Изменение температуры поверхности некоторых материалов в зависимости от анергии электронов

Уменьшение температуры с увеличением энергии электронов связано с увеличением глубины проникновения электронов, при этом максимум температуры находится в глубине тела.

В тяжелых металлах, например в вольфраме, изменение тем­пературы минимально вследствие относительно меньшего пробе­га электронов. Абсолютное значение температуры определяется теплофизическими свойствами материалов. Итак, можно сделать вывод, что при постоянной удельной энергии электронного луча скорость испарения уменьшается с увеличением энергии элек­тронного луча.

Электронно-лучевой испаритель позволяет испарять с высокой скоростью металлы, сплавы, полупроводники и диэлектрики. В электронно-лучевых испарителях, используемых для осаждения пленок, электроны ускоряются в электрическом поле до энергии 5—30 кэВ и фокусируются на поверхности нагреваемого материа­ла или разогревают тигель с помещенным в нем материалом.

Для оценки эффективности работы электронно-лучевого испа­рителя используют два критерия: скорость испарения материала из тигля (г/мин) и скорость осаждения пленки на подложку (мкм/мин).

Первый критерий наиболее объективно характеризует элек­тронно-лучевой испаритель; второй же зависит от давления в си­стеме, расстояния испаритель — подложка, углового распределе­ния потока пара и т. д. Поэтому данные об электронно-лучевых испарителях содержат как скорости испарения материала, так и скорости осаждения материала на неподвижную подложку при расстоянии 250 мм по нормали от испарителя.

Схема электронно-лучевого испарителя с электронной пушкой Пирса для напыления пленок в вакууме показана на рис. ниже.

Электронно-лучевой испари­тель с электронной пушкой Пирса

Электроны, эммитируемые катодом 4, смонтированным на изоляторе 5, вытягиваются ускоряющим полем через отверстие в ано­де 2. Электронный луч1 фокусируется электромагнитной лин­зой 9 и фокусирующим электродом 3 и отклоняется магнитным полем катушки 10 в тигель 11. Так как рассеиваемая на катоде мощность может составлять сотни ватт, то для охлаждения катодной ножки применяют радиатор 6, помещенный в защитный кожух 7, через который вентилятором продувается воздух. Анод может охлаждаться водой, подаваемой через ввод 8. В электрон­но-лучевых испарителях с пушкой Пирса, применяемых в микро­электронике, используют ускоряющие напряжения до 30 кВ.