Учебники по популярным профессиям
на asv0825.ru

Граверное дело
Учебник

       

20. Метод катодного распыления

. Этот метод представляет собой распыление материала катода при газовом разряде вследствие бомбардировки катода положительными ионами. Бомбардирующие ионы, проникая в глубь вещества и взаимодействуя с атомами, смещают их. Эти атомы, в свою очередь, вызывают новые смещения и т. д.

Катодным распылением чаще всего наносят на подложки слой платины или золота. Работу производят на специальных установках. Распыляемым веществом является электрод, имеющий высокое отрицательное напряжение. Нагрев вещества производят методом электронной бомбардировки. Процесс катодного распыления происходит в вакуумной среде при энергии ионов выше порога распыления, который зависит от физико-механических свойств распыляемого вещества и может колебаться от единиц до нескольких десятков электрон-вольт. Основной характеристикой катодного распыления является коэффициент распыления, который зависит от массы и энергии бомбардирующих ионов, угла падения их на подложку, массы атомов вещества подложки, температуры, состояния поверхности и чистоты катода (мишени).

Для получения качественного напыляемого слоя аппаратура должна быть очищена от пыли длительным прогреванием всей вакуумной системы и промывкой внутренних поверхностей вакуумного колпака. Наличие пыли, масла и различных пятен на поверхности колпака приводит к газовыделениям, поэтому для хорошего очищения прогрев установки желательно проводить при температуре выше рабочей.

Весь технологический процесс катодного напыления слоев на заготовку происходит в три этапа: 1) переход напыляемого металла из твердой фазы в газообразную: 2) распространение частиц в рабочем пространстве; 3) конденсация распыленного металла на подложке

Распыление необходимо начинать после того, как на поверхности катода установятся стационарные условия. До этого момента заготовку закрывают специальной заслонкой. Форма катода оказывает существенное влияние на скорость распыления. Лучшими являются проволочные катоды, хотя они и не обеспечивают равномерного распыления.

Принципиальная схема вакуумной установки дли испарения и распыления

Рис. 24. Принципиальная схема вакуумной установки дли испарения и распыления

Рассмотрим принципиальную схему вакуумной установки для нанесения покрытий испарением и распылением (рис. 24). Она состоит из резервуара (колпака), в котором происходит процесс образования пленки, аппаратуры, создающей необходимое разрежение в резервуаре и подколпачной аппаратуры — испарителя, держателя деталей, поглотителя и устройств для контроля качества пленки: Колпак 17 установки может быть стеклянным или металлическим. Наибольшее распространение получили стеклянные колпаки, так как позволяют наблюдать процесс распыления или испарения. Колпак монтируется на основании 20 — стеклянной или металлической плите, на которой устанавливается стенд 8 для фиксации деталей, экран 11, устройство для ионной бомбардировки и фотометрическое устройство, узел крепления испарителя 15 и катода. Кроме того, к плите присоединяются ввод 19 для вакуумной системы, вводы для электропитания и в установках для катодного распыления вводы для инертного газа.

Все металлические детали, располагаемые в подколпачном пространстве, в установке для катодного распылителя должны быть изготовлены из алюминия и изолированы стеклянными трубками или пластинками для устранения возможности их распыления. Для предохранения поверхностей деталей 10 от возможного загрязнения в начале процесса катодного распыления или испарения, когда происходит очистка распыляемого или испаряемого вещества 13, между ним и деталями помещен экран 11. Кольцо 12 устройства 16 является одним из электродов при ионной бомбардировке (тренировке) поверхностей деталей для удаления с них газов.

При бомбардировке испаритель 15 или катод 14 отключают, а кольцо 12 поворотом вокруг оси 18 устанавливают перед деталями. Причем при включении в электрическую сеть кольцо служит катодом, а держатели 9 деталей — анодом. После тренировки кольцо переводят в исходное положение. Если же установка не работала длительное время, то для удаления газов с поверхностей подколпачной аппаратуры необходимо провести тренировку их разрядом в газе. Держатели деталей имеют разнообразную конструкцию, но наиболее удобны универсальные держатели, представляющие собой систему перекрещивающихся планок, расстояние между которыми можно регулировать соответственно размерам деталей.

Насос высокого давления 27 включается последовательно с насосом предварительного вакуума, создающего необходимое разрежение в установке. Вначале газ откачивают из-под колпака (одна стрелка), только насосом предварительного вакуума 1 через трубопроводы 7 и 2 и вентиль 4. При этом краны 21, 3 и 24 закрыты, а все пространство, замкнутое между кранами, должно быть предварительно разрежено. Добившись нужного вакуума, закрывают вентиль 4, открывают вентили 21 и 24, включают высоковакуумный насос 27 и откачивают газ (две стрелки) через трубопроводы 22, 26, 25 форвакуумного насоса 1. При этом краны 3 и 4 должны быть закрыты. Значение вакуума в установке контролируют при помощи вакуумметров: ртутного 23 (для грубой оценки) и ионизационного термопарного 6 (для точной оценки).

При нанесении пленки испарением помещают держатель с деталями на стенд, собирают испарительную систему, загерметизировав установку и откачав из нее воздух. Пары влаги удаляют из подколпачного пространства с помощью поглотителя, а разрежение контролируют измерителем высокого вакуума 6, работающим при открытом кране 5. Получив предварительное разрежение, вводят в действие тренировочное кольцо 12 и высоким напряжением ведут бомбардировку разрядом в газе После тренировки поверхностей в течение нескольких минут повышают разрежение, а затем, отводя кольцо 12 в сторону, вводят перед деталями 10 экран И и включают испарительную систему.

Удалив испарением внешний загрязненный слой вещества, отводят экран и начинают осаждать вещество пленки на поверхность деталей, В процессе испарения, который обычно протекает с большой скоростью, фотометрическим устройством контролируют качество пленки. После окончания испарения закрывают все краны, выключают насос 1 и впускают воздух в насос через кран 3.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru