CS262892B1 - Způsob zjišiování čistoty vakua vakuových zařízení - Google Patents

Abstract

Jedná se o velmi citlivou metodu zjištování čistoty vakua zařízení pro vakuové technologie. Nejprve se vytvoří tunelový přechod hlinik-kysličník hlinitý-olovo a změří se jeho tunelové spektrum. Pote se týž tunelový prvek vytvoří v testovaném vakuovém zařízení a opět se změří jeho tunelové spektrum. Obě tunelová spektra se porovnají. V případě vzniku nových spektrálních pásem se vyhodnotí jejioh poloha a intenzita. Z atlasu infračervených spekter se určí, kterým typům vazeb nové pásy přísluší a podle těchto vazeb se určí molekuly nečistot, která se ve vrstvě nacházejí. Protože vzorek je připravován ve vakuu, znamená to, že zjištěné molekuly nečistot se nachází také ve vakuu testovacího zařízení. Způsob lze použít 1 v případě vakuových zařízení určených pro technologii s velmi čistým vakuem.

Description

Vynález se týká způsobu zjištování čistoty vakua zařízení dto vakuové technologie pomocí tunelového přechodu.

Ve vakuových technologiích, jako je například napařování či naprašovéní tenkých vrstev, jsou na technologické zařízení kladeny dva základní požadavky, a to dosažení požadované hodnoty vakua a zaiištění příslušné čistoty vakua. Oba tyto technologické rektory ovlivňují podstatnou měrou průběh technologického nrocesu a jeho výsledek. Čistotu vakua je třeba sledovat zejména v případech, kdy výsledek vakuového procesu, například napařená tenká vrstva, může svým znečištěním znehodnotit vlastnosti cel» součástky, čistě vakuum je zpravidla za.iiš ťováno bezolejovými vývěvami, například kryogenními. V řadě případů však nejsou tato zařízení, vzhledem ke značné spotřebě zkapalněných plynů, dostupná. Proto jsou v průmyslových aplikacích většinou vždy užívány ole.iové vývěvy. Pro predčerpání na tlak přibližně 5 Pa je užíváno rotačních olejových vývěv a pro dosažení pracovního vakua řádu 10 · Pa je v návaznosti na rotační vývěvu užíváno olejové difuzní vývěvy. Tento pracovní tlak je běžný například při napařování tenkých vrstev. Péry olejových náplní vývěv mohou podle konstrukce vývěvy a vakuového zařízení ve větší či menší míře vakuum znečišťovat. Proto jsou některá dokonalejší vakuová zařízení vybavena sondou hmotového spektrometru, který umožňuje kontrolu čistoty vakua.

V průmyslové nraxi je však tento případ sníše výjimečný.

Nevýhody výše uvedených způsobů sledování čistoty vakua w v odstraňuje způsob zjištování čistoty vakua vakuových zařazení podle vynálezu. Jeho podstatou je, že se vytvoří tunelový přechod hliník-kysličník hlinitý-olovou a změří se jeho tunelové spektrum. Poté se tentýž tunelový přechod vytvoří přímo v tes- 2 262 892 tovaném vakuovém zařízení a opět se změří jeho tunelové spektrum, což je tedy spektrum při neelast-í ckém tunelování elektronu bariérou. Obě tunelová spektra se porovnají. V případě, že v tunelovém spektru tunelového přechodu, vytvořeného v testovaném vakuovém zařízení, se objeví nové spektrální pásy, vyhodnotí se jejich poloha a intenzita. Z atlasu infračervených spekter se určí, kterým typům vazeb nové pásy přísluší a podle těch to vazeb se určí molekuly nečistot, které se ve vrstvě nacházejí. Protože vzorek je připravován ve vakuu, znamená to, že zjištěné molekuly nečistot se nachází také ve vakuu testovaného zařízení.

Výhodou tohoto způsobu je, že metoda snímání tunelových spekter je vysoce citlivá. V tunelovém spektru se objeví nové spektrální pásy již při výskytu malého množství molekul, které v

vakuum znečištují.

Příklad uspořádání tunelového přechodu a způsob zjištování čistoty vakua vakuových zařízení jsou demonstrovány na přiložených výkresech. Na obr. 1 je uspořádání tunelového přechodu, na obr. ? je tunelové spektrum čistého tunelového přechodu a na obr. 3 je tunelové spektrum tunelového přechodu v testovaném vakuovém zařízení.

Tunelový přechod je realizován na skleněné podložce 4, například na krycím sklíčku z mikroskopu. Pro realizaci je použito tenkovretvé technologie. Skleněná podložka 4 je očištěna a na ni je napařena základní elektroda 1 z hliníku, v tomto případe o tlouštce 0,5 až 1 μτα, šířce 1 mm a při tlaku 2.10~\a. Poté je recipient napuštěn čistým kyslíkem, vhodný je například čistý kyslík pro elektrotechniku, který má atest, na tlak 5 Pa. Skleněná podložka 4 s napařenou základní elektrodou 1 z hliníku je pootočena mimo masku a je zoxidována v kyslíkové plasmě. Zpravidla je užito stejnosměrné plasmy. Tlouštka vrstvy 2 oxidu, tedy kysličníku hlinitého, musí být 2 až 3 nm. Pak je skleněná podložka 4 pootočena bez přerušení vakua nad masku pro napaření vrchní elektrody 3. Tato vrchní elektroda 3 je z olova a její tlouštka není kritické a může být opět v rozmezí 0,5 až

- 3 262 892 jim při šířce 1 mm. Napaření se děje při tlaku 2.10“^ Pa. Na tento tlak je recipient vyčerpán po oxidaci základní elektrody

1.

Při samotném vyhodnocování čisto+y vakua testovaného vakuového zařízení se nejprve změří tunelové spektrum čistého tu nelového přechodu. Objeví se zde spektrální pásy 11, 12, odpovídající fononům základní a vrchní elektrody 1, 3 a spektrální pás 13, odpovídající volným OH skupinám v izolantu. Poté se po vytvoření téhož tunelového přechodu výše popsaným způsobem přímo v testovaném vakuovém zařízení změří znovu tunelové spektrum tunelového přechodu. V uváděném příkladě se v tunelovém spektru objevily nové spektrální pásy 14 a 15, charakterizující zde metylové a fenylové skupiny olejové náplně difúzní vývěvy, zde oleje typu polysiloxan. Výskyt a intenzita nově vzniklých spektrálních pásů charakterizuje míru znečištění vakua sladovaného vakuového zařízení.

Tento způsob zjištování čistoty vakua vakuových zařízení je pro sv«u velkou citlivost vhodný i v případě vakuových zařízení určených oro technologie s velmi čistým vakuem.

Claims (1)

1. Způsob zjištování čistoty vakua vakuových zařízení,vyznačující se tím, že se vytvoří tunelový přechod hliník-kysličník hlinit.ý-olovo, změří se jeho tunelové spektrum, poté se týž tunelový přechod vytvoří v testovaném vakuovém zařízení, opět se změří jeho tunelové spektrum, obě tunelová spektra se porovnají a v případě, ž,e se v tunelovém spektru naměřeném v testovaném vakuovém zařízení objeví nové spektrální pásy, vyhodnotí se jejich poloha a intenzita, podle atlasu infračervených spek t»r se určí jakým typům vazeb nové pásy přísluší a podle nich se dále určí molekuly nečistot nacházející se ve vakuu testovaného vakuového zařízení.