см
7,2 • 10 -6
0,055
0,55
5,5
55
550
5500
З формули і таблиці 2випливає, що в міру видалення повітря з об'єму, тобто зменшення тиску, О»збільшується. Причому може наступити такий момент, коли взаємні зіткненнямолекул практично припиняться і будуть відбуватися лише їх зіткнення зістінками посудини (камери).
Щоб визначити видзіткнень молекул газу, необхідно визначити співвідношення між середньоюдовжиною вільного шляху молекул О» і характерним розміром d - діаметромсудин циліндричної форми і довжиною меншою боку судин прямокутноїформи (квадратна камера). Ставлення О»/d є критерієм поділувакууму на низький, високий та середній.
При низькому вакуумісередня довжина вільного шляху молекул О» значно менше характерногорозміру посудини d, тобто О» <
Високий вакуумхарактеризується тим, що середня довжина вільного шляху молекул О»значно більше характерного розміру посудини d, тобто О»>> d. При високому вакуумі в сильно розрядженому газі хоча ізберігається хаотичний характер руху молекул, але взаємодія між нимичерез малу кількість практично зникає і вони рухаються прямолінійно вмежах наданого об'єму, стикаючись в основному зі стінками посудини.Вдарившись об стінку посудини і пробувши дуже малий час в адсорбованомустані, молекули відриваються і летять у випадкових напрямках. Томудеякі частини стінок посудини можуть бути вільні від шару адсорбованихмолекул газу.
Середній вакуум характеризуєтьсятим, що середня довжина вільного шляху молекул О» приблизно дорівнюєхарактерному розміру судини d,тобто О» ≈ d. При чомуможливі траєкторії руху молекул, частково властиві умовам низького, ачастково високого вакууму.
5. Вплив вакууму напроцес нанесення плівок
Процеси, що відбуваютьсяпри нанесенні тонких плівок, багато в чому визначаються середньою довжиною вільногошляхи частинок осаждаемого речовини. Для аналізу процесів, що відбуваються принанесенні тонких плівок має співвіднош
ення О» в /d ип . При цьому під О» в розуміють довжину вільного шляху частинок потоку наносимого речовини, що вийшов зджерела, а під d ип - відстань від джерела допідкладки.
При нанесенні плівок всередньому вакуумі частинки осаждаемого речовини мають різний характер руху.Частина з них при русі у напрямку до підкладки зазнає великекількість зіткнень з молекулами газу, і траєкторія їх руху має виглядламаної лінії. При цьому повністю порушується первісна орієнтуванняруху частинок. В результаті деякі частинки після низки зіткненьпотрапляють на підкладку. Частина частинок потрапляє на неї без зіткнень. Деякічастинки не потрапляють на підкладку, а конденсуються на стінках камери, утворюючирівномірне плівкове покриття. Зіткнення окремих часток може привести навітьдо осадження плівки на зворотному боці підкладки.
При нанесенні плівок ввисокому вакуумі частинки осаждаемого матеріалу летять незалежно один від одного попрямолінійним траєкторіях без взаємних зіткнень і зіткнень з молекуламигазу, не змінюючи свого напрямку, на стінках камери і поверхні підкладки.
Умови вакууму впливають назростання плівок наступним чином.
перше, якщо вакуум недосить високий, помітна частина часток, що летять з джерела потоку,зустрічає молекули залишкового газу і в результаті зіткнення з нимирозсіюється, тобто втрачає первинний напрям свого руху і непотрапляє на підкладку. Це істотно знижує швидкість нанесення плівки напідкладку.
друге, залишковігази в робочій камері, що поглинаються зростаючої на підкладці плівці в процесі їїзростання, вступають в хімічні реакції з наносимим речовиною, що погіршуєелектрофізичні параметри плівки (підвищується її опір, зменшуєтьсяадгезія, виникають внутрішні напруги та ін.)
Таким чином, чим нижчевакуум і чим більше в залишковою атмосфері вакуумної камери домішки активнихгазів, тим сильніше їх негативний вплив на якість наносяться плівок, атакож на продуктивність процесу. [4]
6. Вакуумні системи
6.1 Основні відомості
Основним елементомвакуумних систем є насоси, які призначені для створення необхідноговакууму в камерах установок, а також для підтримки робочого тиску припроведенні технологічного процесу. В установках для виготовленнятонкоплівкових структур ІМС застосовуються механічні форвакуумний ідвороторного насоси, пароструминні дифузійні, а також криогенні ітурбомолекулярні насоси.
При виробництві ІМС втехнології нанесення тонких плівок потрібно створювати тиску від 10 5 Па (атмосферний) до 10 -5 Па і нижче.
Жоден із зазначенихнасосів не може самостійно забезпечити відкачку від атмосферного тиску довисокого вакууму з наступних причин. По-перше, при такому широкому діапазонітисків істотно відрізняються умови відкачування і, по-друге, кожен насосволодіє вибірковістю по відношенню до газу, що входять до складу повітря.
Для створення технологічноговакууму 10 -5 Па включають каскадно кілька насосів різних типів.Крім того, для кожного інтервалу тисків і для різних газів існують своїметоди відкачування, не оптимальні для інших умов.
Переходячи до вивченнявакуумних насосів, перш за все розглянемо їх основні параметри - граничнезалишкове тиску, яке зазвичай наводяться в паспортних даних.
Граничне залишковетиск - це найменше тиск, який може бути створено даними насосомпри закритому вхідному патрубку. При цьому мається на увазі, що відсутнянатікання в насос ззовні, з боку його вхідного патрубка. Цей параметробумовлює неможливість побудови насоса, який сам не був навіть дужеслабким постачальником газів у вакуумну систему.
Швидкість дії - цеобсяг газу, що відкачуються в одиницю часу при даному тиску на вході в насос(У перетині вхідного патрубка). Найбільш поширеними одиницями вимірушвидкості дії є м 3 /год і л/с. По стабільності швидкостідії при зміні тиску можна судити про якість насоса, яке тимвище, чим менше зміняться швидкість дії при зменшенні тиску у вхідномупатрубку.
Найбільший тискзапуску - це найбільший тиск у вхідному патрубку, при якому насоспочинає нормально працювати, тобто відкачувати з'єднані вакуумну камеру.
Вакуумні насоси можна поцим параметром розділити на дві групи. До першої відносяться насоси, найбільшутиск запуску яких дорівнює атмосферному (механічні форвакуумний). Підвтору входять насоси, що вимагають для роботи попереднього розрядки, яказазвичай створюється додатковим насосом, званим насосом попередньоговакууму (механічним форвакуумним). Насос попереднього вакуумуприєднують впускним патрубком до випускного патрубка насоса, що потребуєпопередньому розрідженні.
Найбільше випускнетиск - це найбільший тиск у вихідному патрубку, при якому насос щеможе виконувати відкачку (тобто при перевищенні якого відкачка припиняється).Для механічних форвакуумних насосів воно перевищує атмосферний, а для насосів,вимагають попереднього розрядження, приблизно дорівнює найбільшому тискузапуску.
6.2 Засоби отриманнявакууму
Основним елементомвакуумних систем є насоси. Розрізняють механічні форвакуумний ідвороторного насоси, пароструминні дифузійні, а також криогенні ітурбомолекулярні насоси.
Механічні форвакуумнийі двороторного насоси.
Насоси цих двох типівмають однакові принципи дії, засновані на переміщенні газу внаслідокмеханічного руху їх робочих частин, при якому відбувається періодичнезміна обсягу робочої камери.
Механічні форвакуумнийі двороторного насоси працюють в області середнього вакууму, т.е...
