Устройство управления газонатекателями при магнетронном распылении (стр. 2 из 18)

В электронном блоке размещены силовой трансформатор, стабилизатор, усилитель выходной, сервоусилитель и остальные элементы смонтированных на печатной плате. С выходного усилителя сигнал постоянного напряжения поступает на индикаторный прибор, расположенный на передней панели блока электронного, на разъем Ш1 для подключения внешнего вольтметра и на вход усилителя, в котором он сравнивается с напряжением от внутреннего или внешнего источника задания. Разность этих напряжений усиливается сервоусилителем и подается на электродвигатель регулирующего элемента, изменяя расход газа таким образом, чтобы сигнал с выходного усилителя равнялся напряжению задания.

При работе с газоанализаторами, испытаниях вакуумной аппаратуры, а также для технологических целей часто требуется плавное регулирование давления рабочего газа. Это необходимо, например, при проведении эффективной и качественной очистки подложек в тлеющем разряде, при осуществлении процесса магнетронного распыления и т. д. В этих случаях применяют натекатели.

ВАКУУМНЫЙ НАТЕКАТЕЛЬ . Изобретение относится к оборудованию вакуумных приборов и может быть использовано для герметичного перекрытия и открытия потока газа. Достигаемый изобретением технический результат - это создание вакуумного натекателя, обладающего более простой конструкцией и более высокой надежностью в эксплуатации. Вакуумный натекатель содержит установочную опору, запорный орган и связывающий их привод перемещения запорного органа, выполненный в виде сильфона, закрепленного на опоре и подключенного к источнику подачи текучей среды под давлением. Сильфон снабжен направляющей перемещения, выполненной в виде гибкой связи, закрепленной одним концом на опоре, а другим на запорном органе в плоскости, проходящей через оси сильфона и отверстия натекателя со смещением в сторону последнего. Гибкая связь имеет длину, равную расстоянию между точками крепления при полной герметизации натекателя, и может быть расположена как внутри, так и снаружи натекателя.

Вакуумный натекатель

Рис. 1.2

Известен манипулятор для открытия и закрытия потока газа поступающего в вакуумный объем, содержащий установочную опору, запорный орган и связывающий их привод перемещения запорного органа, выполненный в виде сильфона, закрепленного на опоре и подключенного к источнику подачи текучей среды под давлением.

Указанное техническое решение является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности к достигаемому результату. Однако известное устройство имеет сложную конструкцию и не обеспечивает достаточной надежности герметизации.

Конкретный технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в упрощении конструкции вакуумного натекателя и повышении надежности его в эксплуатации.

Указанный технический результат достигаемый тем, что в известной конструкции вакуумного натекателя сильфон снабжен направляющей перемещения, выполненной в виде гибкой связи, закрепленной одним концом на опоре, а другим на запорном органе в плоскости, проходящей через оси сильфона и отверстия затвора со смещением в его сторону. Гибкая связь имеет длину, равную расстоянию между точками крепления при полной герметизации натекателя. Кроме того, гибкая связь может быть расположена как внутри, так и снаружи сильфона.

Примером промышленной применимости является вакуумный натекатель, представленный на рисунке 1.3 (а, б, в).

На рисунке 1.3 (а) изображен вакуумный затвор в разрезе до подачи в сильфон текучей среды под давлением; на рисунке 1.3 (б)- вакуумный натекатель в разрезе после подачи текучей среды и деформации сильфона до полного натяжения гибкой связи; на рисунке 1.3 (в) - вакуумный натекатель в разрезе в положении полной герметизации его запорным органом; на рисунке 1.3 вакуумный натекатель в разрезе в варианте расположения гибкой связи снаружи сильфона.

Вакуумный натекатель содержит опору 1. На опоре закреплен сильфон 2 с запорным органом 3. Сильфон снабжен направляющей перемещения запорного органа, выполненной в виде гибкой связи 4. Одним концом гибкая связь закреплена на опоре, а другим - на запорном органе в плоскости, проходящей через оси сильфона и отверстия 5 затвор натекателя со смещением в сторону отверстия.

Гибкая связь имеет длину, равную расстоянию между точками крепления при полной герметизации затвора.

Сама гибкая связь может быть расположена как внутри (рисунок 1.2), так и снаружи (рисунок 1.3) сильфона. Сильфон подключен к источнику подачи текучей среды под давлением через магистраль б. Запорный орган снабжен уплотнением 7.

Вакуумный натекатель работает следующим образом. Установочная опора 1 крепится вблизи отверстия 5 натекателя вакуумного объема так, чтобы оси сильфона и отверстия находились в одной плоскости и в этой же плоскости находились точки крепления гибкой связи 4 к опоре и запорному органу 3. При этом гибкая связь не зафиксирована на одной из точек крепления. Расстояние от сильфона до стенки вакуумного объема с перекрываемым отверстием должно быть таким, чтобы при подачи в сильфон текучей среды под давлением и изменении формы сильфона с изгибанием его в сторону отверстия за счет натяжения гибкой связи запорный орган своим уплотнением 7 надежно герметизировал отверстие в вакуумном объеме. При подаче текучей среды в сильфон гибкая связь полностью натягивается, и ее свободный конец фиксируется в этом положении.

После стравливания текучей среды из сильфона вакуумный натекатель готов к работе в автоматическом режиме. При подаче давления сильфон удлиняется, перемещая запорный орган 3 по прямой до полного натяжения гибкой связи 4.

После этого траектория перемещения запорного органа становится криволинейной и определяется длиной гибкой связи. Перемещение запорного органа заканчивается, когда запорный орган своим уплотнением 7 полностью герметизирует отверстие 5 вакуумного объема.

Отключение подачи текучей среды в сильфон приводит к возвращению сильфона в первоначальное положение и отводу запорного органа от отверстия в вакуумном объеме. Благодаря снабжению сильфона направляющей перемещения, выполненной в виде гибкой связи, закрепленной одним концом на опоре, а другим - на запорном органе в плоскости, проходящей через оси сильфона и затвора со смещением в его сторону, и тому, что гибкая связь имеет длину, равную расстоянию между точками крепления при полной герметизации затвора, достигается упрощение конструкции вакуумного натекателя и повышение надежности его в эксплуатации.

Существующие разновидности вакуумных натекателей:

а). Вакуумный натекатель, содержащий установочную опору, запорный орган и связывающий их привод перемещения запорного органа, выполненный в виде сильфона, закрепленного на опоре и подключенного к источнику подачи текучей среды под давлением, отличающийся тем, что сильфон снабжен направляющей перемещения, выполненной в виде гибкой связи, имеющей длину, равную расстоянию между точками крепления при полной герметизации натекатель и закрепленной одним концом на опоре, а другим на запорном органе в плоскости, проходящей через оси сильфона и отверстия натекателя со смещением в сторону последнего.

б). Натекатель по п. а, отличающийся тем, что гибкая связь расположена внутри сильфона.

в). Натекатель по п. б, отличающийся тем, что гибкая связь расположена снаружи сильфона.

Вакуумный натекатель

а) б)

Рис. 1.3

3. Одна из конструкции натекателя показана на рисунке 1.4. Клапан 1 натекателя изготовлен из твердой стали в виде длинной иглы конической формы. Коническая поверхность клапана выполнена с высокой чистотой. Герметичность обеспечивается плотным прилеганием клапана к конической поверхности седла 5, изготовленного из мягкого материала (свинца, фторопласта, меди).

При медленном повороте головки 2 игла перемещается в результате винтового перемещения штока 4 в резьбе гайки 3. Таким образом осуществляется плавное регулирование потока газа, пропускаемого натекателем.

Натекатель

Рис. 1.4

Для устранения мертвого хода в конструкции натекателя предусмотрена пружина 5. Она устраняет влияние зазоров в резьбе на точность перемещения штока и обеспечивает плавность его движения в осевом направлении. Строгая соосность иглы и седла, необходимая для плавного регулирования, обеспечивается установкой шайбы 7, в которой расположено седло.

Натекатель со стороны атмосферы имеет фильтр 6, установленный на патрубке, через который можно подавать любой газ в рабочую камеру.

4. Кроме рассмотренных, применяют и другие виды натекателей.

Схема диффузионного натекателя

Рис. 1.5

На рисунке 1.5 показана схема диффузионного натекателя, принцип действия которого основан па значительной и постоянной во времени диффузии газа через трубку 2, герметично введенную в баллон 1, заполненный газом. Для гелиевого диффузионного натекателя, например, используют кварцевую трубку 2, впаянную в стеклянный баллон.

В основе действия термодиффузионных натекателей (рисунок 1.6) лежит явление избирательной диффузии газов через некоторые материалы при нагреве. Если один конец палладиевой трубки 1 (другой закрыт) спаять через какой-либо переход со стеклянным баллоном 2, то ее можно использовать как фильтр, пропускающий только чистый водород. Последний диффундирует через стенки трубки./, нагретой нагревателем 3 до температуры выше 750 К. Для этой цели можно использовать также никель, железо, платину, хотя скорость диффузии водорода через эти материалы значительно меньше, чем через палладий.