Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 16

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

Текст из файла (страница 16)

В процессах испарения металлов нз окисных тиглей не всегда очевидна роль этих эффектов. Например, относительно сильное взаимодействие, сопровождающееся образованием новой фазы, вполне допустимо в том случае, если образующиеся продукты реакции нелетучи. Наоборот, ввдимае отсутствие обесцвечиваиня границы раздела может обусловливаться испарением летучих субокислов — продуктов реакции. В табл.

8, составленной по данным работ Джонсона !32!, Экономоса н Кинжерн !81, 63! я Коля [64], суммированы сведения относительно стабильности различных пар металл — окисел металла. Из таблицы следует, что такие тугоплавкне металлы, кан Мо, !!! и Та не могут быть иснарены из окисных нспарителей. Эти данные также представляют интерес, если оценивать стабильность контакта нагревателя яз тугоплазкого металла с тиглями нли лодочками из окислов металлов. Среди других металлов только Ы! н Ве либо вовсе не вступают в реакцию, либо имеют достаточно малую скорость реакции, что позаолиет проводить их испарение из керамических лодочек. Испарение 3! и Т1 из тиглей на основе наиболее прочных окислов представляет собой предельный случай. Испарнтели из окислов металлов хоти и не сильно взаимодействуют с этими элементами, однако при испарении образуются летучие субокислы, вследствие чего в пленке могут появиться включения, содержащве окислы металлов.

Существуют металлы, не приведенные в табл. 8, которые могут быть нспарены из испарителей, изготов. ленных из тугоплавкнх окислов. Такимн металламн являются, например, Аз, $Ь, В1, Те, Са, Мп н другие с температурой испарения ниже 1000ьС, а также Со, Ре, Рд, Р!. КЬ, температура испарения которых лежит в'пределах !500 †21' С. Тиглй из окислов металлов обычно нагреваются за счет излучения от нити нагревателя нз тугоплавкого металла. Простейшая конструкция нагревателя, приведенкая на рис. !У, представляет собой проволочную спираль, Спираль нагревателя насается тигля в нескольких местах, увеличивая таким образом теплопередачу. Однако зто влечет за собой опасность разрушения нагревателя н испзрителя из окиси металла. Испаритель должен быть окружен радиационными экранамн, так как нагреватель излучает малую долю энергии в направлении тигля.

3 з . ззз г. фо 'о сй О ~Ьо Ооя Дй ) ы к ы офка О иЕД ,о о оооо, но н о $ х к к Х ко СоаОоо хы х с с ними йхх~ х о Оооо о. а х оно к с о с Оо О е. Ф нсй ысс х с ыоО с к Зсл о.н сс на ы а с' » нс о аль к с'4 о о хЧк о. о х и йс, Я ао йЯ "Ч з к й к к Р с к с » ох о. к с о о й к й- о сс л л к о х о ы о и к о и н ~ ы л ы ы ы о ха но к~ ы н о ац х н ~.~Я н и с:. и о о о ы хо но о о 6 о.ы а о с о 'Яс.3 йо к а с о оЛ к х В ы о О и Ф о и Й*ао и "' о 'о фа фа й» ко 3 о 1 й ° с ы а~~ 4 и с.; х и аы о н и си о с.Я к агаси а н и и н х сс и а о о 5 и о к М о к и о » Й и Ги.

1. Веиууниее иеиерение ~щ Ао кои од Ф х х ы о О а о. а' ко Я ой юк' к к.с и До ~1 о х к х ы к и о о сс н Я о а ы х с о аО с и О оЯ сЯ х а ы х 1 Я к $ ,. о. а Я ы ох » иб о. ф Я Я Я Я ф 4. Конструкции нспарнтелей к их применение. Рис. Гт, Тигель ил оппеле метвллв с ивгрсввгелем в виде проволочиоа спирали.

67 Более эффективной конструкцией явл..ется испарнтель Да Сильва [84), изображенный ив рис. 18; ои изготовлен нз танталовой фольги, толщиной 0,06 мм, свернутой в цилиндр и присоединенной точечной сваркой по кругу к верхнему и нижнему электродам. В таком испарителе применяются цилиндрические тигли, а скорости вспарення контролируются подводимой к цилиндру электрической мощностью. Если тепловой экран подобран правильно, то необходимая мощность составляет менее 500 Вт. В настоящее время известно много конструкций нагревателей. Возможны модификации тиглевого испарителя, изображенного нэ рис. 16. 3) Митрия бора. Ряд боридов, карбидов, снлииидов и нигридов обладают очень высокой термостойкостью.

Обзоры физических свойств н применений этих материалов были даны Хауком [85) и Колем [64). Одни из этих материалов, а именно — ингрид бора (ВМ), и используется для изготовления тиглей. Это — диэлектрический материал белого цвета, имеющий структуру, аналогичную графиту. Подобно графиту, ингрид бора относительно мягкий материал, легко обрабатывающийся обычным механическим инструментом, что позволяет легко получать из него испарители самой разнообразной формы. Удельная теплопровод. ность ВМ близка к теплопроаодностн окиси алюминия; помимо этого, ВМ обладает очень высокой стойкостью по отношению к теп- у лоудару.Механическая прочность ВМ примерно вдвое меньше, чем у А!вОе, Он имеет Склонность к поглощению влаги и поэтому перед испарением металла требует ', Гаяапярвегй предварительного обезгажнваиия.

из аяигла ![ ~гг аааияйгачесяаа" Максимальная рабочая темпера- ггвлгаляа ! )[ яавзнФжу тура тиглей из ВМ определяется давлением азота, выделяющегося при диссопиации ВМ, которое до. стнгает !О-', мм рт. ст. при Т = 1800'С [86). Плотность вещества и количество газа, выделяемого при нагреве ингрида бора, зависит от технологии процесса изготовления нспарителя. Пиролити' Рве.

га. тпглевма исввригелв, преаломеическнй ингрид бора, полученный имэ дв сплввл 1зе). осаждением из галондного соединения бора н аммиака, является наиболее чис~ым н плотным и не поглощает газы. Выделение продуктов, образовавшихся в процессе изготовления нспарнтелей прн спекании порошков с органическими биндерами, приводит к интенсииноиу загрязнению нспвряемого вещества. Смесь, состоящая из 50ей ВМ и 50ре диборида титана (Т!Вз), хорошо известна в качестве материала для тиглей. Днборид титана имеет удельную теплопроводность, одинаковую с ВМ, но по сравнению с последним является более твердым в плавится прн температуре 2940' С. Материал смеси имеет серый цвет в механически обра- Гл.

1. Вакуумное яспаренне /гбтпмитнгяая батывается аналогично чистому нитрнду бора. Удельное сопротивление его прн !100 в !200'Ссоставляет примерно !О Ом см. [87[. Наиболее важным прнмененнем тиглей нз ннтрнда бора является использование нх для испарения алюминия. В отлнчяе от керамики на основе окислов металлов нитрнд бора, равно как н керамика ВХ + Т!Вэ не подвергаются значительному разъеданню расплавленным алюминием. Испарение последнего из тигля, изготовленного нз нитрнда бора, было описано Томпсоном н Либ. шем [88[. Амес н др. [87[ использовали для этих целей составную керамику (ВХ и Т!В,). Обе группы исследователей прнменяли нндукцнонный нагрев нспарнтелей. Тигель, разработанный Амесом н др., представляет пранти. ческий ннтерес [87[. Конструкция Рвгяяя~лвяяы» ттвшлшв ЕГО НЗОбРажЕпа На РНС.

19. Ьпа имеет уменьшенную толщину ете. нок тигля в верхней части, равную 8 примерно одной трети толщины о о скин-слоя для данного ВЧ вЂ” поля, что нсключает мнграцню расг7гг О о плавленного алюмнння вверх по иашушяп О) о стенкам тигля н его вьшлескнвао нне через край. Взаимодействие ВЧ вЂ” поля с расплавленным ме- 8 О таплом в этой области становится достаточно сильным,. что обеспечивает полное нспаренне слоя ми!татр»влпв грируюшего алюминия. Толщина стенон а нижней части тнгля делается приблизительно равной толщине скин-слоя. Это позволяет рмт.

ш. нтаарлттль алюммамт с ммдтама- обеспечить соответствующую ннелнмм иагртвлм г тиглем мт смеси митрнаа дукцнонную связь для нспарення бара и аабариаа титана !Я71. металла и в то же время зта толщина достаточна, чтобы зкраннровать расплав от проникновения ВЧ вЂ” пола. Последнее необходимо для уменьшения аероятностн турбулентного движения металла н выбросов металлических капель. Зтот нспарнтель позволяет получать пленки алюминия с удельным сопротнвленнем, равным сопротивлению массивяого материала, и свободные от включений вследствне разбрызгмвання.

Высокочастотный индукционный нагрев имеет некоторые преимущества перед радиационным нагревом. Так как часть энергия связана непосредственно с нспаряемым металлом, то нет необходимости поддерживать температуру нагревателя нлн тнгля для создання теплового потока аын|е температуры испарения. Зто уменьшает взаимодействие между испаряемым веществом и стеннамя тигля. Кроме того, использование энергян, интающей испарнтель, является более аффехтнвным, чем в случае применения источника накбла, так как потери за счет нзлучення н теплопроводности ярн нндукцнонном нагреве меньше. Кроме того, отпадает потреб.

ность в специальных радиационных экранвк, так как в этом случае.используется окружающая тигель вндукцнонная катушка, охлаждаемля водой. Недостатками индукционных нснарителей является нх высокая стон. мость н необходнмость дополннтельной площадн для размещения высокочастотного генератора, тщательно нзолнрованной питающей подводки в вакуум н соответствующего опыта работы с ВЧ-катушкой (подбор диаметра и внешняя регулировка). Сведення о хонструкцнях нспарителей с ВЧ вЂ” нагревом, нсточннках ик питания н глубине проннкновення ВЧ— 4. Конструкции испарнтслей и их применеяие поля в зависимости от частоты чнтатель может найти в книге Пирани и Ярвуда [01[. Рассматривая этн устройства, следует особо отметить, что большая часть энергии выделяется вблизи поверхности испаряемого материала.

Толщина скин-слоя б - 1/)г а, где ю — частота ВЧ-поля, (см. гл. 2, 4А, 3) Поэтому равномерный нагрев большинства нспаряемых металлов осуществляется эффективно на низких частотах, в то время как небольшие или тонкие тнгли требуют очень высоких частот. Например, генераторы, работающие на частоте около 1О кГц, обеспечивают нагрев прн загрузке металла весом около одного килограмма. Вес загружаемого металла а несколько граммов требует генераторов, работающих на частотах в несколько сотен кГц. Для удовлетворительной передачи энергии тиглю объемом в несколько кубических миллиметров(миллиграмм загруженного металла) потребуются частоты, ббльшие 30 МГц [39). 4) Графит.

Другим материалом, который часто иепользуется в качестве нспарителей для металлов, является графит. В зависимости от процесса изготовления графита он выпускается нескольких видов с широко изменяющимися свойствами. Полный обзор свойств графита был сделан Колем [64). Свойства графита, представляющие интерес для вакуумного осажлення пленок, приведены в табл.

Характеристики

Список файлов книги