RU1774778C

RU1774778C - Method of treatment under vacuum of parts and units of electronic devices

Info

Publication number: RU1774778C
Authority: RU
Inventors: Л.И. Лисицына; Л.П. Ласточкина; Л.А. Кузнецова; В.И. Чушикина; М.И. Суворова
Original assignee: Новосибирский государственный технический университет; Лисицына Лилия Ивановна
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: electronics. SUBSTANCE: high-frequency discharge is excited in volume of atmosphere of working gas contacting treated surface, it is sustained up to moment of initiation of etching of cleaned surface. Change of pressure in volume is determined in accord with check graph taken before-hand. EFFECT: improved efficiency of treatment. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электронной технике, а именно к вакуумной обработке деталей, узлов и прибора в целом, и может быть использовано в технологии изготовления электронных приборов. The invention relates to electronic equipment, namely to vacuum processing of parts, assemblies and the device as a whole, and can be used in the manufacturing technology of electronic devices.

Известен способ вакуумной обработки деталей, узлов, внутренних поверхностей электровакуумных приборов, включающий нагрев для обезгаживания стекла колбы в газовой печи при одновременной откачке колбы, обезгаживание арматуры током высокой частоты и в газовой печи (Технология и оборудование производства электровакуумных приборов. (Под ред. Ю.А.Хруничева. М.: Высшая школа, 1979). Однако указанный способ вакуумной обработки изделий имеет существенный недостаток - обеспечивает невысокую степень очистки деталей и изделий в целом. A known method of vacuum processing of parts, assemblies, internal surfaces of electrovacuum devices, including heating for degassing the glass of a flask in a gas furnace while evacuating the flask, degassing the valves with high-frequency current and in a gas furnace (Technology and equipment for the production of electrovacuum devices. (Ed. Yu. A. Khrunicheva, Moscow: Vysshaya Shkola, 1979) However, this method of vacuum processing of products has a significant drawback - it provides a low degree of purification of parts and products as a whole.

Известен также способ вакуумной обработки крупногабаритного электронно-лучевого прибора (ЭЛП), заключающийся в том, что перед нагревом в колбе создают атмосферу инертного газа, давление которого устанавливают равным 1,3-26,6 Па, возбуждают в колбе высокочастотный разряд возбуждающим сигналом, частоту которого выбирают равной 12,2-30 МГц, а напряженность высокочастотного поля выбирают обеспечивающей энергии ионов, равную 13-17 эВ, и поддерживают высокочастотный разряд в течение 20-120 с (авт.св. СССР N 1701059). Этот способ устраняет недостатки предыдущего способа, так как обработка поверхностей в ВЧ-разряде значительно повышает степень очистки деталей и повышает качество прибора. Однако этот способ имеет существенный недостаток - неопределенность момента окончания вакуумной обработки ВЧ-разрядом - длительность поддержания разряда 20-120 с. Для каждого типа прибора это время должно быть совершенно индивидуально: при недостаточном времени обработки детали не выходят на достаточный уровень чистоты, а при чрезмерном времени обработки происходит нежелательное подтравливание материала детали. Например, при выжигании органической пленки, покрытой алюминием, на люминесцентном экране ЭЛП большое время обработки ВЧ-разрядом приводит к подтравливанию алюминиевой пленки и уменьшению толщины последней на 30-50%, что совершенно недопустимо (пленка алюминия на люминесцентном экране для каждого типа прибора должна иметь вполне определенную толщину). При недостаточном времени обработки ВЧ-разрядом органическая пленка не будет полностью выжжена, что ведет к резкому снижению качества прибора и снижению процента выхода годных приборов. There is also known a method of vacuum processing a large-sized electron-beam device (EBL), which consists in the fact that before heating, an inert gas atmosphere is created in the flask, the pressure of which is set equal to 1.3-26.6 Pa, a high-frequency discharge is excited in the flask by an exciting signal, the frequency which is selected equal to 12.2-30 MHz, and the high-frequency field is selected to provide ion energy equal to 13-17 eV, and a high-frequency discharge is maintained for 20-120 s (ed. St. USSR N 1701059). This method eliminates the disadvantages of the previous method, since surface treatment in the RF discharge significantly increases the degree of cleaning of parts and improves the quality of the device. However, this method has a significant drawback - the uncertainty of the end of the vacuum treatment by RF discharge - the duration of the discharge maintenance is 20-120 s. For each type of device, this time should be completely individual: with insufficient processing time, the parts do not reach a sufficient level of purity, and with excessive processing time, unwanted etching of the material of the part occurs. For example, when burning an organic film coated with aluminum on a fluorescent EBT screen, a large RF treatment time leads to etching of the aluminum film and a decrease in the thickness of the latter by 30-50%, which is completely unacceptable (the aluminum film on the fluorescent screen for each type of device should have quite a certain thickness). If the processing time by RF discharge is insufficient, the organic film will not be completely burnt out, which leads to a sharp decrease in the quality of the device and a decrease in the percentage of suitable devices.

В электронной технике известен способ вакуумной обработки деталей, предусматривающий определение момента окончания плазмохимического процесса (Долгополов В. М. , Иванов В. И. , Кротов В.А., Соловьев В.И. Разработка спектрального индикатора для контроля процесса плазмохимического удаления фоторезиста. Электронная техника, вып.4(88), 1980), заключающегося в измерении интенсивности спектральной линии СО₂. Но этот метод для многих случаев вакуумной обработки приборов непригоден, так как измерение интенсивности свечения во многих случаях затруднено ввиду либо сложности расположения спектрального индикатора, либо наличия металлического покрытия на внутренней поверхности колбы (как, например, при ВЧ-выжигании органической пленки на люминесцентном экране).A method of vacuum processing of parts is known in electronic engineering, which provides for determining the end of the plasma-chemical process (Dolgopolov V.M., Ivanov V.I., Krotov V.A., Soloviev V.I. Development of a spectral indicator for monitoring the process of plasma-chemical photoresist removal. Electronic technique, issue 4 (88), 1980), which consists in measuring the intensity of the spectral line of CO ₂ . But this method is unsuitable for many cases of vacuum processing of devices, since the measurement of the luminous intensity in many cases is difficult due to either the complexity of the location of the spectral indicator or the presence of a metal coating on the inner surface of the bulb (as, for example, in the case of high-frequency burning of an organic film on a fluorescent screen) .

Прототипом изобретения выбран второй из названных способов вакуумной обработки деталей, узлов вакуумных приборов. The prototype of the invention selected the second of the above methods of vacuum processing of parts, components of vacuum devices.

Целью изобретения является улучшение качества обработки. The aim of the invention is to improve the quality of processing.

Цель достигается тем, что по способу вакуумной обработки деталей, узлов вакуумных приборов, заключающемуся в создании в откачиваемом объеме, с которым контактирует обрабатываемая поверхность, атмосферы рабочего газа давлением 1,3-26,6 Па, возбуждении высокочастотного разряда возбуждающим сигналом частотой 12,2-30 МГц и напряженностью высокочастотного поля, обеспечивающей энергию ионов, равную 13-17 эВ, и поддержании высокочастотного разряда до момента завершения обработки предварительно обрабатывают ВЧ-разрядом очищенную поверхность контрольного изделия, определяют контрольный график изменения давления в откачиваемом объеме от времени при травлении поверхности изделия, в процессе вакуумной обработки изделия контролируют изменения давления в откачиваемом объеме, а момент завершения обработки определяют по совпадению скорости изменения давления в откачиваемом объеме со скоростью изменения давления на контрольном графике. The goal is achieved by the fact that by the method of vacuum processing of parts, assemblies of vacuum devices, which consists in creating in the pumped-out volume with which the surface to be treated, working gas atmospheres with a pressure of 1.3-26.6 Pa, excitation of a high-frequency discharge by an excitation signal with a frequency of 12.2 -30 MHz and a high-frequency field, providing an ion energy of 13-17 eV, and maintaining a high-frequency discharge until the treatment is completed, pre-treat the cleaned surface with an RF discharge a product, determine the control graph of the pressure in the pumped volume versus time during etching of the surface of the product, during the vacuum processing of the product control the pressure in the pumped volume, and the moment of processing is determined by the coincidence of the rate of pressure in the pumped volume with the rate of pressure on the control chart .

Не известен способ вакуумной обработки с применением ВЧ-разряда, в котором момент завершения обработки ВЧ-разрядом определялся бы по совпадению скорости изменения давления в откачиваемом объеме со скоростью изменения давления на контрольном графике. There is no known method of vacuum processing using an RF discharge, in which the moment of completion of processing by an RF discharge would be determined by the coincidence of the rate of change of pressure in the pumped volume with the rate of change of pressure on the control chart.

На фиг.1 приведен продольный разрез одного из возможных устройств, реализующих предлагаемый способ; на фиг.2 - кривая изменения давления в системе при вакуумной обработке с использованием ВЧ-разряда. Figure 1 shows a longitudinal section of one of the possible devices that implement the proposed method; figure 2 is a curve of the pressure in the system during vacuum processing using RF discharge.

Устройство (фиг.1) содержит колбу 1, люминофорное покрытие 2, нанесенное на экран, органическую пленку 3, нанесенную на люминофор, металлическое (например, алюминиевое) покрытие 4, нанесенное на органическую пленку, спираль 5 для нагрева металлической навески, расположенную внутри колбы, высоковольтный вывод 6 ЭЛП, расположенный на боковой поверхности колбы. ВЧ-генератор 7, высоковакуумные средства 8 откачки с вакуумметром, измеряющим давление в системе в процессе откачки и выжигания, систему 9 с регулируемым вентилем для заполнения колбы кислородом. The device (figure 1) contains a flask 1, a phosphor coating 2 deposited on the screen, an organic film 3 deposited on the phosphor, a metal (for example, aluminum) coating 4 applied on an organic film, a spiral 5 for heating a metal sample located inside the bulb , high-voltage output 6 EBL located on the side surface of the bulb. The high-frequency generator 7, high-vacuum pumping means 8 with a vacuum gauge measuring the pressure in the system during pumping and burning, system 9 with an adjustable valve for filling the flask with oxygen.

Способ осуществлялся следующим образом. The method was carried out as follows.

После того, как система откачивается до давления 10^-4-10^-5 Па посредством средства 8, колбу заполняют кислородом до давления порядка 0,6-1,5 Па, затем создают ВЧ-поле между электродами 4 (металлическим покрытием) и 5 спиралью для нагрева металлической навески путем включения ВЧ-генератора 7, формируют плазму кислорода и проводят низкотемпературное выжигание органической пленки 3. При этом давление в системе изменяется согласно кривой, приведенной на фиг.2. В первый период времени (участок ab, кривая 10) происходит интенсивное выжигание органической пленки. Газообразные соединения, выделяемые в результате деструкции пленки, резко повышают давление в системе. После выноса из системы основной массы продуктов деструкции давление в системе падает. Конец выжигания пленки характерен выходом кривой откачки на пологий участок cd, который характерен для процесса травления металлического покрытия в плазме (кривая 11). Выжигание органической пленки следует прекращать в момент времени t₁. Обработка экрана плазмой в период времени t>t₁ является недопустимой, так как в этот период происходит лишь травление Al. Прекращение процесса выжигания раньше момента времени t₁ не обеспечит полного выжигания органической пленки, что также отрицательно скажется на качестве люминесцентного экрана. Следовательно, прекращая процесс выжигания в момент времени t₁, полностью выжигаем органическую пленку и сохраняем целостность алюминиевой пленки и ее толщину, что значительно улучшает качество экранов и уменьшает технологические браки в процессе изготовления ЭЛП.After the system is pumped out to a pressure of 10 ^-4 -10 ^-5 Pa by means of 8, the flask is filled with oxygen to a pressure of the order of 0.6-1.5 Pa, then an RF field is created between the electrodes 4 (metal coating) and 5 with a spiral for heating a metal sample by turning on the RF generator 7, an oxygen plasma is formed and low-temperature burning of the organic film 3 is carried out. In this case, the pressure in the system changes according to the curve shown in FIG. 2. In the first period of time (plot ab, curve 10), an intense burning of the organic film occurs. Gaseous compounds released as a result of film destruction dramatically increase the pressure in the system. After removal of the bulk of the degradation products from the system, the pressure in the system drops. The end of the burning of the film is characterized by the exit of the pumping curve to the gently sloping cd region, which is characteristic of the etching of the metal coating in the plasma (curve 11). The burning out of the organic film should be stopped at time t ₁ . Processing of the screen by plasma in a period of time t> t ₁ is unacceptable, since only etching Al occurs during this period. The termination of the burning process before the time t ₁ will not ensure complete burning of the organic film, which will also adversely affect the quality of the luminescent screen. Therefore, stopping the burning process at time t ₁ , we completely burn out the organic film and maintain the integrity of the aluminum film and its thickness, which significantly improves the quality of the screens and reduces technological defects in the process of manufacturing the EBL.

Кривая 10, представленная на фиг.2, характерна для любого процесса вакуумной обработки изделий в ВЧ-разряде, так как в первый момент формирования ВЧ-разряда происходит интенсивная очистка поверхностей от различных загрязнений (участок ab), давление в объеме резко возрастает, по мере удаления из системы загрязнений, переведенных в газообразное состояние, давление в системе падает (участок bc). При полной очистке поверхности от загрязнений (точка С) давление будет определяться возможностью вакуумной системы и скоростью травления поверхности в плазме (кривая acd). Поэтому, если заранее на очищенном образце снять кривую изменения давления в результате травления в плазме, то такой график будет контрольным. По совпадению кривых 10 и 11 или при их параллельном ходе (в том и в другом случае совпадут скорости изменения давления в откачиваемом объеме) можно определять в момент завершения обработки изделия в ВЧ-разряде. Контрольный график необходимо получать для каждого типа изделия. Curve 10 shown in Fig. 2 is characteristic of any process of vacuum processing of products in an RF discharge, since at the first moment of the formation of an RF discharge, surfaces are intensively cleaned of various contaminants (section ab), the pressure in the volume increases sharply, as removal of gaseous contaminants from the system, the pressure in the system drops (section bc). When the surface is completely cleaned of contaminants (point C), the pressure will be determined by the possibility of a vacuum system and the etching rate of the surface in the plasma (acd curve). Therefore, if a pressure curve as a result of etching in a plasma is taken in advance on a cleaned sample, such a graph will be a control one. By the coincidence of curves 10 and 11 or in their parallel course (in both cases, the pressure changes in the pumped volume coincide), it can be determined at the time the product is processed in the RF discharge. A control chart must be obtained for each type of product.

Claims

METHOD FOR VACUUM PROCESSING OF PARTS OR ELECTRICAL VACUUM APPLIANCES ASSEMBLIES, including the creation of a working gas atmosphere with a pressure of 1.3 - 26.6 Pa in the pumped volume, with which the surface is in contact, excitation of a high-frequency discharge by an initiating signal with a frequency of 12.2-30 MHz and high-frequency field providing ion energy equal to 13-17 eV, and maintaining a high-frequency discharge until the processing is completed, characterized in that, in order to improve the quality of processing, pre-process high the frequency of the pressure in the pumped volume versus time during etching of the surface of the product; during the vacuum treatment of the product, the pressure change in the pumped volume is controlled, and the time of completion of processing is determined by the coincidence of the rate of change of pressure in the pumped volume with the rate of change pressure on the control chart.