2.1.2. Вакуумные установки для "горячих" процессов

Специфика вакуумных установок для проведения «горячих» процессов состоит в том, что вакуумную камеру приходите охлаждать. Казалось бы, что плохого в том, что она нагреется — только очистится получше; газы выделятся из металлических стенок и откачаются насосами. Однако резина чаще всего уплотнения (прокладки) технологических вакуумных установок выполнены из резины — не выдерживает силъного и продолжительного нагрева. Именно резиновые, а металлические уплотнения применяют потому, что открытие закрытие люка с резиновым уплотнением происходит в много раз быстрее, а производительность таких установок I один из главных их параметров. Иногда для упрощения кон­струкции охлаждают только ту часть установки, где находите резина, или вообще заменяют резину другими упругим) но более термостойкими материалами, например, витонот

Широко используется вакуум в таком технологическом процессе, как напыление. Процесс это важный, без него не быль бы — всего лишь — всей микроэлектроники, не говоря у: о таких мелочах, как зеркала, отражатели в автомобильных фарах, елочные игрушки и многое другое.

Пусть имеется поверхность («подложка»), на которую надо нанести некое вещество. Сделать это можно разными спосо бами, но в технике самым распространенным и самым универ сальным является способ напыления. Напыление — по смыслу слова — это нанесение на подложку мелких частиц, «пыли». Действительно, известны способы, когда на подложку направ­ляют поток сильно нагретых частиц порошка напыляемого вещества и эти частицы довольно прочно сцепляются с под­ложкой, как бы «примерзают» к ней. Но чаще, вопреки названию, напыляют не пыль, а отдельные молекулы.

Поток молекул в вакууме можно создать двумя способами. При первом («напыление в газовом разряде») зажигают газо­вый разряд между подложкой и куском напыляемого вещества («мишенью»). Ионы газа бомбардируют мишень и распыляют ее. При этом атомы вещества мишени напыляются на под­ложку. При другом способе («вакуумное напыление») кусок напыляемого вещества разогревают так, чтобы он быстро испарялся, при этом испаренные атомы осаждаются на под­ложке.

Напыление первым способом хотя и сложнее, чем вто­рым, но и универсальнее — таким способом может быть напылено большее количество веществ. Поэтому сфера при­менения напыления в газовом разряде растет быстрее, чем вакуумного, но и последнее рано сдавать в архив. Связано это, в частности, с тем, что напылением в высоком вакууме можно получать очень чистые пленки: примесь газа в них определяется отношением скорости поступления на подложку атомов напыляемого вещества и скорости молекул газа, оставшегося после откачки. В высоком вакууме молекул такого газа поступает на подложку совсем немного.

Однако напылить атомы того или иного вещества — это еще не все. Надо, чтобы напыленный слой («пленка») не оторвался от подложки. Для этого подложку чистят иногда нагревом, иногда бомбардировкой ионами — все это увеличивает силу сцепления, или «адгезию».

Причиной отрыва пленки от подложки являются тер­мические напряжения. Поскольку напыленная пленка обыч­но горячее подложки, то при остывании в пленке возни­кают растягивающие напряжения, в подложке — сжимаю­щие, а в зоне контакта — напряжения сдвига. В зависимости от того, какие напряжения раньше превзойдут предел прочности, пленка или разорвется на островки, или сов­сем оторвется от подложки. С подложкой при этом, ко­нечно, ничего не происходит: она много толще пленки и напряжения в ней (отношение силы к площади сечения) много Меньше. Один из способов борьбы с этими неприятностями — Напыление атомов на нагретую подложку.