Behandling af overflader ved fremgangsmåden til vakuumsprøjtning med metaller gør det muligt at styrke de positive egenskaber ved produkter fra forskellige materialer. Metaldele er beskyttet mod korrosion, elektricitet er bedre udført, bliver mere æstetisk eksternt. Metalisering af plastprodukter giver dig mulighed for at få høj kvalitet og smukke detaljer om lysere og billige materialer. Dette gælder især for bilindustrien, fordi metalliseringen af \u200b\u200bplastkomponenter kan reducere vægten af \u200b\u200bbilen betydeligt. Og metalliseret pels Giv pelscoat eksklusivitet, unikhed og er en ny trend i sæsonen.

I Alpha-K kan du bestille en vakuummetalsprøjtning for produkter fra forskellige materialer, herunder pels.

Metoder

Essensen af \u200b\u200bteknologien er, at undervakuumbetingelserne på specialudstyr, overføres de mindste metalundersøgelser på arbejdsstykkets arbejdsstykke. Ved fremgangsmåden med dannelse af belægninger absorberes det oprindelige metal, kondenseret, absorberes og krystalliserer i gasmiljøet, hvilket skaber en resistent belægning. Afhængigt af typen af \u200b\u200bemnet er egenskaberne af metalfilmen og den valgte sputteringstilstand, en bred vifte af effekter opnås. Du kan sprøjte næsten ethvert metal: aluminium, nikkel, chrom, kobber, bronze, guld, titanium osv. Under hensyntagen til specifikke egenskaber og funktioner kræves forskellige tilstande og tekniske teknikker for hvert metal. For eksempel på grund af den lave slidstyrke kræver en speciel teknologi en vakuumaluminiumsprøjtning. Derfor beskæftiger vores virksomhed ekstremt højt kvalificerede og erfarne specialister. Metalisering udføres på forskellige måder.

Vakuumplasma.

I sådanne systemer skabes under visning af metalliserede belægning ved stærk opvarmning af metalkilden, som et resultat af hvilket dets fordampning forekommer, og partiklerne sætter sig på emnet. Kammeret kan være metallisk, glas, nødvendigvis med et vandkølesystem. For at opvarme et sprøjtet element anvendes sådanne fordamper:

• ledning eller bånd wolfram eller molybdæn fordamper direkte varme;
• elektron-radial, skaber opvarmning med en elektrisk bombning.

I overensstemmelse med startmetallet eller legeringen, der skal sprøjtes i delen, udstilles opvarmningstemperaturen i varmeveksleren, den kan nå 20 tusind ° C. Hvis metallet sprøjtes ikke er meget god vedhæftning med arbejdsmaterialet, påføres det primære lag af metal med højere adhæsionsegenskaber først.

Ion-vakuum

Den største fordel ved denne metode er manglen på behov for at opvarme fordamperen meget. Metallet sprøjtes under påvirkning af bombardementet af negativt ladede gasioner. Oprettelsen af \u200b\u200bet sådant medium er muligt på grund af de særlige udledninger inde i arbejdskammeret. For at gøre dette bruger udstyret et magnetisk system med køling. Den glødende udledning til sprøjtning af et sprøjtet element er skabt mellem 2 elektroder på grund af tilførslen af \u200b\u200bhøjspændingsspænding op til 4 kvadratmeter. Arbejdskammeret skaber et gasmedium med et tryk på op til 0,6 Pascal. Det tilsvarende princip producerer også vakuum ion-plasma sprøjtning på specialudstyr.

Overflader, der er egnede til sprøjtning

Eventuelle varer, der kan modstå opvarmning til 80 ° C og virkningerne af specialiserede lakker. Fordelen ved teknologi er, at for at give kunst effekten af \u200b\u200bkobberbelægninger, spejlkrom, forgyldning, nikkelika behøver ikke at forbande overfladen. Oftere ved vakuummetallisering er dele dækket af plast, glas, metallegeringer, forskellige polymer og keramiske produkter. Mindre sandsynligt, men stadig teknologi bruges til mere bløde materialer, såsom træ, tekstiler, pels.

Behandlingen af \u200b\u200bmetalliske emner og produkter fremstillet af metalprodukter på grund af god kompatibilitet af basen og belægningerne kræver ikke brug af yderligere forbrugsstoffer. Mens polymerer skal primeres præ-beskyttende og klæbende sammensætninger. For at forhindre deformation af polymeremner og reducere spændingen i arbejdsmiljø Under vakuummetallisering anvendes specielle modificerende komponenter og diffusionsmetoder for materiale.

Stadier af metallisering

Den teknologiske proces med vakuumsprøjtningsmetal på forskellige produkter indbefatter adskillige på hinanden følgende trin:

• Forberedelse af detaljer. Det er vigtigt, at emnet har den mest enkle form, uden at det er svært at rumme kondensatsteder.
• Forsvar. På polymerbaser indeholdende fyldstoffer med lav molekylvægt er det nødvendigt at anvende antidiffusionsbelægning.
• Tørring. I 3 timer tørres detaljerne ved 80 grader Celsius, som giver dig mulighed for at fjerne den absorberende fugtighed.
• Affedtning. I vakuumkammeret ved hjælp af en glødudladning er emnet affedtning. Dette påvirker især polymerernes struktur.
• Aktiveringsbehandling. Behandlingsmetoden udvælges afhængigt af materialet af produktet, det er nødvendigt at forøge overfladeadhæsionen før metallisering.
• Metal sprøjtning. Ved kondensation oprettes et metalliseret lag på emnet.
• Kvalitetskontrol af belægningen. Dekorative dele er inspiceret for ensartethed af sputtering og dets styrke. Tekniske produkter. Det testes yderligere ved hjælp af klæbebånd, ultralydsoscillationer, friktion mv.

Metalliseringsinstallationer er ret komplekse og dyre udstyr, der bruger meget elektricitet. For at skabe en integreret teknologisk cyklus kræver et ret rummeligt rum et ret rummeligt rum, da flere forskellige funktioner skal placeres. Grundlæggende noder af vakuumsystemet:

• Strømforsyningen og styreenheden i aggregat med kilden til kondenseret metal.
• Gasfordelingssystem, der skaber et vakuumrum og regulerende gasser.
• Arbejdskammer til vakuummetallisering.
• En blok af termisk kontrol, kontrol af tykkelsen og sprøjtningshastigheden, egenskaber af belægninger.
• Transportblok, der er ansvarlig for at ændre emns position, deres foder og beslaglæggelse fra kammeret.
• Låsning af enheder, gasfiltre, spjæld og andet tilbehør.

Magnetron og ion-plasma vakuumudstyr kan være af forskellige dimensioner, fra små, med flere liter med kameraer til meget store, med et volumen af \u200b\u200bkamre i flere kubikmeter.

Alpha-K har tilstrækkelige produktionsfaciliteter og passende udstyr til at tilvejebringe forskellige metoder til vakuumsprøjtning. Vi kan bestille ion-plasma-belægning af produkter fra eventuelle materialer, såsom metaller, såsom titanium, kobber, aluminium, messing, krom, forskellige legeringer osv. Vi garanterer høj kvalitet af arbejdet og loyale priser.

For at ændre de vigtigste egenskaber ved metal, plastik, keramik eller andre materialer kan en metalliseringsproces udføres. Vakuummetallisering er en af \u200b\u200bde mest almindelige metoder til at sprøjte metallet, fordi den beskyttende overflade er dannet med definerede egenskaber., usædvanligt substrat. Overvej funktionerne i teknologien til vakuummetallisering mere.

Teknologisk proces med vakuummetallisering

Den betragtede metode til behandling af dele påføres i lang tid. Vakuummetallisering er en proces baseret på fordampning og tab af kondensatmateriale på substratet. Blandt funktionerne i denne proces bør noteres følgende punkter:

1. Universalitet og høj effektivitet af metoden bestemmer sin store fordeling. I fremtiden forventes en mere omfattende anvendelse af metalliseringsprocessen af \u200b\u200bpolymer og andre materialer. Udviklingen af \u200b\u200bbehandlingsmetoden under overvejelse er forbundet med forbedring af det anvendte udstyr. Så moderne vakuumsæt giver dig mulighed for at automatisere proceduren for metallisering af dele, forbedre kvaliteten af \u200b\u200bde opnåede overflader, reducere omkostningerne ved opnåede produkter. Den eneste hindring for udviklingen af \u200b\u200bdenne industri er en høj pris for moderne udstyr og opstår vanskeligheder i installationen, brug og vedligeholdelse.
2. Den teknologiske proces med vakuummetallisering er ret kompliceret, resultatet afspejles i betingelsen af \u200b\u200bimplementeringen af \u200b\u200bhvert trin. Når materialet opvarmes, hvilket skal være en fremtidig belægning, undergår det et stort antal ændringer. Et eksempel er, at belægningen oprindeligt fordamper, derefter forekommer adsorption, hvorefter kondensat tab og krystallisation for at fastgøre laget på overfladen.
3. Kvaliteten af \u200b\u200bresultatet er virkningen af \u200b\u200bet tilstrækkeligt stort antal faktorer, blandt andet vi bemærker den fysisk-kemiske kvalitet af substratet, modstå betingelserne for at udføre metallisering.
4. Dannelsen af \u200b\u200ben sprøjtet belægning under metallisering forekommer i to hovedfaser: overførsel af energi og masse fra kilden til overfladen og deres fordeling i hele substratet.

Installation til vakuummetallisering

Vakuummetalliseringsteknologi er egnet til behandling af forskellige dele. Som et eksempel kan du medbringe rullede materialer. fra plast eller plastik.

Typisk teknologi består af flere hovedstrin:

1. Forberedelse af delen til processen. Blandt de krav, der præsenteres for detaljerne, kan noteres, fraværet af skarpe kanter og skjulte områder fra kondensatets retlinede kontakt. Vakuummetallisering af plast eller andre materialer er kun mulig, hvis form af emner ikke er kompliceret.
2. Degression og tørring. Nogle materialer kan indeholde en stor mængde adsorberet fugt, for eksempel polymerer. Tørring udføres ved en temperatur på ca. 80 grader Celsius, eksponeringstiden er 3 timer. Affedtning udføres allerede i et vakuumkammer ved det forberedende stadium. Teknologi affedtning sørger for at afvikle rullen og virkningen af \u200b\u200bden glødende udladning. Da resultaterne af undersøgelserne har vist, påvirker annealings effektivitet ved polymerpræparationsstadet positivt strukturen af \u200b\u200bdet pågældende materiale, da den interne spændingsindikator reduceres signifikant. Vakuumvalset metallisering bør udføres med undtagelse af sandsynligheden for folder ved tilberedningsfasen af \u200b\u200bemnet, da de kan kaldes defekter.
3. Fase af aktiveringsoverfladebehandling. Vakuummetallisering af plast og andre materialer involverer aktivering af overfladen. I dette tilfælde kan de mest forskellige aktiveringsmetoder anvendes, hvis valg afhænger af egenskaberne af materialet selv. Denne proces er designet til at øge overfladeadhæsionen.
4. Påføring af et stof til overfladen. I de fleste tilfælde passerer vakuummetallisering af aluminium eller andre legering, når de påfører den resistive fordampningsmetode under tilstanden af \u200b\u200btemperatureffekter. WorFram fordampningsteknologi påføres meget mindre ofte, da det giver mulighed for opvarmning af mediet til en lille temperatur, som et resultat af hvilket fordamperen ødelægges i minimumstiden.
5. Den sidste fase vedrører kvalitetskontrollen af \u200b\u200bmetallisering. Hvis det anvendte lag er dekorativt, så er kvalitetskontrol i de fleste tilfælde at registrere optiske egenskaber. Derudover gives opmærksomheden på sprøjtning ensartethed, styrken af \u200b\u200bforbindelsen fra overfladelaget og strukturen.

Resultatet af vakuummetallisering

Teknologien til vakuummetallisering af plast og andre materialer er komplekse, alle forarbejdningsbetingelser skal overholdes for at opnå en højkvalitetsoverflade.

Omfang af vakuummetallisering

Når vi overvejer anvendelsen af \u200b\u200bdenne teknologi, bemærker vi, at den kan bruges til at dække følgende materialer:

1. plast;
2. aluminium;
3. forskellige polymerer;
4. glas;
5. keramik;
6. metaller.

Metalisering af plastprodukter modtog den største fordeling. Dette skyldes, at produktet fra billig plastik på denne måde erhverver en mere attraktiv opfattelse.

Hvis du har brug for at spare i produktion, men på samme tid udføres høje dekorative kvaliteter, aluminium eller andre metaller.

Et eksempel, lad os kalde fremstillingen af \u200b\u200bdele af biler, der bruges ved afslutning af kabinen. Kinesiske og japanske bilproducenter har længe begyndt at anvende den pågældende teknologi for at reducere deres bil. I dette tilfælde udføres brugen af \u200b\u200bvakuummetallisering ikke kun i dekorative formål på grund af den højere styrke af overfladelaget, de dele tjener længere, graden af \u200b\u200bfriktion falder. Imidlertid forbedrer metallisering ikke styrken af \u200b\u200bhele polymerproduktet.

Denne teknologi bruges til produktion af forskellige ting, der anvendes i hverdagen, billige smykker. Meget fordeling skyldes, at overfladelaget ikke er involveret i en lang periode med drift. Tidligere anvendte sprøjteknologier sørgede ikke for oprettelsen af \u200b\u200bhøj vedhæftning mellem substratet og dekorative belægning.

Fordele ved vakuummetallisering

Denne teknologi har et forholdsvis stort antal fordele:

1. Evnen til at automatisere processen. Som tidligere nævnt gør det installerede udstyr det muligt at maksimere den pågældende proces, fordi sandsynligheden for udseendet af defekter reduceres på grund af menneskelig fejl.
2. Den resulterende overflade vil være ensartet, hvilket sikrer en attraktiv opfattelse og høj ydeevne af den del. Efter metalliseringen ligner overfladen af \u200b\u200bpolymererne et poleret metal.
3. Når man overholder sprøjteknologien, kan overfladelaget tjene i mange år. Kvalitetskontrolfasen gør det muligt at eliminere sandsynligheden for at pumpe det overfladeprøjtede lag eller dets hurtige slid.
4. På samme måde kan du give produktet en bred vifte af kvalitet: korrosionsbestandighed, elektrisk ledningsevne, reducere graden af \u200b\u200bfriktion, øge overfladens hårdhed. I de fleste tilfælde bruges vakuummetallisering til at dekorere dele.
5. Substratets vigtigste operationelle kvalitet forbliver næsten uændret. Opvarmning af materialet i tørrtrækningen passerer til en temperatur, der ikke fører til genopbygning af dens struktur.
6. Teknologien kan anvendes på finish-fasen af \u200b\u200bproducentens producent. Til ordentlig opfyldelse. Alle faser behøver ikke at forfine de forarbejdede dele.

Hvis vi overvejer ulemper, bør kompleksiteten af \u200b\u200bovergangsprocessen af \u200b\u200bdet sprøjte stof fra en stat til en anden noteres. Giv de nødvendige betingelser udelukkende ved installation af specialudstyr. Derfor er med dine egne hænder at udføre vakuummetallisering med levering af højkvalitetsflader praktisk taget ikke muligt.

Afslutningsvis bemærker vi, at selv en lille tykkelse af metallaget på polymercoatet er i stand til at give polymerer en metalglans og elektrisk ledningsevne, beskytte strukturen mod eksponering sollys og atmosfærisk aldring. I dette tilfælde kan det skabte lag have en tykkelse på kun et par millimeter, på grund af hvilken produktets vægt forbliver næsten uændret. Derudover giver vakuummetallisering dig mulighed for at opnå et helt unikt materiale, der vil have fleksibilitet og lethed, såvel som egenskaber, der er iboende i metaller.

Mary State Technical University

Institut for Design og Produktion af Radio Dele

Vakuumsprøjtning

Forklarende note

til kurset arbejde på disciplin

Grundlæggende om fast krop og mikroelektronik fysik

Udviklet: Studentgruppe EVS-31

Kolesnikov.

Rådgivet: Lektor

Igumnov v.n.

YOSHKAR-OLA 2003.

Introduktion

1. Termisk vakuumsprøjtning

1.1 resistiv sprøjtning

1.2 Induktionssprøjtning

1.4 Laser sprøjtning

1.5 Electro Arc deponering

2. Sprøjtning af ionbombardement

2.1 Katodisk sprøjtning

2.2 MAGNETRON Sputtering.

2.3 Højfrekvente sprøjtning.

3. Teknologi af tynde film på orientering af substrater

Konklusion.

Litteratur

Introduktion

Tynde film, der anvendes i vakuum, anvendes i vid udstrækning til fremstilling af diskrete halvlederanordninger og integrerede kredsløb (IC).

Fremstillingen af \u200b\u200bhøjkvalitets og reproducerbar ved elektrofysiske parametre af tyndefilmlag er en af \u200b\u200bde vigtigste teknologiske processer til dannelse af strukturer af både diskrete dioder og transistorer og aktive og passive elementer af IC'en.

På perfektion af teknologiske processer af anvendelse af tynde film, pålideligheden og kvaliteten af \u200b\u200bmikroelektronikprodukter, er det tekniske niveau og de økonomiske indikatorer for deres produktion stort set afhængige.

Tænkningsteknologi er baseret på komplekse fysisk-kemiske processer og brugen af \u200b\u200bforskellige metaller og dielektrics. Således udføres tyndfilm modstande, elektroder af kondensatorer og sammenkoblinger ved udfældning af metalfilm og interlayerisolering og beskyttende belægninger - dielektrisk.

Et vigtigt skridt er at overvåge parametrene for tynde film (hastigheden af \u200b\u200bpåføring, tykkelse og dens ensartethed, overfladebestandighed), som udføres ved hjælp af specielle indretninger, både når de udfører individuelle teknologiske operationer og i slutningen af \u200b\u200bhele processen.

Fremgangsmåderne til ion-plasma- og magnetronsprøjtning anvendes i vid udstrækning i moderne mikroelektronik. Høje sprøjtningshastigheder og atomernes energi, der falder på substratet under sprøjtning, gør det muligt at anvende disse fremgangsmåder til opnåelse af film af forskellige sammensætninger og struktur og især for lavtemperatur epitakse.

I øjeblikket betales forskning til betydelig interesse for dette område.

Formålet med dette kursusarbejde er at overveje de grundlæggende metoder til sprøjtning og sprøjtning i vakuum, fysisk-kemiske processer, såvel som beskrivelsen og driften af \u200b\u200binstallationer, der anvendes i disse metoder.

Fremgangsmåden med påføring af tynde film i et vakuum er at skabe (generering) strømmen af \u200b\u200bpartikler rettet mod det behandlede substrat og de efterfølgende koncentrationer med dannelsen af \u200b\u200btynde filmlag på overfladen belagt.

For at modificere egenskaberne af overfladen af \u200b\u200bde faste, anvendes forskellige ionbehandlingsmetoder. Processen med interaktion mellem ionstrålen med overfladen reduceres til strømmen af \u200b\u200bindbyrdes forbundne fysiske processer: kondensation, sprøjtning og implementering. Udbredelsen af \u200b\u200ben eller anden fysisk effekt bestemmes hovedsageligt af Energy E 1 af bombardende ioner. Ved E 1 \u003d 10-100 EV kondensering hersker over sprøjtning, udfældes belægningen. Med en stigning i energien af \u200b\u200bioner op til 10 4 EV begynder sprøjtningsprocessen med den samtidige indføring af ioner til metallet at sejre. Yderligere forøgelse af energi af bombning ioner (E 1\u003e 10 4 EV) fører til et fald i sprøjtekoefficienten og etableringen af \u200b\u200bionimplantationsregimet (iondoping).

Den teknologiske proces til anvendelse af tyndfilmbelægninger i vakuum indbefatter 3 hovedfaser:

Generering af strømmen af \u200b\u200bpartikler af det deponerede stof

Overførsel af partikler i et sparsomt rum fra kilden til substratet;

Deponering af partikler, når de nåede substratet.

Der er 2 metoder til anvendelse af vakuumbelægninger, der adskiller sig i mekanismen til frembringelse af strømmen af \u200b\u200budfældede partikler: termisk sprøjtning og sprøjtning af materialer ved ionbombardement. Dampede og sprøjtede partikler overføres til substratet gennem vakuummediet (eller atmosfæren jet gas.Når du går ind i plasmokemiske reaktioner). For at øge ioniseringsgraden af \u200b\u200bdet udfældede stof kan særlige kilder til ladede partikler (f.eks. Termokat) eller elektromagnetisk stråling indføres i vakuumkammeret. Yderligere acceleration af bevægelsen af \u200b\u200bioner til den behandlede overflade kan opnås på grund af den negative spænding til den.

De generelle krav til hver af disse metoder er reproducerbarheden af \u200b\u200begenskaber og parametre for filtrene af filmene og sikrer pålidelig kobling (adhæsion) af film med substrater og andre film.

For at forstå de fysiske fænomener, der forekommer ved anvendelse af tynde film i vakuum, er det nødvendigt at vide, at processen med vækst af filmen på substratet består af to faser: indledende og endelige. Overvej, hvordan de anvendte partikler interagerer i vakuumrummet og på substratet.

Forladt overfladen af \u200b\u200bkilden til stoffets partikelbevægelse gennem vakuumet (sparsomt) rum med høje hastigheder (ca. hundreder og endda tusindvis af meter pr. Sekund) til substratet og når dets overflade, hvilket giver det en del af dets energi under kollision. Andelen af \u200b\u200bden overførte energi er den mindre end den højere temperatur af substratet.

At spare noget overskydende energi, er stoffets partikel i stand til at bevæge sig (migrering) langs overfladen af \u200b\u200bsubstratet. Når migreret på overfladen af \u200b\u200bpartiklen, mister gradvist et overskud af dets energi, stræber efter termisk ligevægt med substratet, og følgende kan forekomme. Hvis partiklen vil miste overskydende, er dens energi fastgjort på substratet (kondenseret). Efter at have mødt på vej til at flytte en anden migrationspartikel (eller gruppe af partikler), vil den komme ind i en stærk forbindelse (metallisk), hvilket skaber en adsorberet dublet. Med en tilstrækkelig større forening mister sådanne partikler fuldstændigt evnen til at migrere og fastgøre på substratet, bliver midten af \u200b\u200bkrystallisation.

Krystallitvækst forekommer omkring individuelle krystallisationscentre, som efterfølgende vil vokse sammen og danne en fast film. Væksten af \u200b\u200bkrystallitter forekommer både på grund af partiklen migrering på overfladen og som et resultat af den direkte udfældning af partikler på overfladen af \u200b\u200bkrystallitterne. Det er også muligt at danne fordobler i vakuumrum, når det kolliderer af to partikler, som til sidst adsorberes på substratet.

Dannelsen af \u200b\u200ben fast film slutter den indledende fase af processen. Da fra dette punkt på kvaliteten af \u200b\u200bsubstratoverfladen ophører for at påvirke egenskaberne af den påførte film, er det indledende trin afgørende i deres formation. I sidste fase øges filmen til den nødvendige tykkelse.

På andre ting øger væksten i substrattemperaturen energi, dvs. Mobilitet af adsorberede molekyler, hvilket øger sandsynligheden for et møde af migrationsmolekyler og fører til dannelsen af \u200b\u200ben stor krystalfilmfilm. Derudover øges sandsynligheden for dannelse af doubler og lige polyvaltriske grupper med en stigning i den faldende stråles tæthed. På samme tid bidrager stigningen i antallet af krystalliseringscentre til dannelsen af \u200b\u200ben film af en lille krystalstruktur.

Rewrked tilstand af gas, dvs. En tilstand, hvor gastrykket i noget lukket hermetisk volumen er lavere end atmosfærisk, kaldet vakuum.

Vakuumtekniker indtager vigtigt sted I produktionen af \u200b\u200bfilmstrukturer er. For at skabe et vakuum i arbejdskammeret skal gasser opgives fra det. Det perfekte vakuum kan ikke opnås, og i de nægtede arbejdskamre af de teknologiske installationer er der altid en vis mængde resterende gasser end og trykket i pumpekammeret (dybden eller en vakuumgrad) bestemmes.

Essensen af \u200b\u200bdenne proces med påføring af tynde film er at opvarme stoffet i vakuum til en temperatur, hvori den kinetiske energi af atomer og molekylerne af stoffet er tilstrækkeligt til at adskille fra overfladen og fordelingen i det omgivende rum. Dette sker ved en sådan temperatur, ved hvilken trykket af sin egen damp overstiger trykket af resterende gasser af flere størrelsesordener. Samtidig spredes atomstrømmen ligefrem og når de forringes med overfladen af \u200b\u200bfordampelige atomer, og molekylerne kondenseres på det.

Fordampningsprocessen udføres under det sædvanlige skema: Den faste fase er væskefasen - den gasformige tilstand. Nogle stoffer (magnesium, cadmium, zink osv.) Flytter ind i en gasformig tilstand, der omgår væskefasen. En sådan proces kaldes sublimering.

Hovedelementerne i installationen af \u200b\u200bvakuumsprøjtning, hvis forenklede skema er præsenteret i figur 1, er: 1 - en vakuumhætte af rustfrit stål; 2 - spjæld 3 - rørledning til vandopvarmning eller afkøling af hætten; 4 er et nål-til-kammer til tilførsel af atmosfærisk luft ind i kammeret; 5 - Substratvarmer; 6 - et substrat med et substrat, på hvilket stencilen kan placeres; 7 er en tætningspakning af vakuumgummi; 8 - Fordamper med stof placeret i it og varmeapparat (resistiv eller elektronstråle).

Processen med at udføre vakuumsprøjtningsoperationen omfatter følgende handlinger. I den øverste position fjernes hætten fra substratet de behandlede substrater og sætter nye. Hætten sænkes og indbefatter et system med vakuumpumper (først til foreløbig permanent, derefter højpumpe). At fremskynde desorptionen af \u200b\u200bluft med indre overflader. Og reduktion af tidspunktet for pumpning i rørledningen serveres varmt strømningsvand. Efter at have nået trykket inde i kammeret i størrelsesordenen 10 -4 Pa (kontrol over trykmåleren), er opvarmere af fordamper og substrater inkluderet. Ved at nå driftstemperaturer (kontrol ved hjælp af termoelementer) fjernes klappen mod, og paret af stoffer når substraterne, hvor deres kondensations- og filmvækst opstår. Systemet med automatisk styring over filmens vækst registrerer enten tykkelsen af \u200b\u200bfilmen (for dielektriske filmkondensatorer) eller overflademodstanden (for modstande) eller sputteringstiden (ledere og kontakter, beskyttende belægninger). Det resulterende signal om sprøjtning efter amplifikationen påvirker solenoiden for klappen, overlapper dampstrømmen. Derefter afbryd varmeapparaterne på fordamperen og substraterne, sluk pumpesystemet, og koldt strømningsvand leveres til rørledningen. Efter afkøling af sublipup-enhederne gennem højttaleren indrømmer jævnligt atmosfærisk luft. Tilpasning af tryk inde og uden for hætten gør det muligt at løfte det og starte den næste behandlingscyklus.

Fremgangsmåden med termisk vakuumsprøjtning er kendetegnet ved temperaturen på fordamperen t ° af t °, lufttrykket i arbejdskammeret P0, substratets opvarmningstemperatur t ° N. Stoffets opvarmningstemperatur i Fordamper (t ° IP) bør tilvejebringe en tilstrækkelig høj fordampningsintensitet, således at optagelsestiden ikke overstiger filmen 1-2 minutter. Samtidig fører overdrevent højintensitet til dannelsen af \u200b\u200ben finkornet ustabil struktur i filmen, da den vil blive sagt nedenfor.

Intensiteten af \u200b\u200bfordampning er bekvemt kendetegnet ved dampelasticitet (damptryk i mætningstilstand) P s. Elasticitet af damp til dette stof afhænger kun af temperaturen

hvor A og B er koefficienter, der karakteriserer genereringen af \u200b\u200bmaterialet;

T - Absolut temperatur af stof, K.

Den optimale intensitet af fordampning betragtes som intensitet, hvor parrets elasticitet er ~ 1,3 pa. Den tilsvarende fordampningstemperatur kaldes betinget og kan beregnes fra (1.1). Så for aluminium er det lig med 1150 ° C, for chrom - 1205 ° C, til kobber - 1273 ° C, for guld - 1465 ° C osv.

Lavt lufttryk P 0 i arbejdskammeret er nødvendigt for:

Sikring af den frie diffusion af atomer af fordamperstoffet i arbejdskammerets volumen;

Retlinet bevægelse af atomer af stoffet uden kollision med molekyler af resterende luft og ubrugelig dispersion af materialet i kammerets volumen;

Eliminere den kemiske interaktion af sprøjtet stof med luftmolekyler.

De angivne betingelser er tilvejebragt ved et resterende tryk P 0 10 -4 PA. Et sådant vakuum opnås relativt let under anvendelse af en forhvilt mekanisk og højvakuumdiffusionspumper indbefattet i sekventielt.

Temperaturen af \u200b\u200bsubstratet under aflejringsprocessen har en signifikant virkning på filmens struktur og følgelig på stabiliteten af \u200b\u200bdets elektrofysiske egenskaber under drift.

Atomer af stoffet kommer til substratet med energien af \u200b\u200bCT (K \u003d 8,63 × 10-5 EV / K-konstant af Boltzmann; K- absolut temperatur) og hastigheder på ca. 1000 m / s. En del af energien overføres til substratets overfladeatomer, og den resterende energi tillader dem et stykke tid at migrere i overfladepotentialet. Andelen af \u200b\u200bresterende energi er højere end den højere temperatur af substratet. I migrationsprocessen kan et atom enten forlade substratet (på en potentiel bjergskråning) eller delvist tilbagebetale energi ved at indgå i interaktion med et andet vandrende atom. For fuldt ud at miste evnen til at migrere og konsolidere på et opvarmet substrat (kondenseret), kan kun en multiantomisk gruppe, som bliver en af \u200b\u200bkrystalliseringscentre, være fuldstændigt. Med en lav densitet af strømmen af \u200b\u200batomer, dvs. Moderat temperatur på fordamperen, antallet af krystallisationscentre pr. Enhedsområde er lille, og på tidspunktet for dannelsen af \u200b\u200ben fast film, har de tid til at dyrke store krystaller.

Faldet i substratets temperatur og forøgelsen af \u200b\u200bstrømmen af \u200b\u200bstrømmen fører til den tidligere dannelse af krystallisationscentre, en forøgelse af deres antal pr. Enhedsområde og dannelsen af \u200b\u200ben lille krystalstruktur. Under driften af \u200b\u200belektronisk udstyr, når det udsættes for periodiske opvarmningscykler og langsom afkøling, omkrystalliseres den fine krystallinske struktur gradvist i den store krystallinske. Elektrofysiske egenskaber er irreversibelt ændret, filmene er "aldring". I resistive film observeres det for eksempel med tiden for at reducere resistiviteten.

Så for at danne tynde film stable under drift er det nødvendigt at opvarme substratet og ikke tvinge sputteringsprocessen på grund af temperaturforøgelsen på fordamperen.

Ved fremstilling af tyndfilmstrukturer anvendes der som i tilfælde af halvleder, gruppesubstrater. Gruppesubstrater har en rektangulær form med dimensioner af 60x48 mm eller 120x96 mm, der er fremstillet af isolerende materiale (satale, polykor, glas) og er designet til samtidig fremstilling af op til flere dusin identiske moduler. Således bør egenskaberne af en sprøjtefilm være den samme på hele området af gruppesubstratet.

I den første tilnærmelse er strømmen af \u200b\u200batomer fra fordamperen til substratet en bestående stråle, og derfor er tætheden af \u200b\u200bstrømmen i substratplanet ikke ensartet: det er maksimalt i midten af \u200b\u200bsubstratet og falder fra midten til periferi. Dette betyder, at der ved sprøjtning af en film på et fast substrat i det centrale område af substratet dannes en tærfefilm end ved kanterne af substratet. For eksempel vil modstande dannet i centrale moduler have sænket modstand i forhold til lignende modstande af perifere moduler.

Under hensyntagen til ovennævnte produktionsinstallationer af termisk pumpesprøjtning er udstyret med roterende indretninger (diske, tromler-MI), der bærer flere substrater (6, 8 eller 12). Substratet konsekvent og gentagne gange passerer over en fast fordamper (fig. 2), der gradvist vinder den nødvendige filmtykkelse. Som et resultat er den centrale "bakke", som kunne danne, på et fast substrat, sløret ind i højderyggen, langstrakt i retningen af \u200b\u200bsubstratets bevægelse. For at udligne tykkelsen af \u200b\u200bfilmen i tværretningen anvendes en korrektionsmembran, som er installeret mellem fordamperen og substratet i umiddelbar nærhed af det. Profilen af \u200b\u200bmembranen beregnes ud fra undersøgelsen af \u200b\u200bfilmen af \u200b\u200bfilmen afledt ved sprøjtning på et fast og bevægeligt substrat. Som følge heraf er forskellen i tidspunktet for bestråling af de centrale og perifere zoner af substratets ensartethed af tykkelsen af \u200b\u200bfilmen på hele området af gruppesubstratet, og ligger inden for ± 2% (for substrater 60x48 mm) .

De vigtigste fordele ved denne generationsmetode er:

Muligheden for at anvende film af metaller (herunder ildfaste), legeringer, halvlederforbindelser og dielektriske film;

Enkelhed;

Høj fordampningshastighed for stoffer og evnen til at regulere det i store grænser på grund af ændring i strømforsyningen til fordamperen;

Steriliteten af \u200b\u200bprocessen, der tillader det høje (og om nødvendigt Super High) vakuum for at få belægningerne, er praktisk taget fri for forurening.

Alle fordamper adskiller sig i hinanden ved metoden til opvarmning af fordampet stof. På denne baggrund klassificeres metoderne til opvarmning som følger: resistiv, induktion, elektronstråle, laser og elektrisk bue.

1.1 resistiv sprøjtning

Dette er den første metode til påføring af tyndefilmbelægninger i et vakuum, som indtil for nylig den mest udbredte. De kendetegnende træk ved det er teknisk enkelhed, bekvemmeligheden ved at kontrollere og regulere fordamperens tilstande og muligheden for at opnå belægninger af forskellige kemiske sammensætninger.

I resistive fordamper dannes termisk energi til opvarmning af det inddampede stof ved frigivelsen af \u200b\u200bJoulev varmepassage af elektrisk strøm gennem varmeapparatet.

De materialer, der anvendes til fremstilling af varmeapparater af resistive fordamper, præsenteres de følgende krav.

1. Trykket af varmeapparatet ved fordampningstemperaturen af \u200b\u200bdet udfældede stof bør være ubetydeligt.

2. Varmematerialet skal være godt fremstillet det smeltede fordampelige stof, da det er nødvendigt for at sikre god termisk kontakt mellem dem.

3. Der bør ikke være nogen kemiske reaktioner mellem varmelegematerialet og fordampeligt stof, og de flygtige legeringer af disse stoffer er at danne, da ellers forureninger af de anvendte film og ødelæggelsen af \u200b\u200bvarmeapparater forekommer.

Til belægning anvender resistive metode forskellige strukturer og metoder til fordampning af metaller og legeringer. Den mest anvendte ledning, tape, smelte og auto gear fordamper af diskret handling.

Tråddampatorer, hvis hovedfordel er enkelheden af \u200b\u200bindretningen og høj effektivitet, er fremstillet af trådfaste metaller (W, MO, TA) og produceret en lang række former (i form af sløjfer, cylindriske spiraler, koniske spiraler Vi V-formet og etc.). Bruges til fordampning af stoffer, der vådte varmermaterialet. Samtidig holdes det smeltede stof ved overfladespændingens kræfter som en dråbe på en trådvarmer. Den anvendte ledning (sædvanligvis med en diameter på 0,5 til 1,5 mm) bør have det samme tværsnit langs hele længden, ellers vil ensartetheden af \u200b\u200bdet resulterende lag blive brudt på grund af lokal overophedning og desuden vil ledningen hurtigt overophedes . Med god befugtning af varmelegemet materiale foregår evapoable metal altid mere eller mindre aktiv interaktion mellem dem, som i det endelige lys fører til ødelæggelsen af \u200b\u200bfordamperen og reducerer renheden af \u200b\u200bden påførte belægning. Ved hjælp af tråddampatorer kan det forekomme i en korpoil op til 4 P.

Ribbonfordampere er lavet af tynde ark af ildfaste metaller og har særlige udsparinger (i form af riller, både, kopper eller kasser), hvor fordampeligt materiale er placeret. De bruges til at fordampe pulvermaterialer og uorganiske forbindelser. Disse fordampere, såvel som ledningerne er nemme at designe, men i forhold til sidstnævnte forbruger større strøm på grund af betydelige termiske emissionstab. Ribbon-fordamper har et større fokus på fordampning, og næsten et ekstremt muligt område af fordampning af dem er begrænset til et legems hjørne af 2 P.

Crucible Fordampere kan anvendes til at fordampe materialer, der ikke reagerer med materialet med smeltedigel og ikke danner legeringer med det. De er lavet af ildfaste metaller (W, MO, TA) fra metaloxider (Al203, Beo, ZRO2, Tho 2 osv.) Og grafit. For at udfælde materialer med en lav fordampningstemperatur, kan du også bruge Crucibles fra ildfast glas og kvarts.

Aluminiumoxidkruckler anvendes til metaller, fordampningstemperaturen er lavere end 1600 ° C (Cu, MN, Fe, SN); Tigli fra oxidberyllium kan anvendes til en temperatur på 1750 ° C, thoriumoxid - op til 2200 o C. Ved inddampning af materialer ved temperaturer på ca. 2500 o C anvendes Crucibles. Imidlertid reagerer mange materialer ved høje temperaturer med kulstof til dannelse af carbider og kan derfor ikke inddampes fra sådanne korcibler (for eksempel Al, Si, TI). BE, AG, SR inddampes effektivt fra grafitinddampere. Mange oxider genoprettes aktivt af kulstof, hvilket gør det muligt at rense metallerne ved anvendelse af grafitkruckler.

Den største fordel ved crucible fordamper er, at med deres hjælp kan du fordampe et stort antal stoffer. Sammenlignet med lednings- og bånddampatorer er de mere inertiale, da materialets lille termiske ledningsevne ikke tillader at sikre hurtig opvarmning af fordampet materiale. Derudover tillader krusdele fra oxider ikke hurtig opvarmning på grund af risikoen for deres ødelæggelse ved termisk påvirkning. Ulemperne ved crucible-fordamper bør også tilskrives det faktum, at kun en smal flok afdampet stof med deres hjælp kan opnås.

For at fordampe legeringer og stoffer af kompleks sammensætning (for eksempel metal-keramiske blandinger), der består af komponenter med kraftigt fremragende fordampningshastigheder, anvendes overfladdampere af diskret handling. De bruger den eksplosive fordampningsmetode. Overfladetemperaturen af \u200b\u200bfordamperen, hvortil fine partikler falder, vælges således, at alle faldende partikler af det komplekse stof straks fordampes. Tilførslen af \u200b\u200bfine partikler på en varm overflade fremstilles ved en hastighed, forskellig hastighed af partikler af dette stof, som sikrer film af den krævede sammensætning.

De såkaldte automaker-fordamper vil være udbredt, hvor faldet eller badet i det smeltede metal kommer i kontakt med det samme metal i en fast tilstand. Denne metode tillader at opnå højfrekvente belægninger.

For at opnå tvangstoffer præget af høj homogenitet af strukturen og kemisk sammensætning er fordampningen af \u200b\u200bpulvermaterialer forudbestemt til at udføre processerne med separation og diskutende pulver under anvendelse af fraktioner, grundig mekanisk omrøring ved anvendelse af pulvere af forskellige kemiske sammensætninger, afgasning af pulver og fjernelse af de adskilte gasser fra vakuumkammerets volumen.

Fremgangsmåden til resistiv fordampning er iboende ulemper, der signifikant reducerer anvendelsesområdet. De væsentligste mangler i metoden bør omfatte fraværet af mærkbar ionisering af dampe af fordampet materiale, vanskelighederne med at styre hovedstrømsparametrene, høj inerti af fordamper.

1.2 Induktionssprøjtning

For at eliminere de uønskede konsekvenser, der er forbundet med interaktion mellem fordampeligt stof og fordamper, og højrenhedsbelægninger anvendes ved induktionsinddampning.

Princippet om titlen med induktionsvarme. vist i fig. 3. Når man smelter metal (1) massen (1) under virkningen af \u200b\u200bkræfterne i det elektromagnetiske felt, der er skabt af spolen (2), stiger den på en sådan måde, at overfladen af \u200b\u200bkontakten af \u200b\u200bden opvarmede til en høj metal temperatur med En smeltedigel (3) viser sig at være minimal. Som et resultat er der en svækkelse af kemiske reaktioner mellem fordampeligt metal og en smeltedigel.

Ulemperne ved induktionsmetoden for opvarmning bør indeholde umuligheden af \u200b\u200bdirekte fordampning af dielektriker og behovet for at anvende specielt

Induktorer til fordampning af forskellige metaller samt lav installationseffektivitet.

1.3 Elektronisk strålingsprøjtning

I produktionsbetingelser anvendes elektronstråleinddampere i vid udstrækning, hvilket gør det muligt at opnå tynde film af metaller, legeringer og dielektricer. En god fokus på elektronstrålen i disse fordamper tillader at opnå en stor effektkoncentration (op til 5 · 10 8 W / cm2) og en høj temperatur, som sikrer muligheden for fordampning ved høj hastighed selv de mest ildfaste materialer. Den hurtige bevægelse af den opvarmede zone som følge af afvigelsen af \u200b\u200belektronstrømmen, evnen til at regulere og styre opvarmning og udfældningshastighed skaber forudsætninger for automatisk processtyring. Metoden giver dig mulighed for at opnå høj renhed og homogenitet af den udfældede film, da auto-gelinddampning af materialet implementeres.

Princippet om virkning af elektronstråleinddamperen er sådan. Emissionen af \u200b\u200bfri elektroner fra katodens overflade forekommer på overfladen af \u200b\u200bkatoden og dannelsen af \u200b\u200bdem i strålen under virkningen af \u200b\u200baccelererende og fokusering af elektrostatiske og magnetfelter. Gennem pistoludtaget vises strålen i arbejdskammeret. For at udføre en elektronstråle til smeltedigelsen med fordampeligt materiale og sikre parametrene for den stråle, der kræves til denne proces, anvendes de hovedsageligt magnetiske fokuseringslinser og magnetiske afbøjningssystemer. Den uhindrede passage af elektronstrålen til objektet er kun mulig i højt vakuum. Fordamperkammeret etablerer et arbejdstryk på ca. 10 -4 Pa. Det fordampede materiale opvarmes på grund af bombardementet af dets overflade ved hjælp af en elektronstråle til en temperatur, ved hvilken fordampning forekommer i den ønskede hastighed. I den resulterende parstrøm er der et substrat, på hvilket kondensation forekommer. Fordampningsindretningen suppleres ved måling og kontrol, som er særligt vigtige for kontrol af elektronstrålen under sprøjtningsprocessen.

De vigtigste parametre, der kan opnås i elektron-radiale fordamper: 10 4 -10 5 W / cm2; Specifik fordampningshastighed - 2 · 10 -3 -2 · 10 -2 g / (cm 2 · s); Effektiviteten af \u200b\u200bfordampningsprocessen (for kobber) - 3 · 10 -6 g / j; Energien af \u200b\u200bde genererede partikler er 0,1-0,3 eV; Hastigheden af \u200b\u200budfældning af partikler på substratet er 10-60 nm / s.

I det enkleste tilfælde er elektronstrålen rettet mod det korrigerede materiale ovenfra, det er stejlt eller under en slamvinkel på overfladen. Samtidig bruges langfokusgeneratorer af elektronbjælker til at fokusere strålen og opnå den ønskede specifikke effekt på overfladen af \u200b\u200bdet inddampede materiale. De væsentlige ulemper ved denne placering er muligheden for at danne film på detaljerne i det elektron-optiske system, hvilket fører til en ændring i elektronstrålens parametre og begrænsningen af \u200b\u200bdet anvendelige område til at placere substratet på grund af skyggen en del af proceskammeret med en kanon. Disse ulemper kan undgås ved at placere pistolen vandret og afbøje elektronstrålen på inddampet materiale ved anvendelse af forskellige systemer, der tilvejebringer en opstartsoprotation i en vinkel på op til 270 °.

Ulemperne ved fremgangsmåden til elektronstråleinddampning indbefatter:

Behovet for høj accelerationsspænding (ca. 10 kV);

Lav energieffektivitetssæt på grund af energikostnader på dannelsen af \u200b\u200bsekundære elektroner (op til 25% af den primære stråle energi) Opvarmning af smeltedigel, røntgen og ultraviolet stråling;

Gasafdeling i arbejdsmængden på grund af bombardementet ved sekundære elektroner af substratet, teknologisk udstyr og kammervægge;

Generering af strålingsdefekter i subtile film påført i bombardementet af deres sekundære elektroner;

Fraværet af mærkbar ionisering af det deponerede stof

Dårlig adhæsion af tynde film til bunden på grund af lav energi af udfældede partikler.

1.4 Laser sprøjtning

I laserdamperne udføres opvarmningen af \u200b\u200bdet fordampede stof anbragt i vakuumet under anvendelse af den fokuserede stråling af den optiske kvantegenerator (OCG), som er uden for vakuumkammeret. Anvendelse af film med laser er mulig på grund af følgende stråleegenskaber: Nøjagtig fokusering af stråling og dosering af dens energi, høj energiflowdensitet (10 8 - 10 10 J / cm2).

De vigtigste fordele ved puls laseraflejringsmetoden (ILN) er:

Ekstremt rene betingelser for vakuuminddampning (energikilden til fordampning af stoffet er uden for vakuumvolumenet, inddampning er lavet af "egen smeltedigel");

Muligheden for at opnå film af de mest ildfaste materialer og opretholde den støkiometriske sammensætning af multikomponentforbindelser (høj densitet af laserstrålingsenergien og dens lille varighed gør det muligt at opnå høje temperaturer - op til titusindvis af grader, hvor alle komponenter fordamper til i samme omfang);

Høj instant sprøjtningshastighed (10 3 -10 5 nm / s) og en realiseret forsvarsløs filmvækstmekanisme, der tilvejebringer soliditet af lagene med en tykkelse tæt på monomolekylær. Dette giver dig mulighed for at bruge ILN til at opnå ultra-tynde film og superleder;

Brug kun den lav-energi plasma-del af plasmaet, hvilket bidrager til fremstillingen af \u200b\u200bufleksible film tæt på deres parametre til filmene opnået ved fremgangsmåden af \u200b\u200bmolekylærstråle epitaxy. Pulslaseren er et meget vellykket udvalg af fordamper til MBE, så lasersprayingen kan være organisk egnet ind i udstyret i MLE-metoden;

Stabiliteten påført i 1 puls af lag på 0,1 - 10,0 Å / IMT giver dig mulighed for at programmere sputtering af film af strengt kontrolleret tykkelse;

Høj ydeevne og fremstilling.

I øjeblikket anvendes kraftige gaslasere på CO 2 til ILN (λ \u003d 10,6 μm) eller faststofregistrering (λ \u003d 0,6943 μm) og neodym (λ \u003d 1,06 μm) lasere. For at fordampe dielektrics anbefales det at anvende CO 2-lasere, da dielektrics bedre absorberes af langbølge-stråling. De bedste resultater til fremstilling af tynde og ultra-tynde film, især sammensatte film, opnået under anvendelse af neodym-lasere.

For at sikre den bedste reproducerbarhed af egenskaberne af film og implementering af kontrol, kontrol og automatisering af processen anvendes hyppigheden eller automatiseringsmetoden, som består i en sekventiel påføring af en film i vakuum i små portioner (mindre monolag til 1 puls), efter hinanden med en bestemt frekvens. For metaller og legeringer var tilstanden optimal F \u003d 50 Hz, τ \u003d 10 ns, fremhævet på måloverfladen Q \u003d 5 · 10 8 - 5 · 10 9 W / cm2 og for halvledere og dielektrics 10 kHz, 200 NS og 10 7 - 10 8 W / cm2 henholdsvis.

For at forbedre ensartetheden og reproducerbarheden af \u200b\u200bfilmprøver og strukturer eller scanne en laserstråle langs et fast mål eller bevæge sig i et vakuumkammer af installationen.

Den vigtigste fysisk-teknologiske parameter for lasermetolet at opnå film, der bestemmer temperaturen og varigheden af \u200b\u200bfordampning, sammensætning og tilstand af det inddampede stof og gennem dem - hastigheden og mekanismen af \u200b\u200bkondensation, strukturen og egenskaberne af det udfældede lag, er driften af \u200b\u200bOKG. Således tillader tilstanden C (anden puls) afminding uden dissociation, selv komplekse organiske forbindelser, MI (Millisecond Pulse) giver en porefase med en række molekylære fragmenter-komplekser, i eller (nanosekundspuls) opnås meget høje temperaturer - Op til titusindvis af grader, hvad der fører til den fuldstændige dissociation af damp og dens stærke ionisering. PulsOcgs anvendes som regel i form af M (Q \u003d 10 6 - 10 7 W / cm2) og hverken (Q≥10 9 W / cm2). Elektronmikroskopisk blev fundet, at filmene opnået i tilstand (Q \u003d 5 · 10 5 W / cm2) er ensartet i tykkelse, medens ingen kondensater (q \u003d 10 8 - 10 9 vægt / cm2) uanset filmmateriale, substrater og Filmtykkelser fundet "ruhed" med en karakteristisk størrelse på ~ 50 nm.

En af vigtige egenskaber. Laserdampning er dens effektivitet - forholdet mellem fordampet Ciipulse M I til energien af \u200b\u200blaserpulsen EI: β \u003d Mi / Ei.

Som et resultat bliver det en betydelig samspil mellem damp med stråling og et par med målet. Ved første punkt beskyttes dampen af \u200b\u200bmålets overflade, intensivt absorberende laserstråling. Derefter begynder reemissionen af \u200b\u200babsorberet energi. Sekundær stråling, interaktion med målet fører til dens fordampning. I kraft af ændringen i fordampningsmekanismen i tilstanden er eller en stor del af OCG-pulsens energi brugt på dampvarme og signifikant mindre - på dens formation, derfor er effektiviteten af \u200b\u200bβ, med andre ting lige, er signifikant mindre (ved en størrelsesorden) end i tilstand. Karakteristiske værdier for fordampningseffektivitet er følgende værdier: β Mi \u003d 0,1 mg / j, β n n \u003d 0,01 mg / j. Størrelsen af \u200b\u200beffektiviteten af \u200b\u200bfordampning kan kraftigt påvirke den termiske ledningsevne og en stigning i absorptionen, som implementeres under anvendelse af pulvermål.

Når fordampning af et stof, finder nanosekunder ICG-pulser placeret spolens ildede natur (og følgelig kondensationen på substratet): Hurtige elektroner bevæger sig fremad, så de maksimale opladning ioner (med en energi på op til 1000 eV og mere), i slutningen af \u200b\u200bionkomponenten - mindste opladning ioner, endelig er den langsomste del af blodproppen neutral (med en energi af ~ I EV). Plasmabokens estimerede karakter plasma-flok fører til en heterogen proces i tide. Kondensationsprocessen begynder med "ion shock" - bombning af overfladen af \u200b\u200bsubstratet med høje energianioner med høj densitet (kan nå hundredvis af A / cm). Efter hurtige ioner fløjes en langsommere del af uret på substratet: lavbånd ioner og neutrale atomer. Konsekvenserne af "ionchok" kan være: Rengøring af overfladen af \u200b\u200bsubstratet, dets opvarmning, ætsning med åbningen af \u200b\u200bde eksisterende defekter og dannelsen af \u200b\u200bny og erosion af målet. Dette har igen en stor indflydelse på kondensatets egenskaber, for eksempel på den forøgede adhæsion af film opnået af OCG.

Det skal bemærkes, at kondensationshastigheden af \u200b\u200bplasmabokomponenterne på trods af opløsningens pulskarakter, på grund af dispersionen af \u200b\u200bplasmakomponenterne, konstanten, er næsten konstant, hvis frekvensen af \u200b\u200bpulsen følger er tilstrækkelig stor, således at F\u003e 1 / τ k (τ til - kondensationstid).

Fordampningen af \u200b\u200bstoffet er bange for OKG forekommer i i det væsentlige ikke-energibilumforhold, med intense mekaniske virkninger forårsaget af termiske spændinger, stødbølger, gas i live osv. Som et resultat af ødelæggelsen af \u200b\u200bmålet samtidigt med damp eller plasma dannes faste og flydende mikropartikler, der har spolehastigheden, tæt på dampbunkets hastighed og forårsager udseendet af mikrodefekter i den kondenserede film, er såkaldte stænk effekt. For at reducere drysseffekten kan du bruge forskellige teknikker: brugen af \u200b\u200bet pulvermål med et efterfølgende afgassning, langsom (fra puls til puls) eller højhastighedstog (under en enkelt puls) scanning.

Et interessant strukturelt aspekt af problemet med laserkondensation er muligheden for at opnå faste ultra-tynde kondensater, der er forbundet med en høj hastighed af dampindtag på et substrat og en real-synet vækstmekanisme. Selve konceptet "kim" er forbundet med en bæredygtig gruppering af atomer, modsat ved at flytte adsorberede atomer. Når ILN er en væsentlig bevægelse af adatomer under aflejringen af \u200b\u200bmonolag (10 -5 - 10 -7 C), forekommer det ikke: ADAT har ikke tid til at flytte til en signifikant afstand før ved siden af \u200b\u200bdet vises ikke et nyt atom , For det andet, tredje osv. Væksten af \u200b\u200bfilmen bliver forsvarsløs: Tilsætningen af \u200b\u200batomer til det kondenserede lag udføres ikke fra overfladisk todimensionel gas, men direkte fra dampfasen. Fordi ILN som en metode til fremstilling af ikke-defekte tynde og især ultra-tynde film og superleder, blev den kun udviklet i de seneste år, det er stadig kun implementeret i forskningsanlæg.

1.5 Electro Arc deponering

Med en vakuumbue-metode til påføring af tynde film af metaller og deres forbindelser udføres dannelsen af \u200b\u200bstrømmen af \u200b\u200bstoffet, der udgør basis af belægningen på grund af erosion af elektroder med en elektrisk bue. Det er grundlæggende muligt at anvende forskellige former for stationær vakuumbue (bue med en kold forbrugelig katode; en bue med en distribueret udledning på en varm katode forbrugelig; en bue med en mislykket hule katode, brændende i dampe af anodematerialet), Eksistens, som skyldes den fundamentalt forskellige strøm af selvkonsekvente processer af stofgenerering og emissioner af elektroner fra katoden. Imidlertid anvendes kun den første form af vakuumbue, der findes i vid udstrækning.

Den elektriske bue med en koldforbrugende katode realiseres i trykområdet fra hundredvis af atmosfærer til en vilkårligt lav og er lavspænding (U \u003d 10-30V) højstrøm (I \u003d 10 1 - 10 4 a) Udladning af udledning i katodematerialet par. I dette tilfælde udføres dannelsen af \u200b\u200bkatodematerialet af katodestænger af vakuumbuen. I katodestænger flyder de lokale intensive elektroniske emissionsprocesser også. Antallet af katodestænger er i forhold til lysets strøm, den nuværende tæthed i stakken er meget høj og er 10 5 - 10 7 A / cm2, kraftkoncentrationen i katodestangen er 10 7 - 10 8 W / cm 2.

Fordampningen af \u200b\u200bkatodematerialet fra katodeluftsområdet (med karakteristiske dimensioner på 10-4-10 -2 cm) udføres under virkningen af \u200b\u200ben lavspændingsstråle. I dette tilfælde returneres en del af fordampningsprodukterne som en ionstrøm til katoden (understøttelse af produktionsprocesserne og emissionernes emissioner), og resten af \u200b\u200bderes andel går ind i systemets volumen, hvilket danner et plasma, der er en effektiv Generation produkt. Generationsprodukter, hvis fasesammensætning bestemmes hovedsageligt af typen af \u200b\u200bkatodemateriale, indeholder en mikrocapel (partikelstørrelse fra flere mikron og under), damp- og ioniserede faser (ioner af forskellig multiplicitet). På ildfaste metaller er andelen af \u200b\u200bdropfasen mindre end 1% af det samlede forbrug, på lavsmeltning - snesevis af procent. Denne metode er særlig effektiv, når de frembringer plasma af ildfaste metaller.

Når den elektriske bue-fordamper af metaller i et koaksial design, har katode pletter tendens til at gå til sideoverflade katode (til det område, hvor afstanden til anoden er minimal). Dette eliminerer muligheden for udfældning af film på substraterne placeret over (under) katodens endeoverflade. For at fastholde katodestænger på katodens endelige overflade anvendes 2 typer af strukturer.

1. Fordampere med elektrostatisk retention af katodestænger. I udformningerne af denne type dækkes sideoverfladen af \u200b\u200bkatoden, ikke underkastet fordampning, med skærmen, isoleret fra fordamperelektroderne. Katodelinjen, der falder på katodenes sideoverflade (under skærmen), ophører dets eksistens, da strømmen af \u200b\u200bplasma afbrydes, som tjener som den strømleder mellem katodestedet og anoden. Til den normale drift af fordamperen med en elektrostatisk skærm skal bue strømmen øges, således at der eksisterede mindst to katodestænger på overfladen af \u200b\u200bkatoden. I dette tilfælde støttes brændende af buet, når du flytter ud af et sted, støttet af andre. I mange tilfælde er en stigning i luftens strøm, uønsket, da dette fører til en stigning i indholdet af dråbefasen af \u200b\u200bkatodematerialet i de påførte belægninger, hvilket reducerer deres kvalitet. Derfor fandt den bredeste anvendelse designet af den anden type.

2. Fordampere med magnetisk retention af katodestænger.

Holde katodepletter på overfladen af \u200b\u200bfordampningen af \u200b\u200bkatoden udføres under anvendelse af et magnetfelt. Når katodelinjen stræber efter at gå på katodens sideoverflade, intereser den radiale bestanddel af den kraft, der opstår, når strømmen interagerer med magnetfeltet intereses i vinklen, holder koderne af pletterne på fordampningsoverfladen. Et alvorligt problem, som du er nødt til at overholde med en elektrisk argentdampning af en kold katode, er erosionen af \u200b\u200bdråber fra katodestedet, hvilket forårsager udseendet af mikrodefektorer i den kondenserede film og kan forårsage en tilbagegang præstationsegenskaber. belægninger. Dannelsen af \u200b\u200bdrypfasen er forbundet med katodeprocesserne i vakuumbuen og afhænger af de termofysiske egenskaber ved katodematerialet (specifik varme, temperaturkoefficienten, smeltepunktet, specifik varme Smeltning, kogepunkt, tryk på mættet damp), tilstanden af \u200b\u200bdens arbejdsflade (tilstedeværelsen af \u200b\u200bmikronher, revner) og det indre volumen (tilstedeværelsen af \u200b\u200bgasindeslutninger) og fra de teknologiske parametre for belægning) af bue strømmen, strømningsstrøm, delvis tryk på gassen i installationskammeret).

Ifølge de nuværende etablerede ideer forekommer emissionen af \u200b\u200bflydende dråber af katodelinjen af \u200b\u200bvakuumbuen, når katoden af \u200b\u200berosionskriver danner på overfladen af \u200b\u200bkatoden og skyldes eksponeringen for plasmakaget på væskens overflade på overfladen af \u200b\u200bvæsken metal. Denne mekanisme til dannelsen af \u200b\u200bdropfasen tillader ikke at forklare afhængigheden af \u200b\u200bmikrocapellens afhængighed af belægningen af \u200b\u200bgasindeslutninger i katoden (især det fuldstændige fravær af mikrocapel i belægninger, når de bruger katoder med gasindhold mindre end 10 -6%). Det skal også bemærkes, at når processen med smeltning af væskefilmen med en sideflade af erosionskriskeret, skal dråberne forekomme hovedsageligt i en lille vinkel på katoden. I mellemtiden registreres dråber i retning af normal til overfladen af \u200b\u200bkatoden i retning af normal til overfladen af \u200b\u200bkatoden. Deres uddannelse er relateret, ifølge forfatterne, med processerne af volumen dampdannelse (boble kogning) i katodestangen.

Baseret på denne mekanisme kan følgende fysisk signifikante parametre for mikrokapelterdannelsesprocessen kendetegnes: koncentrationen af \u200b\u200bgasindeslutninger i katoden n 0 (bestemmer antallet af fordampningscentre, som forårsager boblekogepteringscentre), kraftkoncentrationen i katoden Spot Q (bestemmer tykkelsen af \u200b\u200bsmeltelaget, eksistensen af \u200b\u200bboblen i smelten og radiusen af \u200b\u200ben boble svarende til varigheden af \u200b\u200bdets eksistens), katodestangens hastighed (begrænser procesrammen i processen).

Hovedparametre, der karakteriserer installationer til belægning med en vakuum elektrisk bue metode

Specifik fordampningshastighed - 2 · 10 -4 -5 · 10 -3 g / (cm2 · s);

Effektivitet af fordampningsprocessen - 2 · 10 -6 -10 -5 g / j;

Graden af \u200b\u200bionisering er 10-90%;

Energi af genererede partikler - 10-100 EV;

Depositionshastigheden er ~ 5 nm / s.

De vigtigste fordele ved fremgangsmåden til anvendelse af tynde film ved vakuum elektrisk argence er følgende:

Evnen til nøjagtigt at justere belægningshastigheden ved at ændre ARC-strømmen;

Evnen til at kontrollere sammensætningen af \u200b\u200bbelægningen under anvendelse af flere katoder fra forskellige materialer eller komposit (multikomponent) katoder;

Høj energi plasma jet, der bidrager til fremstillingen af \u200b\u200bhøj belægning vedhæftning;

Høj grad af ionisering, der bidrager til en effektiv agglomerering af kim og dannelse af faste film med minimalt mulige tykkelser;

Muligheden for at opnå tynde film af metalforbindelser ved at komme ind i reaktionsgassen til kammeret;

Fremgangsmåden af \u200b\u200budfældningsprocessen, der giver dig mulighed for at bruge til at styre computerprocessen.

elektronisk strålingsprøjtning epitakse

Termisk vakuumsprøjtning har en række mangler og begrænsninger, hvis vigtigste er som følger:

Sprøjtningsfilm fra ildfaste materialer (W, MO, Si02, Al203 osv.) Kræver høje temperaturer på fordamperen, hvor strømforstyrrelsen af \u200b\u200bfordampermaterialet er uundgåeligt;

Ved sprøjtning af legeringer fører forskellen i fordampningshastigheden af \u200b\u200bindividuelle komponenter til en ændring i sammensætningen af \u200b\u200bfilmene sammenlignet med kildesammensætningen af \u200b\u200bmaterialet placeret i fordamperen;

Inertien af \u200b\u200bden proces, der kræver en introduktion til det elektromagnetiske drevs arbejdskammer til arbejdskammeret;

Den ikke-ensartethed af tykkelsen af \u200b\u200bfilmen, hvilket tvinger brugen af \u200b\u200bog korrektionsmembraner.

De tre første ulemper skyldes behovet for høj temperatur opvarmning af stoffet og det sidste højvakuum i arbejdskammeret.

Princippet om drift af ioniske sprøjtningsindretninger er baseret på fysiske fænomener, såsom ionisering af gaspartikler, glødende udledning i vakuum og sprøjtningsstoffer ved bombardement af accelererede ioner.

Ionisering er processen med omdannelse af neutrale gaspartikler (atomer og molekyler) i positivt ladede ioner. Essensen af \u200b\u200bdenne proces er som følger. Gassen mellem to elektroder indeholder altid flere frie elektroner. Hvis der er et elektrisk felt mellem elektroderne og katoden, vil dette felt accelerere frie elektroner. Når man mødes med en neutral gaspartikel, slår en accelereret primær elektron elektronisk en sekundær elektron fra den og drejer en neutral gaspartikel i en positivt ladet ion. Som et resultat af kollisionen fremgår der således et nyt par ladede partikler: en brudt sekundær elektron og en positivt ladet ion.

Den reflekterede primære elektron og sekundære elektron kan igen accelereres af et elektrisk felt og interagere med neutrale gaspartikler for at danne et par ladede partikler. Så udvikler lavine-lignende proces af udseende i gasmiljøet af to typer af ladede partikler og gas, der er i normale forhold Elektrisk isolator, bliver dirigent.

Moderne ideer om processen med interaktion, der fører til sputtering, antyder, at der som et resultat af indtrængningen af \u200b\u200bion opstår en kaskade af binære elastiske kollisioner af forskudte atomer, hvor udveksling af energi og puls mellem atomer forekommer. Den gennemsnitlige tidsudvikling af kollisionskaskaden på ca. 2 · 10-13 s. Det endelige resultat af kollisionskaskaden kan være overførslen af \u200b\u200btilstrækkelig energi og den nødvendige puls af den ønskede orientering (i retning af grænsen for grænsevakuumet) for at overvinde styrken af \u200b\u200bforbindelsen på overfladen, hvilket fører til sprøjtning .

Processen med sprøjtning ved ionbombardement er en "kold" proces, fordi Den atomstrøm af substans på substratet er skabt ved bombningen af \u200b\u200boverfladen af \u200b\u200bden faste prøve (målet) ved ionerne af den inerte gas og excitationen af \u200b\u200boverfladen af \u200b\u200batomerne til den energi, der overstiger bindingsenergien med tilstødende atomer. Strømmen af \u200b\u200bioner, der er nødvendige for dette, skabes i en elektrisk gasudladning, for hvilken gastrykket i arbejdskammeret skal være inden for 0,1 × 10 Pa, dvs. Flere størrelsesordener højere end i installationskammeret i den termiske pumpesprøjtning.

Sidstnævnte omstændighed fører til spredning af strømmen af \u200b\u200batomer fra målet og en forøgelse af ensartetheden af \u200b\u200btykkelsen af \u200b\u200bde udfældede film til ± 1% og uden brug af yderligere indretninger.

Fremgangsmåden til ionisk sprøjtning er baseret på bombardementet af målet fremstillet af udfældet materiale, hurtige partikler. Lød fra målet som et resultat af bombardementet af partiklerne danner strømmen af \u200b\u200bpåført materiale, som deponeres som en tynd film på substrater, der ligger i en vis afstand fra målet.

En vigtig faktor, der bestemmer de operationelle træk og design af de ioniske sprøjtningsinstallationer, er metoden til at generere ioner, der bombarderer målet. I overensstemmelse hermed er installationen af \u200b\u200bionsputtering udstyret med et simpelt to-elektrode- eller magnetronsystem.

2.1 Katodisk sprøjtning

Katodiske sprøjtningsmetoder.

Fig. 6A viser de volumperkarakteristika for udledningen. Når den konstante spænding påføres flere kilovolt, er der en sammenbrud af en interelektrodegab, hurtig stigning i strøm og et spændingsfald i udledningen (udledningsområdet af udledningen I). Med en stigning i udløbsstrømmen på grund af faldet i resistensen af \u200b\u200bRN, øges målkatodområdet, øges, densiteten af \u200b\u200budløbsstrømmen og spændingen på udladningen forbliver konstant og lav, og sprøjtningshastigheden af \u200b\u200bden lille ( region med normal intelligent udledning ii). I området III er hele målområdet dækket af en udledning, og en stigning i udløbsstrømmen fører til en forøgelse af densiteten af \u200b\u200budløbsstrømmen, spændingen på udladning og sprøjtningshastighed. Omfanget, kaldet et unormalt udledningsområde, anvendes som et arbejdsområde i katodespredningsprocesser. For at forhindre overgangen til ARC-udladningsområdet (område IV) er der intensiv vandkøling Mål og strømforsyningsgrænse i kraft.

I fig. 6, b fremhævet arbejdsområde III WAH. Karakteristikaets stejlhed i dette område afhænger af trykket af arbejdsgassen, i vores tilfælde af argon. Driftspunktet, der karakteriserer behandlingsmetoderne - gasens tryktryk, den nuværende JP og spændingen U P af udladningen ligger på belastningskarakteristikken for strømforsyningen

(2.1)

hvor du p-forsyningsspænding.

På den anden side er hastigheden af \u200b\u200bsprøjtning af målet w g / cm 2 × med

(2.2)

hvor C er en koefficient, der karakteriserer sliben af \u200b\u200bdet sprøjte materiale og genereringen af \u200b\u200barbejdsgassen;

U NK er en normal katodespændingsfald (område II WH);

j P - udladningsstrømsdensitet;

d TP er bredden af \u200b\u200bdet mørke katodeplads.

Fra (2.2) følger det, at den maksimale sprayhastighed opnås ved den maksimale effekt, der er tildelt i udledningen. Ifølge belastningskarakteristikken (2.1)

(2.3)

Dette er bestemt bestemt. optimal værdi. Tryk gastryk. Valget af værdier U N og R bør, som det siges, for at forhindre overgangen til ARC-udladningsarealet, hvor frigivelsen fra målet for store partikler og udfældningen af \u200b\u200ben fin, homogen film bliver umulig.

2.2 MAGNETRON Sputtering.

Restriktioner og ulemper ved katodesprøjtningsprocessen indbefatter:

Muligheden for at sprøjte kun ledende materialer, der er i stand til emissioner i kategorien af \u200b\u200belektroner, ioniserende argonmolekyler og understøtning af udløbsforbrænding;

Lillefilmvæksthastighed (enheder nm / c) på grund af signifikant dispersion af sprøjtede materialatomer i volumenet af arbejdskammeret.

En variation af metoderne baseret på glødudladningen er en magnetronsprøjtning. Magnetronisk system med ionisk sputtering vedrører diode-type sprøjteanlæg, hvori atomer af det sprøjte materiale fjernes fra målfladen under dets bombardement af arbejdsgasionerne (sædvanligvis argon) dannet i plasmaet af en unormal udledning. For at øge sprøjtehastigheden er det nødvendigt at øge intensiteten af \u200b\u200bmålionbombardementet, dvs. den ioniske strømtæthed på målfladen. Til dette formål er magnetfeltet B, hvis kraftledninger er parallelle med den sprøjtede overflade og vinkelret på kraftledningerne elektrisk felt E.

Katoden (målet) er anbragt i den krydsede elektriske (mellem katoden og anoden) og det magnetiske felt, der er skabt af magnetsystemet. Tilstedeværelsen af \u200b\u200bet magnetfelt i den sprøjte målflade gør det muligt at lokalisere plasmaet af en unormal udledning direkte fra målet. Buen af \u200b\u200bkraftledninger i lukker mellem polerne i magnetsystemet. Overfladen af \u200b\u200bmålet, der ligger mellem indgangsstederne og udgangen af \u200b\u200bkraftledninger B og intenst sprøjtet, har form af en lukket bane, hvis geometri bestemmes ved form af magnetsystempolerne. Når den konstante spænding leveres mellem målet (negativt potentiale) og anoden (positivt eller nulpotentiale), forekommer et inhomogent elektrisk felt, og en unormal glødende udledning er ophidset. De elektroner, der udsendes fra katoden under virkningen af \u200b\u200bionbombardement, fanges af et magnetfelt og viser sig at blive fanget på den ene side, et magnetfelt, der returnerer elektroner til katoden, og på den anden side målets overflade den afstødningselektronik. Som et resultat gør elektronerne en kompleks cycloid bevægelse på overfladen af \u200b\u200bkatoden. I løbet af denne bevægelse gennemgår elektronerne talrige kollisioner med argonatomer, hvilket giver en høj grad af ionisering, hvilket fører til en stigning i intensiteten af \u200b\u200bmålionbombardementet og ifølge signifikant stigning i sprøjtningshastigheden.

De vigtigste parametre for magnetronsystemet af ionisk sprøjtning:

Specifik sprøjtningshastighed - (4-40) · 10-5 g / (cm 2 · s);

Effektiviteten af \u200b\u200bgenereringsprocessen (ved kobber) - 3 · 10 -6 g / j;

Energien af \u200b\u200bde genererede partikler er 10-20 EV;

Energien af \u200b\u200budfældede partikler er 0,2-10,0 EV;

Deponeringshastighed på 10-60 nm / c;

Driftstryk - (5-50) · 10 -2 Pa.

De vigtigste fordele ved Magnetron Spray Systems omfatter:

Høje sprøjtningshastigheder ved lave driftsspændinger (≈500 V) og små driftsgastryk;

Lave strålingsdefekter og ingen overophedning af substrater;

En lille grad af forurening af film med outsided gas inklusioner;

Muligheden for at opnå ensartede film i et stort område af substrater.

2.3 Højfrekvente sprøjtning

Højfrekvente sprøjtning begyndte at anvende, når det var nødvendigt at anvende dielektrisk. Metaller og halvledermaterialer sprøjtes sædvanligvis ved en konstant spænding på målet. Hvis målmaterialet er et dielektrisk, derefter ved konstant spænding ved målelektroden, afsluttes sprøjtningen hurtigt, da overfladen af \u200b\u200bden dielektriske under ionbombardement erhverver et positivt potentiale, hvorefter der næsten er alle positive ioner. For at gennemføre processen med at sprøjte det dielektriske, er det nødvendigt at periodisk neutralisere en positiv ladning på den. Til dette formål påføres RF-spændingen med en frekvens på 1-20 MHz direkte på metallisk plade, placeret direkte med en frekvens på 1-20 MHz (frekvensen på 13,56 MHz, tilladt til industriel brug, blev opnået (den højeste udbredelse for HF sprøjtning.

Med en negativ halvbølge af spænding på et dielektrisk mål (katode) forekommer den sædvanlige katodespraying. I løbet af denne periode er målfladen opladet med positive ioner, som et resultat af hvilket det ioniske bombardement af målet stoppes. Med en positiv halvbølge spænding forekommer målet for målelektronerne, som neutraliserer en positiv ladning på målfladen, hvilket muliggør sprøjtning i den næste cyklus.

De vigtigste parametre, der kan opnås i indstillingerne af RF-sprøjtning af materialer:

Specifik sprøjtningshastighed - 2 · 10 -7 - 2 · 10 -6 g / (cm 2 · s);

Effektivitet af sprøjtningsproces (kobber) - 6 · 10 -7 g / j;

Energien af \u200b\u200bde genererede partikler er 10-200 EV;

Deponeringshastighed - 0,3-3,0 nm / s;

Energien af \u200b\u200budfældede partikler er 0,2-20 EV;

Driftstryk i installationskammeret - 0,5-2,0 pa.

2.4 Plasmoionisk sprøjtning i den ikke-lange gasudledning

I sprøjtesystemer af denne type opretholdes forbrændingen af \u200b\u200bgasudladningen med en yderligere kilde (magnetfelt, et RF-felt, en termokat). Fig. 7 viser et tre-elektrodespray system, hvor en termokatode anvendes som en yderligere kilde til elektroner.

Termokat (1) spiser elektroner mod anoden (3). Denne flow ioniserer resterende gas, der opretholder brændingen af \u200b\u200budledningen. Et højt negativt potentiale leveres til det sprøjte mål (2), som et resultat af hvilket de positive plasmaioner (4) trækkes ud på målet og bombarderer overfladen, hvilket forårsager sprøjtning af målmaterialet. Klemmerne (5) er placeret overfor målet, og det sprøjte materiale deponeres på dem.

Anvendelsen af \u200b\u200ben ikke-uafhængig gasudladning tillader coating ved lavt driftstryk i installationskammeret (5 · 10 -2 Pa), hvilket reducerer koncentrationen af \u200b\u200bgasser, der er fanget af film, såvel som en stigning i den gennemsnitlige energi af udfældede partikler På grund af et fald i antallet af kollisioner af sprøjtepartikler med gasmolekyler måder til substratet.

Sprøjtningshastigheden i det betragtede 3-elektrodesystem er reguleret af effekten af \u200b\u200btermokemissionsstrømmen, trykket i installationskammeret og spændingen på målet og kan variere meget (1-1000 A / min).

Fordelene ved triode sprøjtesystemer sammenlignet med standard diode sprøjtesystemer indbefatter således: Højere deponeringshastigheder; reduktion af porøsitet og forbedring af renheden af \u200b\u200budfældede film; Øgede adhæsionsfilm til substrater.

Den klassiske metode til opnåelse af rene overflader af mange materialer er fordampning og kondensation i et ultrahigh vakuum. Tynde film af metaller eller elementære halvledere opnået ved vakuuminddampning er sædvanligvis polykrystallinske eller amorfe, dvs. I dem er en bestemt krystallografisk orientering af overfladen umulig.

Teknologien til flerlagsstrukturer bør sikre høj kvalitet af væksten af \u200b\u200bmaterialer med lagdelte strukturer og perfektionen af \u200b\u200bgrænserne af sektionen mellem disse materialer. Kun i dette tilfælde kan de potentielle kapaciteter, der er lagt i halvleder superleder og flerlagsmagnetiske strukturer, implementeres.

For at opnå tynde højkvalitetsfilm og flerlagsstrukturer anvendes mekanismerne for epitaxialvækst af filmen på det tilsvarende enkeltkrystalsubstrat oftest. Den mest udbredelse blev opnået ved fremgangsmåden til molekylær radial epitakse (MBE), som muliggør dannelse af perfekte enkeltkrystallag af forskellige materialer under betingelser af ultrahøjt vakuum. Denne metode bruges med succes til at dyrke tynde halvlederfilm, metaller, dielektrics, magnetiske materialer, høj temperatur superledere og mange andre stoffer. Til dato, et forholdsvis stort volumen af \u200b\u200bbåde teoretiske studier og praktisk arbejde På dette område er MLE-teknologien derfor den mest almindelige metode til opnåelse af halvleder superleder og flerlagsmagnetiske strukturer.

I de senere år bliver væksten til vækst fra gasfasen ved anvendelse af metalorganiske forbindelser i stigende grad fordelt på voksende halvleder superleder (RGF MOS). Denne fremgangsmåde anvender også processen med epitaxial vækst af materialer på et opvarmet substrat med termisk nedbrydning af metallorganiske forbindelser. Vækstmekanismer i RGF MOS-metoden forstås ikke så dybt som i MLE, men denne metode vokser med succes mest af halvlederforbindelserne A III B V, A II B IV og A IV B VI.

Fra fremgangsmåderne til epitaxial vækst for at opnå halvleder superleder kan der også anvendes en væskefase-epitakse, hvor de enkelte krystallag opnås fra i kontakt med substratet af de underblødte opløsninger. Med et fald i temperaturen overdreven mængde. Halvlederen udfældes fra opløsningen til substratet, som er forbundet med et fald i opløseligheden af \u200b\u200bhalvledermaterialet. De bedste resultater giver flydende fase epitaksi til halvlederforbindelser af type A III B V og deres faste opløsninger. Flerlags halvlederstrukturer opnås i multi-kammerreaktorer til væskefase-epitaksi ved konsekvent kontakt med forskellige smelter.

Tynde magnetiske film og multi-lags magnetiske strukturer kan opnås ved forskellige sprøjtningsmetoder, herunder højfrekvens og magnetron sputtering. Disse metoder tillader at opnå lag af næsten enhver sammensætning. Nogle forskere mener, at de bedste muligheder for multilagte magnetiske strukturer giver forskellige elektrolytiske aflejringsmetoder.

3.1 Mekanismer for epitaxial vækst af tynde film

Problemer i forbindelse med vækstmekanismer bliver yderst vigtige i oprettelsen af \u200b\u200bheterostrukturer og flerlagsstrukturer, som kræver den højeste grad af homogenitet af sammensætningen med en tykkelse på mindre end 100 Å.

De vigtigste individuelle atomprocesser, der ledsager epitaxial vækst, er som følger:

Adsorption af komponenter af atomer eller molekyler på substratoverfladen;

Overflademigration af atomer og dissociation af adsorberede molekyler;

Tilsætningen af \u200b\u200batomer til det krystalsubstratgitter eller epitaxiale lag dyrket tidligere;

Termisk desorption af atomer eller molekyler, der ikke implementeres i krystalgitteret.

Kondensationen på substratet af et nyt materiale fra gasfasen bestemmes af collisionshastigheden af \u200b\u200batomer eller molekyler med substratet (antallet af partikler, der kommer ind i tidsenheden pr. Enhedsområde)

(3.1)

hvor p er trykket af dampen, er Molekylvægten af \u200b\u200bpartiklerne, K er Boltzmann-konstanten og T - temperaturen af \u200b\u200bkilden.

En partikel, der kondenseres fra gasfasen, kan straks forlade overfladen af \u200b\u200bsubstratet eller diffunderer på overfladen. Fremgangsmåden med overflade diffusion kan føre til partikeladsorption på overfladen af \u200b\u200bsubstratet eller en voksende film eller til overfladeaggregeringsprocessen, ledsaget af dannelsen af \u200b\u200bden nye krystalfase af det kondenserede materiale på overfladen af \u200b\u200bkernerne. Adsorption af individuelle atomer forekommer som regel på trinnene med vækst eller andre defekter. Den atomproces af gensidig, hvori atomer af film og substrat udveksles på steder, spiller en vigtig rolle i processen med epitaxial vækst. Som et resultat af denne proces bliver grænsen mellem substratet og den voksende film glattere.

Processerne på overfladen, der ledsager epitaxial vækst i MBE, kan beskrives kvantitativt. Hver af de individuelle atomprocesser, der diskuteres ovenfor, er kendetegnet ved sin egen aktiveringsenergi og kan indsendes i den første tilnærmelse ved eksponentiel lov. Desorptionshastighed, såsom

(3.2)

hvor E D er aktiveringsenergien i desorptionsprocessen, er T S temperaturen af \u200b\u200bsubstratet.

Det fænomenologiske niveau skelner mellem tre hovedtyper af vækst af tynde epitaxialfilm:

1. Plaidost (layer-by-layer vækst). I dette tilfælde begynder vækstmekanismen, hvert efterfølgende filmlag, der kun begynder efter den fuldstændige afslutning af væksten af \u200b\u200bdet foregående lag. Denne vækstmekanisme kaldes også Frank van der Merve (Frank-van der Merve, FM). Lagvæksten finder sted, når interaktionen mellem substratet og lag af atomer er meget større end mellem de nærmeste atomer i laget. En skematisk fremstilling af layer-til-lagsfilmvæksten i varierende grader af belægning  (i aktierne af ml monolag) er vist i fig. 8, a.

2. Island vækst eller ø vækst, Vollmer Weber, VW). Denne mekanisme er det nøjagtige modsatte af lag-til-lag vækst. Betingelsen for dens gennemførelse er overvejende interaktion mellem de nærmeste atomer over interaktionen mellem disse atomer med substratet. Under iskmekanismen for vækst afregnes stoffet fra begyndelsen på overfladen i form af flerlags konglomerater af atomer (se figur 8, b).

3. Mellemproduktet mellem disse to mekanismer er væksten af \u200b\u200bStrastanova (Stransky-Krastanov, SK, Layer Plus-Islandgrows), hvor det første lag fuldstændigt dækker overfladen af \u200b\u200bsubstratet, og filmens tredimensionale øer forekommer på det. Mange faktorer kan føre til denne mekanisme, især en forholdsvis stor inkonsekvens mellem parametrene for filmens krystalgitter og substratet (se figur 8, b).

En tilstand, som realiseringen af \u200b\u200bdenne eller denne vækstmekanisme kan opnås ved analysen af \u200b\u200bforbindelserne mellem overfladespændingskoefficienterne mellem substratet og vakuumet, mellem filmen og vakuumet  F og mellem substratet og filmen  s / F (Fig. 9).

Overfladespændingskoefficienten er lig med overfladens frie energi. Følgelig bestemmer disse koefficienter kræfterne i overfladespændingen, der virker på enheden af \u200b\u200belementet i grænsefladen. Ifølge denne definition er DF's kraft, der virker på et uendeligt lille element DL af grænsen til de to mediesektion svarende til

Fra en ligevægtstilstand for ethvert element af længden af \u200b\u200blinjen af \u200b\u200bkontakten af \u200b\u200bsubstratet, den tredimensionelle ø af film og vakuum (figur 9.)

hvor  er kantvinklen, dvs. En vinkel dannet af overfladen af \u200b\u200bøen af \u200b\u200bfilmen og overfladen af \u200b\u200bsubstratet.

Hvis kanten vinklen er nul, spredes øen "det tynde lag langs overfladen af \u200b\u200bsubstratet, hvilket svarer til lagdelingsmekanismen for vækst. Denne tilstand fører til følgende forhold mellem overfladespændingskoefficienter:

, lagdelt vækst (3.4)

Hvis mekanismen for vækst af øer er implementeret, hvilken tilstand af hvilken

Ostrovka vækst (3.5)

For en mere fuldstændig udgang af betingelser, hvorunder en eller anden vækstmekanisme implementeres, er det nødvendigt at træde i kraft på ligevægtstilstanden mellem den formbare film og substratet i gasfasen inden for filmvækst.

Ofte overvejes en anden vækstmekanisme i litteraturen - statistisk deponering. Samtidig er mekanismen for filmvækstatomer af det udfældede stof placeret på overfladen ifølge fordelingen af \u200b\u200bPoisson, som om de blev kastet tilfældigt, og de ville simpelthen holde fast i faldet.

3.2 Molekylærbjælke epitakse

Molekylær Ray Epitaxy (Me) er i det væsentlige en udvikling til perfektionen af \u200b\u200bteknologien til vakuumsprøjtning af tynde film. Hendes forskel fra den klassiske teknologi med vakuumsprøjtning er forbundet med mere høje niveauer. Kontrol teknologisk proces. I MLE-metoden dannes tynde enkeltkrystallag på et opvarmet monokrystallinsk substrat på grund af reaktionerne mellem molekylære eller atombundter og overfladen af \u200b\u200bsubstratet. Substratets høje temperatur bidrager til migrering af atomer over overfladen, som et resultat af hvilket atomer optager strengt visse positioner. Dette bestemmer den orienterede vækst af krystallen af \u200b\u200bden formbare film på et enkelt krystalsubstrat. Succesen med epitaxy-processen afhænger af forholdet mellem litterparametrene for filmen og substratet, korrekt udvalgte relationer mellem intensiteterne af de indfaldende bjælker og temperaturen af \u200b\u200bsubstratet. Når den monokrystallinske film vokser på et substrat, der er forskelligt fra filmmaterialet, og ikke indgår i kemisk interaktion med det, kaldes en sådan proces heteroepitaxi. Når substratet og den kemiske sammensætningsfilm ikke adskiller sig eller lidt forskellig fra hinanden, kaldes processen homoepitaxi eller autoepathiaxia. Den orienterede forlængelse af lagene af filmen, som indgår i kemisk interaktion med substratets indhold, kaldes kemoepitaxi. Grænsen for partitionen mellem filmen og substratet har samme krystalstruktur som substratet, men adskiller sig i sammensætning både på filmmaterialet og substratmaterialet.

Sammenlignet med andre teknologier, der anvendes til at dyrke tynde film og flerlags strukturer af MLE, er det primært præget af en lavvækst og relativt lave væksttemperaturer. Fordelene ved denne metode bør omfatte muligheden for en skarp afbrydelse og efterfølgende genoptagelse af optagelse til overfladen af \u200b\u200bde molekylære bjælker af forskellige materialer på overfladen af \u200b\u200bsubstratet, hvilket er vigtigst for dannelsen af \u200b\u200bflerlagsstrukturer med skarpe grænser mellem lag. Muligheden for at analysere strukturen, sammensætningen og morfologien af \u200b\u200bde voksende lag i form af dannelse ved hjælp af diffraktionsmetoden af \u200b\u200breflekterede hurtige elektroner (DOW) og elektronspektroskopi (EOS) bidrager til fremstillingen af \u200b\u200bperfekte epitaxiale strukturer.

Nedenfor i fig. 10. Den forenklede ordning for vækstkammeret MBE er vist.

Fordampningen af \u200b\u200bmaterialer udfældet i et ultrahøjt vakuum til substratet, der er fastgjort på manipulatoren med opvarmningsindretningen, udføres ved hjælp af effusionsceller (effusion - den langsomme udstrømning af gasser gennem små huller). Effusionscellediagrammet er vist i fig. 11. Effusionscellen repræsenterer et cylindrisk glas fremstillet af et pyrolytisk bornitrid eller high-renhed grafit. På toppen af \u200b\u200bsmeltedigelsen blev opvarmningsspiralen af \u200b\u200btantaltråd og en varmeskærm, der normalt fremstilles fra tantalfolie.

Effusionsceller kan fungere i temperaturer op til 1400 ° C og modstå kortvarig opvarmning til 1600 ° C. For at fordampe ildfaste materialer, som anvendes i teknologien med tynde magnetiske film og flerlagsstrukturer, udføres opvarmning af fordampet materiale ud ved elektronisk bombning. Temperaturen af \u200b\u200bdet fordampede stof styres af wolfram-rheniumtermoelement, presses mod smeltedigelen. Fordamperen er fastgjort på en separat flange, som har elektriske udgange til strømning af varmeren og termoelementerne. Som regel er flere fordamper placeret i et vækstkammer, som hver indeholder hovedkomponenterne i film og materialer af legering af urenheder.

Vækstkamrene i moderne MBE-teknologiske komplekser er som regel et quadrupolmassespektrometer til analyse af den resterende atmosfære i kammeret og styringen af \u200b\u200bden elementære sammensætning på hele den teknologiske proces. For at overvåge strukturen og morfologien af \u200b\u200bde formbare epitaxiale strukturer i vækstkammeret er diffraktometeret af reflekterede hurtige elektroner også placeret. Diffraktometeret består af en elektronpistol, som danner en velfokuseret elektronstråle med en energier på 10 - 40 keV. Den elektroniske stråle falder på et substrat i en meget lav vinkel på dets plan, spredte elektroniske bølger giver et diffraktionsbillede på en luminescerende skærm. Ofte er vækstkamre eller i flerkammerkomplekser af MBE i kammeret til fremstilling og analysering af substrater og epitaxiale strukturer en elektronpistol med en energianalysator af sekundære elektroner og en ionpistol til oprensning af substrater ved ion-ætsning og en lagdelt analyse af Sammensætning af epitaxiale strukturer.

Det vigtigste område af vækstkammeret er mellem effusionsceller og substratet (figur 10). Dette område kan opdeles i tre zoner, som er angivet i figur med figurer I, II og III. Zone I -Zone-generering af molekylære bjælker i denne zone molekylære bundter dannet af hver af effusionscellerne skærer ikke og påvirker ikke hinanden. I den anden zone (zone II - skæres zonen for blanding af fordampede elementer) molekyllebjælker og blande forskellige komponenter. I umiddelbar nærhed af overfladen af \u200b\u200bsubstratet er der en zone af III-zone af krystallisation. Denne zone forekommer epitaxial vækst i processen med molekylær radial epitakse.

I industrien er forskningslaboratorier udvidet med automatiserede multimodulkomplekser til molekylærstråle epitakse. Modulet er en del af installationen tildelt i henhold til funktionelle og konstruktive funktioner. Moduler er opdelt i teknologisk og hjælpemiddel. Hvert teknologisk modul er designet til at udføre en vis teknologisk proces (rengøring af substrater og analyse af tilstanden af \u200b\u200bderes overflade, epitakse af halvlederfilm, deponering af metaller og dielektrics osv.). Hjælpemodulerne er for eksempel monteringsmodulet i substraterne, præpumpemodulet og aduggationen af \u200b\u200bvakuumkamre osv. Komplekset til MBE, afhængigt af de teknologiske problemer, kan udstyres med forskellige mængder specialiserede moduler tilsluttet ved glidende indretninger og systemet til at flytte substrater og prøver fra et modul i en anden uden overtrædelse af vakuum.

Udviklingstendenser i retning af oprettelse af installationer til MBE er forbundet med i stigende grad brugt indlejret analytisk udstyr og automatisering af den teknologiske proces, som gør det muligt at forbedre reproducerbarheden af \u200b\u200bde voksne epitaxiale strukturer og skabe komplekse flerlags strukturer. Det analytiske udstyr af komplekset er repræsenteret i PAP-modulet indbygget snegle spektrometer og en ionpistol til rengøring af substrater og snegleprofilering. Hver af EPS- og EPM-blokke indeholder et massespektrometer til at styre resterende gasser og molekylære bjælker og et diffraktometer af reflekterede hurtige elektroner for at overvåge strukturen og morfologien af \u200b\u200bepitaksiale lag under vækst. Ud over det vakuummekaniske system indbefatter det automatiserede processtyringssystem et automatiseret teknologisk processtyringssystem, som gør det muligt for uafhængigt og samtidig at styre teknologiske processer, både under operatørens kontrol og automatisk.

Tynde film anvendes i vid udstrækning i teknikken som slid og korrosionsbestandigt, antifriktion, beskyttende dekorative osv. Belægninger. Bred anvendelse De findes i optik (polariseringsfiltre, lette, oplysende og andre belægninger) og i elektronikken i produktionen af \u200b\u200binstrumenter og integrerede kredsløb (ohmic kontakter, nuværende spor, fremstilling af kondensatorer, enheder på magnetiske film, halvleder epitaxialfilm).

Litteratur

1. EPIFANOV G. I., MOMA YU. A. De fysiske grundlag for REA's design og teknologi: En lærebog til universiteter. - m.: Sovjetiske radio, 1979. - 352 s.

2. Vakuumfilm i den kvasi-viskøse beløb. M., Sovjetradio, 1975, 160 s. / Yu. Z. Bubnov, M. S. Lurie, F. G. Staros, G. A. Filaretov.

3. Teknologi af halvlederenheder og mikroelektronikprodukter. I 10 kN: undersøgelser. Manuel til PTU. KN. 6. Anvendelse af film i vakuum / MINAICHEV V. E. - M.: Højere. SHK., 1989. - 110 s.: Il.

4. EFIMOV I. E. et al. Microelectronics. Fysiske og teknologiske baser, pålidelighed. Undersøgelser. Håndbog for universiteter. M: "højere. Skole ", 1977. - 416 s. Med il.

5. Karpenko G. D., Rubinstein V. L. Moderne fremgangsmåder til frembringelse af et udfældet stof ved anvendelse af tyndefilmbelægninger i et vakuum. Minsk: Belnayainti, 1990 - 36 s.

6. Kostrzhitsky A. I., Lebedinsky. Multikomponent vakuumbelægninger. -M: "Maskinteknik", 1987 - 207 s.

7. Butovo K. G., Liaznikov V. N. Pakket belægninger, teknologi og udstyr. - Saratov: "Saratov-staten. tehn. Universitet, 1999 - 117 s.

8. Kudinov V. V., Bobrov G.V. påføring af belægninger ved sprøjtning. Teori, teknologi og udstyr. - m.: Metallurgi, 1992 - 431 s.

9. O.S. trushin, v.f. Bocherev, v.v.naumov. Modellering af fremgangsmåderne med epitaksial vækst af film under betingelser for ion-plasma-sprøjtning. // Microelectronics, 2000, bind 29, №4, s. 296-309

& NBSPVACUUM Sprøjtning er baseret på oprettelsen af \u200b\u200ben retningsstrøm af partikler (atomer, molekyler, klynger) af materialet påført på overfladen af \u200b\u200bprodukterne og deres kondensation.
Processen indbefatter flere trin: overgangen af \u200b\u200bet sprøjtet stof eller materiale fra den kondenserede fase i gassen, overførslen af \u200b\u200bgasfasemolekylerne til overfladen af \u200b\u200bproduktet, kondensering til overfladen, dannelsen og væksten af \u200b\u200bbakterierne, den dannelse af filmen.
& nbsp. Vakuumsprøjtning - Overførslen af \u200b\u200bpartikler af sprøjtet stof fra kilden (stedet for dets overførsel til gasfasen) til overfladen af \u200b\u200bdelen udføres ifølge retlinet baner ved vakuum 10 -2 Pa og under (vakuuminddampning) og ved diffusion og konvektiv overførsel i plasma ved tryk på 1 Pa (katode sprøjtning) og 10 -1 -10 -2 Pa (magnetron og ion-plasma sprøjtning). Skæbnen af \u200b\u200bhver af partiklerne af det sprøjte stof under kollision med overfladen af \u200b\u200bdelen afhænger af dets energi, overfladens temperatur og filmens kemiske affinitet og detaljerne. Atomer eller molekyler, der har nået overfladen, kan enten reflektere fra det eller adsorberes og efter en tid efterlad det (desorption) eller adsorberet og danne kondensat på overfladen (kondensering). Med høje partikel-energier reflekteres høj overfladetemperatur og lille kemisk affinitet af partiklen af \u200b\u200boverfladen.
& nbsperi af overfladen af \u200b\u200bden del, over hvilken alle partikler reflekteres fra den, og filmen ikke dannes, kaldes en kritisk aflejringstemperatur på vakuum; Dens værdi afhænger af filmmaterialets art og overfladen af \u200b\u200bdelen og på overfladens tilstand. Med meget små vandløb af fordampede partikler, selvom disse partikler adsorberes på overfladen, men de sjældent findes med de andre partikler, desorberes de og kan ikke danne bakterier, dvs. Film vokser ikke. Den kritiske tæthed af strømmen af \u200b\u200bfordampede partikler til denne overflade af overfladen kaldes den mindste densitet, ved hvilken partiklerne kondenseres og danner en film.
& NbsSprodukter pakkede film afhænger af egenskaberne af materialet, tilstand og overfladetemperatur, sprøjtningshastighed. Films kan være amorfe (glaslignende, for eksempel oxider, SI), polykrystallinske (metaller, legeringer, SI) eller enkeltkrystal (for eksempel halvlederfilm opnået ved molekylær stråling epitakse). For at strømline strukturen og reducere de indre mekaniske spændinger af film, øge stabiliteten af \u200b\u200bderes egenskaber og forbedre adhæsionen til overfladen af \u200b\u200bprodukterne umiddelbart efter sprøjtning uden en overtrædelse af vakuum, annealing af film produceret ved temperaturer, der er noget højere end overfladetemperaturen under sprøjtning. Ofte ved hjælp af vakuumsprøjtning skaber flerlagsfilmstrukturer fra forskellige materialer.
& nbsp. Vakuumsprøjtning Anvendes i planeteknologi af halvledermikrokredsløb, til fremstilling af tyndfilmhybridordninger, produkter af peezothics, akustoelektronik mv. (Anvendelse af ledende, dielektriske, beskyttende lag, masker osv.), I optik (påføring af oplysende, reflekterende og andre belægninger), begrænset - ved metallisering af overfladen af \u200b\u200bplastik og glasprodukter, toning bilglas. Metaller (AL, AU, CU, CR, NI, V, TI osv.) Påføres ved sprøjtningsvakuum, legeringer (for eksempel NICR, CRNISI), kemiske forbindelser (silicider, oxider, borider, carbider osv.).

& nbsp.
Fig. P2.1.

& nbsdweed vakuum sprøjtning brug teknologisk udstyr Periodisk, semi-kontinuerlig og kontinuerlig handling. Anlæg af periodisk handling udføres af en cyklus af filmapplikation på et givet antal lastede produkter. Kontinuerlige installationer anvendes i seriel og masseproduktion. De er to typer: multi-kammer og multi-kammer multi-kammer. Den første består af konsekvent beliggende tyndt moduler, i hver af hvilke filmene af visse materialer sprøjtes eller deres termiske behandling og kontrol. Moduler kombineres med gateway-kamre og en transportøranordning. Multipositional-enkeltkammerindstillinger indeholder flere sprøjtesteder (placeret i et vakuumkammer) forbundet med transportanordningen. De vigtigste samlinger og systemer til vakuumsprøjtning er uafhængige enheder, der udfører de angivne funktioner:
& nbsp · Vakuumskabelse;
& nbsp · Fordampning eller sprøjtning af film;
& Nbsp · Transport og coating belægning;
& nbsp · Kontrol af tilstandene for vakuumsprøjtning og egenskaber af film;
& nbsp · strømforsyning.

& nbsp. Installationer af vakuumaflejring

& Nbspvaculous installation af resistiv sprøjtning af DV-502B-serien (Fig. P2.2.) (Denne installation er desktop)

Fig. P2.2.

& Nbsp installation WATT1600-4DK (Fig. P2.4.) Designet til påføring af en kombinationsbelægning, som kan bestå af et metallag, et lag af forbindelse af dette metal (oxid, nitrid, carbid) og SIOX-lag.

Fig. P2.3.

& Nbsp Udskiftning af forskellige titaniumforbindelser kan fås ved forskellige nuancer af guld, blå, grøn, sort og nogle andre farver (fig. P2.4.). Belægninger kan påføres rustfrit stålplader med overfladebehandling: Spejl, poleret, dekorativt tekstureret eller konventionelt matte. Dimensionerne af vakuumenheden giver dig mulighed for at sprøjte arkene på 1500x3000 mm. Ark efter sprøjtning kan dækkes med selvklæbende beskyttelsesfilm. Udgifter til sprøjtning - fra 700 rubler / kvm.

& nbsp.

Fig. P2.4. Anvendelse af vakuumsprøjtning.

Rustfrit stål:

& NBSDELL Vacuum Sprøjtning Titan Nitrid Brug et substrat rustfrit stål.
& Nbsp · elegance og nåde i slutningen;
& nbsp · korrosionsbestandighed, modstand mod atmosfæriske påvirkninger;
& Nbsp · Overholdelse af de strengeste hygiejniske krav
& nbsp · nem pleje og holdbarhed;
& Nbsp · varmebestandighed og brandsikkerhed;
& nbsp · Fremragende kombination med andre efterbehandling materialer (Glas, plast, træ, sten).

Specifikationer:

& nbsp · substratmateriale - rustfrit stål stål, 08x18n10 (AISI 304);
& nbsp · Substrate tykkelse 0,5 mm - 1,5 mm;
& nbsp · titanium nitrid belægning, tykkelse 0,2-6 mikron;
& Nbsp · farve belægning - forskellige nuancer af guld;
& nbsp · lys spredning - fra spejl til matte;
& Nbsp · Mekaniske egenskaber - Tillader flere bøjnings- og koldstempling;
& Nbsp · Vejrresistens - mindst 50 år.

Metode til opnåelse af materiale

& Nbsporupt på rustfrit stål tin, TiO2 og tion opnås ved ion-plasma sprøjtning i et vakuumkammer.
& NBSplates af rustfrit stål, efter forbehandling, som tilvejebringer høj reflekterende belægningsevne, placeres i et hermetisk vakuumkammer. Under sprøjtningsprocessen skabes et dybt vakuum i kammeret, hvilket tilvejebringer den specificerede farve- og belægningsmodstand.
& nbspPrints af ionisk plasma plasma sputtering plasmaioner med høj energi slås ud fra overfladen af \u200b\u200btitanarkiten titanatatomer, som igen passerer gennem en højt udviklet krone af nitrogen eller oxygen, oxiderende, indføres i substratmaterialet.
& NBStack-processen giver god vedhæftning og dekorative belægningsegenskaber.
& Nbsp teknologier af vakuumsprøjtning er ekstremt energiforbrug, og i mange lande bliver der til et nicheprodukt. Mange virksomheder erstatter vakuumsprøjtning på en mere produktiv og mindre dyre atmosfærisk plasma-sprøjtning.
& nbsp. Egenskaber og egenskaber af materiale:
& Nbsp høj atmosfærisk og antikorrosionsbestandighed dekorativ belægning Bekræftet af et certifikat for overholdelse af GOST nr. SK02.1.3.0040 af 18.09.96. og er 50 år under betingelserne i byens atmosfære;
& nbspster kan opnås nogen, men teknologisk proces Låst til tre hovedfarver: Imitating Gold Color - Tin Coating, Blue - TiO2 Coating, Imitating Fresh Copper Colorwion Coating;
& NBS Recheas Coating Evne - 60-70%;

Anvendelsesområder:

& nbsp · Tagdyr kirker af kirker og tag af bygninger;
& Nbsp · Udendørs reklame (plader, volumetrisk og flad rustfrit stål bogstaver);
& Nbsp · Dekorativt design af bygninger og interiør af lokaler;
& Nbsp · Restaurering af kulturelle monumenter;
& Nbsp · Produktion af souvenir- og fittingsfragmenter.
& NBSPVACUUM Sprøjtning bruges til produkter fra både det sorte metal og andre metaller, der anvendes forskellige sputtering, herunder under guld, sølv (fig. P2.5.).

& nbsp.

Fig. P2.5. Anvendelse af vakuumsprøjtning.

& nbsp. Belægningsmaterialer:
& nbsp. TIN - Titan nitrid (golden-bronze, høj slidstyrke);
& nbsp. Tiox1cx2nx3. - Titans carbonid
& nbsp. Gr. - krom (hvid);
& nbsp. Tiox. - titaniumoxid (blå, flerfarvet, pearlescent);
& nbsp. Nigr. - nichrome (lysegrå);
& nbsp. Zrn. - zirconium nitrid (lys gylden);
& nbspost aluminium, kobber osv. På anmodning fra kunden.
& Nbspcood, hårdhed og andre belægningsparametre kan variere i en bred vifte af materialer og nuancer.
& Nbstrong-egenskaber ved mikrokredsløbet er hastigheden, elektriske kontakter, matrixens format osv. At øge en af en vigtig parameter. - Hastighed - Behov for at øge ledningsevnen af \u200b\u200belektriske kontakter. Den nemmeste måde at gøre det på er en vakuumsprøjtning af elementer gennem frie masker. Guld har meget god ledningsevne, hvilket gør det muligt at øge informationshastigheden.

Intel Pram Memory Microcircuit (Fig. P2.6.)

& Nbsp materiale: guld (sølv).

& nbsp.
Fig. P2.6. Intel Pram-Memory Microcircuit

Lejer til glidende centrifugalpumper (fig. P2.6.)

& Nbspsamable Hovedkarakteristikken for bæringen er dens ressource. At øge sine glidende lejer udviklet special Technology. detonation sprøjtning med nanopakere. I processen med detonationssprøjtning blev nanostrukturerede belægninger opnået med et monocarbidindhold på 62%. Test af sådanne belægninger til friktion og slid i vand viste, at de har en reduceret friktionskoefficient, høj belastning af jaloux sammenlignet med en konventionel belægning af keramisk pulver.
& Nbsp teknologier: Vacuum sprøjtning
& Nbspotable: elektronik og elektroteknik
& Nbsp materiale: Quick-Roll Magnetic Powders BSMP System ND-Fe-B.

Fig. P2.6. Slip Bearing.

Højhastighedsprøjtning

& NBSP High-Speed \u200b\u200bGasflame sprøjtning anses for at være de mest moderne deponeringsteknologier. Karbidovertræk anvendt ved højhastighedspresningsmetoder til alle artikler fremragende elektroplating belægninger, hvis skabelse er anerkendt ekstremt kræftfremkaldende.
& Nbsps Begyndelsen af \u200b\u200b80'erne optrådte installationen af \u200b\u200bhøjhastighedsprøjtning, enklere strukturer og baseret på det klassiske LDD-skema med en gasstrømshastighed på mere end 2000 m / s. Tætheden af \u200b\u200bbelægningerne når 99%. Som et anvendt materiale, pulvere af carbider, metalrammer, legeringer baseret på Ni, Cu osv. For at øge partiklerne af partiklerne, øge hastigheden af \u200b\u200bbrændende produkter ved at forøge trykket i forbrændingskammeret til 1,0 ... 1,5 MPa , og i design af dyseapparatet administreres NOTOS LAVAL. I fig. P2.7. Et diagram over sprøjten af \u200b\u200bsystemet af WGN præsenteres.

Fig. P2.6. Skema af højhastighedspulversprayer:
1 - Pulverforsyning (akse); 2 - Oxygenforsyning; 3 - Brændstofforsyning;
4 - Pulverforsyning (radial); 5 - Trunk.

Modifikationen af \u200b\u200bforskellige strukturer, dele og funktionelle elementer udføres ofte ved en fuldstændig ændring i materialets struktur. Til dette er midlerne til dyb termisk, plasma og kemisk behandling involveret. Men der er et bredt segment af metoder til at ændre operationelle egenskaber på grund af eksterne belægninger. Disse metoder omfatter vakuummetallisering, takket være, at det er muligt at forbedre dekorative, ledende, hvilket afspejler andre materialegenskaber.

Generelle oplysninger om teknologi

Essensen af \u200b\u200bmetoden er at sprøjte metalpartiklerne på arbejdsfladen. Processen med at danne en ny belægning forekommer på grund af fordampning af donormetaller under vakuumbetingelser. Den teknologiske cyklus indebærer udførelse af flere faser af strukturændringen af \u200b\u200bmålbasen og dækningselementerne. Især uddyber fordampning, kondensation, absorptions- og krystallisationsprocesser. Nøgleproceduren kan kaldes interaktionen mellem metalpartikler med en overflade under et specielt gasmiljø. På dette stadium sikrer vakuummetalliseringsteknologi processerne af diffusion og tilsætning af partikler til arbejdsstykkets struktur. Ved udgangen, afhængigt af sprøjtningsmetoderne, kan du få en række effekter. Moderne tekniske midler gør det muligt ikke at forbedre produktets individuelle ydeevne, men også med høj nøjagtighed differentiere overfladeegenskaber på separate områder.

Gældende udstyr

Der er tre hovedgrupper af maskiner, der anvendes til denne teknologi. Disse er udstyr til kontinuerlig, semi-kontinuerlig og periodisk handling. Følgelig afviger de på grundlag af den generelle organisation af forarbejdningsprocessen. Enhederne med kontinuerlig handling anvendes ofte på serieproduktion, hvor lavvakuummetallisering er påkrævet. Udstyret af denne type kan være enkelt- og multi-kammer. I det første tilfælde er enhederne fokuseret på at udføre direkte metallisering. Multi-Chamber-modellerne giver mulighed for at implementere yderligere procedurer - primær forberedelse af produktet, kontrol, varmebehandling mv. Denne tilgang giver dig mulighed for at optimere fremstillingsprocessen. Maskiner til periodisk og semi-kontinuerlig metallisering har som regel et hovedkammer. Det er netop på grund af produktionens uregelmæssighed, at de anvendes til en bestemt procedure, og de forberedende operationer og samme kvalitetskontrol udføres på en separat måde - nogle gange i manuel tilstand uden automatiserede linjer. Nu er det værd at overveje, hvorfra noder sådanne aggregater er.

Metalization Machine Device.

Ud over hovedkammeret, hvor sprøjtningsprocesser forekommer, indbefatter udstyret mange hjælpesystemer og funktionelle komponenter. Først og fremmest er det værd at fremhæve kilderne til det sprøjte materiale, hvis kommunikation binder til gasfordelingskomplekset. For at installationen af \u200b\u200bvakuummetallisering for at tilvejebringe parametrene for et bestemt behandlingsproblem, tillader fodring af sprøjtningskanaler med regulatorer, især at tilpasse temperaturniveauet, strømningsretningen og mængderne. Især er denne infrastruktur dannet af drivmidler, pumper, ventiler, flangeelementer og anden forstærkning.

I moderne installationer anvendes sensorer, der er forbundet med mikroprocessorenheden, til samme regulering af driftsparametrene. I betragtning af de angivne krav og fastsættelse af de nuværende aktuelle værdier kan instrumentet uden deltagelse af operatøren justere behandlingsformerne. For at lette driftsprocesserne suppleres udstyret med intramamiske rengørings- og kalibreringssystemer. På grund af et sådant snap er reparationen af \u200b\u200bvakuummetallisering af maskinen forenklet, da den konstante og rettidige rengøring minimerer risikoen for overbelastning af pneumatiske motorer, manipulatorer og kommunikationskredsløb. Sidstnævnte og overvejes overhovedet den forbrugende del, hvis udskiftning i enhederne i kontinuerlig drift udføres i den regelmæssige rækkefølge af vedligeholdelse.

Metal målmaterialer.

Først og fremmest underkastes proceduren for metalemner, som kan udføres, herunder fra specielle legeringer. Yderligere belægning er påkrævet for at tilvejebringe et anti-korrosionslag, kvalitetsforbedring elektriske ledninger eller ændringer i dekorative egenskaber. I de senere år bliver vakuummetallisering i stigende grad brugt og i forhold til polymerprodukter. Denne proces har sine egne specifikationer på grund af egenskaberne af strukturen af \u200b\u200bobjekter af denne art. Mindre ofte anvendes teknologien til produkter, der har lave hårdhedsindikatorer. Dette gælder for træ og nogle syntetiske materialer.

Egenskaber ved plastikmetallisering

Sprøjtning på overfladen af \u200b\u200bplastdele er også i stand til at ændre sine elektriske, fysiske og kemiske egenskaber. Ofte anvendes metallisering både som et middel til at øge de optiske kvaliteter af sådanne emner. Hovedproblemet ved udførelse af sådanne operationer er processen med intensiv termisk fordampning, hvilket uundgåeligt sætter pres på partiklerne af partikler, der sprøjter elementets overflade. Derfor kræves særlige forhold til diffusion af primærmateriale og forbrugsmasse.

Den har sine egne specifikationer og vakuummetallisering af plastik, kendetegnet ved en stiv struktur. I dette tilfælde vil tilstedeværelsen af \u200b\u200bbeskyttende og primer lakker være vigtige. For at opretholde et tilstrækkeligt niveau af vedhæftning med at overvinde barriererne af disse film, kan det være nødvendigt at øge energien af \u200b\u200btermisk eksponering. Men her igen opstår problemet med risikoen for ødelæggelsen af \u200b\u200bplastikstrukturen under påvirkning af termiske strømme. Som følge heraf indføres der til fjernelse af overdreven spænding i arbejdsmediet, at modificere komponenterne indføres som blødgøringsmidler og opløsningsmidler, hvilket gør det muligt at holde formen af \u200b\u200bemnet i den optimale tilstand uanset temperaturregimet.

Egenskaber ved behandling af filmmaterialer

Emballagematerialer fremstillingsteknikker giver mulighed for brug af metallisering til PET-film. Denne proces tilvejebringer aluminering af overfladen, som følge af, at emnet er udstyret med højere styrke og modstand før eksterne påvirkninger.. Afhængigt af behandlingsparametrene og de endelige belægningskrav kan anvendes forskellige metoder Varme vask. Da filmen er følsom over for temperaturen, introduceres en yderligere udfældningsprocedure. Som i tilfælde af plastik, giver det dig mulighed for at justere den termiske balance, samtidig med at det optimale miljø opretholdes. Tykkelsen af \u200b\u200bde film, der behandles ved fremgangsmåden til vakuumvalset metallisation, kan være fra 3 til 50 mikrometer. Gradvist introducerede teknologier, der tilvejebringer lignende belægninger på overfladerne af materialer med en tykkelse på 0,9 μm, men for det meste er det kun eksperimentel praksis.

Metalisering reflektorer

Dette er også en separat retning ved brug af metallisering. Målobjektet i dette tilfælde er bilforlygterne. Deres design sørger for tilstedeværelsen af \u200b\u200breflektorer, som over tid tab deres operationelle kvaliteter - fastgør, rust og som følge heraf bliver uegnet til brug. Derudover kan selv et nyt forlygte få tilfældige skader, hvorfor det bliver nødvendigt at reparere og gendanne. Det er på dette problem, at vakuummetalliseringen af \u200b\u200breflektorer er orienteret, hvilket giver en slidbestandig sprøjtning på spejloverfladen. Fyldning af den ydre struktur med metalliserede partikler på den ene side eliminerer små defekter, og på den anden side virker det som en beskyttende belægning, hvilket forhindrer mulig skade i fremtiden.

Organisation af processen derhjemme

Uden specielt udstyr kan du anvende den overflade kemiske belægningsteknologi, men for vakuumbehandling, under alle omstændigheder, vil det tilsvarende kamera blive påkrævet. I første fase er arbejdsstykket selv forberedt - det skal rengøres, affedtes og udføre slibning, hvis det er nødvendigt. Dernæst er objektet anbragt i et vakuummetalliseringskammer. Med dine egne hænder kan du også udføre en særlig snap på skinnerne fra profilelementer. Dette vil være en bekvem måde at indlæse og aflæse materialet, hvis behandling er planlagt i regelmæssig tilstand. Som en kilde til metalliseringspartikler anvendes såkaldte emner - fra aluminium, messing, kobber osv. Derefter er kameraet konfigureret til den optimale behandlingstilstand, og sputteringsprocessen begynder. Det færdige produkt umiddelbart efter metallisering kan belægges manuelt med hjælpebeskyttende belægninger baseret på lakker.

Positiv feedback på teknologi

Metoden har mange positive kvaliteter, der bemærker brugere af færdige produkter på forskellige områder. Især er det indiceret for høje beskyttende egenskaber af belægningen, som forhindrer korrosionsprocesser og mekanisk ødelæggelse af basen. Private produktforbrugere svarer positivt, hvilket har været udsat for vakuummetallisering for at forbedre eller ændre dekorative kvaliteter. Specialister lægger vægt på miljømæssig sikkerhed for teknologi.

Negativ feedback

Ved minuses af denne metode til forarbejdning af produkter omfatter kompleksiteten af \u200b\u200bden tekniske organisation af processen og høje krav til tilberedende aktiviteter i emnet. Og dette for ikke at nævne brugen af \u200b\u200bhøjteknologisk udstyr. Kun med det kan opnås højkvalitets sprøjtning. Omkostningerne er også inkluderet i listen over ulemper ved vakuummetallisering. Prisen på behandling af et element kan være 5-10 tusind rubler. Afhængigt af området af målområdet og tykkelsen af \u200b\u200bbelægningen. En anden ting er, at seriemetallisering reducerer omkostningerne ved et separat produkt.

Langt om længe

Ændringen i visse materialernes tekniske og fysiske og dekorative egenskaber udvider mulighederne for deres videre brug. Udviklingen af \u200b\u200bmetoden til vakuummetallisering førte til fremkomsten af \u200b\u200bsærlige forarbejdningsområder med orientering til specifikke præstationer. Teknologerne arbejder også på forenkling af selve sputteringsprocessen, som i dag manifesteres i form af et fald i udstyrsdimensioner og reducerer efterbehandlingsprocedurerne. Hvad angår brugen af \u200b\u200bmetoden derhjemme, er dette den mest problematiske belægningsmetode, da det kræver en performer at have særlige færdigheder, for ikke at nævne tekniske midler. På den anden side tillader mere overkommelige aflejringsmetoder ikke at opnå belægninger af samme kvalitet - om det er et beskyttende lag eller dekorativ stilisering.