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 PDF

Info

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
Application number
RU92006492A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU92006492A (en
Inventor
В.Ф. Попов
А.К. Кассациер
Original Assignee
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им.В.И.Ульянова (Ленина)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им.В.И.Ульянова (Ленина) filed Critical Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им.В.И.Ульянова (Ленина)
Priority to RU92006492A priority Critical patent/RU2061786C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2061786C1 publication Critical patent/RU2061786C1/en
Publication of RU92006492A publication Critical patent/RU92006492A/en

Links

Abstract

FIELD: vacuum and gas-discharge electronics, particular, technology of application of thin films, applicable in growing of epitaxial layers in vacuum for modification of various coatings in the process of their growing and for application of thin films. SUBSTANCE: after evaporation, pores are formed in a row of molecular flows overlapping one another. Pores of substances having complex compounds simultaneously with formation into a row of molecular flows dissociate into components. Introduced coaxially into evaporator of vacuum plant at the outlet of crucible 1 is former 3 of molecular flows in form of metal cylinder accommodating tubes 7 parallel to its longitudinal axis and presenting a thermal tube 8. Former 3 has heater 9. Evaporated substance 13 is placed into crucible 1. Created in chamber 10 is vacuum. Whenever required, complex compounds of initial substance are dissociated into components by raising the temperature of former 3 with the help of thermal tubes 8 and their heater 9. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 1 dwg

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)

1. Способ нанесения покрытий в вакууме, заключающийся в термическом испарении наносимого вещества и последующей конденсации паров на подложке, отличающийся тем, что после испарения пары формируют в ряд перекрывающих друг друга молекулярных потоков. 1. 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, characterized in that after evaporation the vapors are formed into a series of overlapping molecular flows. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пары веществ, имеющих сложные соединения, одновременно с формированием в ряд молекулярных потоков, диссоциируют на составляющие. 2. The method according to claim 1, characterized in that the pairs of substances having complex compounds, simultaneously with the formation of a series of molecular flows, dissociate into components. 3. Испаритель вакуумной установки для нанесения покрытий, содержащий тигель с нагревателем и тепловые экраны, отличающийся тем, что в него на выходе тигля соосно введен формирователь молекулярных потоков в виде металлического цилиндра, внутри которого параллельно его продольной оси установлены металлические трубки, а его внутренняя полость представляет собой тепловую трубку причем формирователь снабжен нагревателем. 3. The evaporator of the vacuum coating system, comprising a crucible with a heater and heat shields, characterized in that the molecular flow former in the form of a metal cylinder is coaxially inserted at the outlet of the crucible, inside of which metal tubes are installed parallel to its longitudinal axis, and its internal cavity represents a heat pipe and the shaper is equipped with a heater.
RU92006492A 1992-11-06 1992-11-06 Method for application of coatings in vacuum and vacuum plant evaporator for its embodiment RU2061786C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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