Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

'Потребляемая мощность испарителей этого типа на 30 — 5035 выше, чем аналогичных испарителей из фольги, не покрытых окислом, так как термический контакт между металлом и испарнемым веществом из-за покрытия окислом уменьшается. Расплавленные металлы не смачивают поверхность окиси алюминия, а образуют сферические капли. Подобные устройства препятствуют сплнвлению испаряемого материала с веществом испарителя. Одвако следует учитывать возможность появления летучих окислоа в результате реакции испаряемого металла с А1аОз. Электрические контакты с проволочными нспарителями и нспаригелями из фольги осуществляются присоединением их концов к силовым зажимам из меди илн нержавеющей стали, Обычно эти зажимы представ.

лают собой часть бруска массивного металла, связанного нелосредственно с силовой подаодкой. Во избежание деформации испарителя вследствие термического разогрева (см. табл. 5) часто используют гибкие тросы в виде сплетенной медной проволоки или многослойной медной фольги. Так кнн электрическое сопротивление испарителей из проволоки и фольги малб, то в зтам случае применяются низковольтные источники питания с номинальной мощностью от ! до 3 кВт.

Обычно для этого применяют понижаю- 4. Конструкции испарителей и их применение ший трансформатор (5 — 20 В), первичная обмотка которого связана с переменным автотрансформатором 110 или 220 В. Последнее необходимо па случай, если произойдет повышение рабочего напряжения в результате увеличения сопротивления тугоплавких металлов при увеличении температуры (см. табл. 5). Средняя величина тока через некоторые проволочные испарителн может быть малой (до 20 А) нли большой (до 500 А) — для некоторых испарителей из фольги.

Если тои испарнтеля превосходит 100 А, то целесообразно применять водяное охлаждение питающей подводки. Существуют испарителн из проволоки и фольги, которые могут применяться для испарения почти всех элементов при малом количестве испаряемого вещества. Исключение составляют тугоплавкие металлы. Пленки из вольфрама, молибдена или тантала могут быть получены при использовании испарителя в виде двух пружинящих проволок (0,6 мм в диа. метре) нз соответствующих металлов, концы которых упруго соприкасаются, образуя высокоомное сопротнвлсиие.

Расплавление этого контакта н испарение материала происходит при прохождении электрического тока через эти проволоки. В работе Лукаса и др [671 описан способ получения пленок тантала, ниобия и ваннадия при установлении дуги между стерж. иямя соответствующих мета тлов, очищенных зонной плавкой, которые запнтывались от генератора постоянного тока сварочного станка. Простейшее устройство для осаждения пленок графита толщиной 1 мкм было описано массеем [661 пленка получались при поддерживании дуги между двумя графигными стержияии.

Обычно предпочтительной техиикод испарения тугоплавких металлов является нагревание электронной бомбардаровкой. Б. Испарители для сублимируемых материалов Проблемы поиска химически инертных испарителей для материалов, которые испаряются прн температурах свыше 1000' С, не возникает в те» случаях, когда температура испарения осаждаемого вещества, прн которой давление паров составляет !Π— з мм рт. ст., близка к температуре его плавления, Такие элементарные вещества, как Сг, Мо, Рй, 'тг, Ге и 51 показывают давление паров 10-' мм рт.

ст. раньше, чпм онн плавятся и, следовательно, оии могут быть сублимированы. Это допускает возможность испарения материалов пленки из проволочных испарителей и испарителей из фольги, нагренаемых за счет прохождения тока, без контакта с каким- либо инородным материалом. Берндттаиим образом получал пленки никеля и железа высокой чистоты [69[. Килгор и Робертс получали пленки кремнии путем сублимации его с ленты, нагреввемой до 1500 — 1350' С при пропускании через нее тока[70).

Эта техника нанесения пленок представляет практический интерес, так как расплавленный кремний быстро образует сплавы и разрушает испарители из тугоплавких металлов. Хотя кремний испаряется также из лодочек ТЬО„ А1зОз и 51О„ он легко разрушает тугоплавкие окислы и образует летучую окись кремния (510). Итак, если исключить электроиио-лучевое испарение, наиболее чистые пленки кремния получаются путем сублимации.

Сублимационная технология осаждения пленок может быть применима к некоторым металлам, которые имеют давление паров при температурах плавления порядка 1О-'мм рт. ст. Примерами таких металлов служат )ч1, КЬ и Т![72). Сублимация Т1 находит широкое применение в вакуумной технике для поглощения химически реактивных газов. В этих случаях скорости осаждения Т1 долж1ы быть малыми (см. гл. 2). В тех случаях, когда необходимо полу- Гл. 1. Ваяуумное нспаревяе чнть пленка толщиной 1000 А н более, скорости сублнмацнн оказываются слишком малыми.

Это неудобство может быть компенсировано вспользованнем испарителей с большой поверхностью, з также сокращением рас* стояния нспарнтель — подложна до нескольких сантиметров. Однако увеличение поверхности сублимацян увеличивает потребляемую нспарнтелем энергню, а уменьшение расстояния ат нспарнтеля до подложка уменьшает область одинаковой толщины пленка в, кроме того, увелнчивает нагрев подложки за счет теплового нзлучення. По этнм прнчннам сублимация металлов не находят широкого применения. Исключение нз этого правила составляет хром, так кан давление паров 10 ' мм рт. ст. у хрома достигается прн температуре на 500' С ниже точкн плавления.

СлеЗДзчазмг довзтельно, в этом случае. высокая ~)(~( стщвгзэ скорость осаждения может быть па. м' дз- лтчэ) лучеиэ сублнмацней из компактного 1(И Тами Фзчг нспарителя с расстояннем до подлож- ка порядка 50 см. Наиболее прог чг Яа~ивхмьчьэ стая конструкция состоит нз воль- фрамовой нлн танталовой лодочнн о зг еэвгпе л помещенными в нее кусочками хро. ма (73). В результате того, что кусочка хрома ие плавятся, нх термический контакт с нспарнтелем плохой н непостоянный.

Это затрудняет Т "мцеп за"~аг поддержанне скорости испарения постоянной, Хороший тепловой нонтр„~„глаз„равд, такт получается в том случае, если хром гальваннческн нанести на вольфрамовую проволоку (74). Однако пес. и. стваема«еое э «ра зма ес- электроосажденные металлы имеют ььэатьаь, еэьааомееьма эеаьэтсен е тенденцию поглощать значнтельноз веа (тз1.' колнчеств водороде, что может пританталозма челиндз (тоастеме аиаиэ1.

вести затем н повышению давлення остаточного газа в вакуумной системе. Использующиеся на практике сублимационные нспарнтелн хрома разработаны Робертсом и Вна (76), Кзк показано на рис. 14, хромовый стержень ирепнтся внутри цилнндра, имеющего две степан. Последний изготовлен нз листового тантала толщиной 0,05 мм (наружный цилиндр) н 0,13 мм (внутренний цилиндр); цнлвндры для создания злектрического контакта соединены точечной сваркой. уак как яспаритель компактный и хорошо экраннрован, то потребляемая нм мощность меньше 750 Вт.

Суб. лнмацня пронсходнт со всей площадн поверхности хромового стержня, который равномерно нагревается излучением. Поэтому отраженна.частнц хрома не происходит н скорости испарения в течение длительного периода времени постоянны. Увеличивая напряженне пнтанна нспарнтеля, можно получить скорости осаждения пленон до !00А/с н более для типичных расстояннй обычной колпачной установки. Емкость испарнтеля составляет по крайней мере 60зе от первоначального количества поверяемого вещест. ва. Стержни могут быть прнготовлены нз порошка хрома путем спрессовывання н спекания, однзко наиболее чнстые пленки получают из стержней, очищенных зонной плавкой. Сублнмацяонные яспарятеля часто применяются для нспарення термнческн стойких соединений. Этн сседннениа обычно существуют либо в виде порошков, либо в виде неплотно спеченных кусков, содержащнх большне количества абсорбированных нлн экклюдн- 50 4.

Конструкцнн нспарнтелей я нх прнмененне рованных газов. Во время нагрезаннн спонтанное выделение газов часто приводит к выбрасыванию частиц испаряемого вещества, которые внедряются в пленку. Конструкция отражательных нспарнтелей, в которых непосредственный перенос испарвемого вещества нз нспарнтелв на водложку невозможен, дала возможность решить эту проблему, Наиболее простой нз этих нсварителей изготавливается посредством точечной сварки двух деталей нз танталовой фольги с коническнм углублением, которые образуют полость. Верхнее коническое углубление имеет отверстие, допускающее выход паров нспаряемого вещества.

Внутри нспарителя непосредственно под отверстием устанавлнзается металлическая пластннз— Рнс. 1З. Исвернтсхн соотнесено влетвотоь тнвв: о — нснервтель Древхеллерв (77) а всвврвтель, состонщва вз двух еестеэ, соелв- ненннх отрежевщнв схронов 176). отражатель малых размеров, препятствующая непосредственному выбросу частиц нспаряемого вещества в отверстне без отражателя. Такие нспарнтелн применяются для испарении небольших количеств Агг — В"1 соедя-' нен и й 170), Прн осаждения диэлектрических плевок важнммн требованиями являютсв большне емкости нспарнтелн н высокие скорости нспаревня.

Характеристики

Список файлов книги