198230. lajstromszámú szabadalom • Vákuumgőzölögtető ber. vékonyrétegek felvitelére
3 HU 198230 B 4 másik nyílás a géz egy részének áthaladásához és a hordozóra való lecsapódáséhoz. A góz megmaradó része a tégely falán csapódik le a nyílás körül. A tégely fala ebben az esetben eszköz az irányított gözáram létrehozásához. A berendezés két hevítővei rendelkezik, külön a tégely és külön a cső számára. A csövet olyan magas hőmérsékleten tartják, amely lehetővé teszi a gőzölögtetést és a felgőzölendó anyag gőzének kiáramlását a nyílásból. A tégely hőmérsékletét periodikusan növelik a falán lecsapódott anyag lefolyáséig a fal aljáig, ahonnan újra a csőbe kerül és elgőzölög. Azonban például arany felgőzölésekor az arany nedvesíti a wolfram-részeket, az edzésnél mechanikai kötést képeznek, és az arany és a wolfram eltérő hőtágulási együtthatója következtében több felmelegedési ciklus után ez a volframcső roncsoláséhoz vezet. Ezenkívül az arany, amely áthatol a wolframtömitéseken, a berendezést üzemképtelenné teszi. Hogy megakadályozzák a cső roncsolódását és a felgőzölendó anyagnak a tömítéseken való áthatolását, a berendezést nedvesithetetlen anyagból készítik. Ezt valósították meg a 4 412 508 lajstromszámú US szabadalmi leírásban leírt vákuumgőzölögtetés útján vékonyrétegeket felhordó gőzölőgtetó berendezésben. Ez a berendezés egy tengelyirányú fallal két párhuzamos kamrára osztott hengeres grafittokat tartalmaz. Az egyik kamra, a kollimátorkamra funkciója az irányított gőzárara képzése. A hordozó felé áramló gőz számára az oldalfalán nyílás van. A másik kamrában, a tulajdonképpeni gőzölögetető kamrában egy koaxiálisán elhelyezett grafitcső van, amelynek oldalán az étáramló gőz száméra nyílás van, amely egy tengelyen helyezkedik el a kollimátorkamra résével. Ez a tengely pedig merőleges a tok tengelyére. A kollimátorkamra alsó vége tégelyt képez, amely a gőzölögtető kamrába van bekötve a felgőzölendó anyag túlfolyó csatornája fölé. A kamrában a folyékony anyagot wolframkanóc szállítja, mivel a csövet elektromos áram átvezetésével magas hőmérsékleten tartják. A gőz a csövön levő nyíláson való áthaladás után a kollimétorkamrába kerül, ahonnan a gőz egy része a kollimátorrésen keresztül kilép a hordozóra, a fennmaradó rész pedig lecsapódik a kollimátorkamra falára. Ezt a kamrát egy külön hevítő periodikusan átmelegiti, hogy a folyékony anyag túlfolyhasson a kanóc felé. A leírt berendezést arany felgőzölögtetésére alkalmazva az üzemidő nagyon hosszú, mível arany által nem nedvesíthető anyagból, grafitból van. A felgőzőlögtetés útján vékonyréteget felhordó eljárás alatt a gyakorlatban használt felgőzölögtetési sebességek mellett a csőben levő kis (kb. 0,5 mm-es) résből kiáramló gőz viszkózus, vagy közelítőleg viszkózus. Ezért a felgőzölendó anyag gőzáramának intenzitás-eloszlása nem felel meg a nyílás tengelyével bezárt szög koszinuszának, hanem változik a kiáramlási szögek nagyobb koszinuszának megfelelően. Ennek következtében a felgözölögtetett réteg vastagsága nagyon egyenetlen, éspedig annál egyenetlenebb, minél nagyobb a hordozó felülete. Tekintve, hogy a legtöbb, felgőzölögtetésnél használt anyag az olvadási hőmérsékletén elég intenzíven gőzölög, mér magának a kollinátorkamra hőmérsékletének az emelése az anyag olvadási pontja fölé lényegesen megnöveli a felgőzölendó anyag veszteségét a kollimátornyiláson ét történő irányithatatlan gőzkiáramlás miatt. Tájékoztató anyagokból hetvenegy anyag ismert, amelyeket jelenleg rendszeresen használnak felgőzölésre (lásd Handbook of Thin Film Technology edited by Leon I. Maissel and Reinhard Glang, 1970., McGram-Hill Book Company, New York, 1-37., 1-38., 1-66., 1-68. oldal). Ezek közül csak huszonháromnak van az olvadási hőmérsékletén legfeljebb 1,333 Pa gőznyomása. Itt jegyzendő meg, ismert, hogy az anygok (lásd ugyanott, 1-36. oldal) már 1,333 Pa nyomáson intenzíven gőzölögnek. Ezért felgőzölőgtetésnél a többi negyvennyolc anyagnak több a vesztesége. Sok anyagnál, például olyanoknál mint a króm, arzén, néhány oxid, a legtöbb szulfid, szelenid és tellurid esetében a gőznyomás az olvadási hőmérsékleten néhány tíz, S2áz torr, sőt még több. Az ilyen anyagokat gyakorlatilag egyáltalán nem lehet folyadék-regenerélásnak alávetni. Azt is figyelembe kell venni, hogy mint az előzőekben említett US szabadalmi leírásban bemutatták, a gőzölögtető kamra csövének optimális átmérője 1,56 mm. Nagyobb átmérőknél a csőhöz vezetett hő túlfűti a tégelyt és a kollimétorkamrát, így növeli a kollimátorkamrában a gőznyomást, amely végeredményben további veszteségekhez vezet a felgőzölendó anyagban. Ugyanakkor ilyen kicsiny átmérőjű csőben csak kis mennyiségű anyag fér el, ami viszont csak kis vastagságú vékonyréteg felviteléhez elég. Ezért a kollimátorkamrában lévő felgőzölendő anyagot át, kell alakítani folyékony halmazállapotúvá, hogy biztosítsuk a következő adag bevitelét a csőbe, igy a kollimátorkamra hőmérséklet-emelésének műveletét a felgőzölendó anyag olvadási hőmérséklete fölé gyakran kell elvégezni, gyakorlatilag minden felgőzölögtetés után. Ha a felgózöléssel nagyobb vastagságú vékonyréteget kell felvinni, a kollimátorkamra hőmérsékletét az egész felgőzölögtetési folyamat alatt az olvadási pont fölött kell tartani. Ha például a nyomás a kollimátorkamréban 1,333 Pa, akkor magában a kollimátorkamrában elgőzölögtetett anyagnak a kollimétorrésen keresztül történő irányítatlan kiáramlása miatt a veszteség a 70%-ot .is elérheti. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
