Способ получения алмазных и алмазоподобных пленок из газовой фазы

(Я) Я Н О 11 И геЗ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ алмазных и алмазоподобных пленок осущся в потоке плазмы атмосферногоТ=10 К . 8 поток плазмы, образованескольких струй, подают смесь угводородом. 8 результате процессов,в плазменном потоке, на подложке омазная ипи апмазоподобная ппенкадгеэии пленок к подложке со скчто значительно превышает скоподобных ппе известными методами ествляетения при нок чКомитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛМАЗНЫХ ИВВЗОПОДОЬНЦХ ПЛЕНОК ИЗ ГАЗОВайЗЫ(7) Изобретение относится к технологии зленной и оптической промышленности. Осажд нныи слиянием леводородов с происходящих саждается апа при высокой ороаью 1 мкм/с роаь осажденияИзобретение относится к технологии электронной промышленности и может быть использовано для Формирования слоев э пассивной и активной электронике, для получения оптических окон в видимой и инФракрасной частях спектра, а также в оптике для интерфеоенционных Фильтров и покрытий,Известен способ получения алмазных и алмазоподобных пленок из углеводородных соединений, например из ацетилена, включающий формирование ацетилено-кислородной смеси, подачу ее при атмосферном давлении в горелку, поджиг ацетилено-кислородного пламени и Формирование на подложке алмазной пленки со скоростью 0,003 - 0,015 мкм/с,Недостатком этого способа является сравнительно невысокая скорость получения покрытий, а также значительная неравномерность покрытия по толщине,Известен способ получения алмазных и алмазоподобных пленок, при котором формируют поток плазмы, образуя зону реакции, подаю в нее смесь углеводородов с водородом, вводят подложку в зону реакции и осаждают на нее пленки. Этот способ предполагает использование смеси метана с водородом в качестве плазмообразующе. го газа в одноструйном плаэмотроне с вольФрамовым катодом, причем общее давление в системе составляет 400 тор., а осаждение пленок осуществляется иа охлаждаемую подложку. Скорость Формирования пленок этим способом достигает 0,06-0,03 мкм/с.Недостатком этого способа является сравнительно невысокая скорость роста пленок, что сказывается на производительности процесса, особенно при получении тОлСтых слоев. Данное изобретение направлено на решение технической задачи, связанной с увеличением производительности процесса получения пленок.Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в известном способе получения алмазных и алмаэоподобных пленок, при котором Формируют поток плаз" мы, образуя зону реакции, подают в нее смесь углеводородов с водородом, вводят подложку в зону реакции и осаждают на нее пленки, формируют поток плазмы по меньшей мере тремя осесимметрично расположенными сходящимися стоуями низкотемпературной плазмы атмосферного давления, а осаждение пленки осуществляют при прохождении подложки через зонуреакции не менее одного раза,Технический результат, достигаемый.данным способом, состоит в значительном увеличении скорости роста пленок.Использование в данном способе пото ка плазмы атмосферного давления позволяет интенсифицировать процессы взаимодействия плазмы с поверхностью подложки. В отличие от разряженной плазмы использование. струй низкотемператур ной плазмы атмосферного давленияпозволяет осуществлять перенос активных частиц к поверхности подложки не эа счет свободномолекулярного движения, а путем диффузии. Плотность потока активных час тиц в данном случае на несколько порядковвыше, чем в вакуумных установках. 8 этих условиях активные частицы диффундируют к поверхности подложки, не теряя активности, поскольку длина пробега для неупругих 20 взаимодействий много больше толщины пограничного слоя, Однако, в результате упругих столкновений в пограничном слое активные частицы теряют кинетическую энергию, Таким образом, при очень высокой 25 плотности потока активных частиц и, следовательно, большой скорости Физико-химических процессов на поверхности радиационные нарушения практически исключены, чем и достигается высокое качество ЗО обработки. В силу того, что тепловой потокк поверхности велик (температура плазмы достигает (10-15) 10 К), обработку такой, плазмой можно проводить только в режименестационарнойтеплопроводности,т,е. при З 5 кратковременном воздействии плазмы наповерхность, Толщина осаждаемого на поверхность слоя определяется количеством воздействий,т,е, количеством прохождений подложки через зону реакции(время пребы вания точки обрабатываемой поверхности вплазменном потоке - 10 мс). Такая обработка поверхности является динамической плазменной обработкой. Формирование потока плазмы по меньшей мере из трех 45 осесимметрично расположенных плазменных струй позволяет создать оптимальные условия для газовой смеси углеводородов с водородом. подаваемой в место слияния плазменных струй.50 Способ осуществляется следующим образом.Используя не менее трех плазмотроновс вынесенными дугами, формирую плазменный поток атмосферного давления при 55 Т 104 к в аиде осесимметрично расположенных сходящихся плазменных струй газа с током в дуге от 1 О до 20 А при напряжении 90-100 В. В зону слияния вводят газовую смесь углеводорода с водородом с расходом от 0,1 до 10 л/мин и пропускают подложку2003200 Составитель П.г улик Техред М,Моргентал Корректор М.Демчик Редактор Т, Горячева Заказ 3236 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинэт "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 через плазменный поток со скоростью 0,1010 м/мин (в зависимости от материала подложки). Количество прохождений подложкичерез зону реакции выбирается равным илибольшим единице, 5П р и м е р. Подложку из кремния устанавливают на перемещающемся столике,расположенном на определенном расстоянии от плазмотронов. Газовая смесь метанас водородом, формируемая путем смешения. 10газов, поступающих из баллонов, с помощью устройства ввода подается в.плазменный поток, образованный четырьмясходящимися струями инертного газа, в место их слияния. Подвижный столик, на котором установлена подложка, может бытьснабжен системой охлаждения, При пересечении подложкой плазменного потока на ееповерхности осаждается поликристаллическая алмазная или аморфная алмазоподобная пленка - в зависимости от процентногосодержания метана в водороде,Установлено, что при содержании 1 - 2метана в водороде на подложке наблюдается рост алмазоподобной пленки гидрогениэированного углерода, а при содержании5-10, метана в водороде растет поликриФормула изобретенияСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛМАЗНЫХ И АЛМАЗОПОДОБНЫХ ПЛЕНОК ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ, включающий формирование зоны реакции потоком плазмы, подачу в нее смеси углеводородов с водородом и осаждение на подложку пленки, отличающийся тем, что, с целью увеличения скоросталлическая алмазная пленка, Скорость роста в обоих случаях составляет 1 мкм/с. При этом наблюдается высокая адгезия пленки к подложке,В качестве подложки могут быть использованы различные материалы: металлы, включая алюминий, сталь, титан и молибден; полупроводниковые материалы типа кремния и германия; диэлектрики, такие как двуокись кремния, различные стекла, нитрид титана, оксид алюминия; различные полимеры, включая полиэтилен, полиуретан, кремний- или фторорганические полимеры и другие материалы.Для оптических окон могут быть использованыы временные подложки из меди, золота и т.д.По сравнению с известными данный способ позволяет при высокой адгезии значительно (приблизительно на два порядка) увеличить производительность процесса.(56) ).Арр). Раув, 1991. ч.68, М 11, р.5941 -5943.З.Арр, РЙуэ. 1990, ч.68, М 12, р,6187 -6190,сти роста пленок, формируют поток плазмы по меньшей мере тремя осесимметрично расположенными сходящимися струями ниэкотемпературной плазмы атмосферного давления, ггри этом осаждение пленки проводят при прохождении подложки через зону реакции не менее одного раза,