RU2061786C1 - Method for application of coatings in vacuum and vacuum plant evaporator for its embodiment - Google Patents
Method for application of coatings in vacuum and vacuum plant evaporator for its embodiment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2061786C1 RU2061786C1 RU92006492A RU92006492A RU2061786C1 RU 2061786 C1 RU2061786 C1 RU 2061786C1 RU 92006492 A RU92006492 A RU 92006492A RU 92006492 A RU92006492 A RU 92006492A RU 2061786 C1 RU2061786 C1 RU 2061786C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum
- crucible
- heater
- former
- molecular
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области вакуумной и газоразрядной электриники, в частности, к технологии нанесения тонких пленок, и может быть использовано для выращивания эпитаксиальных слоев в вакууме для модифицирования различных покрытий в процессе их выращивания и для нанесения тонких пленок. The invention relates to the field of vacuum and gas discharge electricians, in particular, to the technology of applying thin films, and can be used for growing epitaxial layers in a vacuum to modify various coatings during their growing and for applying thin films.
Известен способ нанесения покрытий в вакууме, заключающийся в термическом испарении наносимого вещества и последующей конденсации паров на подложке /1/. A known method of coating in vacuum, which consists in the thermal evaporation of the applied substance and the subsequent condensation of vapors on the substrate / 1 /.
Известен также испаритель вакуумной установки для нанесения покрытий, содержащий тигель с нагревателем и тепловые экраны /2/. Also known is the evaporator of a vacuum installation for coating, containing a crucible with a heater and thermal screens / 2 /.
Недостатком способа и испарителя вакуумной установки для нанесения покрытий относятся:
неравномерность нанесения пленок на подложку большой площади, обусловленная тем, что диаметр одиночного потока паров наносимого материала меньше размеров подложки, а распределение интенсивности потока по его сечению близко к конусоидальному;
осаждение и конденсация наносимого вещества на стенках выходного отверстия и трубки, формирующих поток, вследствие их пониженных температур, что приводит к зарастанию выходного отверстия и канала трубки;
недостаточная направленность потока, вследствие его пространственной расходимости, обусловленная малой толщиной стенки отверстия;
инерционность управления интенсивностью потока;
низкая скорость роста пленок сложного состава, вследствие недостаточной химической активности молекул или атомов.The disadvantage of the method and the evaporator of the vacuum installation for coating include:
uneven deposition of films on a large area substrate, due to the fact that the diameter of a single vapor stream of the deposited material is smaller than the size of the substrate, and the distribution of the flow intensity over its cross section is close to conical;
deposition and condensation of the applied substance on the walls of the outlet and the tube forming the flow due to their low temperatures, which leads to overgrowth of the outlet and the channel of the tube;
insufficient directivity of the flow, due to its spatial divergence, due to the small thickness of the wall of the hole;
inertia of flow rate control;
low growth rate of films of complex composition due to insufficient chemical activity of molecules or atoms.
Техническим результатом заявленных изобретений является обеспечение возможности получения равномерного покрытия на подложках большой площади и обеспечение возможности синтезировать покрытия из продуктов диссоциации сложных соединений веществ. The technical result of the claimed inventions is the ability to obtain uniform coatings on substrates of a large area and the ability to synthesize coatings from the products of dissociation of complex compounds of substances.
Это достигается тем, что в способе нанесения покрытий в вакууме, заключающемся в термическом испарении наносимого вещества и последующей конденсации паров на подложке, согласно изобретению, после испарения пары формируют в ряд перекрывающих друг друга молекулярных потоков. This is achieved by the fact that in the method of coating in vacuum, which consists in the thermal evaporation of the applied substance and the subsequent condensation of vapors on the substrate, according to the invention, after evaporation, the vapors are formed into a series of overlapping molecular flows.
Пары веществ, имеющих сложные соединения, одновременно с формированием в ряд молекулярных потоков, диссоциируют на составляющие. Pairs of substances having complex compounds, simultaneously with the formation of a series of molecular flows, dissociate into components.
В испаритель вакуумной установки для нанесения покрытий содержащий тигель с нагревателем и тепловые экраны, согласно изобретению, на выходе тигля соосно введен формирователь молекулярных потоков в виде металлического цилиндра, внутри которого параллельно его продольной оси установлены металлические трубы, а его внутренняя полость представляет собой тепловую трубку, причем формирователь снабжен нагревателем. In the evaporator of a vacuum coating system comprising a crucible with a heater and heat shields according to the invention, a molecular flow former in the form of a metal cylinder is inserted coaxially at the outlet of the crucible, inside of which metal pipes are installed parallel to its longitudinal axis, and its internal cavity is a heat pipe, moreover, the shaper is equipped with a heater.
Изобретение поясняется чертежом, где изображен испаритель вакуумной установки для нанесения покрытий. The invention is illustrated in the drawing, which shows the evaporator of a vacuum installation for coating.
Внутрь тигля 1 с нагревателем 2 помещается наносимое /испаряемое/ вещество. На держателе 3 смонтированы тепловые экраны 4 и плоские экраны 5. На выходе тигля 1 и соосно ему введен формирователь 6 молекулярных потоков в виде металлического цилиндра, внутри которого параллельно его продольной оси установлены металлические трубки 7, диссоицаторы и формирователи молекулярного потока одновременно, а внутренняя полость формирователя 6 представляет собой тепловую трубку 8, причем формирователь имеет нагреватель 9. В вакуумной камере 10, откачиваемой непрерывно системой 11 вакуумирования закреплена подложка 12. Inside the crucible 1 with the heater 2 is placed applied / evaporated / substance. Thermal screens 4 and flat screens 5 are mounted on holder 3. At the outlet of crucible 1 and coaxial to it, a molecular flow former 6 is introduced in the form of a metal cylinder, inside of which metal tubes 7, dissociators and molecular flow former are installed parallel to its longitudinal axis, and the internal cavity the shaper 6 is a heat pipe 8, and the shaper has a heater 9. In the vacuum chamber 10, pumped continuously by the evacuation system 11, the substrate 12 is fixed.
Способ реализован следующим образом. The method is implemented as follows.
Испаряемое вещество 13 помещают в тигель 1, тигель закрывают формирователем 3 молекулярных потоков и помещают внутрь камеры 10. В камере создают вакуум с помощью системы 11 вакуумирования. Теплоизлучение снижается экранами 5 и 4. Молекулярные потоки формируются формирователем 3. При необходимости, повышая температуру формирователя 3 с помощью тепловых трубок 8 и их нагревателя 9, диссоциируют сложные соединения исходного вещества на составляющие. The evaporated substance 13 is placed in the crucible 1, the crucible is closed by the molecular flow former 3 and placed inside the chamber 10. A vacuum is created in the chamber using the vacuum system 11. The heat radiation is reduced by screens 5 and 4. Molecular flows are formed by the shaper 3. If necessary, increasing the temperature of the shaper 3 using heat pipes 8 and their heater 9, dissociate complex compounds of the starting material into components.
Пример конкретного выполнения установки. Вакуумная камера представляет собой герметичный объем, откачиваемый паромасляным и форвакуумным насосами. Нагреватель тигля спирального типа с прямым пропусканием тока через спираль. Тепловые цилиндрические экраны выполнены из танталовой фольги толщиной 50 мкм, а плоские экраны из листового никеля с повышенной отражательной способностью. В тигель помещается наносимое вещество. Формирователь молекулярных потоков представляет собой металлический цилиндр, внутри которого параллельно его продольной оси установлен ряд металлических трубок. На внутренних стенках этих трубок пары вещества диссоциируют. Полость, образованная наружными стенками трубок и внутренней стенкой формирователя, представляет собой тепловую трубку. Формирователь снабжен нагревателем. Диаметр многоканального угла 150 мм, диаметр трубок-диссоциаторов 0,5 мм. Высота многоканального узла 50 мм. Полость тепловой трубки на 0,9 объема заполнена расплавом олово-свинцового припоя /ПОС/. Перегрев до любой o# температуры в диапазоне 300-700oС этого расплава осуществляется нагревателем трубки мощностью 100 Вт. Нагреватель выполнен из нихромного провода толщиной 0,3 мм, изолированного электрически от стенок тепловой трубки 5 слоем алунда.An example of a specific installation. The vacuum chamber is a sealed volume pumped by steam-oil and fore-vacuum pumps. Helical crucible heater with direct current flow through the spiral. Thermal cylindrical screens are made of tantalum foil with a thickness of 50 μm, and flat screens of sheet nickel with high reflectivity. The applied substance is placed in the crucible. The molecular flow former is a metal cylinder inside which a series of metal tubes are installed parallel to its longitudinal axis. Vapors of substance dissociate on the inner walls of these tubes. The cavity formed by the outer walls of the tubes and the inner wall of the former is a heat pipe. The shaper is equipped with a heater. The diameter of the multi-channel angle is 150 mm, the diameter of the dissociator tubes is 0.5 mm. The height of the multi-channel assembly is 50 mm. The cavity of the heat pipe to 0.9 volume is filled with a tin-lead solder melt / POS /. Overheating to any o # temperature in the range of 300-700 o From this melt is carried out by a tube heater with a power of 100 watts. The heater is made of a 0.3 mm thick nichrome wire insulated electrically from the walls of the heat pipe 5 with a layer of alunda.
Пример 1 осуществления способа. Example 1 of the method.
Для получения пленок винила-Т8 в тигель загружается 200 мг порошкового наносимого вещества. Вакуум в камере создается на уровне 10 Па. Испарение винила осуществляли при температуре испарителя 110oС в течение 10 мин. В этом режиме формирователь 3 использовался только для образования молекулярных потоков. При толщинах пленок 0,3 мкм неравномерность не превышала 2% по площади подложки диаметром 150 мм.To obtain T8 vinyl films, 200 mg of the applied powder is loaded into the crucible. The vacuum in the chamber is created at 10 Pa. Vinyl was evaporated at an evaporator temperature of 110 ° C. for 10 minutes. In this mode, shaper 3 was used only for the formation of molecular flows. At a film thickness of 0.3 μm, the non-uniformity did not exceed 2% over the area of the substrate with a diameter of 150 mm.
Пример 2. Example 2
Для получения пленок из полипараксилилена /ППК/ обеспечивали упругость паров внутри тигля на уровне 10 Па. Такая упругость паров потребовала разогрева тигля до температуры 400oС. Для управления процессов роста пленки и остановки его в заданной толщине покрытия включался нагреватель тепловых трубок. Температуру их стенок поднимали до 430oС. При этой температуре на стенках происходит диссоциация паров ППК на газообразные компоненты, откачиваемые вакуумной системой. Процесс роста пленки прекращается и может быть возобновлен только после снижения температуры трубки ниже 400oС. Вследствие малой инерционности тепловой трубки процесс управления интенсивностью потока отличается быстродействием.To obtain films of polyparaxylylene / PPC / provided vapor pressure inside the crucible at a level of 10 PA. This vapor pressure required heating the crucible to a temperature of 400 o C. To control the processes of film growth and stop it in a given coating thickness, a heat pipe heater was switched on. The temperature of their walls was raised to 430 o C. At this temperature on the walls there is a dissociation of VAP vapors into gaseous components pumped out by a vacuum system. The film growth process stops and can only be resumed after the temperature of the tube drops below 400 o C. Due to the low inertia of the heat pipe, the process of controlling the flow intensity is fast.
Пример 3. Example 3
Формировали молекулярный поток паров иодида калия, в котором помимо молекул содержатся продукты диссоциации этого соединения, т.е. йод и калий, а также ионы этих элементов. В тигель загружали 5 г исходного вещества, затем разогревали тигель до 600oС, а формирователь до 800oС. На внутренних стенках каналов молекулы паров частично диссоциируют, а часть продуктов диссоциации вследствие поверхностной ионизации превращается в ионы. При приложении к держателю подложки ускоряющего напряжения 100 В в положительные ионы К+ способствуют формированию на подложке с повышенной скоростью бездефектной пленки KJ. Она обладает равнотолщинностью по всей площади диаметром 150 мм. Загруженной массы наносимого соединения достаточно для 7 часов непрерывной работы источника.A molecular vapor stream of potassium iodide was formed, which in addition to the molecules contains the products of dissociation of this compound, i.e. iodine and potassium, as well as ions of these elements. 5 g of the starting material was loaded into the crucible, then the crucible was heated to 600 ° C, and the former was heated to 800 ° C. On the inner walls of the channels, the vapor molecules partially dissociate, and some of the dissociation products turn into ions due to surface ionization. When an accelerating voltage of 100 V is applied to the substrate holder, the positive K + ions contribute to the formation of a defect-free KJ film on the substrate with an increased speed. It has equal thickness over the entire area with a diameter of 150 mm. The loaded mass of the applied compound is sufficient for 7 hours of continuous operation of the source.
Применение данного изобретения позволяет получать равномерные покрытия на больших площадях, а использование формирователя молекулярных потоков позволяет управлять процессом роста пленок и синтезировать покрытия из продуктов диссоциации сложных соединений веществ. The application of this invention allows to obtain uniform coatings over large areas, and the use of a molecular flux former allows controlling the process of film growth and synthesizing coatings from the products of dissociation of complex compounds of substances.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92006492A RU2061786C1 (en) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | Method for application of coatings in vacuum and vacuum plant evaporator for its embodiment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92006492A RU2061786C1 (en) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | Method for application of coatings in vacuum and vacuum plant evaporator for its embodiment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2061786C1 true RU2061786C1 (en) | 1996-06-10 |
RU92006492A RU92006492A (en) | 1997-01-10 |
Family
ID=20132132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92006492A RU2061786C1 (en) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | Method for application of coatings in vacuum and vacuum plant evaporator for its embodiment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2061786C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2481901C2 (en) * | 2008-06-03 | 2013-05-20 | Айкстрон Аг | Method and device for deposition of polyparaxylylene thin layers of those of substituted polyparaxylylene |
-
1992
- 1992-11-06 RU RU92006492A patent/RU2061786C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры/Под ред. Л.Ченга, Н.Плока.- М., Мир, 1989, с.39, рис.1. Попов В,Ф., Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии.- М., Высшая школа, 1988, с.241-243, рис.8.7, 8.8. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2481901C2 (en) * | 2008-06-03 | 2013-05-20 | Айкстрон Аг | Method and device for deposition of polyparaxylylene thin layers of those of substituted polyparaxylylene |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4655893A (en) | Cubic boron nitride preparation utilizing a boron and nitrogen bearing gas | |
US4236994A (en) | Apparatus for depositing materials on substrates | |
US3310424A (en) | Method for providing an insulating film on a substrate | |
US4415420A (en) | Cubic boron nitride preparation | |
US5993622A (en) | Apparatus for coating a web on a rotating drum by plasma assisted vapor deposition | |
US5952061A (en) | Fabrication and method of producing silicon films | |
KR101323249B1 (en) | The method and apparatus to fabricate superconducting coated conductor | |
RU2061786C1 (en) | Method for application of coatings in vacuum and vacuum plant evaporator for its embodiment | |
US5542979A (en) | Apparatus for producing thin film | |
US3980044A (en) | Apparatus for depositing thin coats by vaporization under the simultaneous action of an ionized gas | |
EP0029747A1 (en) | An apparatus for vacuum deposition and a method for forming a thin film by the use thereof | |
JP3203286B2 (en) | Thin film forming apparatus, crucible for evaporation source thereof, and method for forming thin film of sublimable evaporation material | |
KR100518147B1 (en) | Evaporation apparatus, organic material evaporation source, and method of manufacturing thin organic film | |
JP3788835B2 (en) | Organic thin film manufacturing method | |
FR2557149A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR DEPOSITING, ON A SUPPORT, A THIN LAYER OF A MATERIAL FROM A REACTIVE PLASMA | |
JP7130899B2 (en) | Plasma device | |
JPH0992133A (en) | Manufacture of plasma display panel | |
RU2653399C2 (en) | Method of amorphous oxide of aluminum coating by reactive evaporation of aluminum in low pressure discharge | |
EP1433524B1 (en) | An organic material evaporation source | |
JPH0417669A (en) | Film forming method using plasma and rf ion plating device | |
JP2548387B2 (en) | Liquid crystal alignment film manufacturing equipment | |
JPS5941509B2 (en) | Equipment for depositing highly adhesive, particularly hard carbon layers over large areas | |
JPS61186472A (en) | Apparatus for producing non-crystalline film deposited by evaporation | |
SU901352A1 (en) | Coating device | |
RU2000850C1 (en) | Device for forming poly-p-xylylene coatings |