Электродный узел для высокочастотного распыления Советский патент 1976 года по МПК H01J19/62 

(54) ЭЛЕКТРОДНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО РАСПЫЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике нанесения покрытий в вакууме и может быть использовано при получении тонких пленок различных материалов высокочастотным распылением.

Известны высокочастотные электроды для распыления непроводящих материалов, диэлектриков и полупроводников, основными недостатками которых являются малая скорость распыления, малая величина удельной мощности, прикладьшаемой к мишени, больпше емкостные потери, возможность пробоя между электродом и заземленным экраном 1 .

Наиболее близким техническим решением к предложенному является электродный узел, которьш содержит мишень, закрепленную на электроде, соединенном с вводом в виде коаксиальных трубок для циркуляции хладагента, расположенных внутри корпуса и изолированных от него глубоким вакуумом 2.

Основным недостатком этого устройства является плохой теплоотвод от распьшяемой мишени из-за большого термосопротивления между контактирующими плоскостями мишени и электрода, находящимися в области глубокого вакуума (Ру 1 10 торр и выще), а также из-за наличия на

мишени зоны, не контактирующей с охлаждаемым электродом.

Вследствие плохого теплового контакта происходит перегрев мишени, ее растрескивание, коробление. Неравномерный нагрев ведет к неравномерному распылению и, следовательно, к неравномерной толщине пленки на подложке.

Целью изобретения является улучшение охлаждения мишени.

Поставленная цель достигается тем, что между корпусом и электродом расположен изолятор, герметично соединенный с ними.

При такой конструкции торец высокочастотного водоохлаждаемого электрода и смонтированная на нем диэлектрическая мищень располагаются в области низкого вакуума.

Уменьшается термическое сопротивление между контактирующими плоскостями мищени и электрода, обеспечивается контакт водоохлаждаемого электрода со всей плоскостью мишени, улу гшаются чистота и качество напыляемых пленок, поскольку органического уплотнителя нет в рабочем объеме технологической камеры.В результате создаются условия для хорошего теплового контакта между мишенью и электродом, увеличивается надежность

работы ввода, повышается производительность труда.

На чертеже показан предложенньш электродный узел, продольный разрез.

Электродньш узел состоит из цилиндрического заземленного корпуса 1, изоляторов 2 и 3, высокочастотного водоохлаждаемого электрода 4, диэлектрической мишени 5, внутренней 6 и наружной 7 трубок для подачи и слива воды, патрубка 8, соединенного с автономной системой откачки, шины 9 и экрана 10. Узел располагают в вакуумной камере 11.

В электродном узле следует различать три нодсборки: первая неразъемная подсборка: электрод 4, сваренньш вакуумноплотно с водоохлаждаемыми трубками б и 7, имеющими в средней части приваренные сильфонные компенсаторы; вторая неразъемная подсборка: металлокерамические изоляторы 2 и 3, вакуумноплотно припаянные к цилиндрическому корпусу 1 и к элементам, расположенным слева от изолятора 3 и справа от изолятора 2; фланец, вакуумноплотно приваренный к корпусу 1 и расположенный около изолятора 2, и сильфонньш фланец для откачки; третья подсборка: экран 10, состоящий из двух частей (диска и обечайки с продольной плоскостью раэъема), соединенных между собой и с корпусом 1 винтами.

Вакуумноплотное разъемное соединение узла с корпусом 11 (например, вакуумной технологической камерой) осуществляется двумя фланцевыми соединениями с металлическими прокладками, одно из которых снабжено сильфонным компенсатором.

Внутри цилиндрического корпуса 1 и технологической камеры 11 создают глубокий вакуум порядка 1 10 - 1-10 торр. Затем в камеру 11 напускают инертный газ до давления 1 торр. Далее включают подачу хладагента по внутренней трубке для охлаждения электрода 3. Путем подачи на электрод 4 через шину 9 напряжения высокой частоты от генератора в камере 11 зажигают тлеющий разряд.

Ионы и электроны тлеющего разряда бомбардируют поочередно диэлектрическую мишень 5. Выбитые из диэлектрической мишени молекулы осаждаются на подложке, установленной напротив мишени. Для увеличения скорости напыления ввод снабжен магнитными катушками, установленными снаружи камеры 11. При применении предложенного узла в производстве достигается экономия за счет: а) более длительного срока службы распыляемой мишени, изготавливаемой из дорогостоящих полупроводниковых материалов (например, на основе кремния) путем устранения растрескивания, коробления, перегрева, вызьшаемых плохим теплоотводом; б) увеличения процента выхода годных

изделий путем более равномерного распыления (при более равномерном нагреве мишени) и формирования пленок на подложках; в) применения узла в низкотемпературных плазмохимических процессах получения пленок нитрида кремния на

различных изделиях электроники; г) более высокой производительности оборудования при встраивании узла в установки и линии непрерьюного действия для массового производства элементов интегральных схем.

Формула изобретения

Электродньш узел для высокочастотного распыления, содержащий мищень, закрепленную на электроде, соединенном с вводом в виде коаксиальных трубок для циркуляции хладагента, расположенных внутри корпуса и изолированных от него, отличающийся тем, что, с целью улучшения охлаждения мшпени, между корпусом и электродом расположен изоЛятор, герметично соединенньш с ними.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2.The JofnaC of Yacuuni Science and Technology 7,N2, 1970, p. 343-346. (прототип)