Рефераты. Усовершенствование блока управления и конструкции реактора установки вакуумного напыления
1. Вакуумная система должна
обеспечить получение требуемого давления в откачиваемом сосуде. Так, установка,
предназначенная для откачки ЭВП, должна иметь вакуумную систему, обеспечивающую
получение и поддержание давления в приборе на таком уровне, который исключает
отравление катода и загрязнение других элементов прибора при достаточно быстром
его обезгаживании прогревом. Для удовлетворения этого требования вакуумная
система должна быть герметичной и снабжена соответствующими средствами откачки,
измерения давления, коммутирующими и разъемными элементами.
Важным условием
выполнения этого требования является подбор материалов, из которых будут
изготовлены вакуумная система и ее элементы, а также методы подготовки
вакуумной системы к работе.
2. Вакуумная система должна
обеспечить возможность получения требуемой быстроты откачки сосуда. Для этого
вакуумная система должна иметь определенную проводимость, а примененный вакуумный
насос должен обладать необходимой быстротой действия.
3. Вакуумная система должна быть
снабжена устройствами для контроля ряда параметров, характеризующих ее
состояние.
К таким основным
параметрам относятся общее и парциальные давления остаточных газов, скорость
собственного газовыделения вакуумной системы, скорость накопления отдельных
газов и паров в вакуумной системе и т.д.
Для контроля и
измерения этих параметров вакуумную систему снабжают преобразователями
давления, масс-спектрометрами, потокомерами и другими измерительными приборами.
4. При применении автоматических
систем управления технологическими процессами (АСУТП) вакуумная система должна
быть оснащена набором различных датчиков, осуществляющих передачу информации на
ЭВМ. Используемые в вакуумной системе коммутирующие элементы должны быть
автоматизированными, а средства откачки - высокопроизводительными и
долговечными.
Технологический
процесс, осуществляемый на вакуумных установках, часто длится многие десятки
часов, поэтому вакуумная система должна быть высоконадежной при эксплуатации и
иметь длительный межремонтный период. Это требование вызвано также и тем, что
необходимо поддерживать вакуумную систему в рабочем состоянии в течение как
можно большего времени. Вакуумная система, длительно не соприкасающаяся с
атмосферой (особенно это относится к высоковакуумным магистралям), с течением
времени обезгаживается, снижается ее собственное газовыделение и повышается
эффективность ее работы. [3.стр. 162.], [ 2.стр.264 ]
1.2.2.
Вакуумные
системы оборудования для нанесения тонких
пленок
Требования,
предъявляемые к вакуумным системам оборудования для нанесения тонких пленок,
сформулированы в параграфе 1.2.1, а принципиальное построение вакуумных систем
во многом напоминает схемы вакуумных систем индивидуальных откачных постов.
В табл.1
приведены принципиальные схемы вакуумных систем наиболее распространенных
установок для нанесения тонких пленок. Вакуумная система, выполненная по схеме
1 табл.1, нашла применение в установках для производства интегральных схем.
Рабочая камера 14 предварительно откачивается до давления 5 Па через кран 4
механическим вакуумным насосом 7, который в этой время отсоединен от
пароструйного диффузионного насоса 11 краном 8. Затвор 13 закрыт, а насос 11
работает на форвакуумный баллон 9. После достижения давления около 10 Па
высоковакуумная откачка рабочей камеры до давления 110-4 - 510-5
Па осуществляется через азотную ловушку 12 высоковакуумным насосом 11; при этом
кран 4 закрыт, а кран 8 открыт. При выключении насоса 7 в него напускают воздух
через электромагнитный клапан 6. Краны 4 и 8 и электромагнитный клапан 6
смонтированы в один блок.
Давление в
вакуумной системе измеряют манометрическими преобразователями 2 и 10.
Часто внутри
рабочей камеры 14 размещают охлаждаемую жидким азотом ловушку 1 (мейснеровская
ловушка), назначение которой - улучшить вакуум в камере при значительном
газовыделении некоторых материалов при их испарении. С этой же целью в ряде
конструкций устанавливают в рабочей камере дополнительные титановые
испарительные геттерные насосы или криосорбционные насосы, охлаждаемые жидким
гелием. Для напуска воздуха или газа в рабочую камеру предусмотрены
электромагнитный натекатель 5 и ручной натекатель 3.
Вакуумная
система, изготовленная по схеме 2 табл.1, используется в установках для
производства многослойных тонкопленочных элементов микросхем методом ионного
испарения материалов. В качестве основного средства откачки применен бустерный
насос 16 с азотной ловушкой 17, который откачивает рабочую камеру 1 до давления
5*10-3 Па через затвор 19. Затем из смесительного бака 5, который
может быть предварительно откачан через кран 8, с помощью игольчатых
натекателей 2,3 и 4 газ или смесь газов подается в рабочую камеру, и давление в
ней возрастает до 15-5*10-1 Па.
Уровень рабочего
давления в камере стабилизируется и регулируется как изменением потока газа,
напускаемого через игольчатые натекатели, так и положением заслонки 20,
изменяющей эффективную быстроту откачки рабочей камеры 1. Предварительная
откачка рабочей камеры чрез кран 9 и насоса 16 через краны 15 и 11
осуществляется механическим вакуумным насосом 13, снабженным водоохлаждаемым
маслоотражателем 10. Электромагнитный клапан 14 служит для напуска воздуха в
систему, а клапан 12 - в насос 13. Измерение давления в различных участках
системы производится манометрическими преобразователями 7 и 18.
Как уже
отмечалось, вакуумные установки колпакового типа с использованием резиновых
уплотнителей не позволяют получать высокий вакуум из-за невозможности производить
высокотемпературный прогрев с целью обезгаживания рабочей камеры. Применение
металлических уплотнителей при частых подъемах и опусканиях колпака значительно
затрудняет эксплуатацию оборудования. Поэтому для получения давления меньше 10-5
Па в лабораторных установках для нанесения тонких пленок оказалось
целесообразным использование двухстенных рабочих камер, выполненных по системе
«вакуум в вакууме».
Сверхвысоковакуумная
система, изготовленная по этому принципу, соответствует схеме 3 табл.1.
Наружная водоохлаждаемая толстостенная камера 1 уплотняется с плитой с помощью
резинового уплотнителя и через кран 6 с моторным приводом, водоохлаждаемую
ловушку 7 и кран 8 предварительно откачивается механическим вакуумным насосом
10 до давления 10-1 Па. Затем камера 1 через затвор 14 и азотную
ловушку 16 откачивается до давления 10-3 - 10-4 Па
пароструйным диффузионным насосом 15. Внутренняя тонкостенная рабочая камера 2
предварительно откачивается до давления 10-3 - 10-4 Па
через кран 3 с моторным приводом, установленным в камере 1, одновременно с
наружной камерой. Высоковакуумная откачка рабочей камеры 2 до давления
5*10-7 Па производится ионно-геттерным насосом 17. Для обезгаживания
рабочей камеры 2 прогревом до 700 К через ее тонкие стенки пропускают электрический
ток при непрерывной откачке камер 1 и 2. Уплотнение внутренней камеры
осуществлено по притертым поверхностям. Благодаря тому, что вокруг камеры 2
создано достаточно высокое разрежение, перетекание газа из камеры 1 в камеру 2
незначительно. Газ в камеру 1 напускается с помощью натекателя 4, а в
механический насос - натекателем 9. При предварительной откачке камер 1 и 2
насосом 10 последний отсоединяется от высоковакуумного насоса 15 краном 12,
причем роль форвакуумного баллона в это время выполняет отсоединенный
трубопровод, объем которого оказывается достаточным для поддержания
необходимого выпускного давления на патрубке насоса 15. Для измерения давления
в системе предусмотрены манометрические преобразователи 5, 11, 13 и 18.
[3.стр.
185.], [2.стр.286 ]
Таблица 1.
Принципиальные схемы вакуумных систем оборудования
для нанесения тонких пленок
№
Техническая характеристика, применение
Рисунок
1
Пароструйный диф.насос с азотной ловушкой, Механический
вакуумный насос; Рост = 5•10-5 Па.
Установка для производства тонко-пленочных элементов и
интегральных схем.
2
Бустерный насос с азотной ловушкой; механический
вакуумный насос, Рост =
= 5•10-3 Па.
Установка для производства много-слойных тонкопленочных
элементов микросхем методом полного испарения металлов.
3
Ионно-геттерный насос. Пароструйный диффузионный насос.
Механический вакуумный насос. Рост = 5•10-7 Па.
Исследовательская установка для отработки тонкопленочной
технологии.