Пристрій для формування вакуумних конденсатів
Номер патенту: 80775
Опубліковано: 25.10.2007
Автори: Корнющенко Ганна Сергіївна, Космінська Юлія Олександрівна, Перекрестов В'ячеслав Іванович
Формула / Реферат
Пристрій для формування вакуумних конденсатів, що містить анод, за який використані стінки робочої камери, охолоджуваний водою катодний вузол циліндричної форми, який складається з мішені, виготовленої із розпилювального матеріалу, тримача мішені і магнітної системи у вигляді постійних магнітів, які забезпечують формування необхідної конфігурації магнітного поля безпосередньо над поверхнею розпилювальної мішені, та підкладку, який відрізняється тим, що в центральній частині мішені, виконаний отвір з діаметром, що не перевищує мінімальний діаметр зони розпилення, і всередині цього отвору, безпосередньо на тримачі мішені в отворі мішені, розміщено підкладку, до зовнішньої поверхні якої прилягає заслінка круглої форми з діаметром, рівним діаметру отвору в мішені, при цьому заслінка розташована з можливістю її відведення від катодного вузла за допомогою штанги.
Текст
Пристрій для формування вакуумних конденсатів, що містить анод, за який використані стінки робочої камери, охолоджуваний водою катодний вузол циліндричної форми, який складається з мішені, виготовленої із розпилювального матеріалу, тримача мішені і магнітної системи у вигляді постійних магнітів, які забезпечують формування необхідної конфігурації магнітного поля безпосередньо над поверхнею розпилювальної мішені, та підкладку, який відрізняє ться тим, що в центральній частині мішені, виконаний отвір з діаметром, що не перевищує мінімальний діаметр зони розпилення, і всередині цього отвору, безпосередньо на тримачі мішені в отворі мішені, розміщено підкладку, до зовнішньої поверхні якої прилягає заслінка круглої форми з діаметром, рівним діаметру отвору в мішені, при цьому заслінка розташована з можливістю її відведення від катодного вузла за допомогою штанги. UA (21) a200601412 (22) 13.02.2006 (24) 25.10.2007 (72) ПЕРЕКРЕСТОВ В'ЯЧЕСЛАВ ІВАНОВИЧ, U A, КОСМІНСЬКА ЮЛІЯ ОЛЕКС АНДРІВН А, U A, КОРНЮЩЕНКО ГАНН А СЕРГІЇВНА, U A (73) СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) Данилин Б.С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - С. 63 Перекрестов В. И., Косминская Ю.А. Проявление пространственно распределенной селективности при конденсации меди в крайне неравновесных условиях // Металло физика и новейшие технологии. - 2005. - Т. 27, №2. - С. 265-274 UA 33751, H01J 25/55, C23C 14/35, 15.02.2001 UA 18139, H01L 39/24, 31.10.1997 UA 52326, C23C 14/32, 16.12.2002 UA 10770, H05B 7/00, 15.11.2005 UA 76257, C23C 14/35, 16.01.2006 SU 297709, C23C 15/00, 18.05.1971 SU 1808024, C23C 14/35, 07.04.1993 RU 2107971, H01J 37/317, 37/34, C23C 14/35, 27.03.1998 JP 57188679, C23C 14/36, 14/35, H01J 37/34, H01L C2 2 (19) 1 3 80775 катодної частини пристрою так і анодної, а також невизначеність зони розпилення, що призводить до складності контролювання основними параметрами процесу конденсації. Найбільш близьким до запропонованого винаходу є відомий магнетронний розпилювальний пристрій для осадження шарів який обраний прототипом і містить катодний вузол, анод та підкладку. У якості анода виступають стінки робочої камери. Катодний вузол складається з мішені, що виготовлена із розпилюваного матеріалу, тримача мішені і водоохолоджуваної магнітної системи. Магнітна система містить секції постійних магнітів, які забезпечують формування необхідної конфігурації магнітного поля безпосередньо над поверхнею розпилювальної мішені. При цьому підкладкотримач розташовується на деякій відстані від розпилювальної поверхні мішені [див. Б.С. Данилин. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок. М., Энергоатомиздат, 1989, с.63]. Недоліком прототипу є розміщення підкладки на деякій відстані від поверхні мішені, тобто в розпилювальному пристрою не передбачене розміщення підкладки в отворі центральної частини розпилювальної мішені, що виключає можливість опромінення ростової поверхні потоками іонів, з енергіями, що не перевищують енергію розпилення уже сконденсованого матеріалу. Це виключає формування шарів з неохідною "архітектурою" в умовах, наближених до фазової рівноваги в системі пара-конденсат. Також недоліком є те, що при підвищених тисках робочого газу (більше 5Па) швидкість осадження плівки зменшується практично до нуля. Ця обставина унеможливлює створення об'ємного дифузійного поля біля ростової поверхні. Тому, використовуючи такий магнетронний розпилювальний пристрій, неможливо прискорено формувати структурно рівноважні шари з різною об'ємною "архітектурою" (тривимірні лабіринтові шари, стовпчасті структури і т.д.). В основу вина ходу поставлено завдання вдосконалення катодного вузла магнетронного розпилювального пристрою для нанесення покриттів, що значно розширить технологічні можливості пристрою, а саме дасть можливість його використання при підвищених тисках робочого газу, тобто в умовах необхідної оберненої дифузії та в умовах створення ефективного об'ємного дифузійного поля біля ростової поверхні. Поставлене завдання вирішується тим, що в пристрої для формування вакуумних конденсатів, що містить анод, у якості якого виступають стінки робочої камери, охолоджуваний водою катодний вузол циліндричної форми, який складається з мішені, виготовленої із розпилювального матеріалу, тримача мішені і магнітної системи у вигляді постійних магнітів, які забезпечують формування необхідної конфігурації магнітного поля безпосередньо над поверхнею розпилювальної мішені, та підкладки, згідно винаходу, в центральній частині мішені зроблений 4 отвір з діаметром що не перевищує мінімальний діаметр зони розпилення, і в середині цього отвору, безпосередньо на тримачі мішені в отворі мішені, розміщено підкладку, до зовнішньої поверхні якої прилягає заслінка круглої форми з діаметром рівним діаметру отвору в мішені, при цьому заслінка розташована з можливістю її відведення від катодного вузла за допомогою штанги. Використання пристрою, що заявляється, у сукупності з всіма істотними ознаками, включаючи відмітні, дозволяє, по-перше, формування конденсатів в об'ємному дифузійному полі, тобто при тисках робочого газу, що перевищує 5Па. Завдяки дії обернених дифузійних потоків на поверхню росту створюються умови близькі до фазової рівноваги пара-конденсат, тобто умови безпосередньої взаємодії ростової поверхні з висококонцентрованою плазмою, при якій ті атоми які не створили достатньо міцних хімічних зв'язків будуть повторно випаровуватись та розпилюватись, що і дозволяє керувати архітектурою утворюваних шарів. На Фіг.1 зображена схема пристрою, що заявляється. Розпилювальний пристрій містить охолоджуваний водою катодний вузол, анод, у якості якого виступають стінки робочої камери. Катодний вузол циліндричної форми складається з мішені 1, виготовленої із розпилювального матеріалу, тримача 2 мішені 1, до якого прилягає магнітна система у вигляді постійних магнітів 3. Тримач 2 мішені 1, виготовлений із матеріалу, що має високу теплопровідність, і забезпечує відвід теплоти від мішені 1, яка кріпиться в його нижній частині, та підкладку 4, розміщену безпосередньо на тримачі 2 мішені 1 в отворі 5, який виконаний в центральній частині мішені 1. До підкладки 4 прилягає заслінка 6, діаметр якої дорівнює діаметру отвору 5 і яка може бути виведена із катодного вузла за допомогою штанги 7. Пристрій працює наступним чином. Спочатку перевіряють вільний доступ охолоджуючої води до розпилювальної системи. Далі об'єм вакуумної камери, де знаходиться розпилювальний пристрій, відкачують до технологічного вакууму, та обезгажують, шляхом тривалого прогріву робочої камери за допомогою нагрівача. Потім роблять напуск робочого інертного газу (Аr) до тиску ~10-20Па. Після напуску газу включають на достатньо тривалий час розпилювачі титану, і завдяки геттерним властивостям титану досягалась глибока очистка об'єму робочої камери. При цьому весь цей час заслінка 6 повинна розташовуватися безпосередньо під підкладкою 4, тобто знаходитися в положенні "закрито". Лише після глибокої очистки робочого газу (Аr) штанга 7 переміщувалась униз і відкривалась заслінка 6. Далі подають напругу між анодом і катодом, в результаті чого між ними виникає тліючий розряд, стабілізація якого обумовлена перетином електричного поля , з напруженістю Ε та магнітного поля, з індукцією В, що створюється постійними магнітами 3. 5 80775 Під дією бомбардування мішені 1 іонами відбувається її розпилення. Так як, процес конденсації проводять при підвищених тисках робочого газу, що перевищує 5 Па, то розпилена речовина, під дією зворотної дифузії повертається знову на мішень 1 та осаджується на підкладку 4, до якої підведений від'ємний потенціал і яка кріпиться безпосередньо на тримачі 2 мішені 1, що охолоджується водою. Оскільки підкладка 4 і тримач 2 мішені 1 являє собою одне ціле і знаходяться під від'ємним потенціалом розпилювальної мішені 1 то ростова поверхня опромінюється потоками іонів робочого газу і розпиленого матеріалу. При цьому енергія іонів завдяки дифузійному руху усереднюється та зменшується до значень, що не перевищують енергію розпилення уже сконденсованого матеріалу( -5-20еВ). Це дозволяє проводити формування шарів при знижених коефіцієнтах конденсації (при наближенні до фазової рівноваги в системі пара-конденсат) в об'ємному дифузійному полі, що є необхідною передумовою просторово розподіленого зародження та росту структурно рівноважних конденсатів. При цьому подібні селективні процеси підсилюються завдяки флуктуаціям напруженості електричного поля безпосередню над поверхнею росту. Крім того удосконалена система розпилення має заслінку 6, яка на підготовчому етапі технологічного процесу безпосередньо прилягає до підкладки 4 і тим самим виключає незаплановане формування конденсату. Розширення технологічних можливостей пристрою відбувається завдяки можливості опромінення поверхні росту іонами, енергія яких не перевищує граничну енергію розпилення уже сконденсованої речовини. При цьому конденсація відбувається при підвищених тисках робочого газу, тобто в об'ємному дифузійному полі, що надає додаткову можливість керування процесом нанесення покриттів. Чітка визначеність зони розпилення області схрещених електричних і магнітних полів, та зони осадження, яка знаходиться у центрі підкладки, забезпечують повний контроль над процесом конденсації а також, умови в яких відбувається конденсація дозволяють отримувати шари з різною архітектурою. 6
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMechanism for forming vacuum condensates
Автори англійськоюPerekrestov Viacheslav Ivanovych, Kosminska Yulia Oleksandrivna, Korniuschenko Hanna Serhiivna
Назва патенту російськоюУстройство для формирования вакуумных конденсатов
Автори російськоюПерекрестов Вячеслав Иванович, Косминская Юлия Александровна, Корнющенко Анна Сергеевна
МПК / Мітки
МПК: C23C 14/35
Мітки: конденсатів, формування, пристрій, вакуумних
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/3-80775-pristrijj-dlya-formuvannya-vakuumnikh-kondensativ.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для формування вакуумних конденсатів</a>
Попередній патент: Комплекс радіоелектронної розвідки та радіоелектронної протидії
Наступний патент: Випарний апарат
Випадковий патент: Спосіб підземної розробки рудного покладу