Способ получения сверхчистых пленок и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 171247 19) 5 С 30 В 23/О Б ОПИ ТЕ Я ИЕИ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ К АВТОРСКОМ ния, наприющим обраГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(71) Дагестанский филиал АН СССР (72) И,К. Камилов и Б,М. Атаев(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 пленок.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 мелко- структурная 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 2чом 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 п)о после отклонения в поле продолжаютдвигатьсяв виде параллельного пучка, На выходе из магнитного поля устанавливают коллектор в виде тонких металлических пластин, Ионы с отличными от п)о 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,деиствуют источником излучмер лазером 11,Устройство работает следзом. Излучение лазера 11 ( А = 1,06 мкм, Е =.0,3 Дж, Г= 10 с) проходит через кварцевый-8ввод в высоковакуумную камеру 12 и фокусируется системой линз до плотности падающего излучения на мишени 3, равной 5.(10 - 10 1 Вт/см, Плоскость подвижной8 1 а 2площадки 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 плоцадкой 2 и ионизационная камера 1 находятся поД ускоряющим потенциалом (О - 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 Мо. Ионы с отличными от Мо массами из-за движения по свертывающимся М 1 Мс) и развертывающимся (МоМ 2) 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.П р и м е р, Получают пленки никеля изотопной чистоты, Пленки й и М пол 58 60 учают в двух раздельных процессах синтеза на специально подготовлен н ых поверхностях сапфира, Изотопная чистота подтверждена последующим масс-спектрометрическим анализом.Мишень-таблетку В диаметром 30 мм и толщиной 2 мм изготавливают механической обработкой из никеля ОВЧи 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 1 = 20 см-5обеспечивает плотностьизлучения на поверхности мишени 10 Вт/см, Мощность9 2излучения контролируют с помощью образцового измерителя ИМО. 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 тока20 мА/см . Наг10 выходе из лазерно-плазменного источникаионов широкий однородный пучок ионов попадает в электромагнит и коллектор, служащие для пространственного разделенияионов различных масс, Используют элект 15 ромагнит масс-спектрометра МСс радиусом центральной траектории 150 мм иуглом отклонения р= 180,Таким образом, через коллектор на поверхность подложки-сапфира падает пучок20 моноэнергетических ионов, образуя сверхчистую пленку.Предложенный способ может быть использован для получения, сверхчистых пленок практически всех металлов и25 элементарных полупроводников (Я 1, Се, Яеи т,д,).Формула изобретения1,Способ получения сверхчистых пленок, включающий распыление мишени из30 исходного материала и осаждение ионов наподложку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,сцелью повышения чистоты пленок, послераспыления ионы направляют в магнитноеполе с аксиальной симметрией и перед35 осаждением с помощью коллектора отделАют ионы с различными значениями отношения массы к заряду,2.Устройство для получения сверхчистых пленок, содержащее ионизационную40 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, сцелью повышения чистоты пленок, устрой 45 ство снабжено вытягивающим электродом,размещенным на выходе из ионизационнойкамеры и соосно с ней, магнитом с аксиальной симметрией и коллектором, установленными последовательно между50 вытягивающим электродом и подложкодержателем,1712474 5 4 5 оставитель Н,Давыдовехред М. Моргентал ектор Н.Ревск актор М.Келемеш роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 513 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5