Шлюзовые камеры (1) и (16), предназначенные для загрузки и выгрузки кассет (2) с полупроводниковыми подложками, вна­чале откачиваются агрегатом АВР-50 с азотной ловушкой в течение определенного времени, а затем в них для очистки на­пускается азот. Работа камер так взаимосвязана, что при раз­герметизации шлюзовой камеры давление аргона в рабочей почти не изменяется.

Рабочая камера (6) имеет три зоны: предварительной ион­ной очистки подложек, их нагрева кварцевой лампой и нанесе­ния пленок. Зоны сообщаются через щелевые каналы, но в них поддерживается разное давление. Вакуумная система рабочей камеры представляет собой агрегат, состоящий из паромасляного диффузионного насоса НВ-5, азотной ловушки и механического насоса ВНМ-18Г.

К системе транспортных устройств относятся конвейер (7) и резиновые пассики (3), подающие подложки из кассет на кон­вейер и с конвейера в кассеты.

7.10. Установка лазерного распыления

Схема установки лазерного распыления тонких пленок пред­ставлена на рис. 7.19. Излучение лазера с помощью линзы фо­кусируется на поверхности твердой мишени. Вакуумная камера откачивается турбомолекулярным или диффузионным насоса­ми до давления порядка 1300-800 Па. Внутри камеры распола­гаются мишень, сепаратор капель и нагреватель подложки. На­греватель позволяет поддерживать температуру подложки в пре­делах 50-1000 °С.

Плазма, расширяясь при разлете по нормали от мишени, до­стигает подложки, на поверхности которой и происходит рост пленки. В качестве мишени применяются диски из необходи­мых материалов (металлы, сплавы, полупроводниковые матери­алы, керамики и составные мишени). Плотность энергии лазер­ного излучения на поверхности мишени в различных процессах изменяется от 1 до 22 Дж/см² при изменении расстояния между линзой и мишенью, т.е. при изменении размеров пятна фокуси­ровки. Плоскости мишени и подложки, как правило, парал-

лельны друг другу и отклонены на 20° от вертикали. Расстоя­ние между ними может составлять от 25 до 120 мм. ВЧ воз­буждение буферного газа осуществляется генератором с часто­той 50-100 кГц.

Рис. 7.19. Схема установки для лазерно-плазменного напыления

Тонких пленок

При использовании данного метода возможны некоторые его модификации, обеспечивающие повышение качества структуры напыляемой пленки и стабильность ее параметров, и включаю­щие:

• использование сепаратора частиц для устранения попадания капель и кластеров на пленку в процессе роста;

• контролируемое изменение состава буферного газа и управ­ление степенью возбуждения и ионизации частиц буферного газа высокочастотным разрядом для легирования возбуж­денными атомами и ионами из газовой фазы.

Благодаря уникальным свойствам тонкопленочных струк­тур, создаваемых методом импульсного лазерного распыления, реализуется возможность создания бездефектных эпитаксиаль-ных пленок.

Методу импульсного лазерного распыления присущи некото­рые недостатки, одним из которых является образование ка­пель при распылении мишени, которые, естественно, попадают

на выращиваемую пленку. Избавиться от попадания капель на поверхность выращиваемой пленки позволяет метод перекре­щивающихся пучков, однако при этом значительно усложняет-ся установка и снижается скорость осаждения. Существенное различие движения капель и атомной составляющей лазерной плазмы позволяет использовать механический фильтр для пре­дотвращения попадания капель на поверхность выращиваемой пленки. Применение такого фильтра значительно улучшает мор­фологию пленок. Фильтр представляет собой диск-обтюратор диаметром 140 мм с прямоугольным отверстием на краю раз­мером 10x10 мм. Вращение диска и запуск лазера синхронизи­руются так, чтобы в момент лазерного импульса отверстие рас­полагалось напротив подложки. При скорости вращения диска более 6000 об/мин поверхность напыляемой пленки защища­ется от попадания капель. Второй фильтр скоростей изготов­лен в виде диска диаметром 120 мм, по краям которого распо­лагается 30 лопаток размером 20x15 мм. Длинная сторона ло­паток перпендикулярна плоскости диска, а короткая направле­на по радиусу. Для полной защиты от капель необходима ско­рость вращения более 15000 об/мин. Для этой конструкции в отличие от первой не нужна синхронизации лазерных импуль­сов с вращением диска с лопатками.

Получение высококачественных пленочных структур явля­ется приоритетной задачей как для микроэлектроники, так и для микро- и нанофотоники. Методом импульсного лазерного распыления, более экономичным по сравнению с методом моле-кулярно-лучевой эпитаксии, получены пленки металлов и по­лупроводников нанометровой толщины, по качеству не уступа­ющие пленкам, полученным методом молекулярно-лучевой эпи­таксии. Метод лазерно-плазменнрго осаждения, в котором впер­вые применено изменение энергетического спектра и степени ионизации лазерного эрозионного факела, позволяет решить за­дачу получения пленок с различными структурными характери­стиками. Существенное различие скоростей капель и атомной и ионной составляющей лазерной плазмы позволило исполь­зовать механический фильтр для предотвращения попадания капель на поверхность выращиваемой пленки. Применение та­кого фильтра значительно улучшает морфологию пленок.