Технологический процесс напыления тонкопленочных резисторов.

Для напыления тонкопленочных резисторов нам потребовалось следующее оборудование и оснастка: установка для многослойного нанесения материалов магнетронным способом «РИФ» ДГИЛ.443.225.002 ПС; термостат ДЛТ2.998.000 ПС; пылесос ПР, ПН «Буран-5М» ГОСТ 10280-83Е; Вакуумметр ВМБ-8 ОТ2.832.041 ТУ; манометр ГОСТ 2405-88; приспособление для измерения удельного сопротивления П-139.121; вольтметр В7-27А Т2.710.005-01 ТУ; плата «свидетель» ДГИЛ.20271.00001; секундомер СОПнпр 26-3 ГОСТ 5072-79Е; баллон для аргона 40-150л ГОСТ 949-73; редуктор ДКП-1-65 ГОСТ 6268-78; скальпель ГОСТ 21240-77; тара для хранения плат П-4985, П-383; кассета ЩЦМ8.212.310-01; тара герметичная П-4860; сосуд СК-16, 25, 40 ГОСТ 16024-79Е; эксикатор 2-250 ГОСТ 25336-82Е; вставка 2-75 ГОСТ 9147-80Е; кассета для отжига плат П-477; респиратор ШБ-1 «Лепесток-200» ГОСТ 12.4.028-76; прибор ИУС-3 2.600.002 ТУ.

А также мы использовали следующие материалы: перчатки с повышенной тактильностью, стойкие к действию кислот и щелочей средней концентрации К50Щ20 ТУ 38.106573-89; напальчники тип II вид Б №3 ТУ 38.106567-88; ткань хлопчатобумажная бязевой группы арт. 244 ГОСТ 29298-92; азот жидкий технический ГОСТ 9293-74; азот газообразный технический компримированный, первый сорт ГОСТ 9293-74; аргон газообразный чистый, высший сорт ГОСТ 10157-79; мишень РС-3710 диаметр 200мм ЕТО.032.547 ТУ; Полоса ванадиевая ВнПл-1 1,5*85 ТУ 48-4-373-76; спирт этиловый ректификованный технический ГОСТ 18300-87; силикагель-индикатор ГОСТ 8984-75; шкурка шлифовальная бумажная водостойкая Л230*310Л1 15А М20-ПА ГОСТ 10054-82; мишень РС-3710 ГОСТ 23774-79.

Для напыления тонкопленочных резисторов мы произвели загрузку подложек в установку, а именно:

1. Взяли подложку из тары и установили ее в подложкодержатель барабана полированной стороной к испарителям. При этом мы брали подложку за торцы в протертых спиртом напальчниках;

2. Повторяли предыдущее действие до тех пор, пока барабан не был полностью загружен(при неполной загрузке барабана нужно установить на свободные подложкодержатели технологические подложки);

3. Затем мы включили привод вращения барабана;

4. Включили подачу аргона и произвели обдув всех подложек струей аргона под давлением 0,1-:-0,5 атмосферы (разрешается обдувать подложки газообразным азотом);

5. Далее мы выключили привод вращения барабана и перекрыли подачу аргона;

6. Мы развернули барабан с подложками на 90^о и задвинули его в камеру установки;

И затем загерметизировали камеру установки.

После загрузок подложек в установку и ее загерметизации мы производили процесс напыления резистивного слоя, для этого:

1. Создали в камере предварительный вакуум, давление не более (1-5)*10^-2 мм рт. ст./(1-6,5)Па;

2. Обеспечили подачу азота в азотную ловушку;

3. Открыли шибер диффузионного насоса и включили вакуумметр;

4. Затем создали в камере предельный вакуум, давление не более 5*10^-5 мм рт. ст./6*10^-3 Па;

5. Далее выключили подачу воды на камеру;

6. Включили подачу холодной воду на камеру;

7. Затем мы включили привод вращения барабана с загруженными подложками;

8. Включили нагреватель, нагрели до температуры необходимой для напыления, при этом выдержали не менее пяти минут. (24+-2)мА температура устанавливается по значению тока соответствующего измерительного прибора;

9. Произвели выключение нагревателя;

10. Затем мы закрыли дросселирующую заслонку вращением вала на 1,5 оборота;

11. Далее падали в камеру с помощью натекателя аргон и, контролируя по показаниям вакуумметра, установить рабочее давление для напыления резистивного слоя:

р=(4+-2)Па

12. Установили тумблер питания магнетрона в положение R_s и включили магнетрон;

13. Выставили требуемые режимы напыления резистивного слоя в зависимости от удельного сопротивления, указанные в таблице 5, и тренировали мишень при закрытой рабочей заслонке в течение (3+-1) минут. В случае перерыва работы установки более трех суток время тренировки мишени необходимо увеличить на 3-6 минут.

Таблица 5. Режимы напыления слоев

Параметры	Режимы напыления
Сплав РС-3710
р=1000	р=300
Давление рабочее, Па	(4+-2)10^-1	(4+-2)10^-1
Ток разряда, А	1,6+-0,2	1,5+-0,2
Напряжение катода, кВ	0,6+-0,2	0,6+-0,2
Температура нагрева подложек перед напылением, мА	24+-2	24+-2
Температура стабилизации, мА	24+-2	24+-2
Давление рабочее, мА	87+-5	87+-5
Ток разряда, А	1,3+-0,2	2,1+-0,3
Напряжение катода, кВ	0,5+-0,2	0,6+-0,2
Температура нагрева подложек перед напылением, мА	3,3+-2	3,3+-2
Температура стабилизации, мА	34+-2	34+-2

14. Открыли рабочую заслонку, произвели напыление резистивного слоя (сплав РС-3710) до заданной технологом величины сопротивления «свидетеля», после чего закрыли заслонку. Во время напыления мы поддерживали вакуум и стабильность рабочих режимов напыления;

15. Затем мы включили магнетрон, и установили тумблер питания магнетрона в положение ВЫКЛ;

16. Отключили подачу аргона в камеру, открыли дросселирующую заслонку;

17. Далее мы включили нагреватели, нагрели подложки до температуры стабилизации (34+-2)мА и выдержали их при этой температуре в течении 20-30 минут. Температура устанавливается по закону тока соответствующего измерительного прибора;

18. Выключили нагреватель;

19. Затем закрыли подачу холодной воды не менее через 20 минут после выключения нагревателя;

20. Отключили подачу азота в азотную ловушку, закрыли шибер, выключили вакуумметр;

21. Далее мы развакуумировали камеру, дали барабану остыть в течение 5-10 минут и включили привод вращения;

22. Выдвинули из камеры барабан с подложками и развернули его на 90^о;

23. Выгрузили в тару контрольные подложки с двух диаметрально противоположных на барабане подложкодержателей в порядке их расположения по рядам;

24. Затем замерили на каждой из выгруженных подложек удельное сопротивление резистивного слоя. Для этого подложку мы установили в приспособление для измерения удельного сопротивления и сняли показания вольтметра, результаты замера записали в рабочий журнал. Партии подложек, предназначенные для изготовления плат со стабильными резисторами (+-1%) необходимо было: выгрузить из барабана в тару П-477 с фиксацией номеров рядов, произвести отжиг в термостате при температуре (300+-10)^оС в течение 60+-5 минут, охладить на воздухе не менее 30 мин, затем выполнить измерение удельного поверхностного сопротивления тех же контрольных подложек, что и до отжига, с записью в рабочем журнале;

25. По результатам измерений мы произвели сортировку и отбраковку подложек по рядам барабана. Если результаты измерений не укладывались бы в один из диапазонов, указанных в таблице, по указанию технолога допускается выполнять измерение 100% подложек с индивидуальной их сортировкой в пределах каждого диапазона. Допускается запись на обратной стороне подложки карандашом результата измерения. При выполнении отжига сортировка и отбраковка подложек выполняется по результатам измерений после отжига.

Изготовление тонкопленочной структуры ванадий-алюминий

Для изготовления тонкопленочной структуры ванадий-алюминий магнетронным методом нам понадобилось следующее оборудование: Агрегат непрерывного действия 01-НИ-7-006 ДЕМ 3.273.038; пылесос бытовой ГОСТ 10280-83; микроскоп МЕТАМ-Р1 ТУ3-3.1770-83; пинцет с ограниченным захватом П-641; сосуд СК-16 ГОСТ 16024-79; отвертка 78-0359Н 12*1; тара межоперационная П-572; баллон для аргона ГОСТ 21240-89; наконечники для пинцета П-139, 524; скальпель медицинский ГОСТ 21240-89; респиратор ШБ-1 «Лепесток-200» ГОСТ 12.4.028-76; очки защитные ГОСТ 12.4.013-85.

Также нам понадобились следующие материалы: мишень алюминиевая МАРКИ А с никелевой вставкой 995 ЯЕО.021.157 ТУ; мишень ванадиевая МАРКИ ВНМ-0 Ф200*5 ТУ-48-4-373-76; азот газообразный 1 класс ОСТ 11050.003-83; вода питьевая ГОСТ 2874-82; аргон газообразный высший сорт ГОСТ 10157-79; воздух класс 1 ГОСТ 17433-80; спирт этиловый ректификованный технический ГОСТ 18300-87; азот жидкий высший сорт ГОСТ 9293-74; шкурка шлифовальная бумажная влагопрочная М20 ПА230*210 ГОСТ 10054-82; перчатки хлопчатобумажные двойные ГОСТ 5007-87; ткани хлопчатобумажные базевой группы арь. 244 ГОСТ 11680-76.

Первым этапом нашей лабораторной работы являлась подготовка установки к работе. Для этого мы подали в установку холодную и горячую воду, сжатый воздух, газообразный азот, открыв вентиль на соответствующей магистрали. Затем установили в установку две мишени на первый и второй магнетроны согластно таблице рабочих режимов (табл. 6).

Таблица 6. Рабочие режимы

Затем мы открыли вентиль на баллоне с аргоном, находящемся в шкафу. Установили давление 19,6*10⁴ Па/2 кГс/см². Далее мы установили при помощи редуктора, расположенного в корпусе установки давление аргона 0,7+-0,1 кГс/см². Затем мы открыли кран горячей воды в корпусе установки. При этом кран холодной воды должен быть закрыт. Включили установку, поставив тумблер сеть расположенный на блоке 14 (схема 1) в верхнее положение, при этом загорелась сигнальная лампа на блоке 5.