RU172351U1 - Устройство для электронно-лучевого осаждения оксидных покрытий - Google Patents
Устройство для электронно-лучевого осаждения оксидных покрытий Download PDFInfo
- Publication number
- RU172351U1 RU172351U1 RU2017113172U RU2017113172U RU172351U1 RU 172351 U1 RU172351 U1 RU 172351U1 RU 2017113172 U RU2017113172 U RU 2017113172U RU 2017113172 U RU2017113172 U RU 2017113172U RU 172351 U1 RU172351 U1 RU 172351U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- holder
- crucible
- electron beam
- chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Заявляемое техническое решение относится к области плазменной техники, может быть использовано в электронно- и ионно-лучевой технологии, а также в технологии тонких пленок.Сущность полезной модели заключается в том, что в известном устройстве, включающем рабочую камеру, электронный источник, тигель с испаряемым материалом, держатель с размещенной на нем подложкой, на фланце рабочей камеры расположен второй электронный источник, ориентированный так, что его ось пересекает подложку на расстоянии Δ от центра подложки, равном половине ее радиуса, держатель подложки имеет электропривод, обеспечивающий вращение держателя относительно оси, проходящей через держатель и тигель, и в камере поддерживается давление кислорода 10-20 Па.Выполнение совокупности указанных признаков позволяет достичь цели полезной модели - повышения однородности наносимого оксидного покрытия при сохранении его стехиометрии.
Description
Заявляемое техническое решение относится к области плазменной техники, может быть использовано в электронно- и ионно-лучевой технологии, а также в технологии тонких пленок. Известно устройство электронно-лучевого испарения (Electron beam evaporator, патент США US 3467057 А). Устройство включает в себя электронный источник с термокатодом, расположенный в рабочей камере, систему отклонения электронного пучка, тигель с испаряемым материалом и держатель подложки, расположенный напротив испарителя. Из-за наличия термокатода давление в камере не может превышать 0,01 Па. При испарении оксидов имеет место их частичное разложение, результатом чего становится осаждение нестехиометрического покрытия с недостатком кислорода, что ухудшает диэлектрические свойства покрытия. Кроме того, неподвижный держатель подложки не обеспечивает однородность покрытия по всей площади подложки.
Известно также устройство для нанесения покрытий (Патент РФ № RU 2496912 «Способ нанесения покрытий электронно-лучевым испарением в вакууме»), в котором электронный источник, создающий электронный пучок, расположен на фланце рабочей камеры. В камере расположены тигель с испаряемым веществом и держатель подложки. Кроме того, рядом с держателем подложки расположены электроды. На эти электроды, служащие анодом, и тигель подается напряжение, обеспечивающее зажигание разряда в парах испаряемого вещества. Это техническое решение, во-первых, улучшает адсорбцию падающих на подложку частиц и, во-вторых, позволяет контролировать скорость осаждения покрытия путем отслеживания тока разряда. Недостаток устройства также состоит в том, что в случае испарения оксида, осаждающийся на подложку диэлектрический слой неизбежно оказывается с дефицитом кислорода, что ухудшает диэлектрические свойства. Использование в устройстве термокатодного электронного источника не позволяет поднять давление активного газа, например, кислорода, выше 0,01 Па. Как и в предыдущем устройстве, держатель подложки неподвижен, что не может обеспечить однородность покрытия.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для формирования оксидных слоев, предложенное в способе осаждения оксидных покрытий (Патент США US 6608378 В2 Formation of metal oxide gate dielectric). В этом устройстве электронный источник расположен в рабочей камере. Система отклонения электронного пучка обеспечивает его попадание на тигель с испаряемым материалом. Держатель подложки расположен напротив тигля. Внутри камеры расположен ионный источник, формирующий пучок ионов кислорода, направляемый на подложку. Ионы кислорода обеспечивают реакцию окисления. Недостаток устройства состоит в невозможности обеспечения однородности покрытия из-за неподвижности подложкодержателя. К неоднородности покрытия приводит наличие диаграммы направленности потока испаренного вещества и неоднородного распределения плотности потока ионов в ионном пучке.
Цель заявляемого технического решения состоит в повышении однородности наносимого оксидного покрытия при сохранении его стехиометрии. Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем рабочую камеру, электронный источник, тигель с испаряемым материалом, держатель с размещенной на нем подложкой, на фланце рабочей камеры расположен второй электронный источник, ориентированный так, что его ось пересекает подложку на расстоянии Δ от центра подложки, равном половине ее радиуса, держатель подложки имеет электропривод, обеспечивающий вращение держателя относительно оси, проходящей через держатель и тигель, и в камере поддерживается давление кислорода 10-20 Па. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение однородности наносимого оксидного покрытия при сохранении его стехиометрии.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, представленным на Фиг. На верхнем фланце рабочей камеры 1, откачиваемой механическим форвакуумным насосом, установлен плазменный электронный источник 2, создающий сфокусированный электронный пучок 3. В рабочей камере размещен тигель 4 с испаряемым материалом. В камере расположен держатель 5 с закрепленной в нем подложкой 6. На боковом фланце камеры установлен второй плазменный электронный источник 7, генерирующий расфокусированный электронный пучок 8. Ось источника пересекает подложку на расстоянии Δ от центра подложки, равном половине ее радиуса. Держатель подложки имеет электропривод 9, обеспечивающий вращение держателя относительно оси, проходящей через держатель и тигель. Оба электронных источника снабжены фокусирующими системами 10, позволяющими изменять фокусировку пучков. Отличие от прототипа состоит в использовании для облучения подложки электронного источника вместо ионного, а также наличия электропривода, обеспечивающего вращение подложкодержателя.
Устройство работает следующим образом. По достижении в рабочей камере предельного давления, обеспечиваемого форвакуумным насосом, в камеру напускают кислород до давления 10-20 Па. Затем включают источник расфокусированного электронного пучка, облучающий подложку. Этот пучок производит ионизацию кислорода, повышая его реакционную способность. Одновременно он нагревает поверхность подложки, что в последующем благоприятно сказывается на структуре растущего покрытия. После этого включают электропривод, обеспечивающий вращение подложкодержателя и источник сфокусированного электронного пучка, испаряющий материал, находящийся в тигле. Продукты испарения, попадая на подложку, осаждаются на ней, формируя покрытие.
Использование для облучения подложки электронного источника вместо ионного позволяет обеспечить ряд положительных эффектов. Электронный пучок с энергией в единицы килоэлектроновольт при давлениях 10-20 Па распространяется на расстояние 10-20 см без существенных потерь. Ионный пучок с такими энергиями использовать нельзя из-за производимого им распыления осаждаемого покрытия. Снижение энергии ионов до значений, не превышающих сотни электронвольт, приводит к их рассеянию из-за малой длины (единицы миллиметров) свободного пробега. Электронный пучок не только повышает реакционную способность кислорода, производя ионы и атомы, но и нагревает подложку, что положительно сказывается на качестве осаждаемого покрытия. Расположение электронного источника так, что его ось пересекает подложку на расстоянии Δ от центра подложки, равном половине ее радиуса, в сочетании с вращением подложкодержателя позволяет повысить однородность осаждаемого покрытия, т.к. в этом случае повышается однородность распределения энергии электронного пучка по подложке. Диапазон давлений 10-20 Па выбран из условия обеспечения максимального количества активного кислорода - ионов и атомов. При давлении менее 10 Па это количество снижается благодаря возрастанию длины свободного пробега электронов. Давления выше 20 Па нарушают работу электронных источников из-за пробоя ускоряющего промежутка. Повышение однородности наносимого оксидного покрытия при сохранении его стехиометрии достигается сочетанием трех факторов: диапазона давления кислорода, наличия источника расфокусированного электронного пучка, облучающего подложку, и вращения подложкодержателя.
Полезный эффект от использования предлагаемого устройства продемонстрирован в эксперименте. Вакуумная установка оснащена двумя электронными источниками с плазменными катодами. В тигель помещен брусок кварца размером 20×20×10 мм. В качестве подложки в подложкодержателе закреплена полированная пластина кремния диаметром 76 мм. В камеру напускался кислород до давления 15 Па. Включенный после этого источник расфокусированного электронного пучка создавал пучок с энергией 3 кэВ и током 30 мА. Затем был включен привод держателя подложки, обеспечивший вращение со скоростью 1 оборот в секунду. Включение источника сфокусированного электронного пучка с энергией 10 кэВ и током 100 мА вызвало нагрев бруска кварца, в результате чего через 30 с после включения началось испарение материала. Процесс продолжался в течение пяти минут, после чего были выключены оба электронных источника и электропривод держателя подложки. Через пять минут после выключения подложка была извлечена из камеры. Покрытие имело цвет, одинаковый по всей подложке, и изменяло окраску при наклоне подложки. Измерения толщины, выполненные с использованием эллипсометра «ЛЭФ-3М», дали значения толщины в интервале 590-600 нм и показателя преломления 1,44-1,46.
Эксперимент, выполненный в аналогичных условиях с неподвижным подложкодержателем, привел к получению пленки оксида кремния с толщиной, изменяющейся по подложке, в пределах 570-620 нм и показателем преломления 1,44-1,49. Сравнение результатов указывает на полезный эффект при использовании предлагаемого технического решения.
Claims (1)
- Устройство для электронно-лучевого осаждения оксидных покрытий, включающее рабочую камеру, электронный источник, тигель с испаряемым материалом, держатель с размещенной на нем подложкой, отличающееся тем, что на фланце камеры расположен второй электронный источник, ориентированный так, что его ось пересекает подложку на расстоянии Δ от центра подложки, равном половине её радиуса, держатель подложки имеет электропривод, обеспечивающий вращение держателя относительно оси, проходящей через держатель и тигель, и в камере поддерживается давление кислорода 10-20 Па.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017113172U RU172351U1 (ru) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | Устройство для электронно-лучевого осаждения оксидных покрытий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017113172U RU172351U1 (ru) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | Устройство для электронно-лучевого осаждения оксидных покрытий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU172351U1 true RU172351U1 (ru) | 2017-07-05 |
Family
ID=59310388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017113172U RU172351U1 (ru) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | Устройство для электронно-лучевого осаждения оксидных покрытий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU172351U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2657896C1 (ru) * | 2017-09-11 | 2018-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для синтеза покрытий |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6608378B2 (en) * | 2001-02-09 | 2003-08-19 | Micron Technology, Inc. | Formation of metal oxide gate dielectric |
RU2265078C1 (ru) * | 2003-09-23 | 2005-11-27 | Гба С.А. | Установка для электронно-лучевого нанесения покрытий |
RU2407100C1 (ru) * | 2009-10-26 | 2010-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационно-технологический центр "Новые материалы и технологии" | Двухпучковый ионный источник |
RU2421543C2 (ru) * | 2006-09-22 | 2011-06-20 | Улвак, Инк. | Вакуумное обрабатывающее устройство |
-
2017
- 2017-04-17 RU RU2017113172U patent/RU172351U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6608378B2 (en) * | 2001-02-09 | 2003-08-19 | Micron Technology, Inc. | Formation of metal oxide gate dielectric |
RU2265078C1 (ru) * | 2003-09-23 | 2005-11-27 | Гба С.А. | Установка для электронно-лучевого нанесения покрытий |
RU2421543C2 (ru) * | 2006-09-22 | 2011-06-20 | Улвак, Инк. | Вакуумное обрабатывающее устройство |
RU2407100C1 (ru) * | 2009-10-26 | 2010-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационно-технологический центр "Новые материалы и технологии" | Двухпучковый ионный источник |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2657896C1 (ru) * | 2017-09-11 | 2018-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для синтеза покрытий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mattox | Physical vapor deposition (PVD) processes | |
WO2010018639A1 (ja) | 蒸着装置及び薄膜デバイスの製造方法 | |
CN216808955U (zh) | 一种有效提高薄膜密度的卷对卷电子束镀膜设备 | |
RU172351U1 (ru) | Устройство для электронно-лучевого осаждения оксидных покрытий | |
US3492215A (en) | Sputtering of material simultaneously evaporated onto the target | |
WO2014189895A1 (en) | Small feature size fabrication using a shadow mask deposition process | |
WO2008136130A1 (ja) | プラズマ発生装置およびこれを用いた成膜方法並びに成膜装置 | |
WO2010001718A1 (ja) | 蒸着装置及び薄膜デバイスの製造方法 | |
JP2004197207A (ja) | 薄膜形成装置 | |
JP2008280579A (ja) | 電子ビームスパッタリング装置 | |
RU2726187C1 (ru) | Устройство для обработки изделий быстрыми атомами | |
RU2657896C1 (ru) | Устройство для синтеза покрытий | |
JPS63286570A (ja) | 薄膜形成装置 | |
Gui et al. | Study on discharge characteristics of anode layer ion source based on PIC-MCC simulation | |
CN113718219B (zh) | 薄膜沉积方法及薄膜沉积设备 | |
TWI720651B (zh) | 成膜裝置 | |
JPH01255663A (ja) | 真空蒸着方法及び真空蒸着装置 | |
JPH0214426B2 (ru) | ||
CN101864559A (zh) | 一种栅网磁控溅射蒸铪的方法 | |
JPH0488165A (ja) | スパッタ型イオン源 | |
RU2023742C1 (ru) | Способ нанесения защитно-декоративных и износостойких покрытий | |
CN114182212A (zh) | 一种使用真空紫外光提高气相沉积过程离化率的方法 | |
KR20020053010A (ko) | 박막형성방법 및 장치 | |
Huh et al. | Characteristics of Critical Pressure for a Beam Shape of the Anode Type Ion Beam Source | |
JPS5739169A (en) | Preparation of thin film vapor deposited object |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190418 |