Behandeling van oppervlakken door de methode van vacuüm spuiten met metalen maakt het mogelijk om de positieve kenmerken van producten uit verschillende materialen te versterken. Metalen onderdelen zijn beschermd tegen corrosie, elektriciteit is beter uitgevoerd, wordt extern meer esthetiek. Metalization van plastic producten kunt u hoogwaardige en mooie details van lichtere en goedkopere materialen krijgen. Dit geldt vooral voor de automobielindustrie, omdat de metallisatie van plastic componenten het gewicht van de auto aanzienlijk kan verminderen. En gemetalliseerd vacht Geef de bontjas exclusiviteit, uniciteit en is een nieuwe trend van het seizoen.

In Alpha-K kunt u een vacuümmetaalspray bestellen voor producten uit verschillende materialen, inclusief bont.

Methoden

De essentie van de technologie is dat onder vacuümomstandigheden op speciale apparatuur de kleinste metaal-informaties op het werkoppervlak van het werkstuk worden overgedragen. In het proces van het vormen van coatings wordt het initiële metaal verdampt, gecondenseerd, geabsorbeerd en kristalliseert in de gasomgeving, waardoor een resistente coating wordt gecreëerd. Afhankelijk van het type werkstuk wordt de eigenschappen van de metaalfilm en de geselecteerde sputtermodus een grote verscheidenheid aan effecten verkregen. U kunt bijna elk metaal spuiten: aluminium, nikkel, chroom, koper, brons, goud, titanium, enz., Rekening houdend met specifieke eigenschappen en functies, zijn verschillende modi en technische technieken vereist voor elk metaal. Bijvoorbeeld, vanwege de lage slijtvastheid vereist een speciale technologie een vacuüm aluminium spuiten. Daarom heeft ons bedrijf uiterst hooggekwalificeerde en ervaren specialisten in dienst. Metaalisatie wordt op verschillende manieren uitgevoerd.

Vacuümplasma

In dergelijke systemen wordt onder wat gasdruk de gemetalliseerde coating gecreëerd door sterke verwarming van de metaalbron, waardoor de verdamping optreedt, en de deeltjes genoegen nemen met het werkstuk. De kamer kan metallisch, glas, noodzakelijkerwijs met een waterkoelsysteem zijn. Om een \u200b\u200bgespoten element te verwarmen, worden dergelijke verdampers gebruikt:

• draad of lint wolfraam of molybdeen verdamper directe warmte;
• elektronenradiaal, het creëren van verwarming met een elektrische bombardementen.

In overeenstemming met het uitgangsmetaal of de legering die in het onderdeel moet worden gesproeid, wordt de verwarmingstemperatuur in de warmtewisselaar tentoongesteld, het kan 20 duizend ° C bereiken. Als het metaal gespoten niet erg goede hechting is met het werkstukmateriaal, wordt de primaire laag metaal met hogere adhesie-eigenschappen eerst toegepast.

Ionenvacuüm

Het belangrijkste voordeel van deze methode is het gebrek aan nood om de verdamper erg te verwarmen. Het metaal wordt gesproeid onder invloed van het bombardement van negatief geladen gasionen. Het creëren van een dergelijk medium is mogelijk vanwege de speciale lozingen in de werkkamer. Om dit te doen, gebruikt de apparatuur een magnetisch systeem met koeling. De gloeiende ontlading voor het spuiten van een gespoten element wordt gecreëerd tussen 2 elektroden als gevolg van de levering van hoogspanningsspanning tot 4 vierkante meter. De werkkamer creëert een gasmedium met een druk van maximaal 0,6 pascal. Het soortgelijke principe produceert ook vacuüm ion-plasma-spuiten op gespecialiseerde apparatuur.

Oppervlakken geschikt voor spuiten

Alle items die bestand zijn tegen verwarming tot 80 ° C en de effecten van gespecialiseerde vernissen. Het voordeel van de technologie is dat om kunst het effect van koperen coatings, spiegelchroom, vergulden, nikkelica niet nodig hoeven het oppervlak te polijsten. Vaker door vacuümmetallisatie zijn onderdelen bedekt met plastic, glas, metaallegeringen, verschillende polymeer- en keramische producten. Minder waarschijnlijk, maar nog steeds technologie wordt gebruikt voor meer zachte materialen, zoals hout, textiel, bont.

De verwerking van metalen blanks en producten gemaakt van metalen producten als gevolg van een goede compatibiliteit van de basis en coatings vereist geen gebruik van extra verbruiksartikelen. Hoewel polymeren geprepareerde prev-beschermende en kleefstofsamenstellingen moeten zijn. Om de vervorming van polymeerspaties te voorkomen en de spanning in te verminderen werkomgeving Tijdens vacuümmetallisatie worden speciale modificerende componenten en diffusiemodi van materiaal gebruikt.

Stadia van metallisatie

Het technologische proces van vacuüm spuiten metaal op verschillende producten omvat verschillende opeenvolgende stadia:

• Voorbereiding van details. Het is belangrijk dat het werkstuk de meest eenvoudige vorm heeft, zonder dat het moeilijk is om condensaatplaatsen aan te passen.
• Verdediging. Op polymeerbasen die laagmolecuulgewicht vulstoffen bevatten, is het noodzakelijk om antidiffusiecoating toe te passen.
• Drogen. Gedurende 3 uur worden de details gedroogd bij 80 graden Celsius, waarmee u het absorberende vocht kunt verwijderen.
• Ontvetten. In de vacuümkamer met behulp van een gloedafvoer is de blanco ontvetten. Dit beïnvloedt in het bijzonder de structuur van polymeren.
• Activering verwerking. De verwerkingswerkwijze wordt geselecteerd, afhankelijk van het materiaal van het product, is het noodzakelijk om de oppervlaktekleping vóór metallisatie te verhogen.
• Metalen spuiten. Bij condensatie wordt een gemetalliseerde laag op het werkstuk gemaakt.
• Kwaliteitscontrole van de coating. Decoratieve onderdelen worden geïnspecteerd op uniformiteit van sputteren en zijn kracht. Technische producten Het wordt bovendien getest met behulp van kleverige tape, ultrasone oscillaties, wrijving, etc.

Metallisatie-installaties zijn vrij complexe en dure apparatuur die veel elektriciteit verbruikt. Om een \u200b\u200bgeïntegreerde technologische cyclus te maken, heeft een vrij ruime kamer een vrij ruime kamer nodig, omdat er verschillende functies moeten worden geplaatst. Basisknooppunten van het vacuümsysteem:

• De voeding en besturingseenheid in aggregaat met de bron van gecondenseerd metaal.
• Gasdistributiesysteem, het maken van een vacuümruimte en het regelen van gassen.
• Werkkamer voor vacuümmetallisatie.
• Een blok van thermische controle, controle van de dikte en het spuiten van spuiten, eigenschappen van coatings.
• Transportblok dat verantwoordelijk is voor het wijzigen van de positie van de lege plekken, hun voeding en inbeslagname uit de kamer.
• Ontgrendel apparaten, gasfilters, dempers en andere accessoires.

Magnetron en ion-plasma-vacuümapparatuur kunnen van verschillende dimensies zijn, van kleine, met verschillende liter met camera's tot zeer groot, met een volume van kamers in verschillende kubieke meter.

Alpha-K heeft voldoende productiefaciliteiten en geschikte apparatuur om verschillende werkwijzen voor vacuümspuiten te verschaffen. We kunnen ion-plasma-coating van producten van alle materialen van dergelijke metalen bestellen, zoals titanium, koper, aluminium, messing, chroom, verschillende legeringen, enz. Wij garanderen hoge kwaliteit van werk en loyale prijzen.

Om de belangrijkste eigenschappen van metaal, kunststof, keramiek of andere materialen te wijzigen, kan een metallisatieproces worden uitgevoerd. Vacuummetallisatie is een van de meest voorkomende methoden om het metaal te spuiten, waarmee het beschermende oppervlak wordt gevormd gedefinieerde eigenschappen, ongewoon substraat. Overweeg de kenmerken van de technologie van vacuümmetallisatie meer.

Technologisch proces van vacuümmetallisatie

De beschouwde methode voor het verwerken van delen wordt lang toegepast. Vacuummetallisatie is een proces op basis van verdamping en verlies van condensaatmateriaal op het substraat. Onder de kenmerken van dit proces moet worden opgemerkt de volgende punten:

1. Universaliteit en hoge efficiëntie van de methode bepaalt de grote distributie. In de toekomst wordt een uitgebreider gebruik van het metallisatieproces van polymeer en andere materialen verwacht. De ontwikkeling van de verwerkingsmethode wordt in overweging geassocieerd met de verbetering van de gebruikte apparatuur. Hiermee kunt u dus moderne vacuümsets stellen om de procedure van metallisatie van onderdelen te automatiseren, de kwaliteit van de verkregen oppervlakken te verbeteren, de kosten van verkregen producten te verminderen. Het enige obstakel voor de ontwikkeling van deze industrie is hoge kosten van moderne apparatuur en ontstaan \u200b\u200bmoeilijkheden in de installatie, gebruik en onderhoud.
2. Het technologische proces van vacuümmetallisatie is vrij ingewikkeld, het resultaat wordt weerspiegeld in de voorwaarde van de implementatie van elke fase. Wanneer het materiaal wordt verwarmd, dat een toekomstige coating zou moeten zijn, ondergaat het een groot aantal veranderingen. Een voorbeeld is dat de coating oorspronkelijk verdampt, dan treedt adsorptie op, waarna condensaatverlies en kristallisatie om de laag op het oppervlak te bevestigen.
3. De kwaliteit van het resultaat is de impact van een voldoende groot aantal factoren, waaronder wij nota van de fysisch-chemische kwaliteit van het substraat, zonder de voorwaarden voor het uitvoeren van metallisatie.
4. De vorming van een besproeide coating tijdens metallisatie treedt op in twee hoofdstappen: de overdracht van energie en massa van de bron naar het oppervlak en hun distributie in het substraat.

Installatie voor vacuümmetallisatie

Vacuummetallisatietechnologie is geschikt voor het verwerken van verschillende onderdelen. Als een voorbeeld kunt u meenemen gerolde materialen van plastic of kunststoffen.

Typische technologie bestaat uit verschillende hoofdstappen:

1. Voorbereiding van het deel aan het proces. Onder de eisen die aan de details worden gepresenteerd, kan worden opgemerkt de afwezigheid van scherpe randen en verborgen gebieden van het rechtlijnige contact van condensaat. Vacuummetallisatie van kunststoffen of andere materialen is alleen mogelijk als de vorm van lege plekken niet ingewikkeld is.
2. Degressie en drogen. Sommige materialen kunnen een grote hoeveelheid geadsorbaniseerde vocht bevatten, bijvoorbeeld polymeren. Drogen wordt uitgevoerd bij een temperatuur van ongeveer 80 graden Celsius, de belichtingstijd is 3 uur. Ontvetten wordt al in een vacuümkamer in de voorbereidende fase uitgevoerd. Technologieontvangst voorziet in het afwikkelen van de rol en de impact van de gloeiende ontlading. Aangezien de resultaten van de studies hebben aangetoond, heeft de doeltreffendheid van het uitgloeiing op de Polymeerpreparatietrap positief de structuur van het onderzochte materiaal, aangezien de interne spanningsindicator aanzienlijk wordt verminderd. Vacuümgerolde metallisatie moet worden uitgevoerd met uitzondering van de waarschijnlijkheid van plooien in de voorbereidingsfase van het werkstuk, omdat ze defecten kunnen worden genoemd.
3. Fase van activering oppervlaktebehandeling. Vacuummetallisatie van kunststof en andere materialen omvat de activering van het oppervlak. In dit geval kunnen de meest verschillende activeringsmethoden worden gebruikt, waarvan de keuze afhangt van de kwaliteiten van het materiaal zelf. Dit proces is ontworpen om de hechting van het oppervlak te verhogen.
4. Een substantie op het oppervlak aanbrengen. In de meeste gevallen passeert vacuümmetallisatie van aluminium of andere legering bij het aanbrengen van de resistieve verdampingsmethode onder de toestand van temperatuureffecten. WERFRAM-verdampingstechnologie wordt veel minder vaak toegepast, aangezien het voorziet in de verwarming van het medium tot een kleine temperatuur, waardoor de verdamper in de minimumtijd wordt vernietigd.
5. De laatste fase betreft de kwaliteitscontrole van metallisatie. Als de aangebrachte laag decoratief is, is in de meeste gevallen kwaliteitscontrole om optische eigenschappen te registreren. Bovendien wordt de aandacht van sproeien uniformiteit, de sterkte van de verbinding van de oppervlaktelaag en de structuur gegeven.

Het resultaat van vacuümmetallisatie

De technologie van vacuümmetallisatie van kunststoffen en andere materialen is complex, alle verwerking van de voorwaarden moeten worden waargenomen om een \u200b\u200bhoogwaardig oppervlak te verkrijgen.

Toepassingsgebied van vacuümmetallisatie

Bij het overwegen van de toepassing van deze technologie merken we op dat het kan worden gebruikt om de volgende materialen te dekken:

1. plastic;
2. aluminium;
3. verschillende polymeren;
4. glas;
5. keramiek;
6. metalen.

Metalisatie van plastic producten ontving de grootste distributie. Dit komt door het feit dat het product van goedkope kunststof op deze manier een aantrekkelijker beeld verwerft.

Als u in de productie moet besparen, maar tegelijkertijd hoge decoratieve kwaliteiten biedt, worden aluminium of andere metalen uitgevoerd.

Een voorbeeld, laten we de productie van delen van auto's bellen die worden gebruikt bij het afronden van de hut. Chinese en Japanse automakers zijn al lang begonnen de technologie in overweging toe te passen om hun auto te verminderen. In dit geval wordt het gebruik van vacuümmetallisatie niet alleen uitgevoerd in decoratieve doeleinden, als gevolg van de hogere sterkte van de oppervlaktelaag, dienen de onderdelen langer, de mate van wrijving afneemt. Metallisatie verbetert echter niet de sterkte van het volledige polymeerproduct.

Deze technologie wordt gebruikt bij de productie van verschillende dingen die in het dagelijks leven worden gebruikt, goedkope sieraden. Veel distributie is te wijten aan het feit dat de oppervlaktelaag niet over een lange termijn wordt ingeschakeld. Eerder gebruikte spuittechnologieën voorzag niet in het creëren van hoge hechting tussen het substraat en de decoratieve coating.

Voordelen van vacuümmetallisatie

Deze technologie heeft een vrij groot aantal voordelen:

1. Het vermogen om het proces te automatiseren. Zoals eerder opgemerkt, maakt de geïnstalleerde apparatuur het mogelijk om het betreffende proces te maximaliseren, waardoor de waarschijnlijkheid van het uiterlijk van defecten wordt verminderd vanwege menselijke fout.
2. Het resulterende oppervlak zal uniform zijn, wat zorgt voor een aantrekkelijk aanzicht en hoge prestaties van het onderdeel. In de regel, na metallisatie lijkt het oppervlak van de polymeren op een gepolijst metaal.
3. Bij het voldoen aan de spuittechnologie kan de oppervlaktelaag gedurende vele jaren dienen. De kwaliteitscontroletrap maakt het mogelijk om de waarschijnlijkheid van het pompen van de oppervlakte van het oppervlak of de snelle slijtage te elimineren.
4. Evenzo kunt u het product een verscheidenheid aan kwaliteit geven: corrosiebestendigheid, elektrische geleidbaarheid, verminderen de mate van wrijving, verhoog de hardheid van het oppervlak. In de meeste gevallen wordt vacuümmetallisatie gebruikt om delen te versieren.
5. De belangrijkste operationele kwaliteit van het substraat blijft bijna ongewijzigd. Het verwarmen van het materiaal in de droogtrap gaat door naar een temperatuur die niet leidt tot de wederopbouw van de structuur.
6. De technologie kan worden toegepast in de finish van de fabrikant van het onderdeel. Voor juiste vervulling Alle fasen hoeven de verwerkte delen niet te verfijnen.

Als we nadelen overwegen, moet de complexiteit van het overgangsproces van de gespoten substantie van de ene staat naar het andere worden opgemerkt. Geef de vereiste omstandigheden uitsluitend bij het installeren van speciale apparatuur. Daarom is met uw eigen handen om vacuümmetallisatie uit te voeren met het aanbieden van hoogwaardige oppervlakken praktisch niet mogelijk.

Tot slot, we merken er rekening mee dat zelfs een kleine dikte van de metaallaag op de polymeerbekleding polymeren een metalen glans en elektrische geleidbaarheid kan geven, de structuur tegen blootstelling beschermen zonlicht en atmosferische veroudering. In dit geval kan de gemaakte laag een dikte van slechts een paar millimeter hebben, waardoor het gewicht van het product bijna ongewijzigd blijft. Bovendien kunt u vacuümmetallisatie een volledig uniek materiaal verkrijgen dat flexibiliteit en gemak zal hebben, evenals eigenschappen die inherent zijn aan metalen.

Mary State Technical University

Afdeling ontwerp en productie van radio-onderdelen

Vacuüm spuiten

Toelichting

naar de cursus werken aan discipline

Basisprincipes van stevige lichaam en micro-elektronica-fysica

Ontwikkeld: Studentengroep EVS-31

Kolesnikov

Geadviseerd: universitair hoofddocent

Igumnov v.n.

YOSHKAR-OLA 2003.

Invoering

1. Thermisch vacuüm spuiten

1.1 Resistief spuiten

1.2 Inductie spuiten

1.4 Laser spuiten

1.5 Electro Arc Depositie

2. Spuiten door ionbombardement

2.1 Kathodisch spuiten

2.2 Magnetron sputtering

2.3 Hoogfrequente spuiten.

3. Technologie van dunne films op het oriënteren van substraten

Conclusie

Literatuur

Invoering

Dunne films die in vacuo worden toegepast, worden veel gebruikt bij de productie van discrete halfgeleiderinrichtingen en geïntegreerde schakelingen (IC).

De bereiding van hoogwaardige en reproduceerbare door elektrofysische parameters van dunne-filmlagen is een van de belangrijkste technologische processen voor de vorming van structuren van zowel discrete diodes als transistoren en actieve en passieve elementen van het IC.

Dus, op de perfectie van technologische processen van toepassing van dunne films, zijn de betrouwbaarheid en kwaliteit van micro-elektronica producten, het technische niveau en de economische indicatoren van hun productie grotendeels afhankelijk.

Denkentechnologie is gebaseerd op complexe fysisch-chemische processen en het gebruik van verschillende metalen en diëlektrics. Aldus worden dunnefilmweerstanden, elektroden van condensatoren en interconnecties uitgevoerd door precipitatie van metalen films en interlaag-isolatie en beschermende coatings - diëlektrisch.

Een belangrijke stap is om de parameters van dunne films te volgen (de snelheid van het toepassen, dikte en de uniformiteit, oppervlakteweerstand), die wordt uitgevoerd met behulp van speciale apparaten, zowel bij het uitvoeren van individuele technologische activiteiten en aan het einde van het hele proces.

De methoden van Ion-Plasma en Magnetron-spuiten worden veel gebruikt in moderne micro-elektronica. Hoge spuitsnelheden en de energie van atomen die tijdens het spuiten op het substraat vallen, maakt het mogelijk om deze methoden te gebruiken om films van verschillende samenstelling en structuur te verkrijgen, en in het bijzonder voor epitaxie met lage temperatuur.

Momenteel wordt onderzoek betaald aan aanzienlijke interesse op dit gebied.

Het doel van dit cursuswerk is om de basismethoden voor het spuiten en spuiten in vacuo, fysisch-processen te overwegen, evenals de beschrijving en werking van installaties die in deze methoden worden gebruikt.

Het proces van het aanbrengen van dunne films in een vacuüm is het creëren (genereren van) de stroom van deeltjes gericht op het behandelde substraat, en de daaropvolgende concentraties met de vorming van dunne-filmlagen op het bekleed oppervlak.

Om de eigenschappen van het oppervlak van de vaste stof te wijzigen, worden verschillende ionenverwerkingsmodi gebruikt. Het proces van interactie van de ionenbundel met het oppervlak wordt verlaagd tot de stroom van onderling verbonden fysieke processen: condensatie, spuiten en inzet. De prevalentie van een of een ander fysiek effect wordt voornamelijk bepaald door de energie E 1 van bombardementen ionen. Bij E 1 \u003d 10-100 evalueert EV-condensatie over spuiten, daarom wordt de coating geprecipiteerd. Met een toename van de energie van ionen tot 104 EV, begint het spuitproces met de gelijktijdige invoering van ionen aan het metaal te overwinnen. Verdere toename van de energie van bombardementen (E 1\u003e 10 4 EV) leidt tot een afname van de spuitcoëfficiënt en de oprichting van het ionenimplantatieregime (ionen doping).

Het technologische proces van het toepassen van dunne-filmcoatings in vacuo omvat 3 hoofdstappen:

Generatie van de stroom deeltjes van de afgezette stof;

Overdracht van deeltjes in een schaarse ruimte van de bron naar het substraat;

De afzetting van deeltjes wanneer het substraat bereikt.

Er zijn 2 werkwijzen voor het toepassen van vacuümcoatings die verschillen in het mechanisme voor het genereren van de stroom geprecipiteerde deeltjes: thermisch spuiten en spuiten van materialen door ionbombardement. Gestoomde en gespoten deeltjes worden overgebracht naar het substraat door het vacuümmedium (of atmosfeer straalgasBij het aangaan van plasmochemische reacties). Om de ionisatie van de geprecipiteerde substantie te vergroten, kunnen speciale bronnen van geladen deeltjes (bijvoorbeeld thermocatie) of elektromagnetische straling in de vacuümkamer worden ingebracht. Aanvullende acceleratie van de beweging van ionen tot het behandelde oppervlak kan worden bereikt vanwege de negatieve spanning eraan.

De algemene vereisten voor elk van deze methoden zijn de reproduceerbaarheid van eigenschappen en parameters van de filters van de films en zorgen voor een betrouwbare koppeling (hechting) van films met substraten en andere films.

Om de fysieke verschijnselen te begrijpen bij het aanbrengen van dunne films in vacuüm, is het noodzakelijk om te weten dat het proces van groei van de film op het substraat uit twee fasen bestaat: initiaal en definitief. Overweeg hoe de aangebrachte deeltjes in de vacuümruimte en op het substraat communiceren.

Verlaten het oppervlak van de bron van het deeltje van de stof bewegen door de vacuüm (dunne) ruimte met hoge snelheden (ongeveer honderden en zelfs duizenden meters per seconde) naar het substraat en bereikt het oppervlak ervan, waardoor het een deel van zijn energie krijgt tijdens botsing. Het aandeel van de uitgezonden energie is de minder dan de hogere de temperatuur van het substraat.

Sommige overtollige energie besparen, is het deeltje van de substantie in staat om te bewegen (migreren) langs het oppervlak van het substraat. Bij het migreren op het oppervlak van het deeltje verliest geleidelijk een teveel aan zijn energie, streven naar thermisch evenwicht met het substraat en kan het volgende optreden. Als het deeltje overtollig, zijn energie zal verliezen, is het vast op het substraat (gecondenseerd). Nadat u heeft voldaan op de manier om een \u200b\u200bander migrerend deeltje (of een groep deeltjes) te verplaatsen, zal het een sterke verbinding (metallic) binnengaan en een geadsorbeerd doublet maken. Met een voldoende grote associatie verliezen dergelijke deeltjes volledig het vermogen om op het substraat te migreren en op te lossen en het midden van kristallisatie te worden.

Crystallite-groei treedt op rond individuele kristallisatiecentra, die vervolgens samen zullen groeien en een solide film vormen. De groei van kristallieten vindt zowel vanwege het deeltje dat op het oppervlak migreert en als gevolg van de directe neerslag van deeltjes op het oppervlak van kristallieten. Het is ook mogelijk om dubbeltjes in vacuümruimte te vormen bij het botsen van twee deeltjes, die uiteindelijk op het substraat worden geadsorbeerd.

De vorming van een vaste film eindigt de eerste fase van het proces. Aangezien vanaf dit punt op de kwaliteit van het substraatoppervlak ophoudt de eigenschappen van de toegepaste film te beïnvloeden, is de initiële fase cruciaal in hun formatie. In de laatste fase wordt de film verhoogd tot de vereiste dikte.

Op andere dingen verhoogt de groei van de substraattemperatuur energie, d.w.z. Mobiliteit van geadsorbeerde moleculen, die de waarschijnlijkheid van een bijeenkomst van migrerende moleculen verhoogt en leidt tot de vorming van een grootkristalfilmfilm. Bovendien neemt met een toename van de dichtheid van de vallende straal, de waarschijnlijkheid van de vorming van doubles en zelfs polyhydrische groepen toe. Tegelijkertijd draagt \u200b\u200bde toename van het aantal kristallisatiecentra bij tot de vorming van een film van een kleine kristalstructuur.

Geraamde staat van gas, d.w.z. Een voorwaarde waarin de gasdruk in een gesloten hermetisch volume lager is dan atmosferisch, vacuüm genaamd.

Vacuümtechnicus bezet belangrijke plek In de productie van filmstructuren is. Om een \u200b\u200bvacuüm in de werkkamer te creëren, moeten er gassen van worden verlaten. Het perfecte vacuüm kan niet worden bereikt, en in de geweigerde werkkamers van de technologische installaties is er altijd een zekere hoeveelheid restgassen dan en de druk in de pompkamer (diepte of een vacuümgraad) wordt bepaald.

De essentie van dit proces van het toebrengen van dunne films is om de substantie in vacuo te verwarmen tot een temperatuur waarbij de kinetische energie van atomen en de moleculen van de stof voldoende worden voor hun scheiding van het oppervlak en de distributie in de omliggende ruimte. Dit gebeurt op een dergelijke temperatuur waarbij de druk van zijn eigen damp de druk van restgassen overtreft door verschillende ordes van grootte. Tegelijkertijd spreidt de atoomstroom eenvoudig en wanneer ze worden aangetast met het oppervlak van de diskabel-atomen, en de moleculen worden erop gecondenseerd.

Het verdampingsproces wordt uitgevoerd onder het gebruikelijke schema: de vaste fase is de vloeibare fase - de gasvormige toestand. Sommige stoffen (magnesium, cadmium, zink, enz.) Verpletten in een gasvormige toestand, wat de vloeibare fase omzeild is. Een dergelijk proces wordt sublimatie genoemd.

De belangrijkste elementen van de installatie van vacuümspuiten, waarvan de vereenvoudigde regeling wordt gepresenteerd in FIG. 1, zijn: 1 - een vacuümkap van roestvrij staal; 2 - Demper; 3 - Pijpleiding voor het verwarmen van water of koeling van de dop; 4 is een naald-naar-kamer voor de toevoer van atmosferische lucht in de kamer; 5 - Substraatverwarmer; 6 - een substraat met een substraat waarop het stencil kan worden geplaatst; 7 is een afdichtpakking van vacuümrubber; 8 - Verdamper met substantie die erin wordt geplaatst en verwarmer (resistieve of elektronenbundel).

Het proces van het uitvoeren van de vacuüm spuitoperatie omvat de volgende acties. In de bovenste positie wordt de dop uit het substraat de verwerkte substraten verwijderd en nieuwe ingesteld. De dop wordt verlaagd en omvat een systeem van vacuümpompen (eerst voor voorlopig permanent, vervolgens hoge pomp). Om de desorptie van lucht met te versnellen interne oppervlakken En het verminderen van de tijd van het pompen in de pijplijn wordt hete stroomwater geserveerd. Bij het bereiken van de druk in de kamer van de orde van 10 -4 PA (controle over de manometer), zijn de kachels van de verdamper en substraten opgenomen. Bij het bereiken van bedrijfstemperaturen (controle met behulp van thermokoppels) wordt de klep verwijderd naar en het paar van stoffen bereikt de substraten waar hun condensatie- en filmgroei optreedt. Het systeem van automatische controle over de groei van de film registreert ofwel de dikte van de film (voor de diëlektrische filmcondensatoren) of de oppervlaktebestendigheid (voor weerstanden) of de sputteringstijd (geleiders en contacten, beschermende coatings). Het resulterende signaal van spuiten nadat de amplificatie de solenoïde van de flap beïnvloedt, overlapt de stroom van stoom. Koppel vervolgens de kachel van de verdamper en substraten los, schakel het pompsysteem uit en koud stromingswater wordt aan de pijplijn geleverd. Na het afkoelen van de sublipup-apparaten toegeven de luidspreker soepel atmosferische lucht. Uitlijning van drukken binnen en buiten de dop maakt het mogelijk om het op te tillen en de volgende verwerkingscyclus te starten.

Het proces van thermisch vacuümspuiten wordt gekenmerkt door de temperatuur op de verdamper T ° van t °, de luchtdruk in de werkkamer P 0, de verwarmingstemperatuur van het substraat T ° N. de verwarmingstemperatuur van de stof in de Verdamper (t ° IP) moet een voldoende hoge verdampingsintensiteit bieden, zodat de filmtijd de film 1-2 minuten niet overschrijdt. Tegelijkertijd leidt overdreven hoge intensiteit tot de vorming van een fijnkorrelige onstabiele structuur in de film, zoals hieronder wordt gezegd.

De intensiteit van verdamping wordt gunstig gekenmerkt door stoomelasticiteit (stoomdruk in verzadigingstoestand) P S. Elasticiteit van stoom voor deze substantie hangt alleen af \u200b\u200bvan de temperatuur

wanneer A en B coëfficiënten zijn die de generatie van het materiaal kenmerken;

T - absolute temperatuur van substantie, K.

De optimale intensiteit van verdamping wordt beschouwd als intensiteit waarbij de elasticiteit van de stoom ~ 1,3 pa is. De overeenkomstige verdampingstemperatuur wordt voorwaardelijk genoemd en kan worden berekend op (1.1). Dus, voor aluminium is het gelijk aan 1150 ° C, voor chroom - 1205 ° C, voor koper - 1273 ° C, voor goud - 1465 ° C, enz.

Lage luchtdruk P 0 in de werkkamer is noodzakelijk voor:

Zorgen voor de vrije diffusie van de atomen van de verdamperstof in het volume van de werkkamer;

Rechtlijnige beweging van de atomen van de stof zonder botsing met moleculen van restlucht en nutteloze dispersie van het materiaal in het volume van de kamer;

Het elimineren van de chemische interactie van gespoten substantie met luchtmoleculen.

De vermelde voorwaarden worden geleverd bij een restdruk P 0 10 -4 PA. Een dergelijk vacuüm wordt relatief gemakkelijk bereikt met behulp van een forvacuum mechanische en hoge vacuümdiffusiepompen opeenvolgend.

De temperatuur van het substraat tijdens het depositieproces heeft een significant effect op de structuur van de film, en bijgevolg op de stabiliteit van zijn elektrofysische eigenschappen tijdens de werking.

Atomen van de substantie komen naar het substraat met de energie van de CT (K \u003d 8,63 × 10 -5 EV / K-constante van de Boltzmann; K- absolute temperatuur) en snelheden van ongeveer 1000 m / s. Een deel van de energie wordt overgedragen aan de oppervlakteatomen van het substraat en de resterende energie stelt hen een tijdje in staat om te migreren in het oppervlak van het oppervlakte-potentieel. Het aandeel resterende energie is hoger dan de hogere de temperatuur van het substraat. In het proces van migratie kan een atoom het substraat (op een potentiële heuvel) verlaten of de energie gedeeltelijk terugbetalen door in interactie te gaan met een ander migrerend atoom. Om het vermogen om te migreren en te consolideren op een verwarmd substraat (gecondenseerd), kan alleen een multiatomische groep, die een van de kristallisatiecentra wordt volledig is. Met een lage dichtheid van de stroom van atomen, d.w.z. Matige temperatuur op de verdamper, het aantal kristallisatiecentra per eenheidsgebied is klein en heeft de vorm van de vorming van een vaste film om hen heen om grote kristallen te laten groeien.

De afname van de temperatuur van het substraat en de toename van de dichtheid van de stroom leidt tot de eerdere vorming van kristallisatiecentra, een toename in hun aantal per eenheidsgebied en de vorming van een kleine kristalstructuur. Tijdens de werking van elektronische apparatuur, wanneer het wordt onderworpen aan periodieke verwarmingscycli en langzame koeling, wordt de fijnkristallijne structuur geleidelijk herkristalliseerd in het grote kristallijn. Elektrofysische eigenschappen zijn onomkeerbaar veranderd, de films zijn "verouderen". In resistieve films wordt bijvoorbeeld waargenomen met de tijd om de weerstand te verminderen.

Dus, om tijdens bedrijf dunne films te vormen, is het noodzakelijk om het substraat te verwarmen en het sputterproces niet te dwingen als gevolg van de toename van de temperatuur op de verdamper.

Bij de productie van dunne-filmstructuren, zoals in het geval van halfgeleider, worden groepsubstraten gebruikt. Groepsubstraten hebben een rechthoekige vorm met afmetingen van 60x48 mm of 120x96 mm, gemaakt van isolerend materiaal (sataal, polykor, glas) en zijn ontworpen voor gelijktijdige vervaardiging van maximaal verschillende dozijn identieke modules. Aldus moeten de eigenschappen van een spuitfilm hetzelfde zijn op het gehele gebied van het groepsubstraat.

In de eerste benadering is de stroom van atomen uit de verdamper naar het substraat een bestaande bundel en is daarom de dichtheid van de stroom in het substraatvlak niet uniform: het is maximaal in het midden van het substraat en neemt het in het midden van het substraat en neemt af van het midden naar de omtrek. Dit betekent dat bij het spuiten van een film op een vast substraat in het centrale gebied van het substraat, een dorsende film wordt gevormd dan aan de randen van het substraat. Weerstanden die worden gevormd in centrale modules hebben bijvoorbeeld verzekerd weerstand vergeleken in vergelijking met vergelijkbare weerstanden van perifere modules.

Rekening houdend met de bovengenoemde productie-installaties van thermisch pompende spuiten zijn uitgerust met roterende apparaten (schijven, drums-mi) die verschillende substraten (6, 8 of 12) dragen. Het substraat passeert consequent en herhaaldelijk een vaste verdamper (fig. 2), geleidelijk verkregen de benodigde filmdikte. Dientengevolge is de centrale "heuvel", die, op een vast substraat kan vormen, wazig in de nok, langwerpig in de richting van de beweging van het substraat. Om de dikte van de film in de dwarsrichting te vergelijken, wordt een correctie-diafragma gebruikt, dat is geïnstalleerd tussen de verdamper en het substraat in de directe nabijheid ervan. Het profiel van het diafragma wordt berekend op basis van de studie van de reliëfs van de film die is afgeleid bij het sproeien op een vast en bewegend substraat. Dientengevolge neemt het verschil in de tijd van bestraling van de centrale en perifere zones van de substraatuniformiteit van de dikte van de film op het gehele gebied van het groepssubstraat toe en bevindt zich binnen ± 2% (voor substraten 60x48 mm) .

De belangrijkste voordelen van deze generatiemethode zijn:

De mogelijkheid om films van metalen (inclusief vuurvaste), legeringen, halfgeleiderverbindingen en diëlektrische films toe te passen;

Eenvoud;

Hoog verdampingssnelheid van stoffen en het vermogen om het in ruime limieten te regelen als gevolg van de verandering in de voeding aan de verdamper;

De steriliteit van het proces, waardoor het hoog is (en indien nodig, super hoog) vacuüm om de coatings te krijgen, is praktisch vrij van vervuiling.

Alle verdampers verschillen in elkaar door de methode om ingedampte substantie te verwarmen. Op basis hiervan zijn de methoden van verwarming als volgt ingedeeld: resistieve, inductie, elektronenbundel, laser en elektrische boog.

1.1 Resistief spuiten

Dit is de eerste methode om dunne-filmcoatings in een vacuüm toe te passen, die tot voor kort het meest gebruikte. De onderscheidende kenmerken van het zijn technische eenvoud, het gemak van het beheersen en regelen van de modi van de verdamper en de mogelijkheid om coatings van verschillende chemische samenstelling te verkrijgen.

In resistieve verdampers wordt thermische energie voor het verwarmen van de verdampte substantie gevormd door de afgifte van Joulev-warmtepassage van elektrische stroom door de kachel.

De materialen die worden gebruikt voor de vervaardiging van kachels van resistieve verdampers krijgen de volgende vereisten.

1. De druk van het verwarmer materiaal bij de verdampingstemperatuur van de geprecipiteerde substantie moet verwaarloosbaar zijn.

2. Het verwarmingsmateriaal moet goed zijn gemaakt van de gesmolten disvormige substantie, zoals nodig is om een \u200b\u200bgoed thermisch contact tussen hen te garanderen.

3. Er mogen geen chemische reacties zijn tussen het verwarmingsmateriaal en de dismatische substantie en de vluchtige legeringen van deze stoffen zijn te vormen, aangezien andere verontreiniging van de toegepaste films en de vernietiging van verwarmingen optreedt.

Voor coating gebruikt de resistieve methode verschillende structuren en methoden voor verdamping van metalen en legeringen. De meest gebruikte draad, tape, smeltbare en automatische tandwielverdampers van discrete actie.

Wire-verdampers, waarvan het grootste voordeel is, is de eenvoud van het apparaat en de hoge efficiëntie, zijn gemaakt van draadvuurvaste metalen (W, MO, TA) en produceerden een grote verscheidenheid aan vormen (in de vorm van lussen, cilindrische spiralen, conische spiralen , V-vormig en etc.). Gebruikt voor verdamping van stoffen die het verwarmingsmateriaal nat zijn. Tegelijkertijd wordt de gesmolten substantie door de krachten van de oppervlaktespanning gehouden als een druppel op een draadverwarmer. De gebruikte draad (meestal met een diameter van 0,5 tot 1,5 mm) moet gedurende de gehele lengte dezelfde dwarsdoorsnede hebben, anders zal de uniformiteit van de resulterende laag worden verbroken vanwege lokale oververhitting en daarnaast zal de draad snel oververhitten . Met een goede bevochtiging van het verwarmingsmateriaal vindt het evapultool metaal altijd meer of minder actieve interactie tussen hen, die in het uiteindelijke licht leidt tot de vernietiging van de verdamper en de zuiverheid van de aangebrachte coating verminderen. Met behulp van draadverdampers kan het in een corpoil tot 4 P vinden.

Lintverdampers zijn gemaakt van dunne vellen vuurvaste metalen en hebben speciale uitsparingen (in de vorm van groeven, boten, kopjes of dozen), waarin het evapabele materiaal zich bevindt. Ze worden gebruikt om poedermaterialen en anorganische verbindingen te verdampen. Deze verdampers, evenals de draden zijn gemakkelijk te ontwerpen, maar vergeleken met de laatste consumeren een grotere macht als gevolg van aanzienlijke thermische emissieverliezen. Lintverdampers hebben een grotere focus van verdamping en bijna een uiterst mogelijke verdamping van hen is beperkt tot een lichamelijke hoek van 2 P.

Crucible-verdampers kunnen worden gebruikt om materialen te verdampen die niet reageren met het materiaal van smeltkroes en geen legeringen met het vormen. Ze zijn gemaakt van vuurvaste metalen (W, MO, TA) van metaaloxiden (AL 2 O 3, BEO, ZRO 2, THO 2, enz.) En grafiet. Om materialen te precipiteren met een lage verdampingstemperatuur, kunt u ook crucibles gebruiken van vuurvast glas en kwarts.

Aluminiumoxide-cruconen worden gebruikt voor metalen, de verdampingstemperatuur is lager dan 1600 ° C (CU, MN, FE, SN); TIGLI uit oxide Beryllium kan worden gebruikt voor een temperatuur van 1750 ° C, thoriumoxide - tot 2200 O C. Wanneer verdamping van materialen bij temperaturen van ongeveer 2500 O C, worden crucibles gebruikt. Veel materialen bij hoge temperaturen reageren echter met koolstof om carbiden te vormen en kunnen daarom niet worden verdampt van dergelijke crucibles (bijvoorbeeld AL, SI, TI). Be, AG, SR worden effectief afgedampt van grafietverdampers. Veel oxiden worden actief gerestaureerd door koolstof, waardoor het mogelijk maakt om de metalen te zuiveren met behulp van grafietcroep.

Het belangrijkste voordeel van smeltbare verdampers is dat met hun hulp een groot aantal stoffen kan verdampen. In vergelijking met draad- en tape-verdampers zijn ze meer torens, omdat de kleine thermische geleidbaarheid van materialen niet toestaan \u200b\u200bom een \u200b\u200bsnelle verwarming van verdampt materiaal te garanderen. Bovendien staan \u200b\u200bsmaken van oxiden geen snelle verwarming mogelijk vanwege het gevaar van hun vernietiging door thermische impact. De nadelen van smakelijke verdampers moeten ook worden toegeschreven aan het feit dat met hun hulp slechts een smalle bevel verdampte stof kan worden verkregen.

Om legeringen en stoffen van complexe samenstelling (bijvoorbeeld metaal-keramische mengsels) te verdampen, die bestaan \u200b\u200buit componenten met scherp uitstekende verdampingssnelheden, worden oppervlakteverdampers van discrete actie gebruikt. Ze gebruiken de explosieve verdampingsmethode. De oppervlaktetemperatuur van de verdamper tot welke fijne deeltjes vallen, wordt gekozen, zodat alle vallende deeltjes van de complexe substantie onmiddellijk verdampt. De toevoer van fijne deeltjes op een hete oppervlak wordt geproduceerd met een snelheid, verschillende snelheid van deeltjes van deze substantie, die zorgt voor films van de vereiste samenstelling.

De zogenaamde automaker-verdampers zullen wijdverspreid zijn, waarin de druppel of het bad van het gesmolten metaal in contact komt met hetzelfde metaal in een solide toestand. Met deze methode kunt u hoogfrequente coatings verkrijgen.

Om dwingen te verkrijgen die wordt gekenmerkt door hoge homogeniteit van de structuur en de chemische samenstelling, is de verdamping van poedermaterialen vooraf bepaald om de processen van scheiding en inrawling poeder uit te voeren met behulp van fracties, grondig mechanisch roeren bij het gebruik van poeders van verschillende chemische samenstelling, het poeder en verwijdering af teen van de gescheiden gassen uit het volume van de vacuümkamer.

De methode van resistieve verdamping is inherente nadelen die het gebruiksgebied aanzienlijk verminderen. De belangrijkste tekortkomingen van de methode moeten de afwezigheid van opvallende ionisatie van dampen van verdampt materiaal omvatten, de moeilijkheden van het beheren van de hoofdstroomparameters, hoge traagheid van verdampers.

1.2 Inductie spuiten

Om de ongewenste consequenties te elimineren die gepaard gaan met interactie tussen disvormige substantie en verdamper, worden en worden hoge zuiverheidscoatings gebruikt door inductieverdamping.

Principe van de titel met inductieverwarming getoond in Fig. 3. Bij het smelten van de metalen (1) massa (1) in het kader van de werking van de krachten van het elektromagnetisch veld gecreëerd door de spoel (2), stijgt het zo op dat het oppervlak van het contact van de verwarmde tot een hoge metaaltemperatuur met Een smeltkroes (3) blijkt minimaal te zijn. Dientengevolge is er een verzwakking van chemische reacties tussen diskabel en een smeltkroes.

De nadelen van de inductiemethode van verwarming moeten de onmogelijkheid omvatten van directe verdamping van diëlektrica en de behoefte om speciaal te gebruiken

Inductors voor verdamping van verschillende metalen, evenals een lage installatie-efficiëntie.

1.3 Elektronische straling spuiten

In de productieomstandigheden worden elektronenstraalverdampers op grote schaal gebruikt, waardoor ze dunne films van metalen, legeringen en diëlektrics kunnen verkrijgen. Een goed focus van de elektronenbundel in deze verdampers maakt het mogelijk om een \u200b\u200bgrote stroomconcentratie (tot 5 · 10 8 W / cm2) en een hoge temperatuur, die zorgt voor de mogelijkheid van verdamping bij hoge snelheid zelfs de meest vuurvaste materialen. De snelle beweging van de verwarmde zone als gevolg van de afwijking van de elektronenstroom, de mogelijkheid om de verwarming te reguleren en te beheersen en de precipitatiepercentage creëert voorwaarden voor automatische procesregeling. Met de methode kunt u hoge zuiverheid en homogeniteit van de geprecipiteerde film verkrijgen, aangezien auto-gel verdamping van het materiaal wordt geïmplementeerd.

Het actieprincipe van de elektronenstraalverdamper is zodanig. De emissie van vrije elektronen uit het kathodeoppervlak treedt op op het oppervlak van de kathode en de vorming van hen in de straal onder de actie van het versnellen en scherpstellen van elektrostatische en magnetische velden. Door de pistooluitlaat wordt de balk weergegeven in de werkkamer. Om een \u200b\u200belektronenbundel naar de smeltkroes uit te voeren met disapabel materiaal en het waarborgen van de parameters van de straal die voor dit proces vereist is, worden voornamelijk gebruikte magnetische focusseerlenzen en magnetische afbuigingssystemen. De onbelemmerde passage van de elektronenbundel naar het object is alleen mogelijk in hoog vacuüm. De verdamperkamer vestigt een werkdruk van ongeveer 10 -4 PA. Het verdampte materiaal wordt verwarmd als gevolg van het bombardement van zijn oppervlak door een elektronenbundel tot een temperatuur waarbij verdamping optreedt bij de vereiste snelheid. In de resulterende paarstroom is er een substraat waarop condensatie optreedt. De verdampingsinrichting wordt aangevuld door middel van meting en controle, die vooral belangrijk zijn voor de bestrijding van de elektronenbundel tijdens het spuitproces.

De hoofdparameters die haalbaar zijn in elektronenradiale verdampers: 10 4 -10 5 W / cm2; Specifieke verdampingssnelheid - 2 · 10 -3 -2 · 10 -2 g / (cm2 · s); De effectiviteit van het verdampingsproces (voor koper) - 3 · 10 -6 g / j; De energie van de gegenereerde deeltjes is 0,1-0,3 EV; De precipitatie van de deeltjes op het substraat is 10-60 nm / s.

In het eenvoudigste geval is de elektronenbundel gericht op het gecorrigeerde materiaal van bovenaf is het steile of onder een slam hoek naar het oppervlak. Tegelijkertijd worden lange focusgeneratoren van elektronenbundels gebruikt om de balk te focussen en het gewenste specifieke vermogen op het oppervlak van het verdampte materiaal te verkrijgen. De essentiële nadelen van deze locatie zijn de mogelijkheid om films te vormen op de details van het elektronoptisch systeem, dat leidt tot een verandering in de parameters van de elektronenbundel, en de beperking van het bruikbare gebied voor het plaatsen van het substraat vanwege de schaduw deel van de proceskamer met een kanon. Deze nadelen kunnen worden vermeden door het pistool horizontaal te plaatsen en de elektronenbundel op verdampt materiaal af te draaien met behulp van verschillende systemen die een opstartrotatie in een hoek van maximaal 270 ° verschaffen.

De nadelen van de methode van elektronenstraalverdamping omvatten:

De behoefte aan hoge versnellingsspanning (ongeveer 10 kV);

Lage energie-efficiëntie sets als gevolg van energiekosten op de vorming van secundaire elektronen (tot 25% van de primaire straalsenergie) verwarming van smeltkroes, röntgen- en ultraviolette straling;

Gasdivisie in het werkvolume vanwege het bombardement door middel van secundaire elektronen van het substraat, technologische apparatuur en kamermuren;

Generatie van stralingsdefecten in subtiele films die worden toegepast in het bombardement van hun secundaire elektronen;

De afwezigheid van opvallende ionisatie van de afgezette stof;

Slechte hechting van dunne films aan de basis als gevolg van lage energie van geprecipiteerde deeltjes.

1.4 Laser spuiten

In de laservaratoren wordt de verwarming van de ingedampte substantie die in het vacuüm wordt geplaatst, uitgevoerd met behulp van de gerichte straling van de optische kwantumgenerator (OCG), die zich buiten de vacuümkamer bevindt. Toepassing van films met een laser is mogelijk als gevolg van de volgende bundel-eigenschappen: nauwkeurige focussen van straling en dosering van zijn energie, hoge energiestroomdichtheid (10 8 - 10 10 J / cm2).

De belangrijkste voordelen van de Pulse Laser Deposition-methode (ILN) zijn:

Zeer schone omstandigheden van vacuümverdamping (de bron van energie voor verdamping van de substantie is buiten het vacuümvolume, verdamping is gemaakt van de "eigen smeltkroes");

De mogelijkheid om films van de meest vuurvaste materialen te verkrijgen en de stoichiometrische samenstelling van multicomponentverbindingen te handhaven (hoge dichtheid van de laserstralingsenergie en de kleine duur maakt het mogelijk om hoge temperaturen te bereiken - tot tienduizenden graden, waarin alle componenten verdampen in dezelfde mate);

Hoge instant spuitsnelheid (10 3 -10 5 Nm / s) en een gerealiseerd wedereloze filmgroeisemechanisme die soliditeit van de lagen voorzien van een dikte dicht bij monomoleculair. Hiermee kunt u ILN gebruiken om ultradunne films en superlampjes te verkrijgen;

Gebruik alleen het lage energie-plasma-deel van het plasma, dat bijdraagt \u200b\u200baan de voorbereiding van inflexibele films in de buurt van hun parameters op de films verkregen door de methode van moleculaire balk-epitaxy. De pulslaser is een zeer succesvolle variëteit aan verdamper voor MBE, dus de laserspuiten kan organisch passen in de apparatuur van de MLE-methode;

De stabiliteit toegepast in 1 puls van lagen van 0,1 - 10.0 Å / IMT stelt u in staat om de sputtering van films van strikt gecontroleerde dikte te programmeren;

Hoge prestaties en fabrikant.

Momenteel worden krachtige gaslasers op CO 2 gebruikt voor ILN (A \u003d 10,6 μm) of robijn van vaste staten (A \u003d 0,6943 μm) en neodymium (A \u003d 1,06 μm) lasers. Om diëlektrics te verdampen, wordt het aanbevolen om CO 2 - lasers te gebruiken, aangezien diëlektrics beter worden geabsorbeerd door lang golfstraling. De beste resultaten voor de bereiding van dunne en ultra-dunne films, in het bijzonder samengestelde films, verkregen met behulp van neodymiumlasers.

Om te zorgen voor de beste reproduceerbaarheid van de eigenschappen van films en de implementatie van controle, controle en automatisering van het proces, wordt de frequentie- of automatiseringsmethode gebruikt, die bestaat uit een sequentiële toepassing van een film in vacuüm in kleine porties (minder monolaag voor 1 pols), die elkaar met een bepaalde frequentie volgen. Voor metalen en legeringen was de modus optimaal f \u003d 50 Hz, τ \u003d 10 NS, gemarkeerd op het doeloppervlakvermogen Q \u003d 5 · 10 8 - 5 · 10 9 W / cm2, en voor halfgeleiders en diëlektrics 10 kHz, 200 NS en 10 7 - 10 8 W / CM2, respectievelijk.

Om de uniformiteit en reproduceerbaarheid van filmmonsters en structuren te verbeteren, of een laserstraal langs een vast doel te scannen of in een vacuümkamer van de installatie te bewegen.

De belangrijkste fysisch-technologische parameter van de laser metol van het verkrijgen van films die de temperatuur en de duur van verdamping, samenstelling en toestand van de ingedampte substantie, en door hen - de snelheid en mechanisme van condensatie, de structuur en eigenschappen van de geprecipiteerde laag, is de werking van de OKG. Aldus maakt de modus van C (tweede pols) efficiënt mogelijk zonder dissociatie, zelfs complexe organische verbindingen, MI (milliseconde pulse) een poriënfase met een verscheidenheid aan moleculaire fragmenten-complexen, in noch (nanoseconde puls) worden zeer hoge temperaturen behaald - tot tienduizenden graden, wat leidt tot de volledige dissociatie van stoom en zijn sterke ionisatie. De puls-OCG's worden in de regel gebruikt in de modi van M (q \u003d 10 6 - 10 7 W / cm2) en geen van beide (Q≥10 9 W / cm2). Elektronenmicroscopisch werd gevonden dat de films verkregen in de modus (q \u003d 5 · 105 W / cm2) uniform zijn in dikte, terwijl geen condensaten (q \u003d 10 8 - 10 9 W / cm2) ongeacht filmmateriaal, substraten en Filmdikten gevonden "ruwheid" met een karakteristieke grootte van ~ 50 nm.

Een van de belangrijke kenmerken Laserverdamping is de effectiviteit ervan - de verhouding van verdampte Ciipulse M I tot de energie van de laserpuls EI: β \u003d MI / EI.

Als gevolg hiervan wordt het een significante interactie van stoom met straling en een stel met het doelwit. Op het eerste punt wordt stoom afgeschermd door het oppervlak van het doelwit, intensief absorberende laserstraling. Dan begint de re-emissie van geabsorbeerde energie. Secundaire straling, interactie met het doelwit, leidt tot zijn verdamping. Op grond van de verandering in het verdampingsmechanisme in de modus wordt noch een groot deel van de energie van de OCG-puls besteed aan stoomverwarming en aanzienlijk kleiner - op zijn vorming, daarom is de effectiviteit van β aanzienlijk minder (door een orde van grootte) dan in de modus. Karakteristieke waarden voor verdampingselfficiëntie zijn de volgende waarden: β mi \u003d 0,1 mg / j, β n n \u003d 0,01 mg / j. De omvang van de effectiviteit van verdamping kan de thermische geleidbaarheid en een toename van de absorptie sterk beïnvloeden, die worden geïmplementeerd met behulp van poederdoelen.

Wanneer verdamping van een substantie, vindt de Nanoseconde ICG-pulsen de echeled-aard van de spoel (en bijgevolg de condensatie op het substraat) plaatsvinden): snelle elektronen verhuizen, dan de maximale oplaadionen (met een energie van maximaal 1000 EV en meer), aan het einde van de ionencomponent - minimale laadionen, ten slotte, het langzaamste deel van het stolsel is neutraal (met een energie van ~ I EV). De geschatte aard van de plasma-stelletje plasma-bos leidt tot een heterogeen proces in de tijd. Het condensatieproces begint met "ion-shock" - bombardementen van het oppervlak van het substraat met hoog-energie-ionen met hoge dichtheid (kan honderden a / cm bereiken). Na snelle ionen wordt een langzamer gedeelte van de klok op het substraat gevlogen: ionen met lage banden en neutrale atomen. De gevolgen van "ionenschok" kunnen zijn: het oppervlak van het substraat, de verwarming, ets met de opening van de bestaande gebreken en de vorming van nieuwe en erosie van het doelwit. Dit heeft op zijn beurt een grote invloed op de eigenschappen van condensaat, bijvoorbeeld, op de verhoogde hechting van films verkregen door de OCG.

Opgemerkt moet worden dat, ondanks het hartkarakter van verdamping, als gevolg van de dispersie van de snelheid van de plasmasboscomponenten, de condensatiesnelheid bijna constant kan zijn als de frequentie van de pulsvolg op voldoende groot is, zodat F\u003e 1 / τ k (τ-to-condensatietijd).

De verdamping van de substantie is bang door de OKG gebeurt in in wezen geen armboscondities, met intense mechanische effecten veroorzaakt door thermische spanningen, schokgolven, gaslevend, enz. Als gevolg van de vernietiging van het doelwit gelijktijdig met stoom of plasma, worden vaste en vloeibare microdeeltjes gevormd, met de spoel van de spoel, dicht bij de snelheid van de stoombos, en veroorzaakt het verschijnen van microdefecten in de gecondenseerde film, zogenaamd spatten effect. Om het besprenkelendeffect te verminderen, kunt u verschillende technieken gebruiken: het gebruik van een poederdoelstelling met een daaropvolgende ontgassing, traag (van puls tot pols) of hogesnelheid (tijdens een enkel puls) scannen.

Een interessant structureel aspect van het probleem van lasercondensatie is de mogelijkheid om vaste ultradunne condensatie te verkrijgen, geassocieerd met een hoge snelheid van de stoominlaat op een substraat en een reëelzijdig groeipersoonsmechanisme. Het concept van "kiem" wordt geassocieerd met een duurzame groepering van atomen, tegengesteld door geadsorbeerde atomen te bewegen. Wanneer ILN een substantiële verplaatsing van adatomen is tijdens de depositie van Monolayer (10 -5 - 10 -7 C), komt het niet op: ADAT heeft geen tijd om te verhuizen naar een belangrijke afstand voordat ernaast geen nieuw atoom zal verschijnen , tweede, derde, etc. De groei van de film wordt weerloos: de toevoeging van atomen aan de gecondenseerde laag wordt niet uitgevoerd van oppervlak tweedimensionaal gas, maar rechtstreeks vanuit de stoomfase. Omdat ILN als een methode is voor het produceren van niet-defecte dunne, en in het bijzonder ultra-dunne films en superlampjes, werd deze in de afgelopen jaren alleen ontwikkeld, wordt nog steeds alleen geïmplementeerd in onderzoeksinstallaties.

1.5 Electro Arc Depositie

Met een vacuümoogwerkwijze voor het toepassen van dunne films van metalen en hun verbindingen, wordt de generatie van de stroom van de stof die de basis van de coating vormt, wordt uitgevoerd als gevolg van erosie van elektroden met een elektrische boog. Het is fundamenteel mogelijk om verschillende vormen van stationaire vacuümboog (boog te gebruiken met een koortsverbruikbare kathode; een boog met een gedistribueerde ontlading op een warme kathode verbruikt; een boog met een mislukte holle kathode, verbranding in dampen van het anodemateriaal), Het bestaan \u200b\u200bervan is te wijten aan de fundamenteel andere stroom van zelfconsistente processen van de stoffengeneratie en emissies van elektronen uit de kathode. Alleen de eerste vorm van het gevonden vacuümboog wordt echter veel gebruikt.

De elektrische boog met een koude verbruikbare kathode wordt gerealiseerd in het drukbereik van honderden sferen naar een willekeurig laag en is laagspanning (U \u003d 10-30V) high-flow (I \u003d 10 1 - 10 4 A) ontlading in branding de kathode materiaal paren. In dit geval wordt de generatie van het kathodemateriaal uitgevoerd door kathodeplekken van de vacuümboog. In kathodeplekken stromen lokale intensieve elektronische emissieprocessen ook. Het aantal kathodespots bevindt zich in verhouding tot de stroom van de boog, de stroomdichtheid in de stapel is erg hoog en is 10 5 - 10 7 A / cm2, de stroomconcentratie in de kathodespot is 10 7 - 10 8 W / cm2.

De verdamping van het kathodemateriaal van het kathodevlekgebied (met karakteristieke afmetingen van 10 -4 - 10 -2 cm) wordt uitgevoerd onder de werking van een laagspanningsionbundel. In dit geval wordt een deel van de verdampingsproducten geretourneerd als een ionstroom naar de kathode (ondersteuning van de processen van generatie en emissies van elektronen), en de rest van hun verhouding betreedt het volume van het systeem, waardoor een plasma een effectief is Generatieproduct. Generatieproducten, waarvan de fasesamenstelling voornamelijk wordt bepaald door het type kathodemateriaal, bevat een microkapel (deeltjesgrootte van verschillende micron en onder), stoom- en geïoniseerde fasen (ionen van verschillende multipliciteit). Op refractaire metalen is het aandeel van de druppelfase minder dan 1% van het totale verbruik, op het laagsmeltende - tientallen procent. Deze methode is bijzonder effectief bij het genereren van plasma van vuurvaste metalen.

Wanneer de elektrische boogverdamper van metalen in een coaxiaal ontwerp, kathodeplekken de neiging om naar te gaan zijoppervlak kathode (naar het gebied waar de afstand tot de anode minimaal is). Dit elimineert de mogelijkheid van precipitatie van films op de substraten hierboven (onder) het eindoppervlak van de kathode. Om kathodespots op het eindoppervlak van de kathode te behouden, worden 2 soorten structuren gebruikt.

1. Verdampers met elektrostatische retentie van kathodespots. In de ontwerpen van dit type is het zijoppervlak van de kathode, niet onderworpen aan verdamping, bedekt met het scherm, geïsoleerd van de verdamperelektroden. De kathodevlek, vallen op het zijoppervlak van de kathode (onder het scherm), houdt op zijn bestaan, aangezien de stroom van plasma wordt onderbroken, wat dient als de huidige geleider tussen de kathodespot en de anode. Voor de normale werking van de verdamper met een elektrostatisch scherm moet de boogstroom worden verhoogd, zodat ten minste twee kathodeplaatsen op het oppervlak van de kathode bestonden. In dit geval wordt bij het verplaatsen van één plek het verbranden van de boog door anderen ondersteund. In veel gevallen is een toename in de stroom van de boog ongewenst, omdat dit leidt tot een toename van de inhoud van de druppelfase van het kathodemateriaal in de toegepaste coatings, wat hun kwaliteit vermindert. Daarom vond de breedste toepassing het ontwerp van het tweede type.

2. Verdampers met magnetische retentie van kathodespots.

Het houden van kathodespots op het oppervlak van de verdamping van de kathode wordt uitgevoerd met behulp van een magnetisch veld. Wanneer de kathodevlek ernaar streeft om op het zijoppervlak van de kathode te gaan, wordt de radiale component van de kracht die ontstaat wanneer de huidige interageert met het magnetische veld onderling in de hoek omgaat, de codes van de vlekken op het verdampingsoppervlak. Een serieus probleem waarmee je moet worden geconfronteerd met een elektrische, zware verdamping van een koude kathode is de erosie van druppeltjes van de kathodeplek, waardoor het uiterlijk van microdefecten in de gecondenseerde film veroorzaakt en een daling kan veroorzaken prestatiekenmerken Coatings. De vorming van de druppelfase wordt geassocieerd met de kathodesprocessen van het vacuümboog en hangt af van de thermofysische kenmerken van het kathodemateriaal (specifieke warmte, de temperatuurcoëfficiënt, het smeltpunt, specifieke hitte Smelten, kookpunt, druk van verzadigde damp), de toestand van zijn werkoppervlak (de aanwezigheid van micronether, scheuren) en het interne volume (de aanwezigheid van gasinsluitingen) en van de technologische parameters van coating) van de boogstroom, de stroomstroom, de gedeeltelijke druk van de gassen in de installatiekamer).

Volgens de momenteel gevestigde ideeën vindt de emissie van vloeibare druppels door de kathodevlek van de vacuümboog plaats wanneer de kathode van erosie-kraters zich vormen op het oppervlak van de kathode en het gevolg is van de blootstelling aan de plasma-druk op het oppervlak van de vloeistof metaal. Dit mechanisme voor de vorming van de druppelfase staat niet toe om de afhankelijkheid van de afhankelijkheid van de microcapel van de coating van gasinsluitsels in de kathode (in het bijzonder het feit van de volledige afwezigheid van microcapel in coatings bij het gebruik van kathoden met gasinhoud minder te gebruiken dan 10-6%). Er moet ook worden opgemerkt dat wanneer het proces van het smelten van de vloeibare film met een zijoppervlak van de erosie-krater, de druppels voornamelijk in een kleine hoek op het oppervlak van de kathode zouden optreden. Ondertussen worden in coatings in de regel druppels in de richting van normaal op het oppervlak van de kathode opgenomen. Hun opleiding is gerelateerd, volgens de auteurs, met de processen van volumedampvorming (bubble kook) in de kathodespot.

Op basis van dit mechanisme kunnen de volgende fysiek significante parameters van het formatieproces van de microcapelter worden onderscheiden: de concentratie van gasinsluitingen in de kathode N 0 (bepaalt het aantal verdampingscentra, dat bubble kookcentra veroorzaakt), de stroomconcentratie in de kathode Spot Q (bepaalt de dikte van de smeltlaag, het bestaan \u200b\u200bvan de bubbel in de smelt en de straal van een bubbel die overeenkomt met de duur van het bestaan), de snelheid van de kathodespot (beperkt het tijdsbestek van het proces).

Hoofdparameters die installaties voor de coating houden met een vacuüm elektrische boogmethode

Specifieke verdampingssnelheid - 2 · 10 -4 -5 · 10 -3 g / (cm2 · s);

Efficiëntie van het verdampingsproces - 2 · 10 -6 -10 -5 g / j;

De mate van ionisatie is 10-90%;

Energie van gegenereerde deeltjes - 10 - 100 EV;

De tarief van depositie is ~ 5 nm / s.

De belangrijkste voordelen van de werkwijze voor het toepassen van dunne films door vacuüm Elektrisch Argentie omvatten het volgende:

Het vermogen om de bekledingssnelheid nauwkeurig aan te passen door de boogstroom te veranderen;

Het vermogen om de samenstelling van de coating te regelen met behulp van verschillende kathoden uit verschillende materialen of composiet (multicomponent) kathoden;

Hoge energie-plasmastraal, die bijdraagt \u200b\u200baan de bereiding van hoge bekledingsadhesie;

Hoge mate van ionisatie, die bijdraagt \u200b\u200baan een effectieve agglomeratie van kiem en de vorming van vaste films van minimaal mogelijke diktes;

De mogelijkheid om dunne films van metaalverbindingen te verkrijgen door het reactiegas in de kamer in te voeren;

De fabrikant van het precipitatieproces waarmee u kunt gebruiken om het computerproces te besturen.

elektronische straling spuiten epitaxy

Thermische vacuüm spuiten heeft een aantal tekortkomingen en beperkingen, waarvan de belangrijkste als volgt zijn:

Spuitfilms van vuurvaste materialen (W, MO, SIO 2, AL 2 O 3, enz.) Vereisen hoge temperaturen op de verdamper, waarin de stroomverontreiniging van het verdampermateriaal onvermijdelijk is;

Bij het spuiten van legeringen leidt het verschil in het verdampingssnelheid van individuele componenten tot een verandering in de samenstelling van de films in vergelijking met de bronsamenstelling van het materiaal dat in de verdamper wordt geplaatst;

De traagheid van het proces dat een inleiding van de werkkamer van de elektromagnetische rit naar de werkkamer vereist;

De niet-uniformiteit van de dikte van de film, waardoor het gebruik van suen correctie-diafragma's wordt gedwongen.

De eerste drie nadelen zijn te wijten aan de noodzaak van verwarming op hoge temperatuur van de stof, en het laatste - hoge vacuüm in de werkkamer.

Het beginsel van werking van ionische spuitinrichtingen is gebaseerd op fysische verschijnselen zoals ionisatie van gasdeeltjes, gloeiende ontlading in vacuüm en spuitende stoffen door bombardement van versnelde ionen.

Ionisatie is het proces van het omzetten van neutrale gasdeeltjes (atomen en moleculen) in positief opgeladen ionen. De essentie van dit proces is als volgt. Het gas tussen twee elektroden bevat altijd verschillende vrije elektronen. Als er een elektrisch veld is tussen de elektroden en de kathode, versnelt dit veld vrije elektronen. Bij het vergaderen van een neutraal gasdeeltje, slaat een versneld primair elektron elektronisch een secundair elektron uit, waardoor een neutraal gasdeeltje wordt in een positief opgeladen ionen. Dus als gevolg van de botsing verschijnt een nieuw paar geladen deeltjes: een gebroken secundair elektron en een positief opgeladen ion.

Het gereflecteerde primaire elektron en het secundaire elektron kan op zijn beurt worden versneld door een elektrisch veld en communiceren met neutrale gasdeeltjes om een \u200b\u200bpaar geladen deeltjes te vormen. Dus ontwikkelt de lawine-achtige verschijningsproces in de gasomgeving van twee soorten geladen deeltjes en gas, in normale omstandigheden Elektrische isolator, wordt geleider.

Moderne ideeën over het proces van interactie dat leidt tot sputteren suggereren dat als gevolg van de penetratie van ion, een cascade van binaire elastische botsingen van ontheemde atomen voorkomt, waarin de uitwisseling van energie en pols tussen atomen optreedt. De gemiddelde tijdontwikkeling van de botsing Cascade van ongeveer 2 · 10 -13 s. Het uiteindelijke resultaat van de botsingscascade kan de overdracht zijn van voldoende energie en de noodzakelijke puls van de gewenste oriëntatie (in de richting van de grens van het grensvacuüm) om de krachten van zijn verbinding op het oppervlak te overwinnen, wat leidt tot spuiten .

Het proces van spuiten door ionbombardement is een "koud" proces, omdat De atoomstroom van substantie op het substraat wordt gecreëerd door het bombardement van het oppervlak van het vaste monster (doelwit) door de ionen van het inert gas en de excitatie van het oppervlak van de atomen tot de energie die de bindende energie met aangrenzende atomen overschrijdt. De stroom van ionen die hiervoor nodig is, wordt gecreëerd in een elektrische gasafvoer, waarvoor de gasdruk in de werkkamer binnen 0,1 × 10 PA, d.w.z. Verschillende ordes van grootte hoger dan in de installatiekamer van het thermisch pompende spuiten.

De laatste omstandigheid leidt tot de verstrooiing van de stroom van atomen uit het doelwit en een toename van de uniformiteit van de dikte van de geprecipiteerde films tot ± 1%, en zonder het gebruik van extra apparaten.

De methode van ionisch spuiten is gebaseerd op het bombardement van het doelwit van geprecipiteerd materiaal, snelle deeltjes. Klonk uit het doelwit als gevolg van het bombardement van de deeltjes vormen de stroom toegepast materiaal, dat wordt afgezet als een dunne film op substraten die zich op een afstand van het doelwit bevinden.

Een belangrijke factor die de operationele kenmerken en ontwerpen van de ionische spuitinstallaties bepalen, is de methode voor het genereren van ionen die het doelwit bombarderen. In overeenstemming hiermee is de installatie van ionensputtering uitgerust met een eenvoudig twee-elektrode- of magnetron-systeem.

2.1 Kathodisch spuiten

Kathodische spuitmodi.

Fig. 6A toont de Voltamper-kenmerk van de ontlading. Wanneer de constante spanning op verschillende kilovolts wordt toegepast, is er een uitsplitsing van een interelectrode-kloof, snelle stijging van de stroom en een spanningsdaling in de ontlading (afvoergebied van de ontlading I). Met een toename van de ontladingsstroom als gevolg van de afname van de weerstand van RN, neemt het doelwoogkathode-gebied toe, neemt toe, de dichtheid van de ontladingsstroom en de spanning op de ontlading blijven constant en laag, en de spuitsnelheid van de kleine ( regio van normale intelligente ontslag II). In het gebied III wordt het gehele doelgebied bedekt met een kwijting, en leidt tot een toename van de ontladingsstroom tot een toename van de dichtheid van de ontladingsstroom, de spanning op de afvoer en het spuitsnelheid. De reikwijdte, een abnormaal afvoergebied genoemd, wordt gebruikt als een werkgebied in kathodespuitprocessen. Om de overgang naar het boogafvoergebied (gebied IV) te voorkomen, is er intensief waterkoeling Doel- en voedingsbegrenzing in stroom.

In FIG. 6, B gemarkeerd werkruimte III WAH. De steilheid van de kenmerken in dit gebied hangt af van de druk van het werkgas, in ons geval van argon. Het werkpunt dat de verwerkingsmodi kenmerkt - de drukdruk van het gas P, de huidige J P en de spanning u P van de ontlading ligt op de laadkarakteristiek van de voeding

(2.1)

waar U P - Supply-spanning.

Aan de andere kant, de snelheid van het spuiten van het doelwat W / cm 2 × met

(2.2)

waarbij C een coëfficiënt is die het geslacht van het gespoten materiaal en het genereren van het werkgas kenmerkt;

U NK is een normale kathodespanning druppel (gebied II WH);

j P - Dichtstroomdichtheid;

d TP is de breedte van de Dark Cathode-ruimte.

Van (2.2) Hieruit volgt dat de maximale spuitsnelheid wordt bereikt bij het maximale vermogen dat in de ontlading is toegewezen. Volgens de laadkarakteristiek (2.1)

(2.3)

Dit is absoluut bepaald. optimale waarde Drukgasdruk. De keuze van waarden U N en R moeten, zoals er werd gezegd, om de overgang naar het boogvloergebied te voorkomen, waarin de afgifte van het doelwit van grote deeltjes en de precipitatie van een fijne, homogene film onmogelijk wordt.

2.2 Magnetron sputtering

Beperkingen en nadelen van het spuitproces van de kathode omvatten:

De mogelijkheid om alleen geleidende materialen te spuiten die in staat zijn tot emissies in de categorie elektronen, ioniserende argonmoleculen en ondersteunende afvoerverbranding;

Kleine filmgroei (eenheden NM / C) als gevolg van een aanzienlijke dispersie van gesproeide materiële atomen in het volume van de werkkamer.

Een variatie van de methoden op basis van de gloedafvoer is een magnetron-spuiten. Magnetronic System of Ionic Sputtering heeft betrekking op diode-type spuitsystemen waarin de atomen van het gesprongen materiaal worden verwijderd uit het doeloppervlak tijdens het bombardement van de werkgasionen (meestal argon) gevormd in het plasma van een abnormale ontlading. Om de spuitsnelheid te verhogen, is het noodzakelijk om de intensiteit van het doel-ionbombardement te verhogen, d.w.z. de ionische stroomdichtheid op het doeloppervlak. Hiertoe zijn het magnetische veld B, waarvan de stroomleidingen evenwijdig zijn aan het gespoten oppervlak en loodrecht op de hoogspanningslijnen elektrisch veld E.

De kathode (doelwit) wordt in de gekruiste elektrische (tussen de kathode en anode) en het magnetische veld gecreëerd door het magnetische systeem. De aanwezigheid van een magnetisch veld in het gespoten doeloppervlak maakt het mogelijk om het plasma van een abnormale ontlading rechtstreeks van het doelwit te lokaliseren. De boog van stroomleidingen in sluit tussen de polen van het magnetische systeem. Het oppervlak van het doelwit, gelegen tussen de invoerlocaties en de uitvoer van elektrische lijnen B en intens gespoten, heeft de vorm van een gesloten pad, waarvan de geometrie wordt bepaald door de vorm van de magnetische systeempalen. Wanneer de constante spanning wordt geleverd tussen het doelwit (negatief potentieel) en de anode (positief of nulpotentieel), treedt er een inhomogeen elektrisch veld op en is een abnormale gloeiende ontlading opgewonden. De elektronen uitgestoten uit de kathode onder de werking van ionenbombardement worden vastgelegd door een magnetisch veld en blijken vast te zitten, aan de ene kant, een magnetisch veld dat elektronen terugkeert naar de kathode, en aan de andere kant, het oppervlak van het doelwit die afstoting elektronen. Als gevolg hiervan maken de elektronen een complexe cycloïdebeweging aan het oppervlak van de kathode. In de loop van deze beweging ondergaan de elektronen talloze botsingen met argonatomen, die een hoge mate van ionisatie bieden, wat leidt tot een toename van de intensiteit van het doel ion-bombardement en, volgens een significante toename van het spuitsnelheid.

De hoofdparameters van het magnetron-systeem van ionische spuiten:

Specifieke spuitsnelheid - (4-40) · 10 -5 g / (cm2 · s);

De effectiviteit van het generatieproces (door koper) - 3 · 10 -6 g / j;

De energie van de gegenereerde deeltjes is 10-20 EV;

De energie van geprecipiteerde deeltjes is 0,2-10,0 EV;

Depositiesnelheid van 10-60 nm / c;

Werkdruk - (5-50) · 10 -2 PA.

De belangrijkste voordelen van Magnetron Spray Systems omvatten:

Hoge spuittarieven bij lage bedieningsspanningen (≈500 v) en kleine operationele gasdrukken;

Lage stralingsdefecten en geen oververhitting van substraten;

Een kleine mate van vervuiling van films met insluitsels voor gas;

De mogelijkheid om uniforme films in een groot deel van substraten te verkrijgen.

2.3 Hoogfrequente spuiten

Hoogfrequente spuiten begon toe te passen toen het nodig was om diëlektricum toe te passen. Metalen en halfgeleidermaterialen worden meestal met een constante spanning op het doelwit gespoten. Als het doelmateriaal een diëlektrisch is, vervolgens op een constante spanning op de doelelektrode, wordt het spuiten snel beëindigd, omdat het oppervlak van het diëlektricum tijdens het bombardement een positief potentieel verwerft, waarna er bijna alle positieve ionen zijn. Om het proces van het spuiten van het diëlektricum te implementeren, is het noodzakelijk om periodiek een positieve lading op te neutraliseren. Hiertoe wordt de RF-spanning met een frequentie van 1-20 MHz rechtstreeks op de metalen plaat aangebracht, direct gelegen met een frequentie van 1-20 MHz (de frequentie van 13,56 MHz, toegestaan \u200b\u200bvoor industrieel gebruik, werd verkregen.

Met een negatieve halfgolf van spanning op een diëlektrisch doel (kathode), treedt de gebruikelijke kathodespuiten op. Gedurende deze periode wordt het doeloppervlak in rekening gebracht met positieve ionen, waardoor het ionische bombardement van het doelwit wordt gestopt. Met een positieve halfgolfspanning treedt het doelwit van de doelelektronen op, die een positieve lading op het doeloppervlak neutraliseert, waardoor spuiten in de volgende cyclus mogelijk is.

De hoofdparameters die haalbaar zijn in de instellingen van het RF-spuiten van materialen:

Specifieke spuitsnelheid - 2 · 10 -7 - 2 · 10 -6 g / (cm2 · s);

Efficiëntie van spuitproces (koper) - 6 · 10 -7 g / j;

De energie van de gegenereerde deeltjes is 10-200 EV;

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

De energie van geprecipiteerde deeltjes is 0,2-20 EV;

Werkdruk in de installatiekamer - 0,5-2.0 PA.

2.4 Plasmoionic spuiten in de ongerepte gasafvoer

In spuitsystemen van dit type wordt de verbranding van de gasontlading gehandhaafd door een extra bron (magnetisch veld, een RF-veld, een thermocheaat). Fig. 7 presenteert een spuitsysteem met drie elektrode, waarin een thermokathode wordt gebruikt als een extra bron van elektronen.

Thermococate (1) eet elektronen naar de anode (3). Deze stroom ioniseert restgas, met behoud van het verbranden van de ontlading. Een hoog negatief potentieel wordt geleverd aan het gespoten doel (2), waardoor de positieve plasma-ionen (4) op het doelwit worden getrokken en zijn oppervlak bombarderen, waardoor het doelmateriaal sproeit. Klemmen (5) bevinden zich tegenover het doelwit en het gespoten materiaal wordt op hen afgezet.

Het gebruik van een niet-onafhankelijke gasontlading maakt een bekleding mogelijk bij een lage werkdruk in de installatiekamer (5 · 10 -2 PA), die de concentratie van gassen vermindert die wordt vastgelegd door film, evenals een toename van de gemiddelde energie van geprecipiteerde deeltjes Vanwege een afname van het aantal botsingen van gespoten deeltjes met gasmoleculen naar het substraat.

De spuitsnelheid in het beschouwde systeem van 3-elektroden wordt geregeld door het vermogen van de thermocatie-emissiestroom, druk in de installatiekamer en de spanning op het doelwit en kan sterk variëren (1-1000 A / min).

Aldus omvatten de voordelen van triodespray-systemen in vergelijking met standaard diode-spuitsystemen: hogere afzettingssnelheden; het verminderen van porositeit en het verbeteren van de zuiverheid van geprecipiteerde films; Verhoogde hechtingsfilms naar substraten.

De klassieke methode voor het verkrijgen van zuivere oppervlakken van vele materialen is verdamping en condensatie in een ultrahigh-vacuüm. Dunne films van metalen of elementaire halfgeleiders verkregen door vacuümverdamping zijn meestal polykristallijn of amorf, d.w.z. In hen is een bepaalde kristallografische oriëntatie van het oppervlak onmogelijk.

De technologie van meerlagige structuren moet zorgen voor een hoge kwaliteit van de groei van materialen van gelaagde structuren en de perfectie van de grenzen van de sectie tussen deze materialen. Alleen in dit geval kunnen de potentiële capaciteiten die in halfgeleider-superlampjes en meerlagige magnetische structuren worden gelegd, worden geïmplementeerd.

Om dunne hoogwaardige films en meerlagige structuren te verkrijgen, worden de mechanismen van epitaxiale groei van de film op het overeenkomstige enkelkristal substraat het meest gebruikt. De meeste voortplanting werd verkregen door de methode van moleculaire radiale epitaxy (MBE), die de vorming van perfecte enkelvoudige lagen van verschillende materialen onder voorwaarden van ultra-hoog vacuüm mogelijk maakt. Deze methode wordt met succes gebruikt om dunne halfgeleiderfilms, metalen, diëlektrics, magnetische materialen, supergeleiders van hoge temperatuur en vele andere stoffen te laten groeien. Tot op heden een vrij groot volume van zowel theoretische studies als praktisch werk In dit gebied is de MLE-technologie daarom de meest voorkomende methode voor het verkrijgen van halfgeleider superlampjes en meerlagige magnetische structuren.

In de afgelopen jaren wordt de technologie van groei uit de gasfase met behulp van metaal organische verbindingen steeds meer verspreid over het groeien van halfgeleider Superlampici (RGF MOS). Deze methode gebruikt ook het proces van epitaxiale groei van materialen op een verwarmd substraat met thermische afbraak van metallorganische verbindingen. Groeirmechanismen in de RGF-MOS-methode worden niet zo diep als in MLE begrepen, maar deze methode groeit met succes de meeste halfgeleiderverbindingen A III B V, A II B IV en een IV B VI.

Uit de methoden van epitaxiale groei om halfgeleider superlampjes te verkrijgen, kan ook een liquid-fase-epitaxy worden gebruikt, waarbij de enkelvoudige kristallen lagen worden verkregen van in contact met het substraat van de Sublayed-oplossingen. Met een afname van de temperatuur overdreven hoeveelheid De halfgeleider wordt geprecipiteerd uit de oplossing voor het substraat, dat is geassocieerd met een afname van de oplosbaarheid van het halfgeleidermateriaal. De beste resultaten geven vloeibare fase-epitaxy voor halfgeleiderverbindingen van type A III B V en hun vaste oplossingen. Multilayer halfgeleiderstructuren worden verkregen in reactoren met meerdere kamers voor vloeistof-fase epitaxy door consistent contact met verschillende smelts.

Dunne magnetische films en meerlagige magnetische structuren kunnen worden verkregen door verschillende spuitmethoden, waaronder hoogfrequente en magneetronsputtering. Met deze methoden kunnen lagen van bijna elke compositie verkrijgen. Sommige onderzoekers zijn van mening dat de beste mogelijkheden voor meerlaagse magnetische structuren verschillende elektrolytische depositiemethoden geven.

3.1 Mechanismen van epitaxiale groei van dunne films

Kwesties met betrekking tot groeimechanismen worden uitermate belangrijk bij het creëren van heterostructuren en meerlagige structuren, die de hoogste mate van homogeniteit van de samenstelling vereisen met een dikte van minder dan 100 Å.

De belangrijkste individuele atoomprocessen die begeleidende epitaxiale groei zijn als volgt:

Adsorptie van componenten van atomen of moleculen op het substraatoppervlak;

Oppervlaktemigratie van atomen en dissociatie van geadsorbeerde moleculen;

De toevoeging van atomen aan het kristal substraatrooster of epitaxiale lagen die eerder zijn gekweekt;

Thermische desorptie van atomen of moleculen die niet in het kristalrooster worden geïmplementeerd.

De condensatie op het substraat van een nieuw materiaal uit de gasfase wordt bepaald door de snelheid van een botsing van atomen of moleculen met het substraat (het aantal deeltjes dat de tijdseenheid per eenheid binnenkomt)

(3.1)

wanneer P de druk van de damp is, is M het molecuulgewicht van de deeltjes, K is de BOLTZMANN constant en T - de temperatuur van de bron.

Een deeltje gecondenseerd uit de gasfase kan onmiddellijk het oppervlak van het substraat of diffunderen op het oppervlak laten. Het proces van oppervlaktediffusie kan leiden tot deeltjesadsorptie op het oppervlak van het substraat of een groeiende film of naar het oppervlak van het oppervlakaggregatie, vergezeld van de vorming van de nieuwe kristalfase van het gecondenseerde materiaal op het oppervlak van de kernen. Adsorptie van individuele atomen, in de regel optreedt op de stappen van groei of andere defecten. Het atomaire proces van MutualOff waarin de atomen van film en substraat op plaatsen worden uitgewisseld, spelen een belangrijke rol bij het proces van epitaxiale groei. Als gevolg van dit proces wordt de grens tussen het substraat en de groeiende film gladder.

De processen op het oppervlak, begeleidende epitaxiale groei in MBE, kunnen kwantitatief worden beschreven. Elk van de hierboven besproken individuele atoomprocessen wordt gekenmerkt door zijn eigen activeringssenergie en kan worden ingediend in de eerste benadering door exponentiële wetgeving. Desorptiesnelheid, zoals

(3.2)

waarbij e D de activeringsergie van het desorptieproces is, is TS de temperatuur van het substraat.

Het fenomenologische niveau onderscheidt drie belangrijkste soorten groei van dunne epitaxiale films:

1. Plaidrost (groeilaag). In dit geval begint het groeimechanisme, elke daaropvolgende laag film alleen te vormen na de volledige voltooiing van de groei van de vorige laag. Dit groeismechanisme wordt ook Frank van der Merve (Frank-van der Ferve, FM) genoemd. De laaggroei vindt plaats wanneer de interactie tussen het substraat en de laag atomen veel groter is dan tussen de dichtstbijzijnde atomen in de laag. Een schematische weergave van de laag-oplaagse filmgroei voor variërende mate van coating  (in de aandelen van ML Monolayers) wordt getoond in FIG. 8, a.

2. Eilandgroei of eilandgroei, Vollmer Weber, VW). Dit mechanisme is het exacte tegenovergestelde van laag-voor-laaggroei. De voorwaarde voor de uitvoering ervan is de overheersing van interactie tussen de dichtstbijzijnde atomen over de interactie van deze atomen met het substraat. Onder het eilandmechanisme van groei wordt de substantie vanaf het begin op het oppervlak geregeld in de vorm van meerlagige conglomeraten van atomen (zie Fig. 8, B).

3. Het tussenproduct tussen deze twee mechanismen is de groei van Strastanova (Stransky-Krastanov, SK, laag-plus-eilandgrows), waarbij de eerste laag volledig het oppervlak van het substraat bedekt, en de driedimensionale eilandjes van de film optreedt ben ermee bezig. Veel factoren kunnen leiden tot dit mechanisme, met name een vrij grote inconsistentie tussen de parameters van de kristallenroosters van de film en het substraat (zie fig. 8, B).

Een voorwaarde dat de realisatie hiervan of dat groei-mechanisme kan worden verkregen uit de analyse van de relaties tussen de oppervlaktespanningscoëfficiënten tussen het substraat en vacuüm  S, tussen de film en het vacuüm  F en tussen het substraat en de film  s / F (fig. 9).

De oppervlaktecoëfficiënt is gelijk aan de vrije energie van de oppervlakte-eenheid. Dienovereenkomstig bepalen deze coëfficiënten de krachten van de oppervlaktespanning die handelt op de eenheid van het element van de interface. Volgens deze definitie, de kracht van DF, die werkt op een oneindig klein element DL van de rand van de twee mediasectie gelijk aan

Van een evenwichtsvoorwaarde voor elk element van de lengte van de lijn van contact van het substraat, het driedimensionale eiland van film en vacuüm (Fig. 9.)

waar  de randhoek is, d.w.z. Een hoek gevormd door het oppervlak van het eiland van de film en het oppervlak van het substraat.

Als de randhoek nul is, verspreidt het eiland "de dunne laag langs het oppervlak van het substraat, dat overeenkomt met het gelaagde mechanisme van groei. Deze aandoening leidt tot de volgende verhouding tussen oppervlaktecoëfficiënten:

, gelaagde groei (3.4)

Als het mechanisme van de groei van eilandjes wordt geïmplementeerd, waarvan de voorwaarde

Ostrovka-groei (3.5)

Voor een vollediger output van omstandigheden volgens het waaronder een of een ander groeipersoonsmechanisme wordt uitgevoerd, is het noodzakelijk om van kracht te worden op de evenwichtsvoorwaarde tussen de vormbare film en het substraat van de gasfase op het gebied van filmgroei.

Vaak wordt een ander groeismechanisme in de literatuur beschouwd - statistische depositie. Tegelijkertijd bevindt het mechanisme van filmgroei-atomen van de geprecipiteerde substantie zich op het oppervlak volgens de verdeling van Poisson, alsof ze bij toeval werden gegooid en ze gewoon aan de plaats van de val blijven houden.

3.2 Moleculaire bundel epitaxy

Moleculaire Ray Epitaxy (ME) is in wezen een ontwikkeling voor de perfectie van de technologie van vacuümspuiten van dunne films. Haar verschil van de klassieke technologie van vacuümspuiten is geassocieerd met meer hoge niveaus Controle technologisch proces. In de MLE worden dunne enkelvoudige kristallen lagen gevormd op een verwarmd monokristallijn substraat vanwege de reacties tussen moleculaire of atomaire bundels en het oppervlak van het substraat. De hoge temperatuur van het substraat draagt \u200b\u200bbij aan de migratie van atomen over het oppervlak, waardoor atomen strikt bepaalde posities bezetten. Dit bepaalt de georiënteerde groei van het kristal van de vormbare film op een enkel kristal substraat. Het succes van het epitaxy-proces is afhankelijk van de verhouding tussen de roosterparameters van de film en het substraat, correct geselecteerde relaties tussen de intensiteiten van de invallende bundels en de temperatuur van het substraat. Wanneer de monokristallijne film op een substraat van het filmmateriaal groeit, en niet in de chemische interactie aangaan, wordt een dergelijk proces heteroepitaxie genoemd. Wanneer het substraat en de chemische samenstellingfilm niet verschillen of iets van elkaar verschillen, wordt het proces homoepitaxie of autopathiaxie genoemd. De georiënteerde verlenging van de lagen van de film, die in chemische interactie met de substraat inkomt, wordt chemoepitaxie genoemd. De grens van de partitie tussen de film en het substraat heeft dezelfde kristalstructuur als het substraat, maar verschilt in samenstelling, zowel op het filmmateriaal als het substraatmateriaal.

In vergelijking met andere technologieën die worden gebruikt om dunne films en meerlagige structuren van MLE te laten groeien, wordt het voornamelijk gekenmerkt door een lage groeisnelheid en relatief lage groepertemperaturen. De voordelen van deze werkwijze moeten de mogelijkheid omvatten van een scherpe onderbreking en daaropvolgende hervatting van toelating tot het oppervlak van de moleculaire balken van verschillende materialen op het oppervlak van het substraat, dat het belangrijkst is voor de vorming van meerlagige structuren met scherpe grenzen tussen de lagen. De mogelijkheid om de structuur, samenstelling en morfologie van de groeiende lagen te analyseren in het proces van vorming door de diffractie van gereflecteerde snelle elektronen (DOW) en elektronspectroscopie (EOS) draagt \u200b\u200bbij aan de voorbereiding van perfecte epitaxiale structuren.

Onder in Fig.10. De vereenvoudigde regeling van de groeikamer MBE wordt getoond.

De verdamping van materialen die geprecipiteerd in een ultra-hoog vacuüm tot het substraat, vastgelegd aan de manipulator met de verwarmingsinrichting, wordt uitgevoerd met behulp van uitlichtingscellen (effusie - de langzame uitstroom van gassen door kleine gaten). Het diagram van de effusiecellen wordt getoond in Fig.11. De effusiecel vertegenwoordigt een cilindrisch glas gemaakt van een pyrolytisch boornitride of hoogzuivere grafiet. Bovenop de smeltkroes, de verwarmingspiraal van tantaldraad en een warmtescherm, meestal gemaakt van Tantalum-folie.

Effusiecellen kunnen werken bij temperaturen tot 1400 0 C en bestand tegen kortetermijnverwarming tot 1600 0 C. om de vuurvaste materialen te verdampen, die worden gebruikt in de technologie van dunne magnetische films en meerlagige structuren, wordt de verwarming van verdampt materiaal uitgevoerd door elektronische bombardementen. De temperatuur van de ingedampte substantie wordt bestuurd door Tungsten-Rhenium thermokoppel, ingedrukt tegen de smeltkroes. De verdamper is bevestigd op een afzonderlijke flens, die elektrische uitgangen heeft voor het aanzetten van de verwarming en thermokoppels. In de regel bevinden zich verschillende verdampers in één groeikamer, die elk de belangrijkste componenten van films en materialen van legering van onzuiverheden bevatten.

De groeelkamers van de moderne technologische complexen van MBE zijn in de regel uitgerust, een quadrupole massaspectrometer voor het analyseren van de restatmosfeer in de kamer en de controle van de elementaire samenstelling op het gehele technologische proces. Om de structuur en morfologie van de vormbare epitaxiale structuren in de groeikamer te bewaken, bevindt de diffractometer van gereflecteerde snelle elektronen ook. De diffractometer bestaat uit een elektronenkanon, dat een goed gerichte elektronenstraal vormt met een energieën van 10 - 40 KEV. De elektronische straal valt op een substraat in een zeer lage hoek in zijn vliegtuig, verstrooide elektronische golven geven een diffractiebeeld op een luminescerend scherm. Vaak zijn groeelkamers of in multi-kamercomplexen van MBE in de kamer om substraten en epitaxiale structuren voor te bereiden en analyseren een elektronenkanon met een energieanalysator van secundaire elektronen en een ionspistool voor het zuiveren van substraten door ionen ionen en een gelaagde analyse van de Samenstelling van epitaxiale structuren.

Het belangrijkste gebied van de groeikamer is tussen effusiecellen en het substraat (fig. 10). Dit gebied kan worden onderverdeeld in drie zones, die worden aangegeven in figuur door figuren I, II en III. Zone I -ZONE-generatie van moleculaire balken, in deze zone Moleculaire bundels die zijn gevormd door elk van de uitstralingcellen elkaar niet kruisen en beïnvloeden elkaar niet. In de tweede zone (zone II - de zone van het mengen van verdampte elementen) en mengt moleculaire balken verschillende componenten. In de directe nabijheid van het oppervlak van het substraat bevindt zich een zone van de III-zone van kristallisatie. Deze zone vindt epitaxiale groei op in het proces van moleculaire radiale epitaxy.

In de industrie worden onderzoekslaboratoria op grote schaal verlengd door geautomatiseerde multi-module-complexen voor moleculaire balk-epitaxy. De module maakt deel uit van de installatie die is toegewezen op basis van functionele en constructieve functies. Modules zijn verdeeld in technologisch en hulp. Elke technologische module is ontworpen om een \u200b\u200bbepaald technologisch proces uit te voeren (reiniging van substraten en analyse van de staat van hun oppervlak, epitaxy van halfgeleiderfilms, afzetting van metalen en diëlektrics, enz.). De hulpmodules zijn bijvoorbeeld de montagemodule van de substraten, de voorpomvormige module en de adugging van vacuümkamers, enz. Het complex voor MBE, afhankelijk van de technologische problemen, kunnen worden uitgerust met verschillende hoeveelheden gespecialiseerde modules die zijn aangesloten door schuifinrichtingen en het systeem voor het verplaatsen van substraten en monsters van de ene module in een andere zonder een overtreding van vacuüm.

Ontwikkelingstrends in de richting van het creëren van installaties voor MBE worden geassocieerd met steeds meer ingebedde analytische apparatuur en automatisering van het technologische proces, wat het mogelijk maakt om de reproduceerbaarheid van de eigenschappen van de geteelde epitaxiale structuren te verbeteren en complexe meerlagige structuren te creëren. De analytische uitrusting van het complex wordt weergegeven in de PAP-module ingebouwde vijzelspectrometer en een ionpistool voor het reinigen van substraten en vijzelprofilering. Elk van de EPS- en EPM-blokken bevat een massaspectrometer om restgassen en moleculaire balken en een diffractometer van gereflecteerde snelle elektronen te regelen om de structuur en morfologie van epitaxiale lagen tijdens de groei te bewaken. Naast het vacuümmechanische systeem omvat het geautomatiseerde procescontrolesysteem een \u200b\u200bgeautomatiseerd technologisch procesbesturingssysteem, dat onafhankelijk en tegelijkertijd de technologische processen kan besturen, zowel onder de besturing van de operator en automatisch mogelijk.

Dunne films worden op grote schaal gebruikt in de techniek als slijtage en corrosiebestendig, antifrictie, beschermend decoratief, enz. Coatings. Brede toepassing Ze vonden in optica (polarisatiefilters, lichtgewichten, verhelderende en andere coatings) en in de elektronica bij de productie van instrumenten en geïntegreerde schakelingen (ohmic-contacten, huidige nummers, de productie van condensatoren, apparaten op magnetische films, halfgeleider-epitaxiale films).

Literatuur

1. Epifanov G. I., MOMA YU. A. De fysieke grondslagen van het ontwerp en de technologie van de rea en Eva: een leerboek voor universiteiten. - M.: Sovjet-radio, 1979. - 352 p.

2. vacuümfilms in het quasi-viskeuze bedrag. M., Sovjet-radio, 1975, 160 s. / Yu. Z. Bubnov, M. S. Lurie, F. G. Staros, G. A. Filaretov.

3. Technologie van halfgeleiderapparaten en micro-elektronica-producten. In 10 KN: studies. Handleiding voor PTU. KN. 6. Toepassing van films in vacuüm / minaichev V. E. - M.: HOGERE. Shk., 1989. - 110 S.: IL.

4. Efimov I. E. et al. Micro-elektronica. Fysieke en technologische bases, betrouwbaarheid. Studies. Handboek voor universiteiten. M: "Hoger. School ", 1977. - 416 p. Met IL.

5. Karpenko G. D., RUBINSTEIN V. L. Moderne werkwijzen voor het genereren van een geprecipiteerde substantie bij het aanbrengen van dunnefilmcoatings in een vacuüm. MINSK: Belnayainti, 1990 - 36 p.

6. Kostrzhitsky A. I., Lebodinsky. Multicomponent vacuümcoatings. -M: "Mechanical Engineering", 1987 - 207 p.

7. Butovo K. G., Liaznikov V. N. Gepakte coatings, technologie en uitrusting. - Saratov: "Saratov State. tehn Universiteit, 1999 - 117 p.

8. KUDINOV V. V., BOBROV G.V. Coatings toepassen door te spuiten. Theorie, technologie en uitrusting. - M.: Metallurgie, 1992 - 431 p.

9. O.S. TUSHIN, V.F. Boherev, V.V.NAUMOV. Modellering van de processen van epitaxiale groei van films onder omstandigheden van ion-plasma-spuiten. // micro-elektronica, 2000, volume 29, №4, p. 296-309

& Nbspvacuum spuiten is gebaseerd op het creëren van een richtingsstroom van deeltjes (atomen, moleculen, clusters) van het materiaal dat wordt aangebracht op het oppervlak van de producten en hun condensatie.
Het proces omvat verschillende fasen: de overgang van een gesproeide stof of materiaal uit de gecondenseerde fase in het gas, de overdracht van de gasfasemoleculen naar het oppervlak van het product, condensatie naar het oppervlak, de vorming en groei van de ziektekiemen, vorming van de film.
& nbsp. Vacuüm spuiten - de overdracht van deeltjes van gespoten substantie uit de bron (de plaats van zijn overdracht naar de gasfase) tot het oppervlak van het deel wordt uitgevoerd volgens rechtlijnige trajecten bij vacuüm 10 -2 PA en onder (vacuümverdamping) en door diffusie en convectieve overdracht in plasma bij drukken van 1 PA (kathodespray) en 10 -1 -10 -2 PA (magnetron en ion-plasma spuiten). Het lot van elk van de deeltjes van de gespoten substantie tijdens de botsing met het oppervlak van het deel hangt af van de energie, de temperatuur van het oppervlak en de chemische affiniteit van de film en de details. Atomen of moleculen die het oppervlak hebben bereikt, kunnen eruit zien, of geadsorbeerd en na enige tijd laten het (desorptie) of geadsorbeerd en vorm condensaat op het oppervlak (condensatie). Met hoge deeltjesergieën wordt hoge oppervlaktetemperatuur en kleine chemische affiniteit van het deeltje weerspiegeld door het oppervlak.
& NbSpertuur van het oppervlak van het onderdeel, waarboven alle deeltjes eruit worden weerspiegeld en de film niet wordt gevormd, wordt een kritische afzettingstemperatuur van vacuüm genoemd; De waarde is afhankelijk van de aard van de filmmaterialen en het oppervlak van het onderdeel, en op de toestand van het oppervlak. Met zeer kleine streams van verdampte deeltjes, zelfs als deze deeltjes op het oppervlak worden geadsorbeerd, maar ze worden zelden gevonden met de andere deeltjes, ze worden gedesorbeerd en kunnen ze geen kiemen vormen, d.w.z. Film groeit niet. De kritische dichtheid van de stroom van verdampte deeltjes voor dit oppervlak van het oppervlak wordt de kleinste dichtheid genoemd waarop de deeltjes worden gecondenseerd en een film vormen.
& NBSPRASTUSTRUURE PACKED-films zijn afhankelijk van de eigenschappen van het materiaal, de staat en de oppervlaktetemperatuur, spuitsnelheid. Films kunnen amorf zijn (glasachtig, bijvoorbeeld oxiden, SI), polykristallijn (metalen, legeringen, si) of enkel kristal (bijvoorbeeld halfgeleiderfilms verkregen door moleculaire straling epitaxia). Om de structuur te stroomlijnen en de interne mechanische spanningen van films te verminderen, verhogen de stabiliteit van hun eigenschappen en verbetert de hechting op het oppervlak van de producten onmiddellijk na het spuiten zonder een overtreding van het vacuüm, het gloeien van films die bij temperaturen worden geproduceerd die enigszins hoger zijn dan de oppervlaktetemperatuur tijdens het spuiten. Vaak door middel van vacuüm spuiten creëer multilayer filmstructuren uit verschillende materialen.
& nbsp. Vacuüm spuiten Gebruikt in vlakke technologie van halfgeleidermicrocircuits, bij de productie van dunne-film hybride schema's, producten van Peezothics, AcouToelectronics, enz. (Toepassing van geleidende, diëlektrische, beschermende lagen, maskers, enz.), In optica (het toepassen van verhelderende, weerspiegelen en andere coatings), beperkt - bij het metalen van het oppervlak van plastic en glazen producten, toning autoglas. Metalen (AL, AU, CU, CR, NI, V, TI, enz.) Worden aangebracht door het spuiten van vacuüm, legeringen (bijvoorbeeld NICR, CRISI), chemische verbindingen (siliciden, oxiden, boriden, carbiden, enz.).

& nbsp.
Fig. P2.1.

& nbsdweed vacuüm spuitgebruik technologische apparatuur Periodieke, semi-continue en continue actie. Installaties van periodieke actie worden uitgevoerd door één cyclus van filmtoepassing op een bepaald aantal geladen producten. Continue installaties worden gebruikt in seriële en massaproductie. Het zijn twee typen: multi-chamber en multi-chamber multi-chamber. De eerste bestaat uit consequent gelegen stafmodules, in elk waarvan de films van bepaalde materialen worden gesproeid of hun thermische verwerking en controle. Modules worden gecombineerd met gateway-kamers en een transportinrichting. Multipose-single-kamerinstellingen bevatten verschillende spuitpalen (gelegen in één vacuümkamer) die zijn verbonden door het transportinrichting van de transporteur of het roterende type. De belangrijkste assemblages en systemen voor vacuümspuiten zijn onafhankelijke apparaten die de opgegeven functies uitvoeren:
& nbsp · vacuüm creatie;
& nbsp · verdamping of spuiten van films;
& NBSP · Transport en coatingcoating;
& NBSP · Besturing van de modi van vacuümspuiten en eigenschappen van films;
& nbsp · voeding.

& nbsp. Installaties van vacuümafzetting

& Nbspakuleuze installatie van resistieve spuiten van de DV-502B-serie (Afb. P2.2.) (Deze installatie is desktop)

Fig. P2.2.

& NBSP-installatie WATT1600-4DK (Afb. P2.4.) Ontworpen voor het aanbrengen van een combinatiebekleding, die kan bestaan \u200b\u200buit een metaallaag, een laag van verbinding van dit metaal (oxide, nitride, carbide) en SIOx-laag.

Fig. P2.3.

& NBSP Vervangen van verschillende titaniumverbindingen kan worden verkregen door verschillende tinten goud, blauw, groen, zwart en enkele andere kleuren (afb. P2.4.). Coatings kunnen worden toegepast op roestvrijstalen vellen met elke oppervlaktebehandeling: spiegel, gepolijst, decoratief getextureerd of conventioneel matte. Met de afmetingen van de vacuümunit kunt u de vellen van 1500x3000 mm spuiten. Lakens na het spuiten kunnen worden bedekt met zelfklevende beschermende film. Kosten van spuiten - vanaf 700 roebel / m².

& nbsp.

Fig. P2.4. Toepassing van vacuümspuiten.

Roestvrij staal:

& NBSDell Vacuüm spuiten Titan Nitride Gebruik een roestvrijstalen substraat.
& Nbsp · elegantie en genade in de finish;
& NBSP · Corrosieweerstand, weerstand tegen atmosferische invloeden;
& NBSP · Naleving van de strengste hygiënische vereisten;
& nbsp · Gemak van zorg en duurzaamheid;
& Nbsp · hittebestendigheid en brandveiligheid;
& nbsp · uitstekende combinatie met andere afwerkingsmaterialen (Glas, plastic, hout, steen).

Specificaties:

& NBSP · Substraatmateriaal - roestvrijstalen staal, 08x18N10 (AISI 304);
& NBSP · Substraatdikte 0,5 mm - 1,5 mm;
& nbsp · titanium nitride coating, dikte 0,2-6 micron;
& NBSP · Kleurcoating - verschillende goudschermen;
& nbsp · lichtverstrooiing - van spiegel tot mat;
& NBSP · Mechanische eigenschappen - maakt meerdere buig- en koude stempelen mogelijk;
& NBSP · Weerbestendigheid - minstens 50 jaar.

Methode voor het verkrijgen van materiaal

& Nbsporupt op roestvrij stalen tin, TiO2 en tie worden verkregen door ion-plasma-spuiten in een vacuümkamer.
& Nbsplaten van roestvrij staal, na voorbehandeling, die een hoog reflecterende bekledingsvermogen verschaft, worden geplaatst in een hermetische vacuümkamer. Tijdens het spuitproces wordt een diep vacuüm gecreëerd in de kamer, dat de opgegeven kleur en coatingweerstand verschaft.
& NBSPPrints van ionisch plasma-plasmasputterplasma-ionen met hoge energie worden uitgehold uit het oppervlak van de titanium-titaniumatomen, die op zijn beurt door een sterk ontwikkelde wolk van stikstof of zuurstof, oxideren, worden ingebracht in het substraatmateriaal.
& NBSTACK-proces biedt goede hechting en decoratieve coatingeigenschappen.
& NBSP-technologieën van vacuümspuiten zijn extreem energieverbruik, en in veel landen veranderen in een nicheproduct. Veel bedrijven vervangen vacuüm spuiten op een productiever en minder kostbaar sfeervolle plasma-spuiten.
& nbsp. Kwaliteiten en eigenschappen van materiaal:
& NBSP Hoge atmosferische en anticorrosieweerstand decoratieve coating Bevestigd door een certificaat van naleving van GOST No. SK02.1.3.0040 van 18.09.96. en is 50 jaar in de omstandigheden van de stadsatmosfeer;
& nbspster kan worden bereikt, maar technologisch proces Gesloten voor drie hoofdkleuren: het imiteren van goudkleurige tincoating, blauw - tio2-coating, het imiteren van verse koperen kleurcoating;
& NBS ROERIGEERDE COATING MOGELIJKHEID - 60-70%;

Gebruiksgebieden:

& NBSP · Dakkoepels van kerken en daken van gebouwen;
& NBSP · Buitenreclame (platen, volumetrische en platte roestvrijstalen letters);
& NBSP · decoratief ontwerp van gebouwen en interieurs van gebouwen;
& NBSP · Restauratie van culturele monumenten;
& NBSP · Productie van souvenir en fittingsfragmenten.
& Nbspvacuum spuiten wordt gebruikt voor producten van zowel de zwarte metalen als andere metalen, verschillende sputtering worden gebruikt, inclusief onder goud, zilver (fig. P2.5.).

& nbsp.

Fig. P2.5. Toepassing van vacuümspuiten.

& nbsp. Coating Materials:
& nbsp. BLIK - Titan Nitride (Golden-Bronze, High Wear Resistance);
& nbsp. Tiox1cx2nx3. - Titan's carbonide
& nbsp. Gr. - Chrome (wit);
& nbsp. Tiox. - Titaniumoxide (blauw, multicolor, parelmoer);
& nbsp. Nigr. - Nichrome (lichtgrijs);
& nbsp. Zrn. - Zirkoniumnitride (lichtgouden);
& nbspost aluminium, koper, enz., Op verzoek van de klant.
& Nbspcood, hardheid en andere coatingparameters kunnen variëren in een breed scala aan materialen en tinten.
& NBSTRONG-kenmerken van de microcircuit is de snelheid, elektrische contacten, het formaat van de matrix, enz. Om een \u200b\u200bvan te verhogen een belangrijke parameter - snelheid - moet de geleidbaarheid van elektrische contacten vergroten. De eenvoudigste manier om te doen, is een vacuüm spuiten van elementen door gratis maskers. Goud heeft een zeer goede geleidbaarheid, wat het mogelijk maakt om de snelheid van informatie te vergroten.

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

& NBSP Materiaal: goud (zilver).

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

Lagers voor schuivende centrifugaalpompen (Fig. P2.6.)

& NBSPSAMABLE Het belangrijkste kenmerk van het lager is zijn hulpbron. Om de ontwikkelde schuiflagers te vergroten speciale technologie Detonatie spuiten met nanopowders. In het proces van detonatiespuiten werden nanostructureerde coatings verkregen met een monocarbide-gehalte van 62%. Testen van dergelijke coatings voor wrijving en slijtage in water toonde aan dat ze een verminderde wrijvingscoëfficiënt hebben, hoge lading jaloers in vergelijking met een conventionele coating van keramisch poeder.
& NBSP Technologies: vacuüm spuiten
& Nbspotable: elektronica en elektrotechniek
& NBSP Materiaal: Quick-Roll Magnetic Powders BSMP-systeem ND-FE-B.

Fig. P2.6. Lager

Snel spuiten

& NBSP High-Speed \u200b\u200bGasflame-spuiten wordt beschouwd als de modernste depositietechnologieën. Carbide-coatings toegepast door high-speed spuitmethoden voor alle artikelen uitstekende galvaniseercoatings, wiens schepping wordt erkend extreem carcinogeen.
& NBSPS Het begin van de jaren 80 leek de installatie van supersnelle spuiten, eenvoudiger structuren en op basis van het klassieke LDD-schema, met een gasdebiet van meer dan 2000 m / s. De dichtheid van de coatings bereikt 99%. Als een toegepast materiaal, poeders van carbiden, metalen frames, legeringen op basis van NI, CU, enz. Om de snelheid van de deeltjes te vergroten, verhogen de snelheid van brandende producten door de druk in de verbrandingskamer naar 1,0 ... 1,5 MPa te vergroten , en in het ontwerp van de spuitmondapparatuur worden Notos Laval toegediend. In FIG. P2.7. Een diagram van de sproeier van het systeem van de WGN wordt gepresenteerd.

Fig. P2.6. Schema van high-speed poederspuit:
1 - Poedertoevoer (Axis); 2 - zuurstoftoevoer; 3 - brandstofaanbod;
4 - Poederlevering (radiaal); 5 - Trunk.

De wijziging van verschillende structuren, onderdelen en functionele elementen wordt vaak uitgevoerd door een volledige wijziging in de structuur van de materialen. Hiervoor zijn de middelen van diepe thermische, plasma en chemische verwerking betrokken. Maar er is een breed segment van methoden voor het veranderen van operationele eigenschappen vanwege externe coatings. Deze methoden omvatten vacuümmetallisatie, dankzij het mogelijk is om decoratieve, geleidende, weerspiegeling van andere kenmerken van materialen te verbeteren.

Algemene informatie over technologie

De essentie van de werkwijze is om de metalen deeltjes op het werkoppervlak te spuiten. Het proces van het vormen van een nieuwe coating vindt plaats door verdamping van donormetalen onder vacuümomstandigheden. De technologische cyclus impliceert de uitvoering van verschillende stadia van de structurele verandering van de doelbasis en de dekkingselementen. In het bijzonder worden verdamping, condensatie, absorptie- en kristallisatieprocessen onderscheiden. De belangrijkste procedure kan de interactie van metalen deeltjes met een oppervlak onder een speciale gasomgeving worden genoemd. In dit stadium zorgt vacuümmetallisatietechnologie voor de processen van diffusie en de toevoeging van deeltjes aan de structuur van het werkstuk. Bij de uitgang kunt u afhankelijk van de modi van spuiten, de kenmerken van de coating en het type werkstuk, een verscheidenheid aan effecten krijgen. Moderne technische middelen maken het mogelijk om de individuele uitvoering van het product niet eenvoudig te verbeteren, maar ook met hoge nauwkeurigheid differentiërende oppervlakte-eigenschappen in afzonderlijke gebieden.

Toepasselijke apparatuur

Er zijn drie hoofdgroepen van machines die voor deze technologie worden gebruikt. Dit zijn apparatuur voor continue, semi-continue en periodieke actie. Dienovereenkomstig verschillen ze op basis van de algemene organisatie van het verwerkingsproces. De eenheden met continue actie worden vaak gebruikt op seriële productie, waarbij lage vacuümmetallisatie vereist is. De uitrusting van dit type kan single en multi-chamber zijn. In het eerste geval zijn de eenheden gericht op het uitvoeren van rechtstreeks metallisatie. De Multi-Chamber-modellen zorgen voor de mogelijkheid om aanvullende procedures uit te voeren - primaire voorbereiding van het product, de controle, de warmtebehandeling, enz. Met deze aanpak kunt u het productieproces optimaliseren. Machines voor periodieke en semi-continue metallisatie, in de regel hebben één hoofdkamer. Juist te wijten aan de onregelmatigheid van de productie die ze voor een bepaalde procedure worden gebruikt, en de voorbereidende operaties en dezelfde kwaliteitscontrole worden op een afzonderlijke manier uitgevoerd - soms in de handmatige modus zonder geautomatiseerde lijnen. Nu is het de moeite waard om te overwegen, van welke knooppunten dergelijke aggregaten zijn.

Metaalinrichting

Naast de hoofdkamer, waar sproeiprocessen optreden, omvat de apparatuur veel extra systemen en functionele componenten. Allereerst is het de moeite waard om de bronnen van het gespoten materiaal te benadrukken, waarvan de communicatie binden aan het gasdistributiecomplex. Om de installatie van vacuümmetallisatie om de parameters voor een bepaald verwerkingsprobleem te verschaffen, kunnen met name het voeden van spuitkanalen met regelaars met name het temperatuurniveau, de stroomrichting en volumes aanpassen. Deze infrastructuur wordt in het bijzonder gevormd door drijfgassen, pompen, kleppen, flenselementen en andere versterking.

In moderne installaties worden sensoren die op de microprocessor-eenheid zijn aangesloten, gebruikt voor dezelfde verordening van de bedrijfsparameters. Gezien de opgegeven vereisten en het vaststellen van de huidige werkelijke waarden, kan het instrument zonder de deelname van de operator de verwerkingsmodi aanpassen. Ook om operationele processen te vergemakkelijken, wordt de apparatuur aangevuld met intramamische reinigings- en kalibratiesystemen. Vanwege een dergelijke klik is de reparatie van vacuümmetallisatie van de machine vereenvoudigd, aangezien de constante en tijdige reiniging de risico's van overbelastingen van pneumatische motoren, manipulators en communicatiecircuits minimaliseren. De laatste en worden volledig beschouwd als het consumerende deel, waarvan de vervanging in de units van continue bewerking wordt uitgevoerd in de reguliere volgorde van onderhoud.

Metalen doelmaterialen

Allereerst wordt de procedure onderworpen aan metalen blanks, die kunnen worden uitgevoerd, ook bij speciale legeringen. Aanvullende coating is vereist om een \u200b\u200banti-corrosielaag, kwaliteitsverbetering te bieden electrische bedrading of veranderingen in decoratieve eigenschappen. In de afgelopen jaren wordt vacuümmetallisatie steeds meer gebruikt en in relatie tot polymere producten. Dit proces heeft zijn eigen details vanwege de kenmerken van de structuur van dit soort objecten. Minder vaak wordt de technologie toegepast op producten met lage hardheid-indicatoren. Dit geldt voor hout en sommige synthetische materialen.

Kenmerken van plastic metallisatie

Spuiten op het oppervlak van kunststof onderdelen kan ook zijn elektrische, fysische en chemische eigenschappen veranderen. Vaak wordt metallisatie gebruikt zowel als een middel om de optische kwaliteiten van dergelijke lege plekken te vergroten. Het grootste probleem bij het uitvoeren van dergelijke bewerkingen is het proces van intensieve thermische verdamping, die onvermijdelijk druk uitoefent op de stromen van deeltjes die het oppervlak van het element spuiten. Daarom zijn speciale modi van regulering van diffusie van het belangrijkste materiaal en verbruikbare massa vereist.

Het heeft zijn eigen details en vacuümmetallisatie van kunststoffen, gekenmerkt door een stijve structuur. In dit geval zal de aanwezigheid van beschermende en primervernissen belangrijk zijn. Om een \u200b\u200bvoldoende hechtingsniveau te behouden met het overwinnen van de barrières van deze films, kan het nodig zijn om de energie van thermische blootstelling te vergroten. Maar hier komt het probleem op met de risico's van de vernietiging van de plastische structuur onder invloed van thermische stromen. Dientengevolge, voor het verwijderen van overmatige spanning in het werkmedium, worden het modificeren van componenten geïntroduceerd als weekmakers en oplosmiddelen, waardoor de vorm van het werkstuk in de optimale toestand kan houden, ongeacht het temperatuurregime.

Kenmerken van de verwerking van filmmaterialen

Verpakkingsmaterialen Manufacturing Techniques zorgen voor het gebruik van metallisatie voor PET-films. Dit proces verschaft aluminisatie van het oppervlak, waardoor het werkstuk eerder is begiftigd met hogere sterkte en weerstand externe invloeden. Afhankelijk van de verwerkingsparameters en de uiteindelijke coatingvereisten kunnen worden toegepast verschillende methoden Koellichaam. Omdat de film gevoelig is voor temperatuur, wordt een extra precipitatieprocedure ingevoerd. Net als in het geval van kunststoffen, kunt u het thermische saldo aanpassen, terwijl u de optimale omgeving voor het werkstuk behoudt. De dikte van de films die worden verwerkt door de methode van vacuümgerolde metallisatie kan zijn van 3 tot 50 micron. Geleidelijk geïntroduceerde technologieën die soortgelijke coatings op de oppervlakken van materialen voorzien met een dikte van 0,9 μm, maar voor het grootste deel is het slechts een experimentele praktijk.

Metaalreflectoren

Dit is ook een afzonderlijke richting van het gebruik van metallisatie. Het doelobject in dit geval is de koplampen van de auto. Hun ontwerp zorgt voor de aanwezigheid van reflectoren, die in de loop van de tijd hun operationele kwaliteiten - vasten, roest en als gevolg daarvan ongeschikt worden voor gebruik. Bovendien kan zelfs een nieuwe koplamp willekeurige schade krijgen, daarom is het verplicht om te repareren en te herstellen. Het is op dit probleem dat de vacuümmetallisatie van reflectoren is georiënteerd, het verschaffen van een slijtvast spuiten op het spiegeloppervlak. Het vullen van de buitenste structuur met gemetalliseerde deeltjes aan de ene kant elimineert kleine gebreken, en anderzijds fungeert het als een beschermende coating, waardoor mogelijke schade in de toekomst voorkomen.

Organisatie van het proces thuis

Zonder speciale apparatuur kunt u de CHEMISCHE-coatingtechnologie van het oppervlak toepassen, maar voor vacuümverwerking is in elk geval de bijbehorende camera vereist. In de eerste fase wordt het werkstuk zelf voorbereid - het moet indien nodig worden schoongemaakt, ontvet en het slijpen worden uitgevoerd. Vervolgens wordt het object in een vacuümmetallisatiekamer geplaatst. Met je eigen handen kun je ook een speciale klik op de rails uit profielelementen uitvoeren. Dit is een handige manier om het materiaal te laden en te lossen als de verwerking in de normale modus is gepland. Als bron van metallisatiedeeltjes worden zogenaamde blanco's gebruikt - van aluminium, messing, koper, enz. Daarna is de camera geconfigureerd naar de optimale verwerkingsmodus en begint het sputteringsproces. Het eindproduct onmiddellijk na metallisatie kan handmatig worden gecoat met hulpbeschermende coatings op basis van vernissen.

Positieve feedback op technologie

De methode heeft veel positieve eigenschappen die gebruikers van afgewerkte producten op verschillende gebieden opmerken. In het bijzonder wordt het aangegeven voor hoge beschermende eigenschappen van de coating, die corrosieprocessen en mechanische vernietiging van de basis voorkomt. Particuliere productconsumenten reageren positief, die is onderworpen aan vacuümmetallisatie om decoratieve kwaliteiten te verbeteren of te veranderen. Specialisten benadrukken de milieuveiligheid van technologie.

Negatieve feedback

Door minussen van deze methode van het verwerken van producten omvatten de complexiteit van de technische organisatie van het proces en hoge vereisten voor voorbereidende activiteiten van het werkstuk. En dit, om nog maar te zwijgen van het gebruik van high-tech apparatuur. Alleen met het kan worden verkregen hoogwaardige spuiten. De kosten zijn ook opgenomen in de lijst met nadelen van vacuümmetallisatie. De prijs van het verwerken van één element kan 5-10 duizend roebel zijn. Afhankelijk van het gebied van het doelgebied en de dikte van de coating. Een ander ding is dat seriële metallisatie de kosten van een afzonderlijk product vermindert.

Tenslotte

De verandering in de technische en fysische en decoratieve eigenschappen van bepaalde materialen breidt de mogelijkheden van hun verder gebruik uit. De ontwikkeling van de methode van vacuümmetallisatie leidde tot de opkomst van speciale verwerking met oriëntatie op specifieke prestaties. De technologen werken ook aan de vereenvoudiging van het sputterproces zelf, dat tegenwoordig wordt gemanifesteerd in de vorm van een afname van de afmetingen van de apparatuur en het verminderen van post-verwerkingsprocedures. Wat betreft het gebruik van de methodologie thuis, dit is de meest problematische coatingmethode, omdat het vereist dat een artiest speciale vaardigheden heeft, om nog maar te zwijgen van technische middelen. Aan de andere kant staan \u200b\u200bmeer betaalbare depositiemethoden toe om coatings van dezelfde kwaliteit te verkrijgen - of het nu een beschermende laag of decoratieve stilisatie is.