Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок (1051250), страница 29
Текст из файла (страница 29)
2-36 изображен выпускаемый отечественной промышленностью магнитный электроразрядвый манометр ММ-8. Корпус 8 манометра, ~помещенный в зазор постоякного магнита 4, является катодом, В центре мацомевра расположен прямоугольный анод 1, окруженный коробчатым коллектором 2, имеющим отдельный изолированный ввод. Диапазон измеряемых давлений разбит на три поддиапазона.
1. Прн давлении ат 5 1О ' до !О-' м.ч рт. сг. измеряется суммарный ток корпуса и коллектора прн напряжении на аноде 2 500 в. 2. При давлении от 10-а до 10 а мм рг. ст. также измеряетсл суммарный ток, но на анод подается напряжение 800 в. 3. При давленви !О-а †! мм рт ст. измеряется талька ток кал. лектора при напряжении на аноде 800 в. Следует иметь в виду, что точность измерения давления с помощью манометров этого типа сравнительно невысока. Так, например, индивидуальные градуировочные кривые отличаются по давлению от типовой градуированной кривой на 30 — 50с!о Существенное расширение диапазона в сторону малых давлений (вплоть до 1О 'т мм рт. гт.) бычо достигнуто за счет использования двухкамерных манометров.
Нзображеннйй на рис 3-27 двухкамерный манометр имеет два анода 4 н 5, кааксиально расположенные в двух камераы имеющих катодную пластину 8, с отверстием в центре. Большан (веркняя) камера ! манометра предназначена для 144 измерения малых давлений (до 1О-' мм рт. ст.). Малая (нижняя) камера 2 служит для измерения больших давлений (до 5 1О-х мм рг. ст.).
Через отверстие в общей катоднай пластине зарлжевныг части. цы из высокавакуумной (большой) камеры могут проникать в малую камеру, чем обеспечивается возникновение в ней устал. чивого разряда при давлении около 1О-' мм рг. ст, Напряжение на аноды подаегся от общего источника питаппч через раздельные ограничительные резисторы Ию и Ию Прн низких давленнлх разрядныи ~ок обусловлен работал толь.а одной большой (высакавакуумной) камеры Па мере повышения давления дальнсишее увеличение тока, обеспечиваемое работай больпюй камеры, ограничиваетсл большим сопро.
тпвлением резистора Из~ С давления 5 10-' мм рг. сг., начинает работать чалая камера, обеспечивая монотонное возрастание разрядного тока 2 вплоть до давления 5 1О-а.нм рт. ст. В некоторых конструкциях манометров заземленный корпус прибора является ано. доль в центре которого помещен рамочный катод.
Снаружи анода на него надевается настоянный магнит В частности, такое устройство имеет выпускаемый отечественной промышленностью разборный манометр ММ-15, использующий магнетронный Рнс. 2-36. Магнитный эчектроразпринцип движения электронов рядный манометр с секционпроМанометр имеет постоянньш ванными катодами. режим питания и измеряет давления в диапазоне 10 ' — 1О-з мм рг. ст. Как уже указывалось, минимальное давление, которое удается намерить двухкамерным манометром, составляет 10 †' мм рг. сг.
При более нязких давлениях ток электронов, эмитгированных из катода, вследствие действия электрического поля превышает ионный ток. Поэтому для измерення сверхнизких давлений используются спепиальные магнитно-злектроразрядные манометры инверсно-магнетронного типа. Система электродов манометра (рнс. 2-38) состоит из анода 2 в виде стержня, который расположен вдоль оси цилиндрического катода 1. Цилиндрический катод закрыт с обеих сторон н имеет в основаниях отверстия, через которые проходит анод. В заваре между основанпллш катода н анодолз находятся два корот- 10 — 261 !45 Таблица 2-6 ло <. в<" ой~ «Со а ол зо л е', сок ой й в~'.
5 со о" о с«о ««. з. с о оой и« с 8 о сй' «л <- л Длз ИОНН- ззцзоц- ного лм аочетре :<М-2 д» ззцзоц. ао«о мелом«тра ЛМ.2 Газ Гзз 1,00 1,00 1,49 ' 0,47 0,44 Воздух н, Н СН, Не С,Н, СО С,Н, СН Нз Аг СО, 1,00 0,27 802 Кг < !2 Ке Оз С), В<2 Н<.1 СС!4 БР СС!, <ореол 1,92 0,92 2,76 1,32 1,98 1,00 2,71 1,074 0,80 0,85 0,33 0,70 0,54 0,21 О 26< 0,24 0,45 1,28 1,!О 0,89 1,64 0,76 1.67 1,03 1,!6 1,27 1,41 0,64 1,06 О,)8 0,25 <1«е 1,17' 1,3! 1,!7 1,58 Зцзчезлз определены тееретзчесзи. Рис. 2-38. Устройство инверсно-магнетронно- го манометра.
147 ких полых цилиндра, соединенных с вспомогательным катодам о, который полностью окружает основной катод. Основной катод заземлен через измерителы<ый прнбор, вспомогательный — заземлен непосредственно. На анод подано напряжение 6 кв. Система помещена в аксиальпое магнитное поле напряженностью 2 000 э.
При такой конфигурации электродов из общего разрядного тока исключается ток автоэлектроннон эмиссии. Величина разрядного тока в широком диапазоне давлений пыра<кается формулой (=Кр., причем л пе зависит от аиодного напряжения и от конфигурация эдсстро.ча и: ч бо.чьшннства газов лежит в пределах 1,1 — 1,4. Рис.
2-37. Двухкамерный магнитный электроразрядиый манометр. С помощью подобного рода манометра были зарегистрированы та. ки, соответствующие давлению 5 10-'4 мм рг. «г. Отечественная промышленность выпускает инверсно-магнетронный манометр ММ-!4С, предназначенный длл измерения давленая в диапазоне 1О-' — !О-" мм рг. сг. Отдельные экземпляры манометров имеют значения токовой чувствительности от 0,2 до 0,45 а)д<м рг, ст. Показатель степени (л) остается в пределах точности измерений постоянным и приблизительно равен 1, т.
е. ямеет места линейная зависимость разрядного тока от давления. Чувствительность инверсно-магнетронного манометра по разлвчным газам близка к чувствительности ионизационпого манометра, и те незначительные отличия, которые при этом имеют места, вполне укладываются в пределы ошибок, допускаемых прн измерение давлений манометрами обоих типов. Следует отметить некоторые преимущества магпитвьг, электро. разрядных манометров по сравнению с ионизационвыми манометрами, использующими в качестве источника электронов накаленный катод.
Накалепнь<й катод (в качестве которого чаще всего применяется вольфрам), во-первых, легко выходит из строя при проникновении в вакууз<ную систему воздуха, а во-вторых, вносит в манометр пары вольфрама, давление которых при рабочей температуре катода составляет око.чо 1О-'2 мм рц сг. Измерительная схема магнитного манометра проще, а лиаплзон давлелнй, который оп может измерять, значительно шире. Вместе с тем магнитный манометр 149 имеет также ряд недостатков.
Для своей работы ои требует сильного магнитного поля, источником которого чаще всего является съемный постоянный магнит, одеваемый снаружи па разрядный промежуток. Другим недостатком манометра является то, чта его трудна хорошо обезгазкть. Этим и объясняется то, чта с помощью одного только магнитного манометра не удастся откачать вакуумную установку до очень высокого вакуума, несмотря на то, что сач манометр одновременно является насосом. Откачиваюшее действие манометра связано с адсорбцисй ионов на постолнио обновляющемся слое металла иа стенках манометра, возникающем пследствие распыленил электродов.
Поэтому магнитньп< электроразрядный манометр можег так г же, как и иоиизационный манометр с горячим катодом, искажать результаты измерений. Нестабильность разряда вно- + у )ркй снт неточности в показания магнитного манометра, которые при давленви 10 †4 вЂ-' мм рг. сг. примерно соо<. ветствуют 20е(<, что существенно больше, 3 чем у ионизационного манометра. Все описанные манометры (тепло- электрические, нонизацнонные с пака. ленным катодом, радиоактивные и маг. нитные электроразрядные) не могут быть рассчитаны, а непременно требуют градуировки по абсолютному манометру.
В качестве последнего обычно используется ртутный компрессионный манометр, расчет которого проще всего вести 104 по номограмме, приведенной в рааоте [Л. 65). Однако использованию компрессионного манометра для измерения давления 10-' мм Рг. сг. препятствзют, с одной стороны, трудности создания компрессии больше 10', а с другой стороны, трудности, связанные с обезгаживанием манометра и с устранением адсорбционных явлений при компрессии.
Минимальное давление, которое удзется измерить с помощью моднфвцированной модели компрессионного манометра, примерна 10-л мм Рг. ст. Коэффициенты относительной чувствительности манометров по различным газам приведены в табл. 2-6 0 точности измерения вакуума В технике напыления тонких пленок теплаэлектрическне мана- метры применяются в основном для измерения предварительного разрежения, созданаемого механгшескими насосами. Для этой цели обычно нет необходимости добиваться высокой точности измерении н вполне достаточна та невысокая точность, которую могут обеспечить тврмопарные манометры ЛТ-2 и ЛТ-4 в диапазоне давлений 1О-' †10 †' мл« Рг.
ск Однако требования к точности измерения давления существенно возрастают в том случае, если, например, необходимо получить воспроизводимые параметры танталовых пленок, изготовляемых путем кагоднаго распыления в среде инертного газ». Еще большие требования к точности измерения давлений предъявляются при катодном ~распылении тугаплавких металлов при полу. ченин пассивных микроэлементов, когда к основному инертному газу добавляется тот или иной реактивный газ (кислород, азот, метан и др.), подачу которого необходимо точно дозировать. При использовании термопаркых манометров приходится принимать специальные меры для повышения их чувствительности в диапазоне низких давлений (1О-' — 10-" мм Рт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
