Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Холланд с сотрудннкамн [138) также показала, что одновременная работа нонно-распылнтельного и конно. нспарнтельного насосов приводят к увелнченню быстроты откачки. Несмотря на то, что яонно-распылнтельные насосы прн случайном напуске воздуха до атмосферы я не выходят нз строя, однако онн чувст. внтепьны к некоторым примесям. Келли н Вандерслайс обнаружили [!6?), что откачнвающее действие насоса исчезает после продолжнтельной работы в атмосфере паров бензола прн давления 1О-з мм рт.
ст. Причиной этому является разложение органического сосдинения н образо- ванне карбонатного осадка, покрывающего поверхность титана н умень. шающего коэффициент распыления до нуля. К таким же эффектам приво. днт н продолжительная экспозиция в парах масла, поступающих нз насоса предварнтельной откачка [! 68]. В этом случае эффективность откачкн может быть восстановлена прогревом.
Пары ртути, которые могут проннкнуть в конно-распылительные насосы прн использования для откачка ртутных днффузнонных насосов той же системы, как оказалось, прн пнз. кнх давлениях безвредны. Однако давление ртути больше 10-з мм рт. ст. приводят к преждевременному ухудшению работы распылнтельного на. соса нэ-за отсланвання титанового осадка [168]. Поскольку распылительные насосы относительно дороги, большой интерес с экономнческой точки зрення в определенных случаях может представить возможность замены электродов.
Предельное разрежение н состав остаточных газов, получае. мые с помощью конно-распылнтельных, такие же как и у конно.испа. рятельных насосов. Углеводороды обычно отсутствуют, за нсключеннем 3. Материалы, применяемые в ваиуумных системах метана, синтезируемого из водорода, и примеси углерода в титане. [!69]. Поскольку метан откэчивается с достаточной быстротой, то его равновесная динамическая концентрация в атмосфере остаточных газон ие являетсв доминирующей.
В прогреваемых системах в условиях очень глубокого вакуума преобладающим компонентом является водород [170]. В зависимости от степени обезгаживапия внутренних поверхностей системы окись углерода, азот или пары воды могут присутствовать в меньших количествах. Дэвис [171] сообщил о том, что в небольшой прогреваемой металлической системе он получил предельное разрежение лучше 10-'зим рт.
ст. 3. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ВАКУУМНЫХ СИСТЕМАХ ~436Щ„"" лэиилтгэбЬил А. Адсорбция газов Атомы или моленулы газа, приближаясь к атомночнстой поверхности твердого тела, попадают в поле сил, потенциальнав энергия взаимодействня которых схематически изображена нэ рис. 36. Первая неглубокав Для конструирования вакуумных систем необходимо множество материалов с различными механическими свойствами: для изготовления корпуса камеры, различных вводов и внутренних компонентов. Корпус камеры должен выдерживать атмосферное давление. Позтоыу для изоляцнв откачиваемого рабочего пространства используются прочные материалы, такие, как металлы и стекла. Доступ к этому пространству должны обеспечивать соединения, прокладки, вводы н вентили.
11ериодические демонтаж, вскрытие или проверку герметизации системы наиболее удобно проводить при использовании эластомеров. Пригодностьметаллов,стекол х!ивээм я эластомеров определяется, исходя дээьхкк!глл лггэглтэг Влэуум из количества летучих примесей, которые они выделяют в атмосферу остаточных газов.
Очевидно, что следует избегать применения материалов с заметным давлением паров прн наивысших рабочих температурах. Примером является бронза, для ко. ятэшьнл х]иФгйрэия торой парциальиое давление цинка эаэ Л[' п и 300' С близко к 10-з мм рт. ст. аже материалы с пренебрежимо малым давлением паров вносят свой вклад в атмосферу остаточных газов.
Основные источники этих газов и процессы, с помощью которых онн проникают в вакуумную систему, показаны ва рис. 35. Процессы десорбцни, диффузии и проницаемости конструкционных материалов имеют в вакуу!аной технологии первостепенное значение, поскольку именно онн противодействуют отначивающему действию насосов. Прн отсутствии течей эти процессы вместе с выделением газа нз насоса определяют предельное разрежение и состав атмосферы остаточных газов системы. Следовательно, при конструировании вакуумных систем и при анализе возможности взаимодействия остаточных газов с осаждаемымя пленкамн вежно знать свойства материалов, определяющие процессы газоотделення. Гл.
2. Техника высокого вакуума гг Ь Естейпйпсгй еаэ ч! еппеилйгпа (зггзи чесли зп гпееейпеегуа Раеетпяиие пт ппдергнасти где тс — период тепловых кодебаяяй адатомэ, нормальных к поверхностя. Пря численных оценках порядка велячяяы чс опа пряяямается равной убратяой дебаевской частоте(10™ — 1О-ззс). Рассчятаяяое яа основании уравнения (1) среднее время жизни адатома ма поверхности пря комнатной температуре равно 2 мкс для Ее = 10 ккал г моль-', тогда как для 30 ккзл моль-з ояо блкзко к 30 годам.
В равяоаескых условкях концеят- потенциальная яма возяякает яз-за наличия слабых зая-дер-ваальсовскях а поляряззцвопяых сал. Переход в это состояние называется фкзяческой сорбцяей я харвктеряэуется небольшими энергиями адсорбцяя, ве превышающямя 10 ккал ° моль-з. Если сорбяроваяяый атом и твердое тело хн. маческа яяерткы, процесс адсорбцяя яа этом и заканчявается. Прамерамя могут служять Нз, Мз, Оз кз стекле а все инертные газы яа любых поверх.
постах (129). Некоторые системы газ — твердое тело способяы к взакмодействяю другого типа, в результате которого атом газа входит в более глубо. кую потенциальную яму. Как следует яз рассмотрения Насяпк я Рякка, этот процесс включает в себя различные формы электронного взапмодей. ствяя газа я твердого тела (!73). Прк этом потеря энергии адатомом яля теплота адсорбцяя Е, превы?!еепЛуе, ппз шает !О ккал моль-' я протепе Соетпяпип порциопальяа теплоте образо. Ес Ей чаетиаеп ' ваякя соответствующего хамя. ческого соединения. Это ял.
люстряруется ряс. 3?, яз ко. тором показана зввасямость па теплоты вдсорбцяя разлкчяых ь газов на металлах от теплоты образования окисла металла )174). Эта, более сяльяая фор. мз взаимодействия газа о твердым телом, называется хемнсорбцяей. Более подробно о рис. эь пигсиинаиииии инсргин нисугиы гики явлением адсорбцяя читатель у ииисркнссги кисриигс гсии !Гту!. может познакомиться в рабо. тс ( !75!. Классификация сорбцнонных процессов э соответствии с эпсргетиче. скямя эффехтамн, обусловлена различными механизмами образования связей. Граничное значение эяергяя в 10 ккал моль ' выбрано прока. вольно, я соответствует ояо скорее областя смешанных связей. Теплота адсорбцяк чувствительна к состоянию я структуре поверхности, к пряме. сям я к ковцеятрация сорбяроваяяых ранее адатомов.
Следовательно, измеряемые значения энергетических параметров для разлячяых условнй эксперимента заметно варьируются. Обзор методов а дапяых таких эксперамеятов уже проводились авторами (176 — 178). В то время, как физическая сорбцяя не является актявацяокяым процессом, хемясорбцяя частац для эозвращеняя я газовую фазу часто требует зяергяя десорбцяя Есь большей, чем энергия адсорбцкя Еи. Эта ситуация яллюстряруется ряс, 36. Обычные газы (Н,, СО, О, а Мз) йа переходных металлах, как празяло, сорбяруются либо без активации, либо с пренебрежимо малой раззостью Ее — Еи (176). Среднее значение времекя жизни адатома яа поверхности завяснт от эяергяя десорбцяя следующям образом 3. Материалы, применяемые в вакуумных системах рация адатомов равна произведению плотноотн потока частиц нд>(>О( на среднее время жизни адатома >> о>((( — й- а, — т (ат!смт).
А 'АО( Множитель а, — коэффициент прилипания, введенный из-зв того, что (1 — а,) часть падающих атомов при ударе отражается. Для большинства КОМбИНаЦИй Гаа — ТВЕРДОЕ ТЕЛО О,! С а, С 1. ВЕЛНЧННа ае Зазнент От СОР- гор ЕОУ Рнс. 37.
Сревненне теплот елсорбвнн галов вв енотов воеерлнеетн металла с тевлотемн ебрееоввннн евнслов метеллое (ае Светлерэ 177411. та газа, температуры и степени покрытия поверхности (129, 179). Подств. нонна вместо плотности потока выражения из уравнения(37) и т из уран.
пения (1) приводит к выражению Жо 3,5Х 10эт те / Ее — =а,р ехр ~ — ~ А (IМТ '( НТ > >" о или — =ар, ат см А где а — постоянная величина при нензменцой температуре. (3> 233 ~ъ тоо ф Ф >ор А' Теплова оояоеойония окиояот ккал ь авои-г Гл. 2. Техника высокого вакуума Следовательно, пря даннйй температуре плотность адсорбвга пропор. цдояальна давлению газа. Таков аоотношвнне язвесгяо под названием закона Генри. Закон Генри является простейшей формой нзотермы адсорбцнн.
Он справедлнв для области низких давленкй газа нлн для высоких температур, т. е. дг]д условий, когда адатомамн покрыта лишь малан часть поверхностй. Тедраткческне модели адсорбцня, развитые Хуангом [180] я Хобсоном ]181], построены на основе статнстнческой теории для невоамущенных газов прн использовании для описания взанмодействня гаа— твердое тело потенциала Кирквуда — Мюллера. Первый яз авторов предполагал поверхность однородной, тогда как второй рассматривал возможность варьнровання энергий адсорбцнн для конкретных поверхностных соотояннй.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
