Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 56
Текст из файла (страница 56)
ст уоо Денисону !!23!!. начальных давлений времена откачки значительяо сокращаемся. Более того, ионный ток, обусловленный электронной иоиизацией при высоких исходных давлениях, сравнительно велик и может вызвать чрезмерный нагрев насоса с последующим выделением адсорбированиых газов. Рнгк в этом смысле даже увеличивается, если иомбинацня давлеяия, злектрутческого ноля и пространственного размещения электродов гакова, что та. жигается тлеющий разряд. Проиехура о~качки, описанная Адамом я Бек- ие зависит ог эмиссионного электронного тона. В процессе работы стенки насоса охлаждаются, но для обезгаживания ранее накопленного слоя ия можно прогреть до ЗО!Г С, Типичные зависимости быстроты откачки ое давления дли двух газов представлены на рис.
29. Аргон откачивается с постоянной быстротой вплоть до самых низких давлений, тогда как аля преимущественно химического гетВелг«а у!«рВ Юуулимаулар терирования азота наблюдаются два — — — участка скачкообразного снижения быстроты откачки. Они обусловлены еле«луланаВ («атаВ/ умышленным снижением мощности ! ! субляматора. Эта мера направлена на ! увеличение срока службы титанового игпарителя за счет снижения высонив гкоростей испарения. Уменьшение мощности прн ! О-' мм рт. ст.
не повлияло на быстроту откачки из-ча гого, что последняя уже лимитнрована пропусииой способностью впускного отверстия Предваритель. иое разрежение, о котором сообщалось как о необходимом условии для запуска испарительных ионных насосов, может значительно варьироваться. Некоторые авторы считают вакуум !О-' мм рт. ст. достаточно высоким, другие указывают значение вакууме !О-е мм рт.ст.
В этом промежуточном интервале быстрота откачки, как зто видно яз рнс. 29, все еще мала. Поэтому для более низких Ф. Вакуумные насосы лероя [145), позволяет обойти этн трудности путем включения в работу одного только сублиматора титана до тех пор, пока давление пе снизнтгя до 10 а мм рт. ст. Остаточные газы, обнаруживаемые в конно-испарительных системах, обусловлены главным образом процессами обезгаживання стенок камеры.
В непрогреваеиых вакуумных системах, откачиваемых такими насосами, предельное давление составляет 10-т — 10 а мм рт. ст. (115]. За исключением отсутствия высоких углеводородов спсктр остаточных газов в этом случае аналогичен спектру для систем с откачкой диффузионным насосом. При этом в состав атмосферы остаточных газов входят преимущественно пары воды, а также (ча, СО, Аг, СНм Н, [18, 145]. В прогреваемых вакуумных системах с ионной откачкои, пригодных для получения вакуума 3. 10-зт мм рт.
ст., в состав остаточных газов входит прежде всего водород с менее значительнымн добавками СО, НзО и СНа [123]. Газы, захваченные насосом ранее, не выделяются в сколь-нибудь заметных количествах, поскольку энергии ионов в испарительных насосах недостаточно велики для того, чтобы вызвать сильные аэффекты памятна, Присутствие низших углеводородов, таких как СНа илн С,На, обусловлено реакцией па поверхности между водородом и углеродом, содержащимся в качестве примесей в стенках насоса [146), 4) Воино-распылительиые насосы.
Ионно-распылнтельные насосы берут начало от ионизационных манометров Пеннинга. Их функциональными элементами являются ячейки с цилиндрическим анодом, заключенным между двумя катодами (рис. 30). Эта система помещена в магнитное поле. Катоды имеют постоянный отрицательный потенциал относительно анода в несколько киловольт. Электроны, эмиттированныс с поверхности катода, ускоряются элснтрическим полем в направлении к аноду, Маг. нитное поле сообшает электрону радиальную компоненту скорости и заставляет электроны двигаться по спиральным траекториям. Из-за большой длины свободного пробега электронов эффективность нонизации высока и позволяет поддерживать газовый разряд вплоть до давлений ультраиысоковакуумного диапазона.
Положительно заряженные ионы газа устремляются к катоду, где некоторая часть нз них захватывается поверх. постыл. Поскольну ионы падают с энергнямн до нескольких кэВ, они вызывают также и распыление материала катода. Распыляемый металл распространяется внутри ячейки и конденсируется на всех ее поверхностях, включан катоды. Таким образом откачка идет одновременно как за счет химического захвата молекул остаточных газов, так н за счет процессов. обусловленных наличием электрических полей.
При этом хемисорбционный захват имеет место преимущественно на внутренних поверхностях цилнн. дрического анода, а электронная откачка в основном происходит на катодах Используя для исследования радиоактивный криптон, Лаферта и Вандерслайс [147] показали, что геттерирование ионов происходит главным образом на периферии катода, расположенной против анодных стенок, тогда как середина катода служит источником распыляемого металла, Таная неравномерность существенна для функционирования ионного распылительного насоса, поскольку при однородном распределении ионного тока процесс непрерывного замуровывання частиц инертного газа был бы невозможен. Производительность простой разрядной ячейки Пениинга слишком мала для откачки реальных вакуумных систем.
Существенным шагом вперед явился воино.распылительный насос Холла, имеющий значительно ббльшую быстроту откачки [!48]. Это достигается использованием многоячеечного авода, расположенного между двумя катодными платами (рис. 3!). Эффективность миогоячеечиой структуры обусловлена тем фактом, что максимальный заряд, заключенный в полом й!5 Гл. 2. Техника высокого вакуума нйтг лиар Гет Рнс. ЗЬ Основные е.генент» нонне реевы лет«левого насосе с нногонтееннмн ене. лон.
Рнс. «З. Олене реврнаноа о«ванн Псннннго. предназначен для работы в области сверхвысокого вакуума. его необходнмо обезгажнвать. Серийные насосы можно прогревать до температур от 400 до 500' С. Прн отжяге к во время работы прн более высоких температурах внешние магниты необходимо снимать, В качестве матерналз катода наиболее часто прнменается тнтан нз-за его хороших геттерных свойств. Молибденовые катоды былн исследованы Джексоном н Хаасом П50) в, как оказалось, оня обладают почти такой же эффективностью, как н тантзловые.
Для нонна-распылнтельных насосов типа Холла характерен недостаток, связанный с тем фактом, что распыление металла к замуровыванне захваченных газов происходит на блязкнх участках катода11431 Далее разряд внутри отдельных ячеек анода до некоторой степени нестэбнлен я имеет тенденцию к осцялляцням. В результате разряд распростра. няется н на те областн катода, поторые перед этим функционировали как геттернрующне участки.
Кроме того, прн непрерывном распыленнн мета.чла центральной части катода вз нее выделяются газы, содержащиеся в гамом матернале. В результате в таках насосах пронсходят перноднчегкне «всплескя» давления в пределах до двух порядков его велнчнны. Давление еосстанавлквается за время около минуты по мере того, как выделнвшнесв газы снова откачнваются насосом. За зто явление ответственен прежде всего аргон, поскольку нз инертных газов он имеет нанбольшую концентрацию в воздухе. Соответственно зтот «аффект памятнз получил названве 216 аноде, пропорционален прнложенному к ячейке напряженню н ее дляне, но не зависит от ее поперечных размеров. Насос Холла способен работать с быстротой 1О л ° с-' н достигать предельного разреження 10-'т мм рт. ст.Такяе рабочие характернстнкн устройства стнмулнровалн его быстрое дальнейшее совершенствование.
В результате в течение несколькнх лет был налажен выпуск целого ряда типов ионных распылительных насосов. Сотовая структура анода характерна для всех типов насосов, тогда как геометрия я размеры ячейнн разлнчаются. Влняняе послелннн на рабочне характеристики насоса были рассмотрены Бехлером !1491 ° Другой характерной особенностью насоса является необ- гталггауы ходнмость поддерживать в больших объемах высокне магннтпые поля, от ! до 2 кГс, для чего требуются массивные внешние магниты.
Поскольку конный распылнтельный насос й. Вакуумные насосы аргонной нестабнльяостн. Последующее усовершенствование ноино-распылнтельного насоса было направлено на подавление аргонной нестабнльностн н других сэффектов памятно. Это было достигнуто посредством нескольких конструктнвных моднфнкацнй, согласно которым н различаются разные типы современных серийных насосов. Наиболее существенным отлнчкем от исходной конструкции явилось введение третьей пары электродов. Соответственно этому конно-распылнтельные насосы конструктявно разделяются на лнодные н трнодные. Этн два варнанта конструкцнн схематнческн представлены на рнс.
32. Джепсен [152] сконструировал днодный насос, в котором для подавления аргонной нестабильности нспользаваны катоды с врорезямк нлн с канавкамн. Разные участки поверхности такого катоде находятся по отно- Лсасеннгсрип /ГангсаогГЮ Траойныа насос а Амзйн (+1 дашгнснс аксая а рис. Ю.
Оисиитичссиос ниебрсмсинс анелина ° триоянеа струитур ионне-рнсимиитсио. иис ннсосен. й!7 шенню к направлению электрического поля под различными углами. Коэффнниент распылення для ионов с одннаковой знергней больше прн нак. лонном падении по сравнению с нормальным. Стабнлнзацня работы насоса с помощью канавок нлн прорезей является следствием разделения поверхности натода на области распыления н захвата. Максимальный коэффнцнент распылення получается прн углах падения ионов на распыляемую поверхность катода от 1О по 25' [!53]. Том н Джеймс [!54] опнсалн еще одни стабилизированный днодный насос с дифференциальным распыленнем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
