RU2002519C1 - Способ получени покрытий из поли-N-ксилилена - Google Patents

Description

поверхностного подвода энергии к газовому потоку (по способу-прототипу) на объемный . Это позвол ет значительно сократить размеры зоны разложений ПДПК, а вместе с этим и энергию, затрачиваемую на разложение . С другой стороны, энерги , передаваема  многоатомной молекуле от нагретой стенки, распредел етс  на колебательную (полезную, привод щую к разложению ПДПК на ПК) и поступательную (бесполезную , повышающую температуру газа). В то же врем  при подводе энергии от плазмы основной канал выгл дит следующим образом: возбуждение молекулы ПДПКускорен- ным электроном: релаксаци  электронного возбуждени  в колебательное; разложение молекулы ПДПК на 2 молекулы ПК. Таким образом, в данном случае повышени  поступательной энергии молекулы не происходит . При этом стенки реактора должны быть нагреты только до температуры 430...500 К с целью исключени  конденсации ПДПК, что на 400...500 К ниже, чем в известном процессе . Нагрев до температуры выше 500 К не вли ет на процесс пленкоосаждени  и вызывает бесполезные затраты энергии. Естественно , что энерги , необходима  дл  нагрева и поддержани  температуры в за вл емых пределах, требуетс  значительно меньший эффект от конструкционных особенностей сравниваемых установок и, в частном случае (примеры 1 ...4), достигает 90% и более. Затраты энергии на поддержание плазмы электрического разр да значительно меньше и, даже с учетом К.П.Д. источника питани  (50...95% в зависимости от частоты, конструкционных особенностей и качества согласовани  нагрузок) составл ют малую дозу сэкономленной на нагревател х энергии (примеры 1...4). Кроме того, плазма не обладает тепловой инерцией, что значительно уменьшает-врем  остывани  установки.

Количество теплоты Q, переносимое потоком мономера, пропорционально разнице температур в зоне разложени  (Ti) и осаждени  (Та):

Q CM(Ti - Та)

где с - теплоемкость, М - масса.

Уменьшение температуры в зоне разложени  (ТО с 820... 1000 К до 430...500 К при сохранении температуры в зоне осаждени  ) 275...300 К приводит к снижению теплосодержани  мономера в 2,5..5 раз. Это обеспечивает уменьшение теплового потока на подложку, благодар  чему снижаетс  перегрев участков с затрудненным теплоотво- дом. Выравнивание температурного пол 

на поверхности издели  приводит к выравниванию скорости осаждени  и толщины формируемого покрыти  на издели х сложной конфигурации. В частном случае (при- 5 мер Б и 6) толщина ППК-покрыти , осажденного на конце тонкой длинной ножки по известному и за вл емому способу, отличаетс  почти в 4 раза.

Дл  стабильного зажигани  и устойчи10 во го горени  разр да особенно в начале процесса, в зоне разложени  может подаватьс  вспомогательный плазмообраэую- щий инертный газ, например, аргон.

ГКр и м е р 1 (контрольный). В зону

5 сублимации установки помещают керамический тигель с 1 г ПДПК. Образец в виде полированной алюминиевой пластины закрепл ют на охлаждаемом до температуры 280 К столике. Герметизируют установку и

0 откачивают ее до давлени  2...3 Па. Зону сублимации разогревают до температуры 440 К, зону разложени  - до 870 К, камеру осаждени  - до 320 К.

Процесс нанесени  покрыти  ведут в

5 течение 60 мин, после чего выключают нагрев всех зон. После остывани  установки (1 ч) разгерметизируют камеру осаждени  и извлекают образец с покрытием.

П р и м е р 2. Установка отличаетс  от

0 приведенной выше уменьшенной в 5 раз длиной зоны разложени  и наличием электродных устройств. Загрузка и подготовка установки такие же, что и в примере 1. Зоны сублимации и разложени  нагревают до

5 одинаковой температуры 440 К, камеру осаждени  - до 320 К. В зоне разложени  зажигают разр д, питаемый ВЧ-генерато- ром частотой 40,68 МГц. Процесс нанесени  покрыти  ведут в течение 60 мин, после чего

0 выключают нагрев всех зон и по достижении температуры в зоне пиролиза 370 К (5 мин снимают напр жение с электродов. После остывани  установки (30 мин) извлекают образец с покрытием,

5П р и м е р 3. Услови  те же, что и в

примере 2. Разр д питаетс  напр жением частотой 50 Гц.

П р и м е р 4. Услови  те же, что и примере 2. Разр д питаетс  напр жением

0 посто нного тока.

П р и м е р 5. Услови  и параметры процесса те же, что и в примере 1. Покрываемый образец - полированна  алюминиева  пластина с закрепленной на ней

5 микросхемой а корпусе типа 2 выводами вверх.

П р и м е р 6. Услови  и параметры процесса те же, что и в примере 2. Покрываемый образец - полированна  алюминиева  пластина с закрепленной на ней

микросхемой в корпусе типа 2 вывбдами вверх.

Исходные данные процессов и результаты измерени  толщины нанесенных покрытий сведены в таблицу.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ (примеры 2-4) обеспечивает снижение энергопотреблени  на стадии разложени  ПДПК в 10 - 12 раз. сокращение габаритов установки. Снижение энергопотреблени  установкой в целом (без вакуумного оборудовани ) составл ет 6-7 раз, что в абсолютных цифрах дл  двух сравниваемых способов в расчете на единицу массы покрыти  на изделии составл ет 1250 к8т ч/кг. Еще более существенный технико-экономический эффект обеспечивалс  повышением равнотслщинности покрытий на издели х сложной конфигурации. Дл  достижени  такой же равнотолщинности по способу прототипу необходимо делать перерывы в процессе нанесени  дл  остывани  участков с затрудненным теплоотводом. Соотношение времени работы и охлаждени  зависит от давлени  паров п-ксилилена, и особенностей издели  и устройства охлаждени . Дл  изделий, подобных используемым в примерах 5 и 6, это соотношение может достигать 1:1. Если учесть также тепловую инерционность при запуске и остановке устройств, реализующих способпротртип и предлагаемый способ, то на издели х сложной конфигурации производительность последнего может быть вдвое выше, чем у первого.

(56) Патент США №3178374, кл. 260-2, 1965.

Кардаш И.Е,, Пебалк А.В., Праведников

А.Н, Хими  и применение поли-п-ксилиленов ./В кн. Итоги науки и техники, т.19. М.,

1984. с.65- 150.

Патент США fsk 3440295, кл. 585-410,

1969,

Патент США № 3342754, кл. 260-2. 1967.

Примеры осуществлени  способа