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 90о 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 Rs 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 | Ванадий | Медь | Никель | ||
| р=1000 | р=300 | ||||
| Давление рабочее, Па | (4+-2)10-1 | (4+-2)10-1 | (4+-2)10-1 | (4+-2)10-1 | (4+-2)10-1 |
| Ток разряда, А | 1,6+-0,2 | 1,5+-0,2 | 1,5+-0,2 | 5,5+-1 | 1,5+-0,2 |
| Напряжение катода, кВ | 0,6+-0,2 | 0,6+-0,2 | 0,5+-0,2 | 1,2+-0,3 | 0,6+-0,2 |
| Температура нагрева подложек перед напылением, мА | 24+-2 | 24+-2 | 17+-2 | Не контролируется | Не контролируется |
| Температура стабилизации, мА | 24+-2 | 24+-2 | - | - | - |
| Давление рабочее, мА | 87+-5 | 87+-5 | 87+-5 | 87+-5 | 87+-5 |
| Ток разряда, А | 1,3+-0,2 | 2,1+-0,3 | 1,5+-0,2 | 5,5+-1 | 1,5+-0,2 |
| Напряжение катода, кВ | 0,5+-0,2 | 0,6+-0,2 | 0,6+-0,2 | 0,6+-0,2 | 0,5+-0,2 |
| Температура нагрева подложек перед напылением, мА | 3,3+-2 | 3,3+-2 | 17+-2 | Не контролируется | Не контролируется |
| 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 90о;
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.