DE1159571B

DE1159571B - Device for cleaning surfaces working in a vacuum

Info

Publication number: DE1159571B
Application number: DEE16839A
Authority: DE
Inventors: Leslie Arthur Holland
Original assignee: Edwards High Vacuum Ltd
Current assignee: Edwards High Vacuum Ltd
Priority date: 1957-12-09
Filing date: 1958-12-08
Publication date: 1963-12-19
Also published as: GB903473A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Oberflächen, insbesondere von Dielektrika, bestehend aus einem vakuumdichten Gefäß, in dem bei einem Gasdruck von ^ 10~³ Torr die zu reinigenden Werkstücke angeordnet sind und in dem zwischen zwei oder mehr Elektroden eine Glimmentladung brennt.The invention relates to a device for cleaning surfaces, in particular dielectrics, consisting of a vacuum-tight vessel in which the ^{workpieces to be cleaned are arranged at a gas pressure of ^ 10 -3} Torr and in which a glow discharge burns between two or more electrodes.

Es sind bereits Vorrichtungen der erwähnten Art bekannt, bei denen aus dem Kathodendunkelraum austretende Elektronen hoher Energie unmittelbar auf die zu reinigenden Oberflächen treffen können. Hierdurch entsteht häufig im Gegensatz zu der gewünschten Wirkung eine Verunreinigung der behandelten Oberflächen, weil durch das Auftreffen von Elektronen hoher Energie auf den Oberflächen haftende Kohlenwasserstoffmoleküle und -oxyde zerschlagen werden.Devices of the type mentioned are already known in which from the cathode dark room Exiting electrons of high energy can hit the surfaces to be cleaned directly. In contrast to the desired effect, this often results in contamination of the treated Surfaces, because they stick to the surface due to the impact of high energy electrons Hydrocarbon molecules and oxides are smashed.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, welche das Auftreffen energiereicher Elektronen auf die zu reinigenden Oberflächen und damit deren Verschmutzung während des Reinigungsvorgangs vermeidet. Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß zwischen der oder den Kathoden und der zu reinigenden Oberfläche elektrische Abschirmungen angeordnet sind, so daß die kürzestmögliche Elektronenbahn zwischen dem Kathodendunkelraum und der zu reinigenden Oberfläche länger ist als die mittlere freie Weglänge der Elektronen. The purpose of the invention is to create a device which prevents the impact of energetic electrons on the surfaces to be cleaned and thus avoid their contamination during the cleaning process. This is achieved according to the invention in that between the cathode or cathodes and the surface to be cleaned electrical Shields are arranged so that the shortest possible electron path between the cathode dark space and the surface to be cleaned is longer than the mean free path of the electrons.

Es ist auch bekannt, durch Kathodenzerstäubung in einer Penning-Entladung von einer Metalloberfläche Material abzutragen. Bei dieser bekannten Vorrichtung muß die zu reinigende Oberfläche zwingend aus Metall bestehen. Außerdem bereitet die Anlegung des erforderlichen Magnetfeldes zur Beschleunigung der Ionen in Spiralbahnen und die Aufrechterhaltung des erforderlichen Vakuums von weniger als 10~³ Torr Schwierigkeiten. Im Ergebnis sind derartige Vorrichtungen wegen ihrer Kompliziertheit für eine Anwendung in der Massenfabrikation nicht geeignet.It is also known to remove material from a metal surface by cathode sputtering in a Penning discharge. In this known device, the surface to be cleaned must be made of metal. In addition, it is difficult to apply the required magnetic field to accelerate the ions in spiral orbits and to maintain the required vacuum of less than 10 ^{-3 Torr.} As a result, such devices are not suitable for use in mass production because of their complexity.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtFurther details of the invention are explained in more detail in connection with the drawings. It shows

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Reinigung in perspektivischer Ansicht sowie in schematischer Darstellung,Fig. 1 shows an embodiment of a device for cleaning in a perspective view and in schematic representation,

Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Reinigungsvorrichtung im Schnitt,Fig. 2 shows another embodiment of a cleaning device on average,

Fig. 3 die Vorrichtung von Fig. 2 in der Draufsieht sowie teilweise aufgeschnitten,FIG. 3 shows the device from FIG. 2 in a top view and partially cut open, FIG.

Fig. 4 eine andere Ausführungsform im Schnitt,4 shows another embodiment in section,

Im Vakuum arbeitende Vorrichtung
zum Reinigen von OberflächenDevice working in a vacuum
for cleaning surfaces

Anmelder:Applicant:

Edwards High Vacuum Limited,
Crawley, Sussex (Großbritannien)Edwards High Vacuum Limited,
Crawley, Sussex (UK)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Schwelm, Drosselstr. 31Representative: Dipl.-Ing. H. Marsch, patent attorney,
Schwelm, Drosselstr. 31

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 9. Dezember 1957 (Nr. 38 245)Claimed priority:
Great Britain 9 December 1957 (No. 38 245)

Leslie Arthur Holland, Crawley, SussexLeslie Arthur Holland, Crawley, Sussex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden(Great Britain),
has been named as the inventor

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung im Schnitt.5 shows a further embodiment of the device in section.

Auf der Unterseite einer Kreisscheibe 1, welche in Richtung eines Pfeiles 2 drehbar ist, sind Glaslinsen 16 angeordnet, deren Oberflächen zum Zwecke einer späteren Vergütung gereinigt werden sollen. Parallel zu der Kreisscheibe 1 ist eine kreisscheibenförmige Anode 3 von größerem Durchmesser als die Scheibe 1 angeordnet. Zwischen der Scheibe 1 und der Anode 3 befindet sich eine Abschirmung 4, welche eine drahtförmige Kathode 17 nach oben hin abdeckt. Die Abschirmung 4 ist, sofern sie nicht aus Isoliermaterial besteht, gegenüber der Kathode 17 isoliert, welche über eine durch die Anode 3 geführte Zuleitung 5 an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Die ganze Vorrichtung befindet sich in einem evakuierten Behälter, wobei der Druck größer als 10~³ Torr ist.On the underside of a circular disk 1, which can be rotated in the direction of an arrow 2, glass lenses 16 are arranged, the surfaces of which are to be cleaned for the purpose of later compensation. A circular disk-shaped anode 3 with a larger diameter than the disk 1 is arranged parallel to the circular disk 1. Between the disk 1 and the anode 3 there is a shield 4 which covers a wire-shaped cathode 17 towards the top. The shield 4, if it does not consist of insulating material, is insulated from the cathode 17, which is connected to the negative pole of a DC voltage source via a lead 5 passed through the anode 3. The entire device is in an evacuated container, the pressure being greater than 10 ^-3 Torr.

Im Betrieb läuft ein Teil der von der Kathode 17 ausgehenden Elektronen geradlinig zu der Anode 3. Ein anderer Teil der Elektronen beschreibt jedoch wegen der vorliegenden Potentialverteilung mehr oder weniger stark gekrümmte Bahnen und trifft wegen der im Vakuum größeren mittleren freien Weglänge auch auf die Kreisscheibe 1 bzw. auf die Glaslinsen 16, wenn diese an der Kathode 17 vorbeilaufen. HierbeiDuring operation, some of the electrons emanating from the cathode 17 run in a straight line to the anode 3. Another part of the electrons describes more or more because of the potential distribution less strongly curved paths and also hits because of the greater mean free path in a vacuum onto the circular disk 1 or onto the glass lenses 16 when they pass the cathode 17. Here

309 769/329309 769/329

verhindert jedoch die Abschirmung 4 das direkte Auftreffen von aus dem Dunkelraum der Kathode 17 austretenden Elektronen. Die Abschirmung 4 ist so dimensoniert, daß die kürzestmögliche Elektronenbahn zwischen dem Kaihodendunkelraum und der Kreisscheibe 1 langer ist als die mittlere freie Weglänge der Elektronen bei dem herrschenden Vakuum. Sofern Elektronen auf die Glaslinsen 16 auftreffen, sind diese demnach bereits durch Stöße zwischen anderen Teilchen in ihrer kinetischen Energie abgeschwächt und verursachen keine Verschmutzung auf den zu reinigenden Oberflächen.however, the shield 4 prevents the direct impact of those emerging from the dark space of the cathode 17 Electrons. The shield 4 is dimensioned so that the shortest possible electron path between the Kaihode dark space and the circular disk 1 is longer than the mean free path of the electrons in the prevailing vacuum. If electrons impinge on the glass lenses 16, these are therefore already weakened in their kinetic energy by collisions between other particles and do not cause pollution on the surfaces to be cleaned.

Bei der in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform sind unter einem Werkstückträger la zwei drahtförmige Elektroden 17 α angeordnet, welche von den entsprechenden Abschirmungen 4 ähnlich wie in Fig. 1 umgeben sind. Die Elektroden 17 a sind über ihre entsprechenden Zuleitungen 5 an eine Wechselspannungsquelle 6 angeschlossen. Durch die Abschirmungen 4 wird die Weglänge der aus dem Dunkelraum der Elektroden VJa austretenden Elektronen derart vergrößert, daß diese nicht unmittelbar, sondern erst nach Abgabe eines Teils ihrer kinetischen Energie in Form von Stoßen zu dem Werkstückträger la gelangen.In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, two wire-shaped electrodes 17 a, which are surrounded by the corresponding shields 4 in a manner similar to that in FIG. 1, are arranged under a workpiece carrier la. The electrodes 17 a are connected to an alternating voltage source 6 via their corresponding leads 5. Through the shields 4, the path length of the electrons emerging from the dark space of the electrodes VJa is increased in such a way that they do not reach the workpiece carrier la immediately, but only after a part of their kinetic energy has been given off in the form of impacts.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 sind unter einem kalottenartigen Werkstückträger Ib die zu reinigenden Glaslinsen 16 angebracht. Unter dem Rand des Werkzeugträgers Ib sowie einander gegenüberstehend sind zwei ringförmige Elektroden 7, 8 angebracht, welche an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen sind. Es sind zwei ringförmige Abschirmungen 9, 10 vorgesehen, von denen die erstere in ihrer Funktion den Abschirmungen 4 von Fig. 1 und 2 entspricht, während die letztere eine Verschmutzung des Vakuumbehälters verhindert, insbesondere wenn dieser aus Glas besteht.In the embodiment of FIG. 4, the glass lenses 16 to be cleaned are attached under a dome-like workpiece carrier 1b. Two ring-shaped electrodes 7, 8, which are connected to an alternating voltage source, are attached under the edge of the tool carrier Ib and opposite one another. Two annular shields 9, 10 are provided, of which the former corresponds in its function to the shields 4 of FIGS. 1 and 2, while the latter prevents contamination of the vacuum container, especially if it is made of glass.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 ist eine Kathode 14 in Form einer Kreisringplatte isoliert über einer Anode 3 gehalten. Über der Kathode 14 befindet sich eine ebenfalls kreisringplattenförmige Abschirmung 13, welche gegenüber einer zu reinigenden Fläche 15 die gleiche Funktion wie die Abschirmungen 4 und 9 erfüllt.In the embodiment of FIG. 5, a cathode 14 in the form of a circular ring plate is insulated over an anode 3 held. A shield, also in the form of a circular ring, is located above the cathode 14 13, which has the same function as the shields in relation to a surface 15 to be cleaned 4 and 9 fulfilled.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Device for cleaning surfaces, in particular dielectrics, consisting of a vacuum-tight vessel in which the ^{workpieces to be cleaned are arranged at a gas pressure of Ξ> 10 ~ 3} Torr and in which a glow discharge burns between two or more electrodes, characterized that are disposed between the cathode and the electrical or surface to be cleaned shields, so that the shortest possible electron path between the cathode dark space and the long surface to be cleaned than the mean free path of the electrons.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the shields in the Cathode dark room itself are arranged.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that with an alternating current gas discharge each interacting pair of electrodes is shielded.

Considered publications:
Zeitschrift für Physik, Vol. 143, 1955, pp. 141 to 146.

1 sheet of drawings