Устройство для молекулярно-лучевой эпитаксии Советский патент 1991 года по МПК C30B23/08 

fe

Использование: в технологии получения тонкопленочных многослойных покрытий. Устройство содержит вакуумную камеру, в которой размещены подложки и источник молекулярных пучков. Источник выполнен в виде кольцевой камеры с отверстиями на внутренней поверхности. Отверстия могут быть выполнены в виде кольцевой щели. Кольцевая камера может быть выполнена из отдельных независимых секторов. Для обеспечения непрерывности процесса источник молекулярных пучков соединен с питателем через трубку, снабженную компенсатором. Источник может быть соединен с питателем через тигель, снабженный нагревателем. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к вакуумной технике и может быть использовано в технологии получения тонкопленочных многослойных покрытий.

Целью изобретения является повышение однородности и плотности молекулярных пучков и эффективности использования испаряемого материала, а также обеспечения непрерывности процесса.

На фиг.1 дан продольный разрез устройства; на фиг.2,- продольный разрез устройства с использованием тигля: на фиг.З - узел I на фиг.2: на фиг.4 - то же, вариант исполнения; на фиг.5 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.6 - узел II на фиг.2.

Устройство содержит вакуумную камеру 1 состыковочными патрубками 2. к которым присоединены вакуумные клапаны 3. В верхней части камеры 1 установлен многостепенной манипулятор 4, обеспечивающий перехват подложки 5, подаваемой через клапан 3 на штыри 6 нагревателя 7 и проведение технологических операций. В нижней части камеры установлены на фланце 8 стандартные источники молекулярных пучков 9. Внутри камеры 1 расположены защитные охлаждаемые экраны, выполненные из двух частей неподвижной 10, размещенной на фланце 8, и подвижной 11, установленной с возможностью перемещения и снабженной приводом 12. Для подвода жидкого азота и отвода газообразного предусмотрены штуцеры 13 и 14. которые у подвижного экрана 11 снабжены упруго деформируемыми змеевиками 15. Источник молекулярных пучков веществ выполнен в виде кольцевой

0 iO

:CJ

камеры 16, на внутренней поверхности ко .торой выполнены отверстия 17. В варианте исполнения (фиг.4) отверстия 17 заменены кольцевой щелью 18. Для устранения конденсации веществ в камере 16. а также под- держивания заданного давления паров, камера 16 снабжена электронагревателем 19, установленным на изоляторы 20 и 21, и экраном 22. Полость кольцевой камеры 16 соединена с питателем 23 веществ с по- мощью трубки 24, снабженной компенсатором 25. На питающей магистрали камера 16 - питатель 23 установлен вентиль 26. Камера 16 может быть выполнена из отдельных независимых секторов.

В варианте исполнения (фиг.2) камера 18 соединена с питателем 23 через тигель 27, окруженный электронагревательной спиралью 28, закрепленной в изоляторах 29 и помещенный в корпус 30. Для контроля температуры испаряемого вещества предусмотрена термопара 31.

Работа устройства может быть описана на примере использования варианта исполнения с тиглем (фиг,2).

При нагреве электрической спирали 28 происходит испарение вещества в тигле 27. Пары, поступая через трубку 25 в кольцевую камеру 16, систему отверстий 17 или щель 18. формируют молекулярный пучок, на- правленный на подложку 5.

Для исключения конденсации веществе а камере 16, что может привести к колебаниям давления паров и появлению неоднородности молекулярного пучка во времени. камеру 16 нагревают нагревателем 19.

Однородность молекулярного лучка обеспечивается оптимизацией геометрических размеров (расстояния до подложки, угла наклона длины и ширины -кольцевой щели или системы отверстий для формирования молекулярных пучков). Такая оптимизация позволяет получить молекулярный пучок с высокой степенью однородности (0,1-0,5%), интенсивности ( тор) без кластеров и капель. Это позволяет улучшить

однородность пленок по диаметру подложек. Источник молекулярных пучков может устанавливаться на небольших расстояниях от подложек, что обеспечивает ограничение молекулярного пучка в пространстве и позволяет сократить расход испаряемого материала в 10-100 раз.

В случае использования заявляемых источников для формирования молекулярных пучков (например, с большой плотностью потока) можно проводить рост пленки без вращения подложки, что позволяет вести исследования in situ методами ДЕЗ и эллип- сометрии и упростить конструкцию манипулятора, убрав привод вращения подложки.

Формула изобретения

04

te2

ш, №$

CUOOil

S

еад