Влияние давления остаточных газов и скорости напыления на адгезионную прочность

Впервые влияние давления остаточных газов в вакуумной камере на адгезию напыляемых пленок отмечено в переводных публикациях 1960 г. Было показано, что адгезия алюминия к стеклу повышается в 10...

Роль кислорода в повышении сцепления является достаточно сложной и до настоящего времени не выяснена. Известно, что в ряде случаев кислород увеличивает связь между двумя телами, например, отмечено, что в атмосфере кислорода уменьшается угол смачивания капли металлического расплава, находящейся на другом металле. Возможно, что тонкий окисный слой металла, растворяясь в объеме подложки, увеличивает адгезию. Если это так, то диффузионная теория адгезионного соединения получает еще одно подтверждение.

Исследования связи между давлением остаточных газов при напылении хрома и адгезией получаемых пленок показали, что если напыление производится при вакууме, худшем, чем 0,13 Па, то адгезия увеличивается как( минимум на два порядка и ее оценка затруднительна вследствие разрушения материала подложки. Таким образом, можно заключить, что наличие в переходном слое между пленкой и подложкой* продуктов реакции остаточных газов камеры с хромом также является причиной увеличения адгезии.

Влияние на адгезию продуктов реакции материала подслоя с остаточной атмосферой подтверждается! экспериментами по оценке ,адгезии хромовых пленок, полученных при различных скоростях напыления. Было отмечено, что адгезия возрастает обратно про

Рис. 26. Зависимость адгезионной прочности Pa от давления P остаточных газов во время напыления и скорости напыления подслоя со

порционально скорости поступления хрома на подложку. Эта зависимость показана на рис.

Очевидно, что увеличение адгезии при уменьшении скорости напыления хрома имеет ту же причину, что и при ухудшении вакуума в камере, потому что на формирование переходного окис- ного слоя влияет не величина вакуума P или скорости напыления со, а их отношение P/со, так как оно определяет вероятность взаимодействия атома хрома с молекулой остаточного' газа. Интересной особенностью напыления подслоя при большом значении Pfco является то, что высокая адгезионная прочность получается без применения предварительного нагрева подложек в вакуумной камере. Естественно, что химическая очистка подложек перед напылением обязательна (эксперименты показали, что если поверх- т ность подложек химически не очищалась, то адгезия хрома крайне мала даже при больших значениях P/to).

Напыление материалов при большом значении Р/lt;±gt; можно использовать для увеличения прочности адгезии получаемых покрытий. При этом начальные слои пленки наносятся при большом значении Р/оо, а через несколько секунд после начала напыления P/со уменьшается до величины, обеспечивающей требуемое качество напыляемого покрытия. (Резко улучшить вакуум несложно, так как если вакуумная камера была предварительно откачана до 1,33-IO-4 Па, а напыление проводилось при худшем вакууме и при постоянном натекании воздуха, то при закрытии натекателя давление сразу же возвращается практически к прежнему значению. Также несложно управлять скоростью напыления).

Изменение химического состава некоторой части подслоя может вызвать сложности при проведении технологических операций фотолитографии, так как травление получаемых пленок является весьма сложным процессом, при котором используются сильные травители. П;ри этом технологический процесс травления должен быть отработан очень точно, чтобы травитель Hie повредил' -поверхность подложки.