Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок (1051250), страница 53
Текст из файла (страница 53)
тить время откачки установки до 1 ° 10 — а мм рт, ст. и повысить предельное 4 разрежение до 1 10-' мм рт. ст, Пробное распыление меди показало, что при рабо~е одного только б пароструйного насоса давление возрастало до 3 !5 04 время как при совместной !!11 2 работе обоих насосов оно с ° з кк меньше. Требования получения !3 разРежений в диапазоне 10-в — 1О ' л!м рг. ст, при От 0 тел.ио малом вре- !! !2 1! мени откачки привели к разработке напылитель- ! 9 ной установки, конструктивная схема которой представлена на рис.8-88.
Р 3 Рис. 3.88. Схема двухкамерной Основная идея, использо- напылительнои установки колпачванная при создании этой ного типа. уСТдновкп, ЗаКЛЮЧаЕТСя 1 — камера испарении, 1 — заслонка; Л вЂ” отверстие. 1 — намера осаждения; В ТОМ, ЧТО ЕЕ рабо»нй Л вЂ” подложка, а — медный змеевик; ОбЪСМ СОСтОИт ИЗ даук Ка- 1 — манометр: а — масс-спектрометр; Р— паромасляный насос; 10 — азотная меР: камсРы испаРсния 1 ловушка; 1! — водоаклажлаемая ло- вушка; 11 — паромаслниый насос; 12— и камеры осаждения 4.
„,' . ный затвор; и — водоаклажЭтн Каа!Еръ! НМЕ!От аВТО. лаемая ловтшка. 1 .- Рззделнтельная стенка. номные откачныс системы, построенные на базе двух одинаковых диффузионных насосов 9 и 12, имеющих скорости откачки 650 л!Сгк, Камера осаждения изготовлена из полированной нержавеющей стали, имеет объем 50 л. На ее наружной поверхности расположен медный змеевик б, по которому пропускается холодная вода при охлаждении и горячая вода при нагревании ка- 288 меры. Фланец камеры осаждения уплотняется двумя кольцевыми прокладками, пространство между которыми откачивается через камеру испарения.
Камера осаждения является сверхвысоковакуумной и откачивается через ловушки 10 и 11, охлаждаемые соответственно жидким азотом и водой. Камера испарения откачивается через ловушку 14, охлаждаемую водой. Форвакуумная магистраль диффузионного насоса 9 соединена с входом насоса !2, и таким образом осуществляется последовательное соединение насосов.
Эта установка не имеет конструктивных особенностей сверхвысоковакуумных систем (налпчие металлических уплотнений, высокотемпературного прогрева и т. п.), а является улучшенным типом обычных высоковакуумных напылительных установок. Процесс напыления на подложку б осуществляется через отверстие 3, предусмотренное в разделительной перегородке !б. Положительным качеством этой схемы является то, что при закрытой заслонке 2 можно одновременно и независимо осуществить как обезгаживание пспаряемого материала в испарителе, так и обезгаживание и откачку камеры напыления до сверхвысокого вакуума.
Отверстие 8 достаточно мало, обладает незначительной пропускной способностью, п поэтому во время напыления в основном не наблюдается повышения давления в камере напыления. Таким образом, эта установка позволяет производить предварительное обезгаживание распыляемого материала прн сохранении сверхвысокого вакуума в процессе напыления.
Вакуумные напылительные установки колпакового типа с использованием резиновых уплотня1оших прокладок позволяют производить прогрев колпака только до температуры 80 — 90'С. Замена резины эластомером типа витон позволяет увеличить температуру прогрева до 150 — 200'С, Однако для получения более высокого вакуума требуется надежное обезгажнвание внутренних стенок вакуумной арматуры путем длительного прогрева при температуре 400 — 450'С.
Такую температуру выдерживают только металлические уплотняюшие прокладки из меди или алюминия. Однако работать с металлическими прокладками в том случае, когда требуется частный подъем и опускание колпака, крайне неудобно, поскольку отвергыванне и завертыванпе большого числа гаек требуют длительного времени, а малейший перекос заф илн незначительное повреждение прокладки наРушает герметичность вакуумноплотного соединения.
Кроме того, при каждом подъеме колпака приходится менять металлические прокладки, получившие сильную остаточную деформацию. Рг!с. 3-89. Высоковакуумивп установка с двойными степками, ! — каиера проыежуточиого вакуума; 2 — нагреватель; 3 — резиновые про. кладки; 4 — смотровые окка, 6 — гкелевое уплотиеиие; 6 — рабочий объем; у — саерхвысаковакуумиый манометр;  — магиятиый злектроразрядпый мако- метр, 9 — увлотвевие с использоааиием мета,члически» прокладок; 10 — ловушка, охлзждеииаи жидким азотам; П вЂ” паромасчяиый диффузвоииый иасос для получения сверхвысокого вакуума; !2 — ловушка; 13 — паромасляиый диффузиоииый насос; 14 — мехаиический насос; И вЂ” злектромагиитиый за.
парный ьлапзп; !6 — включатель мехаиического насоса. Этого удается избежать прн использовании сверхвысоковакуумных установок с двухстенными рабочими камерами, выполненными по принципу «вакуум в вакууме» (рис. 3-89). В такого рода установках внешняя водоохлаждаемая толстостенная камера уплотняется с помощью резиновых прокладок н откачивается до давления 10-б — 1046 л!м рт, ст. Внутренняя камера (с толшиной стенки 0,2 мгя) выполнена из нержавеющей стали и лаг откачивастся отдельным диффузионным насосом через водяную и азотную ловушки.
Путем непосредственного пропускания электрического тока по стенкам этой камеры она прогревается до 400'С при непрерывной откачке, чем достигается хорошее обезгаживание системы н получение предельного разрежения порядка 10-' мм рт. сг. Большим достоинством двухстениой системы является то, что она позволяет осуществлять быстрое уплотнение сверхвакуумного объема прн помощи хорошо пригнанных фланцев внутренней камеры, стягиваемых быстросъелуныйуи откидными струбцинамп, без использования уплотнительных прокладок (диффузпонно-щелевое уплотнение). Электрические вводы и выводы вращения уплотняются во внешней камере вакуумной резиной, а во внутренней сверхвысоковакуумный объем вводятся с диффузионным зазором. Основное натекание газа из внешней камеры во внутреннюю происходит через зазор между двумя плоскими фланцами. При такой конструкции практически нетрудно поддерживать перепад давлений в три порядка при сравнительно больших диаметрах фланцев (около 500 мм) и величине диффузионного зазора 0,05 млу с длиной 15 мм (равной ширине фланца).
Благодаря упразднению металлических прокладок, которые обычно используются в разборных цельнометаллических высоковакуумных установках, установки с двойными стенками имеют значительно более высокую эксплуатационную надежность и более просты в обслуживании.
Другим способом получения сверхвысокого вакуума является использование комбинированной откачки. На рис. 3-90 изображена рабочая камера напылительной установки, в которой используется комбинированная откачка с помощью паромасляного диффузионного насоса, а также криогенного насоса 1, охлаждаемого жидким гелием, и азотита 2. В результате комбинации указанных откачных средств в рабочем объеме установки без применения прогрева удается быстро получить сверхвысокий вакуум, На рис. 3-91 представлена другая конструкция вакуумной прогреваемой напылительной установки с применением комбинированной откачки. В качестве основного средства откачки используются два последовательно соединенных диффузионных паро- 288 масляных пасоса с быстротой откачки ! 500 и 170 л/сгк, Эффективная быстрота откачки этой системы составляет для постоянных газов 200 л/сек, а для паров воды — 4 000 л/сек.
На входе паромасляного насоса в уширенной части системы располагаются водяная ловушка и азотит со скоростью откачки 2000 л/сек. Отличительной чертой данной установки является то, что она имеет полностью сварную конструкцию откачной Рис, 3-90. Саерхаысокоаакуумнан устаноакл длн напылении тонких пленок с использованием комбинированной откачки. у — гелиевый криогенные насос, у — титановый нспарительный насос. оклажпаемый жилкам азотам, а н а — впуск и выпуск жидкого гелии, а н 6 — впуск и выпуск жипкогп азота; 7 — электронный прож атор, а — иоинзанионпыи манометр открытого тапа системы без промежуточных фланнев между азотитом, ловушками и корпусом паромасляного насоса.
Прогрев рабочего колпака азотита и верхней части корпуса диффузионного насоса осуществляется при помощи обычных съемных печей сопротивления. После предварительного прогрева установки и несколькИх часов непрерывной откачки в ее рабочем объеме достигается предельный вакуум порядка 10-'о хглс рт.
ст. Одна из типичных конструктивных схем сверхвысоковакуумной установки с «безмасляной» системой откачки, предназначенная для проведения лабораторных работ, представлена на рис. 3-92. Рабочая камера установки состоит из двух частей: верхней части ! и нижней части 2, соединенных между собой при помощи прогреваем ого вакуумного уплотнения с прокладкой из медной проволоки.
Верхняя часть диаметром 304 лстг и высотой 505 дьн выполнена Ф из нержавеющей стали. В вакуумном пространстве нижней части располагаются титановый насос 8 и элементы магнитного электро- разрядного насоса 4, имеющего скорость откачки 250 л!сек. Здесь также расположен экран б, препятствующий попаданию паров титана в верхнюю часть ка- Рис. 3-9Н Сверхвысоковакуумная установка для напыления тонких пленок с ис. пользованием комбинированной откачки. 1 — рабочая камера; 2 — прагреввемыв бглавец; 2 — промежуточное кольца с вводвмн, б — корпус ваотата; б — кспарнтель титана; б — паромасляпын насос; 7 — бглакец пврамвсланого насоса; б — бглввец лля подсоединения вспомогательного паромаслапого насоса.
Рис, 3-92. Сверхвысоуовакуумная установка для напыления тонких плевок с «безмаслянойе системой откачки. à — верхняя часть рабочей камеры, 2 — кчжввя часть рабочей камеры: а — титановый насос; б — магвктпыл влеьтрорваркдныи насос; б — вкрачг б — цвлнвдрпческое промежуточное котьцо, 7 — фтапцы дтв вводов во го овамогоо оо нмгсно лил гремя, и Рнс. 3-93. Изменение данленнн но нреыенн. меры. В нижней части камеры имеется цилиндрическое кольцо 6, по периметру которого расположены различные технологические вводы, имеющие стандартные взаимозаменяемые фланцы 7. Такое построение вав куумной системы обеспечивает высокуво скорость откачки, так какздссь отсутствуют соединяющие трубопроводы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
