Способ ионно-лучевого нанесения покрытий

 

Использование: нанесение тонких покрытий в вакуумно-плазменной микроэлектронике. Сущность изобретения: улучшение качества покрытий за счет исключения влияния бомбардировки поверхности осаждаемого покрытия вторичными электронами, эмитируемыми из мишени при ионно-лучевом распылении. Перед распылением мишени между мишенью и подложкой формируют стационарное магнитное поле, параллельное поверхности мишени, величину которого выбирают из определенного соотношения.

Изобретение относится к обработке изделий электрическими средствами и может быть использовано для нанесения тонких покрытий в вакуумно-плазменной технологии микроэлектроники. Целью изобретения является повышение качества покрытий за счет исключения влияния бомбардировки поверхности осаждаемого покрытия потоком вторично-эмиссионных электронов. Перед распылением между поверхностями мишени и подложки создают стационарное магнитное поле, силовые линии которого параллельны поверхности мишени. Ионный пучок, попадая на мишень, производит распыление материала мишени. Наряду с ионами распыляемого материала с поверхности мишени эмитируют вторично-эмиссионные электроны, которые начинают двигаться в направлении подложки. Наличие магнитного поля приводит к изменению траектории движения вторично-эмиссионных электронов в пространстве между мишенью и подложкой, их отклонению в поперечном, по отношению к направлению "мишень-подложка", магнитном поле и прекращению электронной бомбардировки поверхности покрытия. Величина напряженности магнитного поля Н определяется из условия, чтобы величина ларморовского радиуса орбиты электрона в магнитном поле была меньше расстояния мишень-подложка: H ≥ [Э] где L - расстояние мишень-подложка (см); е - заряд электрона (ед. СГСЭ); m - масса электрона (г); с - скорость света в вакууме (см/с); Е - энергия электронов, эмитированных с поверхности мишени (эрг); U - разность потенциалов между мишенью и подложкой (ед. СГСЭ). Стоком для электронов, отклоненных от подложки магнитным полем, служит электрод-токоприемник. Необходимым условием для эффективного сбора электронов является пересечение силовыми линиями магнитного поля поверхности электрода-токоприемника. Величина максимальной энергии электронов (Е), имитированных с поверхности мишени, составляет 10 эВ. П р и м е р. Одним из вариантов реализации предлагаемого способа является устройство для ионно-лучевого нанесения покрытий. Система формирования сходящегося кольцевого ионного пучка состоит из соленоида магнитного поля, катода и анода. Держатель мишени и распыляемую мишень помещают на оси системы формирования ионного пучка. Между мишенью и подложкой располагают систему формирования стационарного магнитного поля и заземленный электрод - токоприемник. Расстояние мишень-подложка L≈3 см. Производя откачку вакуумного объема до давления Р = 10^-5 мм рт.ст. с помощью системы напуска газа подсоединенной к устройству формирования ионного пучка типа СЧА-1, устанавливают давление рабочего газа Ar в вакуумном объеме Р = 5˙10^-4 мм рт.ст. С помощью блока питания типа БП-94 устанавливают разрядное напряжение на устройстве формирования ионного пучка U = 4 кВ и разрядный ток l_р = 200 мА. С помощью блока питания подают отрицательное относительно корпуса напряжение смещения на держатель мишени, равное U_см = 4 кВ, формируя тем самым ионный пучок на поверхности мишени. Ток ионного пучка на мишень l_n = 150 мА. Подставляя указанные конкретные значения величин в выражение для Н, получаем, что Н должно быть больше 100 Э. Система формирования стационарного магнитного поля, состоящая из шести кобальт-самариевых магнитов размером (45х30х15) мм обеспечивает выполнение этого условия в области L≥3 см (реальная величина напряженности магнитного поля Н ≃ 300 Э), т.е. условие замагниченности электронов выполняется. Под действием стационарного магнитного поля электроны попадают на заземленный токоприемник, минуя обрабатываемый образец. При этом не происходит перегрева образцов, появления поверхностных зарядов, радиационных повреждений, стимулированных электронами, а также образования полимерных пленок. Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество напыляемых покрытий за счет исключения влияния бомбардировки вторично-эмиссионными электронами поверхности напыляемых образцов. Кроме того, указанный способ позволяет расширить класс напыляемых образцов, за счет отсутствия нагрева напыляемой поверхности потоком вторично-эмиссионных электронов.

Формула изобретения

СПОСОБ ИОННО-ЛУЧЕВОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ, включающий распыление мишени из наносимого материала ионным пучком в вакуумной камере и осаждение продуктов распыления на подложку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества покрытий за счет исключения влияния бомбардировки поверхности осаждаемого покрытия вторичными электронами, перед распылением мишени между мишенью и подложкой размещают заземленный электрод-токоприемник и создают стационарное магнитное поле, силовые линии которого параллельны поверхности мишени и пересекают поверхность электрода-токоприемника, а величину напряженности магнитного поля H выбирают из следующего соотношения: где L - расстояние мишень - подложка (см);
e - заряд электрода (ед. СГСЭ);
m - масса электрона (г);
c - скорость света в вакууме (см/с);
E - энергия электронов, эмитированных с поверхности мишени (эрг);
U - разность потенциалов между мишенью и подложкой (ед. СГСЭ).

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---