автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование влияния конструкции установки параметров процесса магнетронного распыления и распыления ионным пучком на строение пленок

РГб од

1 5 ДЕК 1996

На правах рукописи

БЕСОГОНОВ Валерий Валентинович

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВКИ И ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ И РАСПЫЛЕНИЯ ИОННЫМ ПУЧКОМ НА СТРОЕНИЕ ПЛЕНОК.

Специальность: 05.12.13 Системы и устройства радиотехники и связи.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Москва - 1996

Работа выполнена в Физико - техническом институте УрО РАН г. Ижевск.

Научный руководитель: кандидат химических наук

БЕЛЯНИН А.Ф.

Официальные оппоненты: доктор физико - математических наук,

профессор САМОЙЛОВИЧ М.И.

кандидат технических наук МИТРОФАНОВ Е. А.

Ведущая организация: Институт микроэлектроники РАН

Защита диссертации состоится "_5_" декабря 1996 г. в 14°0 часов на заседании специализированного совета К 110.02.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в АООТ Центральный научно-исследовательский технологический институт "ТЕХНОМАШ" по адресу: 121355, Москва, ул. Ив. Франко, д.4.

Отзыв на реферат, подписанный и заверенный печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АООТ Центральный научно-исследовательский технологический институт "ТЕХНОМАШ".

Автореферат разослан "29" октября 1996 г.

Справки по телефону: (095) 144-86-95

Ученый секретарь специализированного совета К110.02.01 кандидат технических наук, с.н. с. ^/Л.^ л Э. А. САХНО.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время продолжает интенсивно развиваться область технологии получения тонких пленок сложного состава и пленок нитридов. До недавнего времени широкое распространение тело оборудование термического испарения вещества в вакууме с последующим осаждением тонких пленок на подложках. После освоения промышленностью методов распыления поверхности твердых тел бомбардировкой ускоренными частицами установки маг-нетронного распыления и распыления ионным пучком стали конкурировать, а в последнее время получать предпочтение, в перспективных технологических процессах. В ионно - плазменных методах технологов привлекает возможность получения пленок практически любых (чистых и смесей) веществ на одном типе установок, пригодность процесса для создания установок и линий непрерывного действия. Но при внимательном рассмотрении ионно-плазменных процессов выяснилось, что при бомбардировке смеси веществ пучком ускоренных частиц наблюдается преимущественное распыление отдельных компонентов и происходит изменение состава поверхностного слоя. Эти процессы приводят к отличию состава пленки от состава исходной смеси. На примере получения гонких пленок из материала, обладающего свойствами высокотемпературной сверхпроводимости, обнаружено, что при использовании магнетронного распыление невозможно получить пленки с небольшим содержанием легирующей примеси (0,2-5 ат.%), а при распылении мишени ионным пучком распространение метода сдерживает его низкая производительность. Сопоставляя скорости роста пленок при использовании магнетронного источника и источника ионов, а также решив проблему совмещения этих методов в одном технологическом процессе с одновременной их работой, открываются возможности получения не только легированных пленок с дозированным внесением необходимых элементов, но и пленок с изменением содержания легирующей примеси по толщине. До начала настоящей работы такое оборудование не разрабатывалось.

Для обеспечения одновременной работы магнетронного и газового ионного источника появилась необходимость поддерживания рабочего давления в рабочей камере одновременно с обеспечением определенного расхода рабочего газа, протекающего через ионный ис-

точник. Это требует введения в состав откачной магистрали вакуумного поста узла, способного плавно изменять проводимость трубопровода в начальный момент его открывания. Известные затворы в режиме дросселирования обеспечить необходимую точность поддерживания давления не смогли, поэтому необходима разработка специального клапана-дросселя, обеспечивающего надежное перекрывание трубопроводов в закрытом положении и требуемую точность дросселирования откачной магистрали при работе технологических источников.

Пленки нитридов веществ (например, A1N) привлекают внимание тагами физико-химическими свойствами, как высокая теплопроводность, твердость, износостойкость и др. Тонкие пленки A1N применяются для защиты резистивных нагревательных элементов и проводников тонкопленочных термопечатающих матриц от окисления и механического воздействия; для защиты поверхности измерительных и оптических растров в датчиках линейных и угловых перемещений, как пьезоэлектрический материал в акустоэлектронике, подслой в СВЧ-устройствах и т.д. Определено, что определяющим фактором высоких потребительских свойств пленок является их внутреннее строение. Однако в России до начала данной работы отсутствовало серийное оборудование, пригодное для выращивания пленок A1N и не исследовалось влияние конструкции установки и магнетрона на строение пленок. В данной работе на основе выявленных зависимостей параметров процесса роста пленки и влияния конструкции оснастки на степень кристалличности, угол разориентадаи кристаллитов и другие свойства пленки предложен вариант модернизации серийной установки КАТОД-1М для выращивания пленок A1N.

На модернизированной установке КАТОД-1М получены пленки A1N для защиты резистивных нагревательных элементов тонкопленочных термопечатающих матриц, а на установке для осаждения легированных пленок - тонкие пленки BigSr^CaCUgOg.

Целью настоящей работы является:

Выполнение комплекса исследований, направленных на создание вакуумных установок для выращивания пленок A1N, получения легированных пленок, в том числе с изменяемым содержанием легирующего элемента по толщине пленки, а также реализации технологических процессов выращивания этих пленок на предложенном оборудовании и в частности:

1. Выявление возможности совмещения магнетронного и ион-но-пучкового источников распыления в одном технологическом процессе.

2. Разработка установки для получения легированных тонких пленок.

3. Разработка установки для осавдения пленок A1N.

4. Разработка магнетрона для выращивания высококачественных тонких пленок A1N, по внутреннему строению близких к монокристаллическим.

5. Разработка клапана-дросселя.

6. Разработка камеры с дверью улучшенной герметичности.

7. Получение легированных тонких пленок различных материалов.

Научная новизна. В настоящей работе:

1. Впервые ионный источник распыления и магнетрон скомпано-ваны в одной рабочей камере таким образом, что имеют возможность работать одновременно с осаждением распыленных частиц материала мишеней на одну подложку. Подобраны режимы работы источников и получены пленки, обладающие свойствами высокотемпературной сверхпроводимости.

2. Впервые применен магнетрон, позволяющий получать качественные пленки нитрида алюминия с уменьшенным содержанием посторонних материалов в составе пленки.

3. Проведена модернизация серийной установки КАТ0Д-1М с целью обеспечения возможности выращивания на ней пленок A1N.

4. Впервые применен клапан-дроссель, позволяющий улучшить плавность изменения проводимости высоковакуумной магистрали. Это позволило подобрать режимы совместной работы магнетронного и ионного источников распыления.

5. Впервые применен корпус вакуумной камеры с деформируемой крышкой, позволившей улучшить герметичность соединения крышки с корпусом камеры и тем самым уменьшить величину натекания газов в рабочую камеру.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Установка в одной вакуумной камере магнетронного источника распыления и трех ионных источников, имеющих возможность одновременной работы с осаждением распыленного материала на одну подложку. Пучок первого ионного источника направлен на мишень с

легирующим материалом, второго - на мишень магнетрона, псщлоако-держатель или параллельно поверхности мииени; а пучок ускоренных частиц третьего источника направлен на подложки и может использоваться как для чистки их перед процессом осаждения пленки, так и для взаимодествия с материалом пленки в процессе ее роста.

2. Практически показана возможность выращивания на установке легированных пленок с содержанием легирующей добавки 0,2-5 ат.%, указана возможность получения пленок с переменным содержанием легирующего материала по их толщине.

3. Создание клапана-дросселя, позволяющего при заданном расходе рабочего газа через ионный источник получать в вакуумной камере любое значение вакуума (если это позволяют откачные системы). Установкой на поворотной заслонке накладок определенной геометрической формы достигнуто плавное изменение проводимости вакуумной магистрали в зависимости от угла поворота заслонки, что и обеспечивает возможность достижения большого перепада давления в вакуумных магистралях до и после заслонки.

4. Учитывая,что скорости роста пленки Allí составляют 0,3-5 мкм/ч, наиболее приемлемой конструкцией магнетрона для распыления Al является неразъемный корпус из того же металла. Этим исключается возможность попадания в зону генерации распыленных частиц материала, инородного с мишенью.

5. Поступление охлаждающей магнетрон воды на обратную сторону мишени в области ее распыления (эрозии) позволяет сиять тепловые нагрузки на остальную часть мишени. Нагрев мишени становится меньшим, в результате чего ее температурные деформации оказываются менее значительными и не влияют на направление эмиссии распыленных частиц.

6. Герметичность соединения крышка вакуумной камеры - корпус камеры улучшена за счет применения деформируемой крышки. После закрывания вакуумной камеры крышка поджимается к эласто-мерному уплотнению с помощью специальных захватов, обеспечивая предварительную деформацию кольца на необходимую для начала работы откачных средств величину. С началом откачки распределенная нагрузка со стороны атмосферного воздуха прижимает крышку к уплотнению, чем способствует улучшению герметичности стыка. Так как толщина листа, из которого сделана крышка, составляет 1-2 мм, то под действием приложенных с наружной поверхности сил она

постоянно прилегает к наружной поверхности уплотнения и равномерно распределяет нагрузку по всей его длине. Изменить геометрическую форму вдоль оси камеры крышке не позволяют ребра жесткости, размещенные на ее поверхности специальным образом.

Практическая ценность работа обусловлена тем,что:

1. Создана и внедрена установка, включающая в состав технологической оснастки магнетронный и три ионных источника, способная осаждать легированные тонкие пленки, в том числе и пленки с переменным содержанием легирующей добавки по толщине. Все источники могут работать одновременно.

2. Создана и внедрена модифицированная серийная установка КАТОД-IM, позволяющая выращивать качественные поликристаллические пленки A1N на двух сторонах подложки.

3. Создан и внедрен клапан-дроссель 122-325.20.00.00, способный выполнять функции высоковакуумного клапана и дросселя (A.C. 1702046).

4. Создан магнетрон, позволяющий устранить имеющиеся в известных магнетронах загрязнения, вносимые конструктивными элементами и разъемным соединением в корпусе (A.C. 1780344).

5. Создана и испытана камера с дверью улучшенной герметичности, позволяющая уменьшить время достижения в рабочей камере предельного вакуума (A.C. 1828878).

6. Предложен и реализован метод осаждения тонкой пленки Bi2Sr2CaCu2Oa с применением ионного и магнетронного источников.

Внедрение результатов работы.

Материалы диссертационной работы использованы:

1. В Центральном научно-исследовательском технологическом институте (ЦНИТИ, г.Москва) при нанесении защитных нитридных покрытий на тонкопленочные термопечатающие матрицы с использованием модернизированной установки КАТ0Д-1М.

Такая же установка была поставлена на п/о АЛМАЗ (г.Ростов).

2. В институте Физической химии РАН (ИФХ РАБ г.Москва) для исследовательских целей используется установка получения легированных пленок. Установка была изготовлена по договору с ЦНИТИ (г.Москва).

3. В установке магнетронного напыления для получения многослойных тонких пленок, модернизированной и изготовленной по договору КВ-15-92-104, была использована деформируемая крышка

реакционной камеры. Конструкция защищена авторским свидетельством A.C. 1828878 SU.

4. В установке для получения легированных пленок, а также установке КВАНТ-М, разработанных НИИ ВЭМ (г.Ижевск) использован клапан-дроссель 122-Э25.20. 00.00. Конструкция защищена авторским свидетельством А.С. 1702046 SU.

5. В ЦНИТИ (г.Москва) для нанесения защитных нитридных покрытий на модернизированном модуле установки ЛНД ПЛАЗМА был использован магнетрон с цилиндрической распыляемой поверхностью.

Экономический эффект от внедрения результатов работы, подтвержденный актами, составил 55 млн. рублей.

Апробация. Результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции по конструктивно-технологическому обеспечению качества микро- и радиоэлектронной аппаратуры при проектировании и производстве (Ижевск, 1988); Научно-технической конференции по разработке и применению методов и средств ускоренных испытаний продукции на надежность (Ижевск, 1988); третьем и четвертом Межрегиональных совещаниях по тонким пленкам в электронике (Йошкар-Ола, 1992, Улан-Удэ, 1993 ); второй Международной конференции по радиационному воздействию на материалы ТЯР (С-Петербург, 1992); втором Всесоюзном межотраслевом совещании по тонким пленкам в электронике ( Ижевск, 1991); Зональной научно-технической конференции по математическому моделированию в инженерной практике (Ижевск. 1988).

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 18 печатных работ, из них 4 авторских свидетельства.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы. Объем работы составляет 129 страниц машинописного текста, включая 35 рисунков, 2 таблицы, список цитируемой литературы из 84 наименований и 3 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, цель и научная новизна работы. Излагается содержание диссертации и формируются выносимые на защиту научные положения.

В первой главе на основе анализа литературных данных рас-

смотрено современное оборудование, предназначенное для выращивания в вакууме тонких пленок нитридов веществ и пленок сложного состава. При анализе методов получения легированных пленок рассмотрены возможности термовакуумного испарения, молекулярно-лу-чевой эпитаксии, ионной имплантаци и ионно-плазменного распыления поверхности. Отмечены преимущества установок магнетронного распыления и распыления с помощью ионных источников. Сравнив производительности этих двух методов выдвигается предложение целесообразности решения задачи совмещения этих методов в одном технологическом процессе с осаждением распыленных обоими источниками частиц на одной подложке.

Анализируя оборудование для выращивания пленок нитридов рассмотрены методы газотранспортных реакций, химического осаждения из газовой фазы, азотирования, термовакуумный, ионной имплантации, реактивного распыления ионным пучком, магнетронного реактивного ВЧ-распыления. Отметив преимущество магнетронного распыления и освоенность этого метода промышленностью, указав основные условия роста пленок A1N, проводится анализ серийно выпускаемого оборудования. Делая вывод о невозможности использования имеющихся установок, предлагается серийная установка ВЧ-маг-нетронного распыления КАТОД-1М, модернизация которой для обеспечения возможности выращивания на ней пленок A1N может быть выполнена с минимальными затратами.

Рассматривая конструкцию магнетронов, применяемых для выращивания пленки A1N, отмечена возможность попадания в зону тлеющего разряда конструктивных элементов, что является причиной появления в рабочей камере распыленных частиц материала этих элементов. В большинстве магнетронов мишени съемные, что предусматривает наличие резинового уплотнения между вакуумом и водоохлаж-даемыми полостями. Так как удельное диффузное газовыделение резины на 3-6 порядков вше чем нержавеющей стали, а газопроницаемость выше минимум на порядок, то это приводит к случайному проникновению в зону разряда не только частиц корпуса и крепежных элементов, но и паров воды. Так как скорость роста пленки A1ÎJ равна 0.3-5 мкм/ч, то любые газовыделения сказываются на качестве пленок. Делается вывод об актуальности разработки магнетрона, учитывающего специфику роста пленок A1N.

В этой главе также обращено внимание на уменьшение газона-

текания в рабочую камеру через резиновое уплотнение между крышкой и корпусом. Ввиду конструктивных особенностей установок длина этого уплотнения имеет наибольшее значение, а в установках периодического действия это уплотнение разъединяется после каждого цикла. Поэтому снижению газопроницаемости соединения крышка-корпус обращено особое внимание и предлагается нровести исследования с целью уменьшения его газопроницаемости.

Так как установки магнетронного распыления имеют дросселирующее устройство, а совмещение ионного и магнетронного источников накладывает требование поддерживания в рабочей камере определенного давления при заданном расходе рабочего газа через ионный источник, то проводится анализ имеющихся устройств дросселирования откачной магистрали.

Во второй главе рассматривается конструкция предложенных установок для выращивания тонких пленок. В разделе 2.1 сообщается об установке для выращивания легированных пленок и отмечается, что в ее состав входят магнетронный источник распыления, три ионных источника, нагреватель, подложкодержатель с подложками, заслонка и приводы с вводами вращения. Приведен рисунок, на котором показан пример компановки технологической оснастки в рабочей камере. Отмечена особенность конструкции магнетрона, заключающаяся в наличии двух зон эрозии на поверхности мишени, а также возможности исключения одной из них за счет удаления кольца магнитов. Изменением диаметров колец из магнитов, размещенных на магнитной системе, производится увеличение или уменьшение диаметра зоны эрозии на поверхности мишени. Подложки закрепляются на подложкодержателе, имеющем возможность вращения со скоростью 4 об/мин за счет электропривода. Подложодержатель изолирован от корпуса камеры, что позволяет подавать на него электрическое смещение 0-300 В. Нагрев подложек производится резистивным низковольтным нагревателем, размещенным неподвижно за подложкодер-жателем и способным поддерживать температуру подложек до 1200 К во время ведения процесса роста пленки.

Входящие в состав установки три ионных источника размещены следующим образом: первый - на одной из крышек камеры и его пучок направлен на мишень из легирующего материала, второй - на обечайке и его пучок направлен на подложки, третий - также на обечайке и имеет возможность качания. Это обеспечивает возмож-

- и -

ность направления ионного пучка на мишень магнетрона, на подложки или параллельно мишени магнетрона. Отмечается, что процесс осаждения пленки можно вести при давлениях в вакуумной камере 8"10"3-4'10"2 Па, что невозможно в известных установках магнет-ронного распыления. Перечисляются и другие возможности установки.

В разделе 2.2 рассматривается предлагаемая для выращивания диэлектрических пленок А1Н модернизированная установка КАТ0Д-1М. При модернизации в ее состав введены специальные магнетроны и нагреватели, позволяющие осаждать качественные поликристаллические пленки A1N. Отмечается обнаруженная зависимость воспроизводимости кристаллической фазы пленки от величины деформации мишени л указывается метод уменьшения деформации мишени до приемлемой величины (2 мм).

Указывая на низкие скорости роста пленки A1N и зависимость качества кристаллической фазы от посторонних включений, предлагается две конструкции магнетрона для выращивания высококачественных пленок. Фактически все загрязнения (инородные материалы и газопроницаемость из водоохлаждающих полостей) ликвидированы использованием неразъемного корпуса из А1. Изменением потока охлаждающей жидкости (воды) таким образом, что она первоначально охлаждает обратную сторону мишени в зоне ее эрозии, а затем -всю остальную поверхность, уменьшена температурная деформация мишени, что также повысило воспроизводимость процесса.

В третьей главе рассмотрены основные узлы технологической оснастки, предлагаемые в данной работе. Приводится конструкция трех ионных источников, применяемых в установке для получения легированных пленок, а также пригодных для иных целей. Рабочие параметры источников следующе: ускоряющее напряжение у всех одно и равно 20 кВ, а ток ионного пучка 20 мА, 100 мА и 300 мА соответственно. Как ток, так и ускоряющее- напряжение регулируются от нуля до максимального значения плавно. С увеличением мощности пучка возрастают температурные нагрузки на электроды источников, что влечет их конструктивные изменения. Если в первом источнике в качестве изолятора анода применяется фторопласт-4, то в третьем - это керамика с температурой размягчения выше 1300 К, а магнит перемещен из вакуумного объема в полость, охлаждаемую трансформаторным маслом. Отмечается высокая надежность работы источников и унификация узлов." Даны рекомендации по дальнейшему уве-

личению мощности пучка;

Предложена конструкция вакуумной камеры с деформируемой крышкой, обеспечивающая повышенную герметичность места соединения крышки с корпусом. Это достигается использованием тонкостенной крышки, которая под действием атмосферного давления с наружной стороны камеры деформируется и всегда оказывает равномерное давление на уплотняющее кольцо по всей его длине. Ребра жесткости на крышке размещены таким образом, что не позволяют ей потерять устойчивость и деформироваться в направлении, параллельном оси цилиндра.

Предложена методика расчета параметров крышки, позволяющая выполнить инженерный расчет и получить численные значения геометрических параметров. Выполнен вариант численного расчета параметров крышки, использованной в одной из установок. Приведены результаты сравнения герметичности предложенной конструкции с известными по скорости достижения предельного вакуума. Эксперимент показал, что время достижения вакуума 1.33-10'3 Па составляет 12 минут (в аналоге 20 минут), а 6,7-10"4 Па - в 1,5 раза меньше, чем на установке БЬ 10/18. Установки-аналоги выбраны таким образом, что удельная производительность их откачных систем была большей, чем на предложенной конструкции. Отмечены также технологические, конструктивные и эксплуатационные преимущества.

Предлагается новая конструкция клапана-дросселя, обеспечивающего плавное регулирование потока газа в откачной магистрали. Перекрывание откачной магистрали и ее частичное открывание осуществляется поворотом диска с резиновым кольцом по периметру. В закрытом положении диск клапана перпендикулярен оси трубопровода и резиновое кольцо деформировано в проточке при взаимодействии с поверхностью седла. На плоскостях диска размещены две накладки, геометрическая форма которых определяет поперечное сечение открываемого трубопровода при повороте вала. Приведен график, показывающий зависимость изменения сечения трубопровода от угла поворота вала с диском. На нем видно, что накладки существенно изменяют зависимость и позволяют снизить требования к приводу вращения вала. Сообщается и о модификациях клапана-дросселя, разработанных для установок плазмо-химического травления.

В четвертой главе приводятся результаты выращивания тонких пленок на предложенном оборудовании. На установке для получения

легированных тонких пленок были получены пленки Bi2Sr2CaCu208, при формировании которых исследовалось влияние концентрации Си и Bi на температуру перехода в сверхпроводящее состояние R(T). Показано, что при содержании легирующего компонента с концентрации, начиная с 0,2 ат. 55, уменьшается температура перехода пленки в сверхпроводящее состояние, а при избыточной концентрации к стехиометрии Си в пленке более 1,5 ат. % и Bi более 1,2 ат.% зависимости R(T) имеют полупроводниковый характер. Отмечается, что хорошая адгезия пленки (>2 кг/мм2) достигается при осаждении пленки на горячие подложки, но аморфная фаза пленки Bi2Sr2Ca-Cu208 формируется при температуре подложки менее 673 К. С повышением температуры формируются стабильные кристаллические фазы, которые остаются при отжиге пленки и препятствуют появлению сверхпроводящей фазы. Воздействие пучка ионов кислорода на подложку в процессе роста пленки позволяет сохранить аморфность пленки и добиться адгезии более 1 кг/мм2 после их отжига. Отмечаются и другие достоинства и возможности установки.

Сообщается о результатах выращивания пленок AIM на двух модифицированных установках - КАТОД-1М и модуле ЛНД ПЛАЗМА (ПЛАЗМА- ЗМЦ). На первой установке применен магнетрон с плоской сменной мишенью и магнитной системой без зазора между магнитами, а на второй - предложенный в данной работе и описанный в разделе 2.3. Приводятся значения технологических режимов выращивания пленок и пяти основных параметров, характеризующих внутреннее состояние кристаллической фазы в зависимости от расположения подложки относительно распыляемой мишени. При использовании магнитной системы без зазора между магнитами возрастает степень кристалличности пленок, но при удалении от центра мишени более явно выражено уменьшение толщины.

В разделе 4.3 сообщается об экспериментах по определению влияния конструктивных особенностей магнетрона на внутреннее строение пленок. Исследовано влияние наличия эластомерной прокладки и разъемного соединения около мишени, а также способа охлаждения мишени. Проведено по 50 экспериментов на четырех магнетронах:

- с эластомерным уплотнением, разъемным соединением около мишени и охлаждением всей поверхности обратной стороны мишени;

- с эластомерным уплотнением, разъемным соединением около мишени

и направлением воды на обратную сторону мишени в зоне эрозии;

- с цельным корпусом-мишенью и охлаждением всей поверхности обратной стороны мишени;

- с цельным корпусом-мишенью и направлением воды на обратную сторону мишени в зоне эрозии.

Результаты сведены в таблицу.

В заключении изложены основные результаты работы, сделан вывод о научной и практической ценности работы, отмечен личный вклад автора.

Основные результаты работы:

1. Предложена компановка в одной вакуумной камере нескольких ионных источников и магнетронного источника с возможностью их одновременной работы. При распылении материала ионным и маг-нетронным источниками распыленные частицы мишеней осаждаются на одну подложку, что, учитывая на два порядка меньшую производительность распыления мишени ионным источником, позволяет использовать его для внесения в пленку легирующей добавки. Так как воспроизводимость процессов ионно-плазменного распыления высокая, то это позволяет точно задавать необходимый процент легирования пленок.

2. Воздействие на поверхность растущей пленки пучка ионов из отдельного ионного источника позволяет существенно изменить условия роста пленки и ее свойства. В случае получения пленки состава В1г5ггСаСагОа при облучении пленки пучком ионов кислорода получена аморфная пленка при температурах подложки до 773 К, что не достижимо без облучения подложки.

3. При одновременной работе ионного и магнетронного источников давление в вакуумной камере можно понизить более чем на порядок по сравнению с установками, где имеется только магнетрон. В технологии осаждения пленок это может оказать влияние на чистоту и плотность полученных изделий.

4. Предложена конструкция клапана-дросселя, совмещающего функции высоковакуумного затвора и дросселя. Установка на поворотный диск двух накладок определенной формы позволяет увеличить плавность открывания высоковакуумной магистрали. Учитывая особенности работы ионного и магнетронного источников предложенная конструкция позволяет эффективно управлять режимами откачки из-

менением проводимости высоковануумного трубопровода и при определенном расходе рабочего газа, проходящего через ионный источник, установить в рабочей камере нужное давление.

5. Изготовлена установка для получения легированных пленок, включающая в состав рабочую камеру о несколькими ионными источниками и магнетронным источником, а также клапан-дроссель.

6. Разработана и запущена в эксплуатацию модернизированная установка КАТ0Д-1М, предназначенная для выращивания пленок А1Н на двух сторонах подложки методом ВЧ-магнетронного распыления Al-мишени в атмосфере N2-

7. Предложены два магнетрона - с цилиндрической и плоской мишенями, корпус которых не имеет разъема внутри рабочей камеры и выполнен из алюминия. Пленки Allí, полученные с применением этих магнетронов, имеют меньшее количество примесей за счет исключения из зоны плазмы инородных с мишенью материалов.

8. Разработаны три конструкции ионных источников, имеющих ускоряющее напряжение 20 кВ и ток пучка до 20 мА, 100 мА, и 300 мА. Определено, что основным препятствием для увеличения мощности являются тепловые нагрузки на электроды и магниты. Поэтому в процессе повышения мощности магниты перемещены из вакуумной полости, где они охлаждались за счет теплопередачи электродов, в охлаждаемую маслом полость.

9. Впервые показано, что использование в цилиндрической камере тонкостенной крышки, способной деформироваться под действием распределенной нагрузки со стороны атмосферного воздуха, позволяет уменьшить газопроницаемость стыка крышка-корпус. За счет этого время достижения предельного вакуума уменьшилось, что позволило сократить цикл технологического процесса.

10. Предложен алгоритм расчета параметров крышек, представляющих собой тонкостенную пластину части цилиндрической поверхности. Расчет позволяет определить численные параметры размеров и нагрузок на крышке.

11. Разработан и испытан клапан-дроссель с защищенной фторопластом поверхностью седла. Конструкция расчитана на работу в химически агрессивных средах (например, в установках плазмо-хи-мического травления).

Основные положения диссертационной работы представлены в следующих публикациях:

1. A.C. N 21545 СССР. Свидетельство на промышленный образец. Установка магнетроняого распыления./ Соколова И.Л., Кунгуро-ва И.В., Мокрецов В.Н., Бесогонов В.В..Печонкин В.А. - Заявка N 37049. приоритет от 13.01.86.

2. Белянин А.Ф., Пащенко П.В., Семенов А.П., Бесогонов В.В., Солдатенков A.B. Установка для осаждения тонких пленок материалов, обладающих ВТСП // ТСС. Сер. ТПО. -1990. -Вып.5. -С. 42-49.

3. Бесогонов В.В., Белянин А.Ф., КорсунГ.И., Мокрецов В.Н. Применение магнетронного распыления для выращивания тонких диэлектрических пленок // ТСС. Сер. ТПО. -1989. -Вып.1. -С. 49-52.

4. Бесогонов В.В., Житковский В.Д., Пащенко П.В., Елисеев А.Ю. Конструкции магнетронов для распыления металлов // ТСС. Сер. ТПО. -1992. -ВЫП. 1,2. -С. 48-51.

5. Пащенко П. В., Бесогонов В. В., Сушенцов Н.И. Конструкции маг-нетронных распылительных систем (обзор) //Материалы 4 Межрегионального совещания "Тонкие пленки в электронике", Москва-Улан-Удэ, 1993. -С.29.

6. Белянин А.Ф., Бесогонов В.В., Елисеев А.Ю., Житковский В.Д., Пащенко П. В. Применение ВЧ-автогенераторов в установках распыления и травления // Материалы 2 Всесоюзного межотраслевого совещания "Тонкие пленки в электронике", Москва-Ижевск, 1991. -С. 47-52.

7. Бесогонов В.В., Белянин А.Ф. Применение серийной установки КАТОД-1М для выращивания текстурированных диэлектрических пленок // Тезисы докладов всесоюзной научно-технической конференции по конструктивно-технологическому обеспечению качества микро- и радиоэлектронной аппаратуры при проектировании и в производстве, Ижевск, 1988. -С. 135-136.

8. A.C. 1780344 SU, МКИ С 23 С 14/35. Устройство для нанесения диэлектрических пленок в вакууме /Белянин А.Ф., Бесогонов В.В., Корсун Г.И., Пащенко П.В. -N 4785031/21; -Заявл. 28.11.89.

9. Семенов А.П., Белянин А.Ф., Бесогонов В.В. Газоразрядный ис-

точник ионов и область его применения // ТСС. Сер.ТПО. -1990. -Вып. 3. -С. 29-32.

10. Белянин А.Ф., Семенов А.П., Бесогонов В.В., Илюшечкин A.D., Симеонова И. С. Устройство для нанесения тонких пленок распылением ионным пучком / Информационный листок о научно-техническом достижении 89-2684. ВШИ, 1989.

И. Бесогонов В.В., Дмитриев A.D., Бердшев Л.Г. Определение оптимальных параметров ионного источника распыления с применением методов ускоренных испытаний // Тезисы докладов научно-технической конференции по разработке и применению методов и средств ускоренных испытаний продукции на надежность, Ижевск, 1988. -С. 49-50.

12. Бесогонов В. В., Башкиров В.М., Плетнев В.В. Моделирование процесса напыления тонких пленок // Тезисы докладов зональной научно-технической конференции по математическому моделированию в инженерной практике, Ижевск, 1988. -С. 131-132.

13. Александров В. А., Бесогонов В. В., Муртазин И.А., Овечкин Л.В., Шибанов Е.П., Яковлев Ю.И. Электровакуумные установки с ионным источником для термоциклических испытаний, имитирующих воздействие плазмы на первую стенку опытного термоядерного реактора // Тезисы докладов второй международной конференции "Радиационное воздействие на материалы ТЯР", С-Петербург, 1992. -С.73.

14. A.C. 1828878 SU. МКИ С 23 С 14/56. Вакуумная камера для нанесения пленок J Пащенко П.В., Бесогонов В.В., Белянин А.Ф., Ефремов С. И. -КГ 4944195/21; Заявл. 10.06.91; Опубл. 23.07.93, Бюл. N 27.

15. Белянин А. Ф., Пащенко П.В., Бесогонов В. В., Ефремов С.М. Вакуумная камера с деформируемой крышкой // Материалы 3 Межрегионального совещания " Тонкие пленки в электронике ", Москва - Йошкар-Ола, 1992. -Часть 1. -С. 20-24.

16. A.C. 1702046 SU. МКИ F 16 К 3/04. Дросселирующий клапан / Пащенко П.В., Бесогонов В.В., Белянин А.Ф., Симеонова И.С. -N 4624332/29; Заявл. 21.12.88; Опубл. 30.12.91, Бюл. N48.

17. Бесогонов В.В., Зыкин А.Я. и др. Дроссель-клапан поворотный / Передовой производственно-технический опыт. Электронное и радиотехническое производство. Сер.Г9.- М., 1990. -N 7. -С. 54-56.

18. Пащенко П.В., Романов Д.В., Белянин А.Ф., Бесогонов В.В., Елисеев А.Ю. Установка магнетронного распыления для осаждения металлов // Материалы 3 Межрегионального совещания "Тонкие пленки в электронике", Москва - Йошкар-Ола, 1992. -ЧастЫ, -С. 40-45.