Пристрій для отримання кластерних плівок

Пристрій для одержання кластерних плівок, що містить тигель зі стороннім нагрівом, кільцевий катод, екран, підкладкоутримувач, підкладку та два джерела живлення, одне з яких підключено між катодом і тиглем, а друге - між катодом та підкладкоутримувачем, який відрізняється тим, що в проміжку між тиглем і катодом додатково введені кільцевий електрод з джерелом живлення та джерело баластного газу, а в проміжку між екраном і підкладкою введена металева сітка з великою прозорістю. Пристрій відноситься до технологій одержання тонких плівок методом іонно-кластерного осадження і може бути використаний в мікроелектроніці. Відомі пристрої одержання плівок методом іонно-кластерного осадження, що містять тигель зі стороннім нагрівом, з речовиною, що випаровується, катод, екран, підкладкоутримувач та підкладку [1]. Такі пристрої не забезпечують стовідсоткову іонізації кластерів і, як наслідок, не всі кластери прискорюються і осаджуються на підкладку з додатковою кінетичною енергію. Це не забезпечує достатньо високу адгезію плівки в цілому. Найбільш близьким аналогом пристрою, що заявляється, вибраним як прототип, є пристрій для нанесення кластерних плівок, що містить тигель зі стороннім нагрівом, кільцевий катод, екран, підкладкоутримувач, підкладку та два джерела живлення одне з яких підключено між катодом і тиглем, а друге між катодом та підкладкоутримувачем [1]. При роботі відомого пристрою ступінь іонізації кластерів не перевищує 10%, тому не більше 10% кластерів, що іонізувалися, прискорюються в про міжку між кільцевим катодом та підкладкоутримувачем, і осаджуються на підкладку з додатковою кінетичною енергію. Це не забезпечує достатньо високу адгезію плівки в цілому. Крім того, невисока ступінь іонізації кластерів не завжди дозволяє отримувати тонкі плівки з електрофізичними властивостями, які б наближалися до матеріалу, що випаровується. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення відомого пристрою, в якому шляхом введення додаткових елементів конструкції забезпечується підвищення адгезії та покращення електрофізичних властивостей плівок, а саме її однорідність, електропровідність, густина та пористість, крім того забезпечується зменшення витрат енергії на сторонній нагрів тиглю. Поставлена задача вирішується тим, що в відомому пристрої, що містить тигель зі стороннім нагрівом, кільцевий катод, екран, підкладкоутримувач, підкладку та два джерела живлення одне з яких підключено між катодом і тиглем, а друге між катодом та підкладкоутримувачем, згідно з винаходом, що заявляється в проміжку між тиглем і катодом додатково введені кільцевий електрод з джерелом живлення та джерело баластного газу, (19) UA (11) 85393 (13) C2 (21) a200603951 (22) 10.04.2006 (24) 26.01.2009 (46) 26.01.2009, Бюл.№ 2, 2009 р. (72) КУЧЕРЕНКО ЄВГЕН ТРОХИ МОВИЧ, U A, БЕДЮХ ОЛЕКС АНДР РАДІЙОВИЧ, U A (73) КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАС А ШЕВЧЕНКА, U A (56) SU 1710596, 07.02.1992, A1 SU 1712474, 15.02.1992, A1 JP 3177567, 01.08.1991, A JP 2102533, 16.04.1990, A JP 63162859, 06.07.1988, A 3 85393 а в проміжку між екраном і підкладкою введена металева сітка з великою прозорістю. Термін «велика прозорість» означає що діаметр дроту сітки на багато менший відстані між сусідніми дротами цієї металевої сітки. Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленням, на якому зображені схема пристрою фігура 1а та графік розподілу електричного потенціалу між елементами пристрою - фігура 1б. Пристрій містить тигель зі стороннім нагрівом 1 для речовини, що випаровується; кільцевий катод 2, який розміщений в екрані 3; підкладку 4; металеву сітку 5 з великою прозорістю, яка введена в проміжку між екраном 3 і підкладкою 4; підкладкоутримувач 6, який потрібен для утримання підкладки 4; додатковий кільцевий електрод 7 з джерелом живлення 8 та джерело для напуску баластного газу 9, які введені в проміжку між тиглем 1 і катодом 2, джерело живлення 10 для подачі потенціалу зміщення на тигель, джерело живлення 11 для прискорення кластерів. Пристій працює таким чином. При сторонньому розігріванні тиглю 1, з нього витікає потік атомів. Внаслідок охолодження цих атомів, за рахунок адіабатичного розширення, утворюються кластери. При подачі, за допомогою джерел живлення 8 та 10, електричного потенціалу між катодом 2 і додатковим електродом 7 формується потік електронів, який попадає на тигель 1 і вибиває з нього вторинні електрони. Електричний потенціал між тиглем 1 та додатковим електродом 7 забезпечує прискорення вторинних електронів в напрямку електроду 7 та їх гальмування при подальшому русі в напрямку екрану 3 до їх зупинки та руху в зворотному напрямку. При повторному проходженню зони додаткового електроду 7 вторинні електрони знову спочатку прискорюються в напрямку руху до електроду 7, а потім гальмуються при їх р усі в напрямку до ти глю 1. Увесь процес руху вторинних електронів повторюється. Таким чином, забезпечується режим коливного руху вто 4 ринних електронів в проміжку між тиглем 1 і екраном 3. При підвищенні, за допомогою джерела 9, тиску баластного інертного газу до рівня 10-4 мм.рт.ст. в проміжку між тиглем 1 і екраном 3, запалюється відбивний електричний розряд [2]. В плазмі цього розряду утворені кластери одержують від'ємний електричний заряд, величина якого залежить від розмірів кластерів та концентрації електронів у плазмі [3]. Сітка 5 має той самий електричний потенціал, що і екран 3 і, таким чином, обмежує розрядний проміжок. Від'ємно-заряджені кластери з розряду проникають в проміжок між сіткою 5 та підкладкоутримувачем 6. В цьому проміжку вони прискорюються в електричному полі, яке створюється за допомогою джерела живлення 11, і осаджуються на підкладку з додатковою кінетичною енергією. Сукупність всіх наведених додаткових елементів конструкції, а також їх розташування забезпечує 100% зарядження і прискорення кластерів, і внаслідок цього плівку отримують з підвищеною адгезією, більшою однорідністю та покращеними електрофізичними властивостями. За рахунок бомбардування первинними електронами тиглю відбувається його додатковий нагрів, що забезпечую економію енергії при сторонньому розігріві тиглю. Крім того, запропонований пристрій дозволяє реалізувати одержання більш складних по хімічному складу плівок (оксидів, нітридів та інших) реактивним іонно-кластерним розпорошенням. В цьому випадку, замість інертного баластного газу напускають реактивні гази (кисень, азот та інші). Джерела інформації: 1. Готра 3. Ю. Технология микроэлектронных устройств. Справочник. М.: Радио и связь, 1991. с 278. 2. Энгель А. Ионизованные газы. Физиздат, 1959. 3. Goree J. Charging of particles in a plasma // Plasma Sources. Sci. Technol., V.3 (1994), p.400406. 5 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 85393 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601