Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок (1051250), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Трубки электронагревателей изготовляются из стали, латуни или красной меди. Нагреватели с трубками пз нержавеющей стали Х!8Н9Т обычРис. 3-5!. трубчатый но пРИменЯютсЯ ДЛЯ внУтривакУУм- алентронагрейатели. ного мОнтажа ! — нолпачоп, 2 — вывод- ДиамеТ(уы трубчатых эпекТРОНа- "'р"'нь: 2 ",ао ГРЕВатЕЛЕй НаХОдятСя В ПрЕдЕЛаХ «аолпниснный слой; и — ОТ 7 до 19 НМ. МаксимальНая !!аз трубка; 2 — патримония спираль ИЕРНУТан ДЛИНа ННГРЕВНТСЛЕЙ ДОХО- 212 ди! до 8 ги и более.
Мощность вьшускаемых «ромышленностью нагревателей доходит до нескольких киловатт с допускаемыми рабочнми температурами до 600' С. Срок службы нагревателей достаточно велик и прп правильной эксплуатации составляет 5 -8 лет. Зля наружного прогрева конструкционных элементов высоковакуумных систем сложной конфигурации (вакуумных камер, ловушек, запорной арматуры, коленчатых вакуум-проводов и т.
п.) в процессе их обезгаживания применяют гибкие ленточные нагреватели, которые с успехом заменя!от обычные печи нагрева, легко снимаются и допускают свободный доступ к узлалт вакуумной системы. В качестве изоляционного материала в гибких нагревателях применяются устойчивые к высоким температурам кремнеземные материалы, которые получают методом кислотной обработки материалов из стекол определенного состава. Максимальная температура применения кремнеземного волокна при длительной эксплуатации достигает 1 000'С.
Гибкий ленточный нагреватель представляет собой две или более параллельно расположенные ннхромовые спирали, заключенные в изоляционный чулок из термостойкого стекловолокна. Спирали внутри чулка укладываются с шагом 8 — 16 млг, и во избежание их контакта чулок между спиралями проп1ивается стеклонитью. Рпс. 3-52. Пример применения гибкого ленто !ного нагревателя. ! — гибкий ленточный нагреиатель, 2 -- мсталлическип вакуум пропал; 2 — стенлпипии аикуум проиол 213 Концы спирали заделывают в стальную муфту с выводами, обжимают и пропаивают медью. К выводам подсоединяют электрический шнур с вилкой. Подлежащие прогреву поверхности плотно обматывают (в один слой) нагревателем, подсоединенным к электросети.
Намотка внахлест не допускается, так как нагреватель в местах псрсссчспия персгрсвается и это приводит к ско[юму перегоранию спиралей. Гибкие нагреватели практически можно изготавливать любой ширины и длины. Они обеспечивазот прогрев до температуры порядка 450' С, удельная мощность при этом доходит до 1,25 вг/л из.
На рис. 3-52 приведены внешний вид и примеры применения гибкого ленточного нагревателя. Кремнеземныс ткани и нити вырабатывают на специальном замасливателе из волокон диаметром 5— 7 44к. Кремнеземная нить используется для прошивки тканых материалов. В табл. 3-6 приведены характеристики некоторых тканых кремнеземиых материалов промышленного производства. Тизля аи З-В и "о й о и Й'. сл н с сз я Уснзие кри разрыве Озо |о"ка 25Х!00 ммх кг не в~енсе Характе 4нзстзнсв интса Марка ткана Ьзеитз з) Вес ~ м ткани ю аозее. е Тоамнна, и ос хо о'; уток ктч з-эуад кт.~1 кж-зк2 Кпж ЗМ 2 кл зз М2З Я 5+~ ~О О,'5 Оа За 8 88+3 8828 8825 88+ 3 1яьола О 2ОЕО,ОЗ О,яяьа,ая Око юо з,о Окова З,О О,За+0,05 з,о О,я ~,о ба Со 25 еа зо зо 200 ~ .оа ~ ~ао 5+ ~ 1 ззис м 40 зн за зо« На всю законну ~ент~~ 3-3.
ИСЙАРИТЕЛИ Качество пленок, получаемых путем термического испарения в вакууме, в значительной мере зависит от типа и конструкции испарителей, Применяемые для этой цели испарители сильно различаются. Их конструкции опрсделякцся свойсгзамп игпаряемых материалов, треоуемой скоростью испарения, количеством испаряемого вещества за один цикл загрузки, исходной формой 214 распыляемого вещества (гранулы, порошок, проволока), а также рядом других факторов.
Требования однородности свойств пленок, а также обеспечение производительности и экономичности использования напылительного оборудования накладывают жесткие условия на характеристики испарителей. Часто бывает необходимо, чтобы испаритель обеспечивал постоянную скорость осаждения пленки независимо от количества оставшегося в испарителе вещества. Выполнение этого условия исключает влияние изменения скорости напыления в течение каждого отдельного процесса на структуру пленки. При этом так же легко получать заданную толщину пленки, прекращая испарение при достижении определенного сопротивления слоя или регулируя продолжительность испарения после того, как установлена постоянная скорость напыления. Во многих случаях от испарителя требуется, чтобы ои обеспечивал такое распределение молекулярного потока, при котором достигалась бы максимальная равномерность толщины покрытия на большой площади. При этом толщина пленки в любом месте подложки должна быть по возможности одинаковой.
Важным требованием является то, чтобы при работе испарителя не образовывались лсгколетучие вещества, способные загрязнять наносимые пленки. Кроме того, испаритель должен обладать достаточной долговечностью, характеризующейся временем, в течение которого он в состоянии обеспечить в заданных пределах режимы испарения, Одним из важных факторов, характеризующих процесс нанесения тонких пленок в вакууме, является способ, которым осаждаемый материал нагревается до темтературы испарения или возгонки.
В зависимости от способа нагрева испарители можно подразделить на резистивные, индукционные и электронные. В резистивиых испарителях тепловая энергия для нагрева испаряемого вещества получается за счет выделения джоулева тепла при прохождении тока через нагреватель (омический нагрев). Большим преимуществом резистивного нагрева является простота устройств электропитания, а также удобство контроля и регулирования режимов работы испарителя. Для питания испарителя обычно используется понижающий трансформатор.
Плавная регулировка подаваемого на испаритель напряжения осуществлчется с помощью автотрансформа- 215 тора. Для контроля режимои испарения и цепь испарителя включают амперметр и вольтметр. К материалам, используемым для изготовления подогревателя, предъявляются следугощпе требования: давление пара материала подогревателя при температуре испарения напыляемого вещества должно быть пренебре>кима малым; материал подогревателя должен хорошо смачиваться расплавленным испаряемым материалом, что необходимо для обеспечения хорошего теплового контакта между ними; между материалами подогревателя и испаряемым веществом не должно происходить никаких химических реакций, а также не должны образовываться легколетучие сплавы этих веществ, так как в противном случае происходит загрязнение наносимых пленок и разрушение подогревателей. Ниже приведены материалы подогревателей, обычно применяемые при напылении тонких пленок.
При напылении тонких пленок чаще всего применяются подогреватели из вольфрама, молибдсна и таятала. В индукг>иоггггьгх цспарптглях металл. подлежащигй распылению, окружается индуктором, представляющим собой один или несколько медных водоохлаждаемых витков, по которым проходит ток высокой частоты. Созданное этим током переменное магнитное поле вызывает в металле вихревые токи, которые и нагревают его до теьггюратурьг испарении.
Пидукционный нагрев обеспечивает высокую плотность тока в испаряемом металле. 216 Испяряеми г метпяя Алгоминий Висмут Германий Железа За>го> а ты одь Никель Олово Платина Свинец Серебро Титан Мгтеряяли дтя подпгрепятедегт Вольфрам, тантал, молибден, колумбии Хромель, тантал, вольфрам Т аитал, молибден Вольфрам Вольфрам, молибден Колумбии, молибден, тантал Вольфрам Х ромель Вольфрам Железо, никель, хромель Тантал, молибден, колумбий, железо Вольфрам, тантал Прп использовашш этого ьгстода нагрева в рабочей камере отсутствуют разогретые элементы, такие как нагреватели прп резистнвном методе п.ти катод при электроннолучевом методе нагрева.
В процессе распыления осаждаемого металла за счет сил электродинамического воздействия происходит непрерывное перемещение расплава, что способствует его эффективному обезгаживанию. При помощи индукционного нагрева возможно осуществить бестигельное распыление металла из капли, находящейся во взвешенном состоянии в электромагшыном поле пндуитора. При этом целиком отпадают проблемы, связанные с взаимодействием между испаряемым веществом и испарнтелем.
Однако такого рода нагрев еще недостаточно разработан. К недостаткам индукционного метода нагрева следует отнести относительно высокую стоимость оборудования и низкий электрический к. п. д. из-за необходимости применения преобразователей частоты, невозможность непосредственного распыления диэлектриков (для их распыления приходится применять промежуточные нагреватели, тепло от которых поступает к нагреваемому диэлектрику за счет теплопередачи) и невозможность в практических условиях изменять частоту генератора н коэффициент трансформации выходного трансформатора, что приводит к необходимости использования различных индукторов для распыления различных материалов. Простые способы испарения металлов с накаленных проволочных спиралей, лодочек и тиглей часто оказываются малопригодными из-за взаимодействия материала тигля с испаряемым материалом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
