Устройство для термического испарения материалов в вакууме

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ Союз СоввтскихСоциалистическихРеслублик и 1863717(22) Заявлено 07.1279 (21) 2849556/18-21с присоединением заявки йо -(51)М. Кл. С 23 С 13/12 Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения н .щЧ,В. Мачюлайтис, П.П. Мишкинис и В,Ю, ГвужийскиСОрдена Трудового Красного Знамени инстнтут физики полупроводников АН Литовской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ИСПАРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ВАКУУМЕИзобретение относится к оборудованию вакуумной техники и может быть использовано для нанесения пленок (ю особенности толстых) металлов и других материалов термическим испарением, в частности на поверхность полупроводниковых пластин.Известен испаритель, состоящий из цилиндрического контейнера закрытого типа с отверстиями по образующей и нагревателя, выполненного в виде плоской пластины, которая укреплена консольно на торцовой крышке внутри контейнера напротив отверс" тий, при этом один полюс источника 15 питания подключен к свободной крышке контейнеров. Материал (шихта) загружается через испарительные отверстия 1).20В этом испарителе нельзя осуществить напыление вертикально вниз и создавать потоки (одновременно или раздельно) для напыления вертикальных плоскостей напыляемых объектов, т.е. напыление в боковых направле" ниях, а возможно напыление лишь вверх, а также нельзя регулировать сечением потока испаряемого вещест. ва. Кроме того, конструкция такого 30 испарителя сложна, экономичностьи качество слоев невысокие.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являетсяустройство для термического испарения материалов в вакууме, содержащеекваэиэамкнутый испаритель, выполненный в виде контейнера закрытоготипа с отверстиями для выхода пара,расположенными но поперечной образующей контейнера, и для загрузки испаряемого материала (21.Недостатком этого испарителя является сложность конструкции,Цель изобретения - упрощение конструкцииЦель достигается тем, что в устройстве для термического испаренияматериалов в вакууме, содержащемквазизамкнутый испаритель, выполненный в виде контейнера закрытоготипа с отверстиями для выхода пара,расположенными по поперечной образующей контейнера, и для загрузки испаряемого материала, дно контейнерарасположено под углом 10-20 к гориозонту, а отношение длины контейнерак его высоте не менее б,На чертеже схематически изображено устройство, разрез.Устройство состоит из контейнера 1 закрытого типа, токоподводов 2, выполненных цельно с телом, контейнера, имеющего распылительные отверс" тия 3 "с заслонками 4, на которых установлены патрубки 5, и отверстия б для загрузки материала, снабженные заслонкой 7.В контейнере находится испаряемый материал .8, направленный (концентрированный) поток 9 которого выводится из испарителя (показан случай использования лишь одного нижнего распылительного отверстия). Ниже контейнера расположены плоская разогреваемая подставка 10 и партия плоских объектов 11, на которые наносятся слои испаряемого вещества. Токо- подводы 2 крепятся через отверстия с помощью гаек к охлаждаемым проточной водой токовводам 12 вакуумной установки, Сопротивление токоподводов 2 значительно меньше сопротивления контейнера, так что практически вся подводимая мощность выделяется в контейнере. Контейнер может быть выполнен, например, иэ чистого тантала, молибдена, вольфрама и других тугоплавких металлов.Испаритель работает следующим образом.Испаряевый материал загружается через отверстие б, после чего отверстие закрывается заслонкой 7. Если испарение производится лишь через нижний патрубок 5, совмещенный полностью или частично (в зависимости от суммарной площади поверхности пластин в напыляемой партии) с соответствующим отверстием 3, остальные отверстия 3 закрываются заслонкой 4. Наныляемые объекты 11 кладутся на плоскую, например графитовую, подставку 10, Иэ установки откачивается воздух, после чего с помощью плавного регулирования подводимой мощности, подставка 10 разогревается до нужной температуры. Затем пропусканием электрического регулируемого тока через испаритель последний разогревается до температуры, необходимой для создания нужной плотности частиц испаряемого вещества в потоке через патрубок 5. (в данном случае нижний). Толщина получаемых пленок определяется скоростью и временем процесса напыленияЧдновременно с напылением в нижнем направлении при необходимости возможно производить напыление того же материала на объекты, расположенные против боковых и верхнего патрубков.Испаряемый материал 8 расположен в нижней части испарителя 1, длина которого неменее чем в шесть раз больше его высоты. Следовательно, поток через патрубок 5 состоит из 5 0 5 20 25 36 33 40 45 Я частиц, многократно отраженных от стенок испарителя 1Поэтому макрочастицы в данном потоке отсутствуют.Конструкция такого устройства проста. Кроме того, она более долго- вечна, более экономична. Полезное использование испаряемого материала достигает 0,85 и более, Качество напыляемых пленок, в том числе и очень толстых, высоко. Достигается повышение производительности труда.При испарении в нижнем направлении значительно сокращается время, необходимое для крепления Пластин (они .просто кладутся на подставку), Создается возможность нааыейть под концентрированными, управляемыми по сечению потоками одновременно в четырех направлениях. Наличие заслонок с патрубками обеспечивает строго направленное испарение, в результате чего не только экономно используется материал, но и отпадает необходимость в частой Очистке рабочего объема вакуумной аппаратуры от осевшего иснаряемого материала, т.е. уменьшаются непроизводительные затраты материалаи рабочего времени.Од" ной загрузки материала хватает на напыление многих партий объектов или же для напыления их в течение длительного времени, т,е.создание пленок большой толщины, Коицентрйрованное напыление на объекты в нижнем направлении обеспечивает получение даже очень толстых (до 0,5 мм и более) пленок при высокой их однородности по толщине. Испаряемый материал расходуется рационально, так как отсутствуют паразитные потоки, а сечение полезного потока регулируется. Повышается вы.сод годных напиленных слоев. На поверхности пластин, если напыление производить в нижнем и боковых направлениях, Отсутствуют ненапыленные области - дефекты крепления. Процентное отношение максимального отклонения толщины слоя от средней толщины в данной партии составляет не более 0,53 при напылении в нижнем направлении. Таким образом, напыляются слои, равномерные по толщине.Испаритель может широко использоваться как в серийном, так и в лабораторном производстве тонких и в особенности толстых пленок. При этом значительно повышаются производительность труда, эффективностькачество пленок (особенно толстых),сокращаются непроизводительные потери дорогостоящих материалов, Особенно полезен испаритель при нанесении толстых слоев металлов илидругих материалов на поверхностьполупроводниковых пластин,используемых в качестве затравочных и рекристаллиэуемых объектов в процессе863717 Формула изобретения 10 Составитель Н.Серебрянниковаедактор М. Циткина Техред А, Савка Корр Шарош аказ 7711/43 Тираж 1051 ВНИИПИ Государ по делам изо 035, Москва, ЖПодпомитета СССРоткрытийая наб д. 4 сно енноготений и Раушс лиал ППП фПатент, г, Ужгород, ул. Проектная зонной плавки с градиентом температуры, для получения барьеров Шоткиплоскостных выпрямляющих или омических контактов и т.д. Устройство для термического испарения материалов в вакууме, со" держащее квазизамкнутый испаритель, выполненный в виде контейнера закрытого типа с отверстиями для выхода пара, расположенными по поперечной образующей контейнера, и для загруз-,ки испаряемого материала, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюупрощения конструкции, дно контейне"ра расположено нод углом 10-20 кгоризонту, а отношение длины контейнера к его высоте не менее 6.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 476342, кл. С 23 С 13/12, 1975.2Са 1 абод И.Э. МаЖ 1 з Союрапд,1968, с. 27-28 (прототип) .