DE1767928C3 - Chamber for treating substances and / or for examining processes in an ultra-high vacuum, in particular for the vapor deposition of thin layers on a carrier material - Google Patents
Chamber for treating substances and / or for examining processes in an ultra-high vacuum, in particular for the vapor deposition of thin layers on a carrier materialInfo
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Description
Die Figur zeigt schematisch im Längsschnitt eineThe figure shows schematically in longitudinal section a
doppelwandige Vakuumkammer mit angebautemdouble-walled vacuum chamber with attached
45 Pumpstand, die besonders zum Aufdampfen dünner Schichten auf ein Trägermaterial geeignet ist. Der UHV-Arbeitsraum 1 wird von einer horizontal ange-45 pumping station, which is particularly suitable for the vapor deposition of thin layers on a carrier material. the UHV workspace 1 is adjoined by a horizontally
Die Erfindung betrifft eine evakuierbare, doppel- ordneten Glocke 2 aus Edelstahl gebildet, die mittelsThe invention relates to an evacuable, double-ordered bell 2 made of stainless steel, which by means of
wandige und zerlegbare Kammer zum Behandeln von einer metallischen Dichtung 3 und lösbaren Klam-walled and dismountable chamber for treating a metallic seal 3 and releasable clamp
Stoffen und/oder zum Untersuchen von Vorgängen 50 mern 4 an einen Ringflansch S des Kammerstirn-Substances and / or to investigate processes 50 mern 4 to an annular flange S of the chamber front
im Ultra-Hochvakuum (UHV), insbesondere zum bodens6 vakummdicht angeschlossen ist. Ein zwei-in the ultra-high vacuum (UHV), especially to the bottom6 is vacuum-tight. A two-
Aufdampfen dünner Schichten auf ein Trägermate- ter, im Durchmesser größer gehaltener Ringflansch 7,Vapor deposition of thin layers on a carrier mat, ring flange 7 with a larger diameter,
rial, bestehend aus einer metallischen UHV-Glocke der mit dem Flansch 6 über einen Distanzring 8 ver-rial, consisting of a metallic UHV bell which is connected to the flange 6 via a spacer ring 8
und einer mit Abstand über diese gestülpten HV- bunden ist, schließt auf ähnliche Weise die äußereand one of the HV- is tied at a distance over this, closes the outer one in a similar manner
Glocke, die jeweils mit einem Ringflansch des Kam- 55 Glocke 9 nach außen vakuumdicht ab, wobei jedochBell, each with an annular flange of the cam 55 bell 9 to the outside vacuum-tight, however
merbodens vakuumdicht und lösbar verbunden sind, hier normale, gummielastische Dichtungen 10 zur Ab-merbodens are connected vacuum-tight and detachable, here normal, rubber-elastic seals 10 for sealing
sowie an den UHV-Raum und den von den beiden dichtung genügen.as well as the UHV room and the seal of the two are sufficient.
Glocken gebildeten HV-Zwischenraum angeschlosse- Der äußere Ringflansch 7 trägt gleichachsig mitBells formed HV-interspace connected- The outer annular flange 7 carries coaxially with
nen Vakuumpumpen und einer diesen nachgeschal- dem Distanzring 8 und den Absaugöffnungen 11, 12NEN vacuum pumps and a spacer ring 8 downstream of them and the suction openings 11, 12
teten Vorvakuumpumpe, wobei der UHV-Raum mit- 60 der Flanschen 5, 7 einen Absaugstutzen 13, an denended backing pump, the UHV space with 60 of the flanges 5, 7 a suction nozzle 13 to the
tels flüssigem Stickstoff bzw. Helium (Kryopumpe) die Hauptturbo-Molekularpumpe 14 angeschlossenThe main turbo molecular pump 14 is connected by means of liquid nitrogen or helium (cryopump)
kühlbar und mittels einer elektrischen Heizung aus- ist. Ein zweiter Absaugstutzen 15 des Flanschs 7, dercan be cooled and is switched off by means of an electric heater. A second suction nozzle 15 of the flange 7, the
heizbar ist. mit dem HV-Zwischenraum 16 verbunden ist, ist anis heatable. connected to the HV gap 16 is on
Bei einer bekannten Kammer dieser Bauart ist in die Nebenturbo-Molekularpumpe 18 angeschlossen,In a known chamber of this type is connected to the auxiliary turbo molecular pump 18,
dem UHV-Arbeitsraum eine Helium-Kryopumpe vor- 6s der über eine Leitung 19 die Vorvakuumpumpe 20A helium cryopump is in front of the UHV working space and the fore-vacuum pump 20 via a line 19
gesehen, der eine Diffusionspumpe nachgeschaltet ist. nachgeschaltet ist.seen, which is followed by a diffusion pump. is downstream.
Mit diesem Gerät können bei Kühlung mit. flüssi- Die Druckseite 21 der Hauptpumpe 14 führt überWith this device you can with cooling with. liquid- The pressure side 21 of the main pump 14 leads over
Stickstoff bzw. Helium Arbeitsdrücke kleiner als Verbindungsleitungen 22, 23 und eine Kühlfalle 24Nitrogen or helium working pressures lower than connecting lines 22, 23 and a cold trap 24
zu einem Dreiwegeventil 25. Je nach der Stellung die- sätzlichen Isolierung fra^n der Mantel der HV-ses Ventils kann die Druckseite 21 wahlweise aber Glocke 9 gleichzeitig noch mit Hilfe einer Kühleine Leitung 26 mit dem HV-Zwischenraum 16 (nor- schlange 41 gekühlt werden (Wasserkühlung). Die male Betriebsstellung) oder über die Leitung 27 mit Heizschlangen 38 gestatten ein gleichmäßiges Erhitder Saugseite der Vorvakuumpumpe 20 verbunden 5 zen der Glocke 2 auf über 450° C ohne irgendwelche werden. Beeinträchtigungen der Werkstoffeigenschaften. Nachto a three-way valve 25. Depending on the position, this additional insulation fra ^ n the jacket of the HV valve, the pressure side 21 can optionally bell 9 at the same time with the help of a cooling line 26 with the HV space 16 (nor- snake 41 are cooled (water cooling). The male operating position) or via the line 27 with heating coils 38 allow a uniform heating of the suction side of the backing pump 20 connected to the bell 2 to over 450 ° C without any. Impairments to the material properties. To
Der gesamte Pumpstand wird über mehrere Stützen der Ausheizperiode wird durch die Rohrschlangen 39The entire pumping station is supported by several supports. The heating period is through the coils 39
28, 29 teils von der Raumdecke, teils vom Fußboden flüssiger Stickstoff geleitet- so daß nunmehr eine28, 29 partly from the ceiling, partly from the floor liquid nitrogen - so that now one
getragen. gleichmäßige und intensive Kühlung eintritt. Außer-carried. even and intensive cooling occurs. Except-
Nachiiem das Trägermaterial 30 und die Auf- io dem wird noch die He-Kryopumpe 42 in dem Di-After the carrier material 30 and the surface, the He cryopump 42 is still in the di-
dampfeinrichrungen 31 am Innenflansch S installiert stanzring 8 des Kammerbodens 6 zugeschaltet. DieDampfeinrichrungen 31 installed on the inner flange S punch ring 8 of the chamber bottom 6 switched on. the
worden sind, werden die beiden Glocken 2 und 9 Anordnung der Kryopumpe im Kammerboden hatthe two bells 2 and 9 are placed in the bottom of the cryopump
nacheinander gegen die Flanschen 5, 7 gefahren und den Vorteil, daß der UHV-Arbeitsraum weder bezüg-one after the other against the flanges 5, 7 and the advantage that the UHV work area is neither
mit diesen verbunden. Hierzu sind an der Decke eine lieh des nutzbaren Volumens noch bezüglich der Be-connected to these. For this purpose, a loan of the usable volume is still on the ceiling with regard to the loading
Fahrschiene 34 und zwei entlang dieser verfahrbare 15 dienbarkeit beeinträchtigt wird.Rail 34 and two along this 15 movable serviceability is impaired.
Wagen 33 und 35 angebracht, an die die Glocken 2, Die mit der erfindungsgemäßen Kammer durchge-Carriages 33 and 35 attached, to which the bells 2, which are carried out with the chamber according to the invention
9 über ösen 36 und Gestänge 29 bzw. 37 angehängt führten Versuche ergaben bei einem UHV-Volumen9 Attached via loops 36 and rods 29 and 37, respectively, resulted in tests with a UHV volume
werden können. von etwa 1000 mm Länge X 1000 mm Durchmessercan be. about 1000mm long X 1000mm diameter
Wie hieraus zu ersehen ist, hat die horizontale An- ein absolut ölfreies Vakuum in der GrößenordnungAs can be seen from this, the horizontal angle has an absolutely oil-free vacuum of the order of magnitude
Ordnung gegenüber den gebräuchlichen vertikalen ao von 10"11 Torr bei einer Sauggeschwindigkeit vonOrder compared to the usual vertical ao of 10 " 11 Torr at a suction speed of
den Vorteil, daß das Zerlegen und der Zusammenbau etwa 5001/sec der Hauptturbo-Molekularpumpe, diethe advantage that the dismantling and reassembly takes about 5001 / sec of the main turbo molecular pump, the
der Kammer mit sehr billigen und einfachen Mitteln auch He und H2 sehr gut absaugt und einer Saugge- the chamber also sucks off He and H 2 very well with very cheap and simple means and a suction device
bewerkstelligt werden kann, und daß die normaler- schwindigkeit von über 10 000 1/sec der He-Kryo-can be achieved, and that the normal speed of over 10,000 1 / sec of the He-Kryo-
weise vorgegebene Raumhöhe keinen einschränken- pumpe für die kondensierbaren Stoffe. Die Abküh-wise given room height does not restrict the pump for the condensable substances. The cooling
den Einfluß auf die Größe des UHV-Arbeitsraumes 1 as lung der UHV-Glocke auf die Temperatur des flüssi-the influence on the size of the UHV working space 1 as development of the UHV bell on the temperature of the liquid
hat. gen Stickstoffs entspricht einer zusätzlichen Saugge-has. against nitrogen corresponds to an additional suction
Wie aus der Figur weiter hervorgeht, sind auf dem schwindigkeit von etwa 250 0001/sec. Dadurch wirdAs can be seen from the figure, the speed of about 250 0001 / sec. This will
Außenmantel der UHV-Glocke 2 abwechselnd Heiz- der Heliumverbrauch der Kryopumpe um einen Fak-Outer jacket of the UHV bell 2 alternately heating the helium consumption of the cryopump by a factor
und Kühlschlangen 38, 39 aufgeschweißt. Durch die tor 50 bis 100 herabgesetzt.and cooling coils 38, 39 welded on. Reduced by the gate 50 to 100.
Heizschlangen 38 sind elektrische Widerstandsdrähte 30 Durch diese hohen Absauggeschwindigkeiten wer-(nicht dargestellt) hindurchgeführt, die an eine außer- den z. B. während des Aufdampfens aus dem Trägerhalb des Pumpenstandes aufgestellte Stromquelle an- metall gelöste Fremdgase sofort entfernt. Außerdem geschlossen sind. Ebenso sind die Kühlschlangen 39 ist eine Rückströmung von öldämpfen oder sonstimit einem Kühlmittelversorgungsaggregat außerhalb gen Fremdstoffen praktisch ausgeschlossen. ImUHV-des Pumpstandes verbunden. 35 Bereich werden keinerlei Ventile benötigt, was so-Heating coils 38 are electrical resistance wires 30. These high suction speeds (not shown) passed through to an outside z. B. during the evaporation from the power source set up in the carrier half of the pump stand an- metal dissolved foreign gases are removed immediately. Besides that are closed. Likewise, the cooling coils 39 are a return flow of oil vapors or something else a coolant supply unit outside of foreign matter is practically excluded. ImUHV-des Pumping station connected. 35 area, no valves are required, which
Zur besseren Isolierung gegenüber der Glocke 9 wohi die Konstruktion als auch die Bedienung derFor better isolation from the bell 9 where the construction as well as the operation of the
ist um die Glocke 2 noch ein zusätzlicher Wärme- Kammer wesentlich vereinfacht; die Turbomolekular-an additional heating chamber is significantly simplified around the bell 2; the turbo molecular
schutzmantel 43 gelegt. pumpen sind atmosphärensicher.protective jacket 43 placed. pumps are atmospheric.
Sowohl für die Heizung und Kühlung der UHV- Die horizontale Anordnung insbesondere derBoth for heating and cooling the UHV- The horizontal arrangement in particular the
Glocke 2 als auch für die Bedienung, Überwachung 40 UHV-Glocke bietet außer dem bereits erwähntenBell 2 as well as for the operation, monitoring 40 UHV bell offers besides the already mentioned
und Versorgung des UHV-Arbeitsraumes 1 (z. B. auch den Vorteil, daß beim Aufdampfen keine flüssi-and supply of the UHV work space 1 (e.g. also the advantage that no liquid
Druckmeßgerät 32, Belüftungsventile 17 usw.) sind in gen Metalltröpfchen in die Pumpe geraten können,Pressure measuring device 32, ventilation valves 17, etc.) can get into the pump in the form of metal droplets,
den Flanschen 5, 7 eine Reihe von vakuumdichten, Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf dasthe flanges 5, 7 a series of vacuum-tight, the invention is of course not limited to that
mechanischen und elektrischen Durchführungen 40 beschriebene Beispiel beschränkt. So ist die erfin-mechanical and electrical feedthroughs 40 described example limited. So is the inven-
vorgesehen. 45 dungsgemäße Kammer ganz allgemein für physika-intended. 45 proper chamber in general for physical
Nachdem die Glocken 2, 9 dicht aufgesetzt sind, iische Untersuchungen im UHV-Bereich geeignet werden die Pumpen 20, 18, 14 eingeschaltet und der oder auch z. B. als Raumsimulator für Weltraum-Glockenmantel 2 mit der Heizung 38 erhitzt. Zur zu- forschungen.After the bells 2, 9 have been placed tightly, iische examinations in the UHV range are suitable the pumps 20, 18, 14 are turned on and the or z. B. as a space simulator for space bell mantle 2 heated with the heater 38. For research.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (3)
Kammerbodens vakuumdicht und lösbar verbun- Die im Anspruch 1 angegebene Erfindung hat daden sind, sowie an den UHV-Raum und den von her zur Aufgabe, eine besonders betriebssichere den beiden Glocken gebildeten HV-Zwischen- UHV-Kammer der eingangs erwähnten Bauart mit raum angeschlossenen Vakuumpumpen und einer 15 großem Behandlungswlumen zu schaffen bei der diesen nachgeschalteten Vorvakuumpumpe, wo- dieser Aufwand so gering wie möglich gehalten werbei der UHV-Raum mit einer Kryopumpe ver- den kann. Außerdem soll diese Kammer über lansehen und mittels einer elektrischen Heizung aus- gere Betriebszeiten absolut ölfrei, und auch der Parheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, tialdruck einzelner, störender Stoffe wie ζ B. H2, daß auf dem Mantel der UHV-Glocke (2) ring- μ HäO, O2 usw., so niedng gehalten werden können, förmige, einander jeweils benachbarte Kühl- und daß dadurch z. B. ein Bedampfungsprozeß und die Heizschlangen (38,39) in an sich bekannter Weise Reinheit der aufgedampften Schichten bzw. der Oberaufgebracht sind, die ein flüssiges Kühlmittel und fläche des Trägermatenals nicht mehr beeinflußt elektrische Heizelemente beinhalten, der UHV- werden., N wennMa examine short of operations in the ultra-high Eva ^ reach ierunpeiten .- 1. Evacuable, double-walled and collapsible carrier materials, the apparatus and erforderüche chamber to treat fabrics and / or 5 betriebsnuttemaßige Aufwand.beachtlich and during the vacuum (UHV ), in particular gesamten_ for vapor deposition treatment * - or examination time a thin layers on a carrier material, consisting consistently good quality of the ultra high vacuum based n of a metallic UHV bell and maintained wiil especially takes the ^ consumption of a distance above this everted HV-io on the relatively expensive, liquid helium ent bell, each with a ring flange of the speaking to. """·,""» Τ! * Κ ~ α , u. a
Chamber bottom vacuum-tight and releasably connected. The invention specified in claim 1 has, and connected to the UHV space and the task of a particularly reliable HV intermediate UHV chamber of the type mentioned with space, which is formed by the two bells To create vacuum pumps and a large treatment volume in the backing pump downstream of these, whereby this effort is kept as low as possible if the UHV space can be used with a cryopump. In addition, this chamber should be long-term and, by means of an electric heater, absolutely oil-free, and the parheatable, characterized in that the tial pressure of individual, disruptive substances such as ζ B. H 2 , that on the jacket of the UHV bell (2) ring μ H ä O, O 2 , etc., so can be kept niedng, shaped, each adjacent cooling and that thereby z. B. a vapor deposition process and the heating coils (38,39) are applied in a known manner purity of the vapor-deposited layers or the upper, which contain a liquid coolant and surface of the carrier material no longer influenced electrical heating elements, the UHV.
Kammerbodens (6) in horizontaler Richtung ver- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an schieblich sind. Hand einer Zeichnung näher erläutert.3. Chamber according to claim 1, characterized in that 35 is set. The cascade connection reflects the fact that the bells (2, 9) stood in a horizontal position, that in turbo-molecular pumps the position is arranged and that the compression ratio for hydrogen holding and guide devices (29, 35) that can be reached at the bells is about 1: 1000 and for helium to about 1: 2000 or 33, 37) are provided, by means of which the is limited. Due to the cascade, however, this bell can be increased to over 1: 10 * compared to the flanges (5, 7) of the 40 ratio.
Chamber bottom (6) can be moved in the horizontal direction. Hand of a drawing explained in more detail.
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| DE19681767928 DE1767928C3 (en) | 1968-07-02 | Chamber for treating substances and / or for examining processes in an ultra-high vacuum, in particular for the vapor deposition of thin layers on a carrier material | |
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| DE1767928B2 DE1767928B2 (en) | 1976-01-08 |
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