УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО НАПЫЛЕНИЯ

Устройство для лазерного напыления
Заявляемое в качестве полезной модели устройство относится к лазерной технике, в частности к лазерным напылительным устройствам, применяемым для напыления тонких пленок. Устройство может быть использовано при лазерноплазменном напылении, в частности, для эпитаксиального выращивания пленок полупроводников.
Уровень техники представлен импульсным лазерным испарителем с сепарацией ионов (ПРОТОТИП) по патенту РФ N 2070611 от 26.08.1993г., МПК-6: С23С 14/46, опубликованному 20.12.1996г. в бюллетенем 35.
Устройство - ПРОТОТИП содержит импульсный лазер, объектив, систему сканирования лазерным лучом и механизм смены мишеней, причем дополнительно устройство-прототип снабжено устройством формирования монохроматического потока ионов, выполненным в виде каскада, состоящего из сепаратора ионов с зоной дрейфа испаренных частиц, системы дополнительной ионизации, системы создания замедляющего и ускоряющего поля и дополнительного сепаратора. Сепаратор применен магнитный или электростатический.
Общими признаками прототипа и заявляемого в качестве полезной модели технического рещения являются: наличие импульсного лазера, объектива и механизма смены мишеней, а также наличие устройства сепарации.
К недостаткам прототипа можно отнести относительную сложность конструкции, связанную со способами сепарации напыляемых частиц - магнитным или электростатическим.
Целью заявляемой полезной модели является создание устройства для лазерного напыления с механической сепарацией осаждаемых частиц по скорости. Важно рещение проблемы капель, наличие которых является одной из главных причин снижения качества пленок при лазерном напылении.
200010 282
МПК-6:Н01Ь21/00;С23С14/46
Технической задачей является создание механического устройства сепарации напыляемых частиц по скорости, так как решение проблемы капель с помощью изменения режимов напыления не представляется возможным.
Техническая задача решается тем, что механическое устройство сепарации напыляемых частиц по скорости выполнено в виде диска с прямоугольным отверстием на краю. Возможно решение поставленной задачи с помощью применения диска, по краям которого расположены лопатки, причем длинная сторона лопаток перпендикулярна плоскости диска, а короткая сторона лопаток направлена по радиусу диска.
Сущность заявляемой полезной модели состоит в том, что устройство для лазерного напыления включает импульсный лазер, объектив, мишень, механизм смены мишеней, подложку с напыляемой пленкой, нагреватель подложки и устройство .сепарации напыляемых частиц, причем устройство сепарации напыляемых частиц выполнено в виде вращающегося диска. Диск выполнен с прорезью, причем конфигурация прорези соответствует конфигурации напыляемой пленки, а линейная скорость движения прорези определена соотношением:
,(1)
где: V - линейная скорость прорези,
L - линейный размер напыляемой пленки в направлении перпендикулярном
радиусу сепаратора,
t - пауза между приходом атомно-молекулярной компоненты и капельной фазы на пленку. Если выполняется обратное условие, то есть :
часть медленных частиц попадает на подложку, и сепарация происходит лишь частично.
При этом вращение диска и запуск лазера синхронизованы таким образом, что прорезь диска устройства сепарации напыляемых частиц расположена между мишенью и подложкой в момент прихода лазерного импульса на мишень.
Устройство сепарации напыляемых частиц выполнено в виде врашаюшегося диска, с внешней стороны которого расположены лопатки, причем размер каждой из лопаток вдоль направления радиуса диска больше размера напыляемой пленки в том же направлении, а размер каждой из лопаток в направлении, перпендикулярном плоскости диска и расстояние между лопатками определяется соотношением:
1/V  S/V(2),
1 - размер лопатки в направлении, перпендикулярном плоскости диска, V-скорость разлета капель, S - расстояние между лопатками, V - линейная скорость лопаток.
Если выполняется обратное условие, т.е.
часть медленных частиц (капель) успевает пролететь между лопатками устройства сепарации и попасть на подложку. При этом сепарация происходить лишь частично, на поверхности пленки появляются капли, что снижает качество напыляемой пленки.
Для пояснения сущности заявляемого конструкторского решения и выявления сушественных признаков устройства приложен чертеж, где:
1- лазер;
2- мишень;
3- направление потока лазерного излучения;
4- объектив;
1/V  S/V
7- механизм смены мишеней;
8- устройство обогрева подложки;
9- лопатки;
10 - поток плазмы.
Заявляемое устройство для лазерного напыления состоит из импульсного лазера 1, объектива 4, мишени 2, снабженной механизмом смены мишеней 7, устройства сепарации напыляемых частиц 5, подложки 6 и устройства обогрева подложки 8.
На чертеже показано заявляемое устройство, включаюшее устройство сепарации напыляемых частиц 5, снабженное лопатками 9. Заявляемое устройство работает следуюшим образом:
Лазерное излучение распространяется в направлении 3 от импульсного лазера I, при попадании лазерного излучения на мишень 2 создается поток плазмы 10, направленный к подложке 6. Между мишенью 2 и подложкой 6 установлено устройство сепарации напыляемых частиц 5, с помощью которого устраняют низкоскоростные капли напыляемого вещества. Направление вращения диска на чертеже показано стрелкой.
Как видно из описания уровня техники, не обнаружено подобной комбинации устройства для лазерного напыления с возможностью эффективной сепарации напыляемых частиц по скоростям, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого конструкторского решения критериям новизна и промышленная применимость.