RU2839566C1

RU2839566C1 - Device with programmed numerical control for application of thickness-specified layers of materials on surface of substrates

Info

Publication number: RU2839566C1
Application number: RU2024135445A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Владимирович Фомин; Алексей Вячеславович Поляков; Илья Александрович Рябов; Илья Олегович Шолыгин
Filing date: 2024-11-27
Publication date: 2025-05-06

Abstract

FIELD: semiconductor microelectronics equipment.

SUBSTANCE: numerically controlled device for forming sublimated layers of a given thickness on substrates includes a vacuum chamber accommodating a substrate, a gate and a resistive source, wherein the vacuum chamber also houses a quartz sensor and a pressure sensor, wherein the quartz sensor is connected to the input of a thickness gauge, the output of which is connected to the input of the microcontroller, the pressure sensor is connected to the input of the microcontroller, the resistive source is connected to a first ammeter connected to the input of the microcontroller and to a first power controller, which input is connected to the microcontroller output, the flap is connected to the solenoid, which input is connected to the solenoid control device, the solenoid control device input is connected to the microcontroller output, substrate is connected to a second ammeter connected to a second power controller, the output of the second ammeter is connected to the input of the microcontroller, and the input of the second power controller is connected to the output of the microcontroller, the power controllers and the solenoid control device are connected to five corresponding power supplies, wherein the microcontroller is connected to a personal computer.

EFFECT: invention provides the ability to apply materials: semiconductor films, alloying additives, to form metal contacts, while at all stages of applying materials, automated adjustment of the sublimation rate from the resistive evaporator is carried out taking into account the current pressure parameters in the vacuum chamber.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике полупроводниковой микроэлектроники, а именно к устройствам для нанесения заданных по толщине слоев материалов на поверхности подложек.The invention relates to the technology of semiconductor microelectronics, namely to devices for applying layers of materials of specified thickness onto the surfaces of substrates.

Способы измерения толщины пленок можно разделить на прямые и косвенные. Так, примером прямого измерения может служить метод атомно-силовой микроскопии (АСМ), который позволяет с высокой точностью измерить толщину сформированного слоя по сколу или проколу образца. Для данного метода характерны высокая сложность реализации внутри вакуумной камеры, тем более, если в ней уже реализовано устройство для осаждения материала.Methods for measuring film thickness can be divided into direct and indirect. Thus, an example of direct measurement is the atomic force microscopy (AFM) method, which allows for high-precision measurement of the thickness of the formed layer by chipping or puncturing the sample. This method is characterized by high complexity of implementation inside a vacuum chamber, especially if it already has a device for depositing the material.

Примером косвенного измерения толщины наносимой пленки является расчет по скорости осаждения из источника. В свою очередь, данные скорости осаждения строятся на основе калибровочных данных, построенных на основе известных методов измерения, например, микровесов. Когда скорость осаждения определяется из соотношения толщины нанесенной пленки ко времени ее осаждения [Технология тонких пленок (справочник): пер. с англ. / под ред. Л. Майселла, Р. Глэнга - М.: Сов. радио, Т.2, 1977. - 768 с.]. Однако, если используется резистивный источник, то в процессе его работы, уже после калибровки, может измениться скорость сублимации материала вследствие изменения физических характеристик самого резистивного источника, что приведет к неточностям в окончательных расчетах толщины формируемого слоя. Несмотря на это, данный способ определения толщины часто используется с учетом перекалибровки резистивного источника, в результате чего возможно получать результаты определения толщины наносимого слоя, не многим уступающие по точности определению толщины слоя по сколу. Однако при этом существенно увеличивается время на выполнение осаждения материала на образец.An example of indirect measurement of the thickness of the film being applied is calculation based on the deposition rate from the source. In turn, the deposition rate data are constructed based on calibration data constructed using known measurement methods, such as a microbalance. When the deposition rate is determined from the ratio of the thickness of the applied film to the time of its deposition [Thin Film Technology (handbook): trans. from English / edited by L. Maisell, R. Glang - Moscow: Sov. Radio, Vol. 2, 1977. - 768 p.]. However, if a resistive source is used, then during its operation, after calibration, the sublimation rate of the material may change due to changes in the physical characteristics of the resistive source itself, which will lead to inaccuracies in the final calculations of the thickness of the formed layer. Despite this, this method of determining the thickness is often used taking into account the recalibration of the resistive source, as a result of which it is possible to obtain results for determining the thickness of the applied layer that are not much inferior in accuracy to determining the thickness of the layer by cleavage. However, this significantly increases the time required to deposit the material onto the sample.

Из уровня техники известны различные методы для нанесения пленок в вакууме. Так, в описанном в [RU 2038646 C1] методе молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), для нанесения пленок на поверхность подложек, используется резистивный источник сублимируемого вещества, который представляет собой пластину монокристаллического легированного кремния, закрепленного в клеммах. Сублимация кремния из пластины производится путем пропускания через нее электрического тока. Вместо пластины кремния, предложенной в рассмотренном изобретении, могут быть использованы ячейки с нагревательными элементами, например ячейки Кнудсена, или простые резистивные источники, такие как танталовая трубка с проколом или танталовая лодочка, описанные в книге [Введение в физику поверхности / К. Оура [и др.] / - М.: Наука, 2005. - 499 c.]. При всем разнообразии различных источников, которые могут быть применены для нанесения пленок методом МЛЭ, неизменной проблемой остается сложность поддержания стабильной скорости осаждения материала на подложку из простых резистивных источников. Изменение этой скорости может быть связано не только с изменением физических характеристик источников, но и с нестабильностью, например, его блока питания, подгоранием контактов источника, уменьшением количества сублимируемого вещества и пр. Использование ячеек Кнудсена позволяет получить хорошую стабильность сублимации материала, а соответственно, получить стабильные скорости осаждения, однако такое техническое решение требует сложной системы управления источниками и подразумевает использование вакуумных камер достаточно большого объема. По этой причине простые резистивные источники (танталовые трубки с проколом, танталовые лодочки и др.) нередко предпочитаются исследователями для нанесения материалов на поверхности подложек.Various methods for applying films in a vacuum are known from the prior art. Thus, in the molecular beam epitaxy (MBE) method described in [RU 2038646 C1], a resistive source of the sublimated substance is used to apply films to the surface of substrates. The sublimation of silicon from the plate is carried out by passing an electric current through it. Instead of the silicon plate proposed in the invention under consideration, cells with heating elements can be used, for example, Knudsen cells, or simple resistive sources, such as a tantalum tube with a puncture or a tantalum boat, described in the book [Introduction to Surface Physics / K. Oura [et al.] / - M.: Nauka, 2005. - 499 p.]. With all the variety of different sources that can be used to deposit films by the MBE method, the invariable problem is the difficulty of maintaining a stable material deposition rate on a substrate from simple resistive sources. A change in this rate can be associated not only with a change in the physical characteristics of the sources, but also with instability, for example, of its power supply, burning of the source contacts, a decrease in the amount of the sublimated substance, etc. The use of Knudsen cells allows for good stability of material sublimation, and, accordingly, stable deposition rates, but such a technical solution requires a complex source control system and involves the use of vacuum chambers of a sufficiently large volume. For this reason, simple resistive sources (tantalum tubes with a puncture, tantalum boats, etc.) are often preferred by researchers for depositing materials on substrate surfaces.

Одна из реализаций таких источников предложена в патенте [RU 179865 U1], где испарительный блок предлагается выполнять в виде расположенных рядом и отделенных тепловым экраном резистивных источников, обеспечивающих одновременное образование сублимационных паров кремния и эрбия, которые направлены на нагреваемую подложку. Резистивные источники сублимационных паров кремния и эрбия представляют собой толстую пластину кремния, изготовленную из промышленной шайбы КДБ 20, и испарительной полоски, выполненной из тонкой фольги эрбия. Нагрев резистивных источников производится в результате пропускания через них электрического тока (каждый резистивный источник включен к отдельному источнику постоянного тока). Однако в предлагаемом испарительном блоке рассматриваемой полезной модели отсутствует устройство для определения и контроля скорости осаждения.One of the implementations of such sources is proposed in the patent [RU 179865 U1], where the evaporation unit is proposed to be made in the form of resistive sources located nearby and separated by a heat screen, providing for the simultaneous formation of sublimation vapors of silicon and erbium, which are directed to the heated substrate. The resistive sources of sublimation vapors of silicon and erbium are a thick silicon plate made of an industrial washer KDB 20, and an evaporation strip made of thin erbium foil. Heating of the resistive sources is produced as a result of passing an electric current through them (each resistive source is connected to a separate source of direct current). However, in the proposed evaporation unit of the utility model under consideration, there is no device for determining and monitoring the deposition rate.

В изобретении [RU 2411304 C1] для стабилизации потока атомов и получения пленки равномерной толщины на всей площади подложки предлагается устройство, содержащее резистивный испаритель сублимируемого материала, закрепляемый на подвижном маятнике в сильфоне. Шарнир, на котором расположен маятник, снабжен приводом для обеспечения качательного движения резистивного испарителя. Токовводы расположены внутри сильфона и соединены с приводом. Таким образом, данное техническое решение обеспечивает повышение однородности толщины наносимых слоев материала и дает возможность формирования однородных эпитаксиальных слоев на подложках большой площади. Предложенное изобретение подходит для нанесения функциональных покрытий однородной толщины по всей поверхности, однако также не предполагает системы для калибровки и контроля скорости осаждения.In the invention [RU 2411304 C1] for stabilizing the flow of atoms and obtaining a film of uniform thickness over the entire area of the substrate, a device is proposed, containing a resistive evaporator of the sublimated material, fixed on a movable pendulum in a bellows. The hinge on which the pendulum is located is equipped with a drive to provide a rocking motion of the resistive evaporator. Current leads are located inside the bellows and are connected to the drive. Thus, this technical solution ensures an increase in the uniformity of the thickness of the applied layers of material and makes it possible to form uniform epitaxial layers on large-area substrates. The proposed invention is suitable for applying functional coatings of uniform thickness over the entire surface, but also does not imply a system for calibration and control of the deposition rate.

В [RU 202920 U1] описана полезная модель для нанесения органических тонкопленочных покрытий в вакууме. Принципиальное отличие от вышерассмотренного патента заключается в том, что вакуумная камера снабжена дополнительным фланцем с токовводом, на котором внутри камеры соосно с источником материала закреплены кварцевые микровесы, которые соединены с блоком управления и системой перемещения подложки. В качестве источника наносимого органического материала используется кварцевая трубка, запаянная с одного конца с помещенной внутрь спиралевидной танталовой нитью накала, закрепленной на электрическом вакуумном токовводе. Внутри кварцевой трубки размещается порошок органического материала - перилен. Скорость нанесения покрытия настраивается источником постоянного тока. Для калибровки скорости осаждения из источника подложка при помощи системы перемещения отводится в сторону от кварцевых микровесов и с блока управления кварцевыми микровесами считывается скорость работы источника. После измерения скорости работы резистивного источника подложка при помощи системы перемещения подложки ставится обратно на прямую между кварцевыми микровесами источником органического материала. Таким образом, путем оценки скорости работы источника перед началом работы можно производить нанесение слоев расчетной толщины. Предложенная модель позволяет получать пленки с толщинами, близкими к расчетным, поскольку на практике фактические толщины пленок будут отличаться от заданных из-за вполне возможного проявления нестабильности источника, о котором писалось ранее. Отклонение будет тем выше, чем больше требуемая толщина наносимой пленки. Рассматриваемое устройство не предполагает контроля скорости непосредственно во время осаждения, что не позволяет оперативно учитывать данные об изменении скорости работы резистивного источника, если оно произошло при окончательном расчете толщины пленки.[RU 202920 U1] describes a utility model for applying organic thin-film coatings in a vacuum. The fundamental difference from the above-considered patent is that the vacuum chamber is equipped with an additional flange with a current lead, on which a quartz microbalance is fixed inside the chamber coaxially with the material source, which is connected to the control unit and the substrate movement system. A quartz tube, sealed at one end with a spiral tantalum filament placed inside, fixed on an electric vacuum current lead, is used as a source of the applied organic material. A powder of the organic material - perylene - is placed inside the quartz tube. The coating application rate is adjusted by a DC source. To calibrate the deposition rate from the source, the substrate is moved away from the quartz microbalance using the movement system, and the operating speed of the source is read from the quartz microbalance control unit. After measuring the operating speed of the resistive source, the substrate is placed back on the line between the quartz microbalance and the source of organic material using the substrate movement system. Thus, by estimating the operating speed of the source before starting work, it is possible to apply layers of the calculated thickness. The proposed model allows obtaining films with thicknesses close to the calculated ones, since in practice the actual film thicknesses will differ from the specified ones due to the quite possible manifestation of instability of the source, which was written about earlier. The deviation will be the higher, the greater the required thickness of the applied film. The device under consideration does not assume control of the speed directly during deposition, which does not allow for promptly taking into account the data on the change in the operating speed of the resistive source, if it occurred during the final calculation of the film thickness.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является установка вакуумного напыления [RU 2473147 C1], в которой используется метод МЛЭ. Вакуумная установка содержит подключенный к блоку питания резистивный источники спаряемого материала, который обращен лицевой стороной к подложке. С другой стороны, резистивный источник направлен к приемнику заряженных частиц, который подключен к отрицательной клемме источника ускоряющего напряжения. Приемник заряженных частиц выполнен в виде пластины из тугоплавкого металла. Повышение стабильности скорости испарения, воспроизводимости слоев напыляемого материала по толщине и повышение качества изготовляемых структур достигается с помощью приемника заряженных частиц (ионов), которые при нагреве резистивного источника, вследствие термоионной эмиссии, испаряются с его поверхности наряду с нейтральными атомами и молекулами. При подаче на приемник ускоряющего напряжения, в цепи резистивный источник - приемник течет ионный ток, пропорциональный температуре резистивного испарителя и, следовательно, пропорциональный скорости его испарения, что позволяет осуществить контроль скорости испарения измерением ионного тока. Скорость испарения стабилизируется путем изменения тока, протекающего через резистивный источник. Для этого предлагается использовать источник ускоряющего напряжения, к отрицательной клемме которого подключен приемник заряженных частиц, а к положительной клемме - сопротивление, контроль ионного тока осуществляется по изменению протекающего через сопротивление тока, т.е. по падению напряжения на сопротивлении. Устройство работает по следующему принципу: в начальный момент времени испаритель подключен к блоку питания для нагрева его до температуры, при которой происходит испарение материала испарителя, при этом заслонка находится в положении, перекрывающем доступ частицам, испаряемым с источника, на подложку. Одновременно с испарением нейтральных атомов и молекул с поверхности испарителя вследствие термоионной эмиссии испаряются ионы, которые в пространстве испаритель - приемник формируют ионный ток при подаче на приемник ускоряющего потенциала 100-300 В от источника. Вследствие возникновения ионного тока на сопротивлении появляется напряжение, используемое в дальнейшем в качестве опорного для поддержания ионного тока постоянным. Затем к блоку питания подключается нагреватель подложки для нагрева ее до заданной температуры, включается таймер, и заслонка переводится в положение, открывающее доступ частицам, испаряемым с источника на подложку, после чего начинается процесс осаждения пленки на подложку. Рассматриваемое изобретение позволяет получать пленки заданной толщины, однако при этом корректировку скорости испарения предлагается проводить в ручном режиме, путем задания определенного уровня опорного сигнала, что отрицательно сказывается на времени реакции на данное событие. При этом не учитывается такой важный параметр, как давление внутри камеры.The closest analogue of the proposed invention is a vacuum deposition unit [RU 2473147 C1], which uses the MBE method. The vacuum unit contains a resistive source of the material to be evaporated, connected to a power supply, which is facing the substrate with its front side. On the other hand, the resistive source is directed to a receiver of charged particles, which is connected to the negative terminal of the accelerating voltage source. The receiver of charged particles is made in the form of a plate of refractory metal. An increase in the stability of the evaporation rate, the reproducibility of the layers of the deposited material by thickness and an increase in the quality of the manufactured structures are achieved using a receiver of charged particles (ions), which, when the resistive source is heated, evaporate from its surface along with neutral atoms and molecules due to thermionic emission. When an accelerating voltage is applied to the receiver, an ion current proportional to the temperature of the resistive evaporator and, therefore, proportional to its evaporation rate flows in the resistive source - receiver circuit, which allows monitoring the evaporation rate by measuring the ion current. The evaporation rate is stabilized by changing the current flowing through the resistive source. For this purpose, it is proposed to use an accelerating voltage source, to the negative terminal of which the charged particle receiver is connected, and to the positive terminal - a resistance, the ion current is controlled by changing the current flowing through the resistance, i.e. by the voltage drop on the resistance. The device operates on the following principle: at the initial moment of time, the evaporator is connected to the power supply to heat it to a temperature at which evaporation of the evaporator material occurs, while the shutter is in a position blocking the access of particles evaporated from the source to the substrate. Simultaneously with the evaporation of neutral atoms and molecules from the evaporator surface due to thermionic emission, ions evaporate, which form an ion current in the evaporator-receiver space when an accelerating potential of 100-300 V is supplied to the receiver from the source. Due to the occurrence of an ion current, a voltage appears on the resistance, which is subsequently used as a reference to maintain the ion current constant. Then, a substrate heater is connected to the power supply to heat it to a specified temperature, a timer is turned on, and the shutter is moved to a position that opens access to particles evaporated from the source to the substrate, after which the process of film deposition on the substrate begins. The invention under consideration makes it possible to obtain films of a specified thickness, however, it is proposed to adjust the evaporation rate manually by setting a certain level of the reference signal, which negatively affects the reaction time to this event. In this case, such an important parameter as the pressure inside the chamber is not taken into account.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в автоматизированной корректировке скорости сублимации из резистивного испарителя с учетом текущих параметров давления в вакуумной камере.The technical problem solved by the proposed invention consists of automated adjustment of the sublimation rate from a resistive evaporator taking into account the current pressure parameters in the vacuum chamber.

Необходимость решения такой технической проблемы связана с нестабильностью скорости осаждения из простых резистивных источников и изменением давления в вакуумной камере во время сублимации материала. Изменение характеристик резистивных источников становится особенно заметным после длительного их использования или многократного прогрева, перед началом формирования пленок. Разница в расчетных и фактических толщинах наносимого слоя становится тем заметнее, чем больше толщина формируемой пленки.The need to solve such a technical problem is associated with the instability of the deposition rate from simple resistive sources and the change in pressure in the vacuum chamber during the sublimation of the material. The change in the characteristics of resistive sources becomes especially noticeable after their long-term use or repeated heating, before the beginning of film formation. The difference in the calculated and actual thicknesses of the applied layer becomes more noticeable, the greater the thickness of the formed film.

Техническая задача решается за счет того, что в процессе нанесения слоев материалов на поверхности подложек устройство с числовым-программным управлением (ЧПУ) автоматически корректирует скорость сублимации материала с одновременным контролем давления в камере. При необходимости для поддержания давления на уровне, заданном пользователем, скорость осаждения может снижаться путем уменьшения силы тока, пропускаемого через источник. При этом на всех этапах нанесения слоев на поверхность подложки в режиме реального времени микроконтроллер получает данные о скорости сублимации (по кварцевому датчику) и осуществляет точный расчет толщины формируемого слоя. Дополнительно информация о текущей скорости осаждения, а также о давлении в камере выводится на экран компьютера для анализа оператором.The technical problem is solved due to the fact that during the process of applying layers of materials to the substrate surfaces, the device with numerical control (CNC) automatically adjusts the sublimation rate of the material while simultaneously monitoring the pressure in the chamber. If necessary, to maintain the pressure at the level specified by the user, the deposition rate can be reduced by reducing the current strength passed through the source. At all stages of applying layers to the substrate surface, the microcontroller receives data on the sublimation rate in real time (from a quartz sensor) and accurately calculates the thickness of the layer being formed. Additionally, information on the current deposition rate, as well as on the pressure in the chamber, is displayed on the computer screen for analysis by the operator.

Отличие от ближайшего аналога заключается в:The difference from the closest analogue is:

1) особенной конструкции резистивного источника, который выполнен в виде танталовой трубки с соосными отверстиями, одно из которых направлено на подложку, а другое - на кварцевый резонатор, выступающий в роли пьезоэлектрического датчика. Таким образом, сублимация наносимого материала проводится одновременно и на подложку, и на кварцевый резонатор для определения скорости осаждения в режиме реального времени;1) a special design of the resistive source, which is made in the form of a tantalum tube with coaxial holes, one of which is directed to the substrate, and the other to the quartz resonator, which acts as a piezoelectric sensor. Thus, the sublimation of the applied material is carried out simultaneously on both the substrate and the quartz resonator to determine the deposition rate in real time;

2) наличии датчика давления, установленного в вакуумной камере, данные от которого поступают в микроконтроллер для корректировки скорости сублимации с целью поддержания давления в камере в пределах заданных пользователем, посредством программного обеспечения.2) the presence of a pressure sensor installed in the vacuum chamber, the data from which is sent to the microcontroller to adjust the sublimation rate in order to maintain the pressure in the chamber within the limits set by the user, using software.

Устройство представлено на следующих чертежах:The device is shown in the following drawings:

фиг. 1 - Структурная схема устройства для автоматического нанесения пленок заданной толщины;Fig. 1 - Structural diagram of a device for automatic application of films of a given thickness;

фиг. 2 - 3D-модель резистивного источника (танталовой трубки с соосными отверстиями);Fig. 2 - 3D model of a resistive source (tantalum tube with coaxial holes);

фиг. 3 - 3D-модель вакуумной камеры с подложкой, заслонкой, резистивным источником и кварцевым резонатором.Fig. 3 - 3D model of a vacuum chamber with a substrate, a shutter, a resistive source and a quartz resonator.

Устройство имеет в своем составе: вакуумную камеру 1, подложку (П) 2, цифровые амперметры (А) 3 и 11, регуляторы мощности (РМ) 4 и 12, блоки питания (БП) 5, 9 и 13, заслонку (Э) 6, соленоид (С) 7, устройство управления соленоидом (УУС) 8, резистивный источник (РИ) 10, кварцевый датчик (КД) 14, измеритель толщины (ИТ) 15, датчик давления (ДД) 16, микроконтроллер (МК) 17, персональный компьютер (ПК) 18 и крышку вакуумной камеры 19.The device includes: a vacuum chamber 1, a substrate (P) 2, digital ammeters (A) 3 and 11, power regulators (PR) 4 and 12, power supplies (PS) 5, 9 and 13, a damper (E) 6, a solenoid (S) 7, a solenoid control device (SCD) 8, a resistive source (RS) 10, a quartz sensor (QS) 14, a thickness gauge (TG) 15, a pressure sensor (PS) 16, a microcontroller (MC) 17, a personal computer (PC) 18 and a vacuum chamber cover 19.

Устройство работает следующим образом. На первом этапе проводится установка подложки (П) 2 и резистивного источника (РИ) 10 (с материалом для нанесения, засыпанным до уровня отверстий) в вакуумную камеру 1, которая затем герметизируется путем закрытия крышки вакуумной камеры (19). После чего производится откачка газа из вакуумной камеры, откачка производится до давления не ниже 10^-5 Па. После стабилизации давления производится дегазация подложки (П) 2 и резистивного источника (РИ) 10 путем пропускания через них постоянного тока, значения которого зависят от регуляторов мощности (РМ) 4 и 12, регуляторы подключены к блокам питания (БП) 5 и 13 соответственно. В процессе регулировки значения токов измеряются амперметрами (А) 3 и 11, значения в виде данных поступают в микроконтроллер. Первичная калибровка резистивного источника (РИ) 10 проводится при закрытой заслонке (З) 6, поэтому сублимация вещества из резистивного источника (РИ) 10 ведется только на кварцевый датчик (КД) 14. Расчет скорости осаждения производится из данных о толщине нанесенного на кварцевый датчик (КД) 14 слоя и времени нанесения материала. Одновременно с описанными действиями микроконтроллер (МК) 17 анализирует давление в вакуумной камере 1 по датчику давления (ДД) 16, в случае повышения давления (допустимый уровень давления задается пользователем, посредством (ПК) 18) снижает силу тока посредством регулятора мощности (РМ) 12, пропускаемого через источник и, соответственно, снижает скорость нанесения материала.The device operates as follows. At the first stage, the substrate (P) 2 and the resistive source (RS) 10 (with the material for application filled to the level of the holes) are installed in the vacuum chamber 1, which is then sealed by closing the vacuum chamber lid (19). After that, the gas is pumped out of the vacuum chamber, pumping is performed to a pressure of at least 10 ^-5 Pa. After the pressure has stabilized, the substrate (P) 2 and the resistive source (RS) 10 are degassed by passing a direct current through them, the values of which depend on the power regulators (PR) 4 and 12, the regulators are connected to the power supplies (PS) 5 and 13, respectively. During the adjustment, the current values are measured by ammeters (A) 3 and 11, the values in the form of data are sent to the microcontroller. The primary calibration of the resistive source (RS) 10 is carried out with the closed shutter (Z) 6, therefore the sublimation of the substance from the resistive source (RS) 10 is carried out only on the quartz sensor (CS) 14. The calculation of the deposition rate is made from the data on the thickness of the layer applied to the quartz sensor (CS) 14 and the time of material application. Simultaneously with the described actions, the microcontroller (MC) 17 analyzes the pressure in the vacuum chamber 1 by the pressure sensor (PS) 16, in case of an increase in pressure (the permissible pressure level is set by the user, by means of (PC) 18) it reduces the current by means of the power regulator (PR) 12, passed through the source and, accordingly, reduces the rate of material application.

На втором этапе работы устройства, для формирования пленки заданной толщины, в персональный компьютер (ПК) 18 задается необходимая толщина формируемого слоя и допустимый уровень давления. После чего производится подача управляющего сигнала на устройство управления соленоидом (УУС) 8, которое переводит соленоид (С) 7, а соответственно, и заслонку (З) 6 в открытое состояние. Поток сублимированного материала из резистивного источника (РИ) 10 попадает на подложку (П) 2, идет процесс нанесения пленки. В зависимости от целей эксперимента во время нанесения материала может производиться также прогрев подложки образца 2 (метод реактивной эпитаксии) посредством регулятора мощности (РМ) и блока питания (БП) 5.At the second stage of the device operation, in order to form a film of a given thickness, the required thickness of the layer being formed and the permissible pressure level are set in the personal computer (PC) 18. After that, a control signal is sent to the solenoid control device (SCD) 8, which switches the solenoid (S) 7, and accordingly, the valve (Z) 6 to the open state. The flow of sublimated material from the resistive source (RS) 10 falls on the substrate (S) 2, and the film is deposited. Depending on the objectives of the experiment, the substrate of the sample 2 can also be heated during the material deposition (reactive epitaxy method) by means of the power regulator (PR) and the power supply unit (PU) 5.

На третьем этапе, по истечении времени нанесения пленки, микроконтроллер (МК) 17 подает сигнал на устройство управления соленоидом (УУС) 8, происходит отключение соленоида (С) 7 и закрытие заслонки (З) 6. Путем воздействия на регуляторы мощности (РМ) 4 и 12 прекращается подача тока, проходящего через подложку (П) 2 и резистивный источник (РИ) 10 соответственно. При необходимости может быть произведен высокотемпературный отжиг подложки (П) 2.At the third stage, after the film application time has elapsed, the microcontroller (MC) 17 sends a signal to the solenoid control device (SCD) 8, the solenoid (S) 7 is switched off and the shutter (Z) 6 is closed. By acting on the power regulators (PR) 4 and 12, the current flow passing through the substrate (P) 2 and the resistive source (RS) 10, respectively, is stopped. If necessary, high-temperature annealing of the substrate (P) 2 can be performed.

Технический результат применения изобретения состоит в том, что устройство позволяет производить нанесение материалов: полупроводниковых пленок, легирующих добавок, формировать металлические контакты. При этом на всех этапах нанесения материалов осуществляется автоматизированная корректировка скорости сублимации из резистивного испарителя с учетом текущих параметров давления в вакуумной камере.The technical result of the invention application is that the device allows for the application of materials: semiconductor films, alloying additives, and the formation of metal contacts. At the same time, at all stages of the application of materials, the sublimation rate from the resistive evaporator is automatically adjusted taking into account the current pressure parameters in the vacuum chamber.

Контроль за скоростью осаждения и давлением в камере позволяет получать полупроводниковые приборы с одинаковыми характеристиками.Controlling the deposition rate and chamber pressure allows for the production of semiconductor devices with uniform characteristics.

Список использованных источниковList of references

1. RU 2038646 C1.1. RU 2038646 C1.

2. RU 179865 U1.2. RU 179865 U1.

3. RU 2411304 C1.3. RU 2411304 C1.

4. RU 202920 U1.4. RU 202920 U1.

5. RU 2473147 C1.5. RU 2473147 C1.

6. Введение в физику поверхности / К. Оура [и др.] / - М.: Наука, 2005. - 499 c.6. Introduction to surface physics / K. Oura [et al.] / - M.: Nauka, 2005. - 499 p.

7. Технология тонких пленок (справочник): пер. с англ. / под ред. Л. Майселла, Р. Глэнга - М.: Сов. радио, Т.2, 1977. - 768 с.7. Thin film technology (handbook): trans. from English / ed. L. Maisella, R. Glenga - M.: Sov. radio, T.2, 1977. - 768 p.

Claims

A numerically controlled device for forming sublimated layers of a given thickness on substrates, comprising a vacuum chamber with a substrate, a shutter and a resistive source placed therein, characterized in that a quartz sensor and a pressure sensor are also placed in the vacuum chamber, wherein the quartz sensor is connected to the input of a thickness gauge, the output of which is connected to the input of a microcontroller, the pressure sensor is connected to the input of the microcontroller, the resistive source is connected to a first ammeter connected to the input of the microcontroller and to a first power controller, the input of which is connected to the output of the microcontroller, the shutter is connected to a solenoid, the input of which is connected to a solenoid control device, the input of the solenoid control device is connected to the output of the microcontroller, the substrate is connected to a second ammeter connected to a second power controller, the output of the second ammeter is connected to the input of the microcontroller, and the input of the second power controller is connected to the output of the microcontroller, the power controllers and the solenoid control device are connected to five corresponding power supplies, while the microcontroller is connected to a personal computer.