2.2 Физическое осаждение из паровой фазы

2.2.1 Вакуумное испарение

2.2.1.1 Кинетика процесса

Испарение материала осуществляется при довольно высокой температуре, обеспечивающей необходимое давление паров. Согласно кинетической теории Ленгмюра — Дэшмана, скорость свободного испарения атомов с чистой поверхности единичной площади в вакууме определяется уравнением

Здесь скорость испарения атомов в выраженное в Па равновесное давление пара испаряемого вещества в условиях насыщения при температуре молекулярная масса частиц пара. Преодолев промежуточную среду, атомы пара конденсируются на подложке в виде тонкой пленки. Скорость конденсации или осаждения атомов пара зависит от взаимного расположения испарителя и подложки, а также от коэффициента конденсации при данном физическом состоянии поверхности.

Частицы пара рассеиваются в результате столкновений с молекулами остаточного газа в вакуумной системе. Вероятность рассеяния пропорциональна где расстояние между источником и подложкой, К — средняя длина свободного пробега молекул остаточного газа. Кроме того, молекулы газа соударяются с поверхностью подложки со скоростью, определяемой уравнением (2.1), где, разумеется, параметры и относятся к молекулам газа, имеющего температуру Т.

Таблица 2.1. (см. скан) Характеристики остаточного воздуха при температуре 25 °С в вакууме, обычно создаваемом при осаждении пленок [2]

Как показывает анализ представленных в табл. 2.1 данных по кинетическим свойствам остаточного воздуха, во избежание значительного загрязнения пленок их осаждение при средней скорости роста от 0,1 до 1 нм/с необходимо проводить при давлении, меньшем Па. Однако при повышенных температурах коэффициент прилипания атомов остаточного газа резко уменьшается, благодаря чему уже при давлении. Па возможно получение чистых пленок, за исключением случая осаждения легко окисляющихся веществ, когда необходим более высокий вакуум.