Процессы микро- и нанотехнологий. Ч. 2. Шутов Д.А - 33 стр.

называют равновесными (состояние насыщения), а образующийся при этом пар -
насыщенным. Температуру, при которой давление насыщенного пара вещества
примерно равно 1 Па, называют температурой испарения (T).
                                                    При нанесении пленок вещество
                                             должно испаряться в молекулярном
                                             режиме, так как при этом создается
                                             молекулярный           пучок,     частицы
                                             которого перемещаются от испарителя
                                             к подложке прямолинейно, без
                                             столкновений и рассеяния. Эти
                                             условия достигаются при давлении
                                             остаточных газов р < 10-2 Па, а
                                             насыщенного пара ps < 102 Па. При
                                             таком режиме скорость испарения,
 Рис.1. Схема термического испарения в которую можно оценить по формуле:
 вакууме: 1-колпак; 2-нагреватель подложек; υ и = 0,0585 ⋅ p s ⋅ M / T     оказывается
 3-подложкодержатель;            4-подложка; невысокой. Здесь М – молекулярная
 5-заслонка; 6-испаритель; 7-уплотнительная масса испаряемого вещества, а T –
 прокладка; 8-опорная плита установки        температура испарения. При ps > 102
Па скорость испарения оказывается настолько велика, что над поверхностью
подложек образуется слой пара, затрудняющий молекулярное истечение пара. При р
> 10-2 Па также создаются условия для немолекулярного режима испарения, так как
длина свободного пробега частиц меньше расстояния между подложкой и
испарителем. Кроме того, форма молекулярного пучка должна быть такой, чтобы
обеспечивалась максимальная направленность движения частиц испаряемого
вещества к подложке. Для осаждения равномерной по толщине пленки плотность
падающего пучка частиц должна быть одинаковой по всей площади поверхности
подложки.
       Конденсация паров зависит от температуры подложки и плотности
молекулярного пучка. Приближаясь к подложке, частицы вещества попадают в поле
сил притяжения ее поверхностных атомов и молекул. Вместе с тем на очень близком
расстоянии на частицы вещества действуют также силы отталкивания. Атомы
(молекулы) испаряемого вещества, достигшие подложки, могут мгновенно
отразиться от нее (упругое столкновение), адсорбироваться и через некоторое время
вновь отразиться (реиспариться), а также адсорбироваться и после кратковременного
мигрирования по поверхности остаться на ней, т.е. происходит конденсация. Если
энергия связи частиц вещества с атомами подложки больше средней энергии атомов
подложки, они конденсируются, а в ином случае отражаются от нее. Температура
подложки, выше которой все частицы вещества отражаются от ее поверхности и
пленка при этом не образуется, называемая критической температурой, зависит от
физико-химических свойств материалов осаждаемой пленки и подложки, а также от
состояния поверхности подложки.
       Наименьшую плотность, при которой частицы осаждаемого вещества
конденсируются на подложке при данной ее температуре, называют критической
плотностью молекулярного потока. При «нахождении» молекулами осаждаемого
вещества мест, соответствующих минимуму свободной энергии системы молекула-
подложка, образуются зародыши. Рост зародышей происходит в результате
присоединения новых молекул, мигрирующих по поверхности или попадающих на
зародыш непосредственно из пространства между источником и подложкой. Размер
зародыша, при котором он обладает минимальной устойчивостью, называется
                                          33