2.

ВАКУУМНЫЕ СИСТЕМЫ УСТАНОВОК ТЕРМИЧЕСКОГО ИСПАРЕНИЯ

Процесс термического осаждения пленок производится обычно при остаточном давлении ниже 10^-2Па (10^{-4 мм}  рт. ст.), поэтому «загрязнение» пленок происходит в основном на поверхности рас­тущей пленки, так как число соударений молекул остаточных газов с подложкой и конденсирующимися молекулами значительно пре­вышает число их соударений в рабочем пространстве камеры.

a)         6)         в)

Рис. 3. Принципиальные вакуумные схемы установок   термического осаждения

пленок:

1—рабочая камера; 2—вентиль для напуска воздуха; 3—высоковакуумный затвор; 4—ловуш­ка; 5—диффузионный насос; 6—форвакуумный насос; 7—вентиль для напуска воздуха в иа-сос; 8—вентиль; 9—прогреваемые вентили; 10- турбомолекулярный насос;   11—геттерноионный комбинированный насос; 12—адсорбционный насос

 

Количество поглощенных конденсатом газов тем меньше, чем меньше время конденсации пленки фиксированной массы и чем ни­же парциальные давления газов, активных по отношению к испа­ряемому веществу.

По вакуумным характеристикам (предельному вакууму, времени его получения, составу остаточной атмосферы и др.), а также кон­структивным особенностям (наличие высокотемпературного про­грева, конструкции уплотнений и др.) вакуумные системы устано­вок термического нанесения пленок можно разделить на высокова­куумные и сверхвысоковакуумные. Специфической особенностью работы этих установок является резкое увеличение газовыделения в процессе прогрева испаряемого материала, в результате чего пo­вышается давление в рабочей камере. Опыт эксплуатации устано­вок показал, что в процессе прогрева и испарения ряда материа­лов, обладающих значительным газовыделением, рабочее давление может повышаться и достигать порядка 10^-2 Па (10^{-4 мм рт. ст.). Для компенсации этих газовыделений используются насосы с отно­сительно высокой быстротой действия (порядка 1000 л/с и более).}

Высоковакуумные системы

, обеспечивающие остаточное пре­дельное давление 10^-4—10^-5 Па (10^-6—10^{-7 мм рт. ст.), наиболее широко применяются в промышленных установках. Вакуумные сис­темы на базе диффузионных насосов (рис. 3, а) нашли наиболь­шее распространение благодаря сравнительно невысокой стоимости, простоте устройства, надежности и удобству в эксплуатации, посто­янству быстроты действия в достаточно широком интервале дав­лений и способности быстро восстанавливать в рабочем объеме тре­буемый вакуум при резко меняющихся газовых нагрузках. Защита откачиваемых объемов от паров рабочих жидкостей, мигрирующих из насосов, осуществляется с помощью водо- или азотоохлаждаемых ловушек. Последний тип ловушек, кроме того, является свое­образным дополнительным насосом для откачки паров воды, десорбируемых с поверхностей внутрикамерных устройств после сооб­щения рабочей камеры с атмосферой.}

Рабочие камеры высоковакуумных установок изготавливаются из тугоплавких стекол или нержавеющих сталей и бывают верти­кальными или горизонтальными. Разборные соединения выполня­ются из вакуумной резины типа 9024.

Предварительная откачка камеры осуществляется механичес­ким насосом. Прогрев элементов установок до 80° С осуществляется трубчатыми змеевиками с проточной горячей водой.

Улучшение вакуумных характеристик установок этого типа мо­жет быть достигнуто путем использования вспомогательных средств откачки, встраиваемых в откачиваемый объем в непосредственной близости от источника газовыделений. Таким средством может служить геттерный насос с испарением титана на водоохлаждаемые поверхности.

Сверхвысоковакуумные

системы строятся на базе «безмасля­ных» геттерноионных, турбомолекулярных насосов, а также крионасосов. Наибольшее распространение получили комбинированные геттерноионные насосы, состоящие из мощного сублиматора тита­на для эффективной откачки активных газов и нескольких магнит­ных электроразрядных ячеек, основным назначением которых явля­ется откачка инертных газов. В промышленных сверхвысоко-вакуумных установках достигается предельное остаточное давление порядка 10^-10^-6—10^-7 Па (10^-8—10^{-9 мм рт. ст.). Форвакуумная от­качка рабочих объемов осуществляется с помощью механических насосов, с защитой от проникновения масел в объем с помощью адсорбционных ловушек. Уплотнительные прокладки разборных соединений выполняются из эластомеров типа «витон», обеспечи­вающих возможность прогрева рабочих камер при обезгаживании до 150—200° С (рис. 3,6).}

В лабораторных сверхвысоковакуумных установках (рис. 3, в) достигается остаточное предельное давление Ю-8 Па (10~10 мм рт. ст.) и ниже. Форвакуумная откачка осуществляется с помощью двух попеременно включаемых адсорбционных цеолитовых насосов, соединенных с камерой через металлические прогреваемые венти­ли. Уплотнительные прокладки разборных соединений выполняют­ся из медных (реже из алюминиевых) прокладок, и поэтому установки могут прогреваться с целью обезгаживания до 400— —450° С.