Устройство для термического испарения материалов в вакууме

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ

Союз Соввтских

Социалистических

Республик

<>863717 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 071279 (21) 2849556/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетОпубликовано 15.09.81. Ьюллетень Nct 34

Дата опубликоваиия описания 150981 (51)М. Кл

С 23 С 13/12

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 62 1. 7 9 3. .14(088.8) (72) Авторы изобретения

Ч.В. Мачюлайтис, П.П. Мишкинис и В.Ю. ГружинскиС

Ордена Трудового Красного Знамени инстнтут физики полупроводников AH Литовской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ИСПАРЕНИЯ

МАТЕРИАЛОВ В ВАКУУМЕ

Изобретение 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 отверстий, при этом один полюс источника 15 питания подключен к свободной крышке контейнеров. Материал (шихта) загружается через испарительные отверстия (1).

В этом испарителе нельзя осуществить напыление вертикально вниз и создавать потоки (одновременно или раздельно) для напыления вертикальных плоскостей напыляемых объектов, т.е. напыление в боковых направлениях, а возможно напыление лишь вверх, а также нельзя регулировать сечением потока испаряемого вещества. Кроме того, конструкция такого 30 испарителя сложна, экономичность и качество слоев невысокие.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для термического испарения материалов в вакууме, содержащее кваэиэамкнутый испаритель, выполненный в виде контейнера закрытого типа с отверстиями для выхода пара, расположенными но поперечной образующей контейнера, и для загрузки испаряемого материала (2).

Недостатком этого испарителя является сложность конструкции.

Цель изобретения - упрощение конструкции.

Цель достигается тем, что в устройстве для термического испарения материалов в вакууме, содержащем квазизамкнутый испаритель, выполненный в виде контейнера закрытого типа с отверстиями для выхода пара, расположенными по поперечной образующей контейнера, и для загрузки испаряемого материала, дно контейнера расположено под углом 10-20 к горио зонту, а отношение длины контейнера к его высоте не менее 6.

На чертеже схематически изображено устройство, разрез.

863717

Устройство состоит из контейнера

1 закрытого типа, токоподводов 2, выполненных цельно с телом, контейнера, имеющего распылительные отверстия 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 (показаи 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. Токоподводы 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 напыления.

Чдновременно 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 не менее чем в шесть раз больше его высоты. Следовательно, поток через патрубок 5 состоит из

30 !

Я частиц, многократно отраженных от стенок испарителя 1 ° Поэтому 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 нааылять 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 материала,.и рабочего времени.Одной 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 вылод годных напиленных слоев. Иа 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, эффективность качество пленок (особенно толстых), сокращаются непроизводительные потери дорогостоящих материалов. Особенно полезен испаритель при нанесении толстых слоев металлов или других материалов на поверхность полупроводниковых пластин, используемых в качестве затравочных и рекристаллиэуемых объектов в процессе

863717

Формула изобретения

Составитель Н.Серебрянникова

Редактор М. Циткина Техред A. Савка Корректор М. Шароши

Эаказ 7711/43

Тираж 1051 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зонной плавки с градиентом температуры, для получения барьеров Шотки плоскостных выпрямляющих или омических контактов и т.д.

Устройство для термического испарения материалов в вакууме, содержащее 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 целью упрощения конструкции, дно контейнера расположено нод углом 10-20 к горизонту, а отношение длины контейнера к его высоте не менее 6.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 476342, кл. С 23 С 13/12, 1975.

2 ° Catalog R.D. Mathis Compang, .

1968, с. 27-28 (прототип) .