Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Однако этот метод приводил лишь к временному улучшению предельного вакуума до !О-э мм рт. ст., при этом в состав оста. точных газов входили в основном СО„Н,О и Оэ. Использование геттеро-ионного насоса вместо диффузионного ие приводит к заметному изменению рабочих характеристик разборных вакуумных систем. Так, Касузллу [79) с помощью ионно-распылитель- ного насоса и ловушки Мейсиера удалось снизить предельный вэнуум всего лишь до 2 ° !О ! мм рт. ст, Получившийся в результате состав атно.
сферы остаточных газов был таким же, что и в случае использования диффузионного насоса. Мейнард [29!) для откачки прогреваемой до 100' С внутренними нагревателями разборной системы применил ионно-испари. тельный насос. Ему удалось достигнуть разрежения около 3 ° 1О-г мм рт. ст., причем основными газами в остаточной атмосфере были СО, Хз, Аг, Нэ, СНз и НэО в соотношении, зависящем от рабочих условий. Некоторым преимуществом системы этого типа является отсутствие других, кроме метана, углеводородов.
Однако при наличии в системе тлеющего разряда или электронного луча даже небольшой обратный поток паров масла из диффузионного насоса может приводить к постепенному накапливанию пленок твердого полимера или сажи. Согласно определению рабочие характеристики разборных вакуумнмх систем зависят от отношения большой быстроты откачки к заметной скорости газовыделения. Вследствие использования в системе различнык конструкционных материалов выделение газов с разных участков системы неодинаково, в связи с чем распределение давления внутри колпака неоднородно, Не соответствующие реальным условиям низкие показания манометра можно получить, если иониззциониый датчик расположен в области,' где происходит преимущественно откачка газов, например, вблизи криопанели. В этом случае полученное нз поназаний прибора давление не соответствует интенсивности бомбардировки остаточными газани остальных частей системы, в том числе и подложки.
Таким образом, метод получения очень ннзних давлений за счет большой быстроты откачхи еа практике имеет существенные ограничения. Для достижения свервысокого вакуума интенсивности всех процессов газовыделения должны быть снижены по сравнению с теми, какие имеют место в описываемых динамических системах. Гл.
2. Техника высокого вакуума В, Сверхвысоковакуумиые системы Таблица 20 Влияние прогрева на уровень предельного вакуума в системе из пирекса [292) Предел»яма «акуум, мм рт.ет. тем«ература атжага, с Время атжага 8 10-т 4 10 5 .!О 2 10 2 недели 4 ч.
12 ч. Несколько повторных циклов Комнатная 125 225 425 Влияние температуры прогрева на уровень предельного вакуума было продемонстрировано Хнкмотом [292), который подвергал установку из пнрскса различным тепловым обработкам и наблюдал соответствующее изменение предельного вакуума. Его данные приведены в табл. 20. Про.
грев при сравнительно высоких температурах для снижения до минимума скорости газовыделения накладывает определенные ограничения иа возмггжцость использования некоторых вакуумных материалов. Кроме того, нагрев и последующее охлаждение увеличивают общую продолжительность вакуумного цикла. Обычно для получения предельного вакуума не. обходнмо затратить 1Π— 50 ч. Вследствие этого такие системы еще не находят себе применения а промышлевиости н используются пока для исследовательских работ, таких как изучение поверхностных явлений, фи»и.
ки плазмы и имитиации космического пространства. 1) Частично прогреваемые системы. Некоторые исследователи пытались примирять требования необходимости прогрева н удобства свободного доступа к внутренним элементам, появляющиеся прн применении для уплотнения корпуса с базовой плитой прокладок из эластомеров. Обычно такие системы откачиваются с помощью вращательных масляных и диф. фузионных насосов с охлаждаемыми отражателями. Корпус камеры, вы.
полнснный в форме цилиндра или колпака, может прогреваться, тогда как прокладка при этом поддерживается при температуре ниже предельной с точки зрения ее стабильности. О первой попытке такого рода сообщил Тапер с сотрудниками, которые, используя охлаждаемые водой нндиевые прокладки, могли обсзгаживать камеру при 425' С [293). Было получено предельное давление около 1О-а мм рт, ст. Анализируя этот эксперимент, Холланд показал, что при таких условиях газовыделение из не.
прогретой части площади поверхности на несколько порядиов величины 298 Согласно определению, данному в работе [288), это такие есистемы», которые конструируются из материалов с малыми скоростями газовыделения и могут быть обезгажены яо такой степени, при которой с помощью насоса средней производительности может быть получен вакуум не хуже 10-а мм рт, ст.
Оптимальной операцией, с точки зрения максимального по величине н наиболее быстрого во врсмени снижения скорости газовыделения, является отжиг всех внутренних элементов системы или, по крайней мере, ее камеры. Еще одно достоинство прогрева связано с теи, что при последующем за ним охлаждении происходит адсорбцин остаточных газов до полного насыщения поверхности, в результате чего быстрота откачнн системы временно увеличивается.
5. Конструкции и рабочие характеристики вакуумных систем превышает количество шюа, выделенного стенками камеры, и что наличие даже относительно небольших иепрогреваемых поверхностей полностью исключает возможность достижения сверхвысокого вакуума. Фаркас н сотрудники [212! сконструировали большие (750 Х 1300 мм") камеры из нсржзощощсй стали с прокладками из бугилового каучука.
Выделение и проникновение газа через эластомер поддерживались иа достаточно пивком уровне за счет охлаждения его фреоном, сьь равд. ЗЛ, 4). Лаже при эпизодическом прогреве камеры скорости газовыделение с ее стенок были уменьшены настолько, что прн обычном отношении эффективной быстроты откачки к объему камеры удавалось снижать давление до 1О 'з мм рт. ст. Лополпительная откачка с помощью криогенного гелиевого насоса приводила к дальнейшему снижению предельного давления до 5 1О-'з мм рт.
ст. Используя охлаждение прокладки из эластомера фреоном ( — 25' С) Адлер [295! в камере из нержавеющей стали, прогренаемай до 400' С, получил вакуум 2 10-'з мм рт. ст. Такое же предельное давление позучил Л. де Кссрнатони [236! в металлической камере, уплотненной двуми кольцевыми круглыми прокладками из витона А. Камера прогревалась до 300' С температура эластомера с помощью охлаждаемого водой змеевика поддерживалась на уровне 150' С.
Лля откачки систем с охлаждаемыми прокладками требуется почти такое же время, что и для систем, прогреваемых полностью. Следовательно, и этот принцип не может быть использован для проведения коротких технологических циклов напыления тонких пленок, хотя в принципе и прогрев, и охлаждение можно проводить очень быстро. Системы, приспособлепные для работы с охлаждаемыми водой прокладками нз внтона А (!О 'э мм рт. ст.) и с допускающими прогрев всей системы металлическими прокладками (1О 'з мм рт. ст,), описаны Рейсингером [296!. 2) Полностью прогреваемые системы. Эта категория включает в себя «системы, сконструированные таким образом, что в них могут прогреваться не только корпус, но и базовая плата вместе с ее уплотнением, а также .
и все элементы, подсоединенные ниже этой платы». Основная трудность втой задачи связана прежде всего с прогревом соединений, Можно использовать стеклянные системы иа основе спаев стекла с металлом или стекла со стеклом. Однако применение таких систем ограничено из-за относительно небольших характерных для них размеров н сложности процедуры их вскрытия и герметизации. Такие системы можно сделать также разбор- ными, если использовать для уплотнения металлические прокладки, см.
равд. 4Б, 3). Тнп корпуса вакуумной камеры определяется в первую очередь выбором метода соединения. Пивные стеклянные соединения обусловливают использование небольших стеклянных колб или ламп, тогда как на основе соединений с металлическими прокладками можно создавать универсальные металлические камеры больших диаметров (для исследовательских работ). Лля отжига камера, базовая плита и асе подсоединяемые к ней компоненты накрываются электрическими печами. В прщ греваемых системах одинаково часто применяются как диффузионные, так и геттеро-ионные насосы. Варианты конструкций таких систем обсуждаются в работе Зафирополоса и де Теддео [297). Использование диффузионного насоса и таких системах требует более тщательяого устройства отражателей и ловушек, чем это требуется для стандартных оперативных папылительных установок. Лля увеличения быстроты откачки и улучшения предельного вакуума широко практикуется дополнительная откачка с помощью криопанелей или геттерных насосов. Как оказалось, очень эффективным способом задержки обратной миграции масла из насоса является установка на высоковакуумной стороне колпака титано-геттерного насоса последовательно с цеолитовой ловушкой [298!.
Гл. 2. Техннка,высекав вакуума Таблнца 21 Небольшие системы нз пнрекса Преобладающие кпм. прилиты пстатакимх глспп Автор сообщения и литература Прсаслькма вакуум, мм рт. ст. Температура огжигк, со Венема [53! Янг н Хесснон [299] Стейнрнссер [50! Сннглетон ]59) ° С(0 1О- ги — 1О !о- ' 5!О 450 250 350 4!О Н, СО, СО СО, СОэ, Нэ Нэ, СОэ, СО Следующая группа систем, данные о рабочих параметрах которых представлены а табл. 22, сконструированы на основе раэборных соеднненнй с металлнческнмя прокладкамн н откачнваются с помощьюднффузноннык пзромасляных насосов с отражателямн н выморажпааюшнмн ловушками. В качестве прокладок в ннх прнменяются алюмннневая проволока [215)„ йюльга кз того жв матернзла [300] н медный лнст [58).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
