07.01.1987г..
Ведь работы - исследование свойств маскирувдих покрыхиз хромом в зависимости ох методов их получения и режимов подготовки подложки. Выявление новых элективных методов ращения их качества за счет замены процессов механической и химической доводки поверхности подложек на физико-химические процессы в вакуумной камере при финна-вой- подготовке в металлизации. Разработка технологии получения маскирующих покрытий, основанных на этих методах. Научная новизна работы
І.Предлокена теоретическая модель механической устойчивости и целостности покрыхая, доказывающая возмохносхь улучшения параметров маскирующих покрытий на подложках, механическая и химическая доводка поверхности которых затруднена или невозможна.
2.Определены ранее неизвестные зависимости величины внутренних напряжении в пленках хрома-на стеклянных подложках ох:
метода получения покрытия;
толщины пленки;
температуры подложки;
вакуумных условий процесса конденсации.
Эти зависимости позволили определить основные механизмы возникновения внутренних остаточных напряжений в пленках хрома. Название механизмов возникновения напряжений дано по терминологии Гофмана Р.У.
в Палатника Л.С. Для покрыт»;;, полученных методом ионно-плазменно-го я магнетронного распыления, основным механизмом является физико-химический, который обеспечивает получение сяииаюцах напряжений. В покрытиях, подученных методоа термического испарения в вакууме,
преобладавший является структурный механизм возникновения напряженна растяжения в в иеньией степени физико-химический и фазовый. Пухи снижения напряжений в этих покрытиях заключаются в создания
условий конденсации, пра которых увеличивается роль физико-химического и фазового механизмов," частично коыпенсируюцих структурный.
З.Найдено, что значительное улучаение параметров масмруюцах-покрытий, получаеїшх на подложках, механическая и химическая доводка которых затруднена, моїєт быть достигнуто путем сочетания комплекса приводимое ниже мер, даодих уменьшение внутренних остаточных напряжений в пленке:
осаждение хроыа на нагретую до температуры порядка 360К подложку; - -
проведение процесса осаадения в среде азота давлением в диапазоне 1.10 Па;
введение малых доз кислорода (объемом порядка 5*10 мл на I литр откачиваемого объема)-в камеру в момент конденсации хрома;
использование грунтующего подслоя из креманеорганической смолы;
- применение метода ионнс-плазменного распыления.
^.Определены фазовый состав, структура и свойства переходного
слоя хром-стекло. Найдено, что этот слой содержит продукты химических соединений хрома с элементами, входящими в состав подложки. их структура: CrSt^ a CrsSij .Скорости химического и ионного травления этих продуктов и основного материала пленки различны, что является одной зз причин возникновения дефектов покрытия типа "невытравленные островка и точки".
5.Показано, что улучшение параметров маскируодах покрытия может, быть достигнуто на пути получения мелкозернистой равномерной структуры переходного слоя за счет комплекса мер:
использования плазмы тлеющего разряда мощностью (12...16)% от максимальной мощности установки при финишной подготовке подложек; '
осаждение материала на предварительно отожженную в вакууме пра температуре порядка 570К подложку;
использование скорости конденсация хрома в интервале-величия (0,9..Л) ниус;
получение покрытий на грунтующем подслое.
6.Определены зависимости "старения" (изменение со временем-величины адгезии) покрытий хромом,.полученных по различным технологиям. Доказано, что данные зависимости являются паспортом покрытия, позволяющим оценивать состав и структуру плевки.
Практическая ценность и реализация результатов. Полеченные результаты исследований использованы в следующих разработках:
- технологический процесс терцического напыления хрома на под
ложки, предварительно обработанные плазмой тлеющего разряда;
. - їзхнодогический процесс термического напыления хрома с предварительным отжигом подложек s высокой вакууме в качестве средств; фивишой подготовки;
технологические процессы иоано-плазменного и магнетронного распыления для получения маскирдаих покрытий на основе хроііа;
рекомендации нзибодее эффективных облаете;: применения разработанных технологий;
методики контроля качества маскируэдих покрытий по следукцим параметрам: величане дефектности, олтическо?:-плотности, характеру и времени травления, величине-адгезии к подложке. Эффективность выполненных разработок подтверадаеюя актами внедре ния на ряде предприятий различных отраслей проыьшеаности: на заводе "Элаа", НИИ "Пульсаре", Бильнасскои филиале ЭНИлС, НПО измерительной техники. Годовой экономический эффект от внедрения результатов данной работы составил более 88 тис.рублей.
Апробация работы и публикации.
. Результаты работы опубликованы в 12 статьях, трех научно-иссле довагедьских отчетах, в обзорепо электронной технике "Свойства, маскирующих пленок в производстве фотоиаблоаоз" и изложены в двух докладах на яаучно-технических совецаниях по фотолитографии и эл;; тронолитографаи.
Структура и объем работы.
