Испарители с резистивным нагревом

Нагрев электропроводящего тела, обладающего высоким электрическим сопротивлением при прохождении через него тока, называется резистивным. Для этого используют переменный ток. Преимуществами являются высокий КПД, низкая стоимость оборудования, безопасность в работе. Ограничивающими факторами является возможность загрязнения наносимой пленки материалом испарителя и малый его ресурс работы. Испарители этого типа могут быть с прямым и косвенным нагревом. Материалы, используемые для изготовления испарителя должны обладать определенными свойствами:

1. Испаряемость материала испарителя должна быть пренебрежимо малой при температурах испарения;

2. Материал испарителя должен хорошо смачиваться испаряемым веществом;

3. Отсутствие каких-либо химических реакций между этими материалами.

Для их изготовления используется: вольфрам, тантал, молибден. Испарители с непосредственным нагревом (рис. 7) представляют собой проволоку или ленту- 3 испаряемого материала, вставленную титановые контактные зажимы- 1 и закреплены винтами- 2. Для снижения тепловых потерь и ограничения потока пара- 4 в направлении к подложке служит многослойный экран- 6. Испарители с косвенным нагревом нагревают испаряемое вещество за счет теплопередачи от нагревателя. Они позволяют испарять вещества в виде порошка, гранул, проволоки, ленты. (рис. 8). Проволочные испарители применяют для веществ, которые смачивают материал нагревателя. За счет сил поверхностного натяжения испаряемый материал в виде капли удерживается на испарителе. Вольфрамовый проволочный нагреватель состоит из цилиндрической проволочной спирали- 2, которую отогнутыми концами- 1 вставляют в зажимы. Испаряемое вещество в виде гусариков- 3 навешивают на спираль. Снизу располагают ограничивающий экран- 7 с боков экрана- 5. Достоинство- простота конструкции и возможность быстрой модификации нагревателя. Кроме того, они хорошо компенсируют тепловое расширение и сжатие. Ленточные испарители применяют к материалам плохо удерживающимся на проволочных испарителях, а также диэлектриков. Наиболее распространенным материалом для них является фольга, с углублениями в виде полусфер и коробочек (рис. 9). При напылении диэлектрика (например, SiO₂) велика вероятность их разбрызгивания, поэтому используют испарители сложной формы (рис. 10). Его изготавливают из ленты в виде коробочки- 1, в которую засыпают испаряемое вещество- 5. Сверху коробочка закрывается одно- или двухслойным экраном- 3 с отверстиями- 2, в которые выходят пары- 4. Лабиринтные испарители выполняют в виде коробочки- 1 (рис. 11). По краям которой имеются лапки- 2, для подсоединения к тока подводу. Сверху коробочка накрыта крышкой- 5, имеющие боковые и нижний экран-6, для снижения тепловых потерь. В верхней части имеются два патрубка- 3 в которые засыпаются испаряемый материал- 7 и патрубок- 10 через которые выходят пары испаряемого материала, предварительно проходящие по лабиринту между экранами- 8 и 9. В производстве часто необходимо наносить пленки, состоящие не из одного, а из нескольких веществ или сплавов. В следствие различной упругости пара компонентов сплава состав пленки может значительно отличаться от исходного. Для устранения этого недостатка используют метод микро дозирования (рис. 12). Сущность метода состоит в том, что из дозатора- 4 на ленточный испаритель-5 дискретно сбрасывают небольшие порции порошка- 1 в результате чего на подложке- 3 последовательно осаждаются очень тонкие слои. Каждый не равномерный по химическому составу, однако уже в процессе нанесения за счет диффузии химический состав выравнивается. Основной недостаток метода- сложность регулировки дозатора, поэтому для испарения большого количества диэлектрических материалов используют тигли из тугоплавких материалов или кварца, графита. В испарителе с тиглями (рис. 13) нагреватель в виде улитки- 1 располагается в тигле- 2, куда заливается испаряемый материал. В испарителе второго типа нагреватель в виде конусообразной спирали- 1 расположен с внешней стороны тигля- 2. При равной мощности питания первый испаритель нагревается до более высокой температуры, у второго отсутствует контакт нагревателя с испаряемым веществом.