Способ получения сверхчистых пленок и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к тонкопленочной технологии, может быть использовано в микроэлектронике и обеспечивает повышение чистоты пленок. На подвижную мишейь из исходного материала воздействуют лу-чом лазера. Поток ионов проходит через мелкоструктурную проводящую сетку и вытягивающий электрод, установленные на выходе из ионизационной камеры, получает ускорение и входит в магнитное поле аксиальной симметрии с коэффициентом неоднородности, равным 1, перпендикулярно его границе. Моноэнергетические ионы с массой ппо после отклонения в поле продолжают двигаться'в виде параллельного пучка. На выходе из магнитного поля устанавливают коллектор в виде тонких металлических пластин. Ионы с отличными от Шо массами не проходят каналы коллектору и на поверхность подложки попадает пучок ионов одной массы, что обеспечивает повышение чистоты пленок, соверщенство и воспроизводимость их свойств. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.(ЛсИзобретение относится к тонкопленоч-. ной технологии и предназначено для использования при выращивании пленок высокой чистоты и совершенства для устройств микроэлектроники.Цель изобретения - повы1иение чистоты ^ленок.^• На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа.Устройство содержит ионизационную камеру 1, внутри которой на площадке 2 закреплена мишень 3 из исходного материала. Площадка 2 соединена с системой 4 управления движением. На выходе из ионизационной камеры 1 размещены мелкоструктурная сетка 5 и вытягивающий электрод 6. Между вытягивающим электродом 6 и подложкодержателем 7 с подлож1^ой 8 установлены магнит 9 с аксиальной симметрией и коллектор 10. На мишень 3 воз-действуют источником излучения, например лазером 11.Устройство работает следующим образом.Излучение лазера 11 ( Я = 1,06 мкм, Е = 0,ЗДж, г= 10' с) проходит через кварцевый ввод в высоковакуумную камеру 12 и фокусируется системой линз до плотности падающего излучения на мишени 3, равной 5.(10^-10''°) Вт/см^. Плоскость подвижной площадки 2 и, соответственно, мишени 3 можетустанавливаться под разными углами к излучению. Мищень 3 перемещается с такой скоростью, чтобы кратеры от каждого импульса на мишени 3 не перекрывались. Мишень 3 с площадкой 2 и ионизационная камера 1 находятся поД ускоряющим потенциалом

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 30 В 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4747596/26 (22) 11.10.89 (46) 15.02.92, Бюл. N 6 (71) Дагестанский филиал АН СССР (72) И.К. Камилов и Б,M. Атаев (53) 621,315,592(088.8) (56) Kwok Н.1., Zheng J.P., Witanachcl;i Л

Growth of highli oriented CdS thin films by

laser-exaporation deposition. AppI. Phys, Lett.

1988, 52 (13), р. 1095 — 1097, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХЧИСТЫХ

ПЛЕНОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛ ЕНИЯ (57) Изобретение относится к тонкопленочной технологии, может быть использовано в микроэлектронике и обеспечивает повышение чистоты пленок. На подвижную мишейь. из исходного материала воздействуют луИзобретение относится к тонкопленочной технологии и предназначено для использования при выращивании пленок высокой чистоты и совершенства для устройств микроэлектроники.

Цель изобретения — повышение чистоты

Г1ЛЕНОК.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит ионизационную камеру .1, внутри которой на площадке 2 закреплена мишень 3 из исходного материала. Площадка 2 соединена с системой 4 управления движением. На выходе из ионизационной камеры 1 размещены мелкоструктурная сетка 5 и вытягивающий электрод 6. Между вытягивающим электродом 6 и подложкодержателем 7 с подложкой

8 установлены магнит 9 с аксиальной симметрией и коллектор 10. На мишень 3 воз„„ Ы, „1712474 А1 чом лазера, Поток ионов проходит через мелкоструктурную проводящую сетку и вытягивающий электрод, установленные на выходе из ионизационной камеры, получает ускорение и входит в магнитное поле аксиальной симметрии с коэффициентом неоднородности, равным 1, перпендикулярно его границе. Моноэнергетические ионы с массой m<> после отклонения в поле продолжаютдвигаться в виде параллельного пучка.

На выходе из магнитного поля устанавливают коллектор в виде тонких металлических пластин, Ионы с отличными от m<> массами не проходят каналы коллекторе и на поверхность подложки попадает пучок ионов одной массы, что обеспечивает повышение чистоты пленок, совершенство и воспроизводимость их свойств. 2 с.п.ф-лы, 1 ил. д действуют источником излучения, например лазером 11, Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 11 (il. = 1,06 мкм, Е =0,3 Дж, t= 10 с) проходит через кварцевый

-8 ввод в высоковакуумную камеру 12 и фокусируется системой линз до плотности падающего излучения на мишени 3, равной

5.(10 — 10 1 Вт/см Плоскость подвижной

8 10, 2 площадки 2 и, соответственно, мишени 3 может устанавливаться под разными углами к излучению. Мишень 3 перемещается с такой скоростью, чтобы кратеры от каждого импульса на мишени 3 не перекрывались, Мишень 3 с площадкой 2 и ионизационная камера 1 находятся поД ускоряющим потенциалом (Π— 30 кВ). Ускорение ионов происходит между мелкоструктурной проводящей сеткой 5, служащей для стабилизации фрон1712474

55 та лазерной плазмы, и вытягивающим электродом 6. Вытягивающий электрод 6 и подложка 8 с системой крепления и подогрева подложки находятся под нулевым потенциалом.. Описанная система позволяет получить широкий однородный пучок ионов.

Пучок входит в магнитное поле аксиальной симметрии с коэффициентом неоднородности, равным 1, перпендикулярно к его границе. Моноэнергетические ионы с массой

Мо после отклонения в поле продолжают двигаться в виде параллельного пучка, Если пучок на выходе из магнитного поля пропустить через продольные каналы коллектора

10, образованные тонкими металлическими перегородками, то на подложку попадут только ионы с массой М . Ионы с отличными от Мо массами из-за движения по свертывающимся (М1< Мо) и развертывающимся (Mo < Мг) спиралям не пройдут через узкие . каналы. Разрешающая способность такой системы определяется соотношением ширины одиночного канала к его длине, Известно, что подобные устройства позволяют создать анализаторы большой светосилы, что важно для обеспечения практически приемлемых скоростей осаждения пленок.

Заметим также, что в установке заложены возможности подогрева подложек (для эпитаксиального роста) и измерения скорости роста с высокой точностью.

Пример, Получают пленки никеля изотопной чистоты. Пленки Ni u Ni пол58 60 учают в двух раздельных процессах синтеза на специально подготовлен н ых поверхностях сапфира. Изотопная чистота подтверждена последующим масс-спектрометрическим а нализом.

Мишень-таблетку Ni диаметром 30 мм и толщиной 2 мм изготавливают механической обработкой из никеля ОВЧ-000 и укрепляют на подвижной площадке, Плоскость подвижной площадки и мишени устанавливают под углом 90 к оси ионизационной камеры и 45 к падающему излучению лазера, Излучение лазера проходит через кварцевый ввод в вакуумную камеру, откачан ную до 2.3 10 Па, и линзой f = 20 см

-5 обеспечивает плотность излучения на поверхности мишени 10 Вт/см, Мощность

9 2 излучения контролируют с помощью образцового измерителя ИМО-2. Особенностью установки является импульсный характер работы (лазер генерирует в диапазоне 1 — 10 кГц). Измерение характеристик ионов и среднего тока проводят с использованием цилиндра Фарадея. Величина максимального ионного тока достигала в импульсе (длительность на полувысоте 10 мкс) нескольких сотен миллиампер, что соответствовало плотности тока 20 мА/см . На г

10 выходе из лазерно-плазменного источника ионов широкий однородный пучок ионов попадает в электромагнит и коллектор, служащие для пространственного разделения ионов различных масс. Используют элект15 ромагнит масс-спектрометра МС-62 с радиусом центральной траектории 150 мм и углом отклонения р = 180, Таким образом, через коллектор на поверхность подложки-сапфира падает пучок

20 моноэнергетических ионов, образуя сверхчистую пленку.

Предложенный способ может быть использован для получения, сверхчистых пленок практически всех металлов и

25 элементарных полупроводников (Si, Ge, Se и т,д,).

Формула изобретения

1.Способ получения сверхчистых пленок, включающий распыление мишени из

30 исходного материала и осаждение ионов на подложку, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты пленок, после распыления ионы направляют в магнитное поле с аксиальной симметрией и перед

35 осаждением с помощью коллектора отделяют ионы с различными значениями отношения массы к заряду, 2.Устройство для получения сверхчистых пленок, содержащее ионизационную

40 камеру с мишенью из исходного материала, установленной перпендикулярно ее оси, источник излучения и подложкодержатель с, подложкой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чистоты пленок, устрой45 ство снабжено вытягивающим электродом, размещенным на выходе из ионизационной камеры и соосно с ней, магнитом с аксиальной симметрией и коллектором, установленными последовательно между

50 вытягивающим электродом и подложкодержателем.

1712474 .35

;40

Составитель Н.Давыдова

Редактор М.Келемеш Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 513 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101