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    離子濺射設備的真空泵與真空計的選擇

    發(fā)布時間:2019-11-17??????發(fā)布人:澤天傳感??????點擊:

    根據(jù)濺射工藝的要求,離子濺射設備的真空系統(tǒng)中所選用的泵全是無油泵,有干式泵,無油渦輪分子泵,低溫泵,熱偶真空計、冷陰極電離真空計,下面對這幾種泵和真空測量系統(tǒng)的特點逐一介紹。

    1、干式泵

    干式泵是指不用油類或者液體密封的變?nèi)菔秸婵毡?,其主要特點是無油、無污染,低噪音、低振動,使用壽命長,采用空氣冷卻,配氣鎮(zhèn)閥,可抽可凝性氣體,在半導體設備中的應用極為廣泛,在本真空系統(tǒng)中它的主要是用來預抽離子源、靶室及真空鎖腔體,另外它還用作分子泵的前級泵,低溫泵再生時的預抽泵。應用到本系統(tǒng)中,可提高設備真空區(qū)的潔凈度,減少油污染保證工件的成品率。

    2、渦輪分子泵

    渦輪分子泵是獲得高真空和超高真空的的一種機械真空泵,依靠高速運動的葉片將分子驅(qū)向排氣口為前級泵排走而獲得真空,它無需泵油作工作介質(zhì),有油潤滑軸承的分子泵和無油軸承分子泵。其中無油分子泵可實現(xiàn)任意位置安裝,使用非常方便,是獲得清潔無油蒸汽污染的超高真空的重要設備。分子泵主要特點是:啟動快,從接通電源到正常運行僅需5-6分鐘時間;抽速平穩(wěn):它具有較大抽速的壓強范圍寬,在10-2 –10-6帕的壓強范圍內(nèi)都具有恒定的抽速,因而抽氣時間短,達到極限真空的時間也較短;耐空氣沖擊,在渦輪分子泵抽氣過程中真空系統(tǒng)突然漏入大氣,對泵的性能不會構(gòu)成大的威脅,可靠性高。渦輪分子泵的極限壓強為10-8 帕,抽氣速率可達幾千升/秒。

    3、低溫泵:

    低溫泵是利用溫度極低的表面冷凝氣體、低溫吸附氣體及捕集氣體的機理來抽除真空容器的氣體,以獲得高真空和超高真空。它具有抽速大、清潔干凈、極限真實度高、任意安裝位置的優(yōu)點,在離子濺射等半導體設備中得到了越來越廣泛的應用。它的極限真空度可達10-9 帕。

    在離子濺射設備中,真空抽氣系統(tǒng)的抽氣過程和離子濺射工藝過程中的壓強是關(guān)系到離子濺射工藝質(zhì)量的重要指標,因此在離子濺射設備真空系統(tǒng)中真空的測量就顯得非常重要,顯然,很難用一種真空計來測量所有真空度的范圍。在本系統(tǒng)中我們選用熱偶真空計來測量低真空101Pa~大氣,冷陰極電離真空計測量高真空101Pa107Pa,現(xiàn)將這兩種真空計簡單加以介紹。

    4、熱偶真空計

    熱偶真空計是一種能較快地測量出系統(tǒng)中壓強的低真空范圍內(nèi)的測量工具,它根據(jù)低壓下氣體的熱傳導與其壓強有關(guān)的特性來測量壓強,它是一種相對真空計,使用范圍為102 –101帕。通過改進的設計,測量范圍擴大到大氣。它的工作原理是這樣的:它由通電加熱的熱絲、與熱絲的中點相焊接的一對熱電偶組成,熱絲通電產(chǎn)生的熱量以三種形式損失掉:氣體分子的熱傳導引起的熱量損失;熱絲的熱輻射引起的熱量損失;固定熱絲的支撐桿產(chǎn)生的固體熱傳導引起的熱量損失。對一定尺寸和結(jié)構(gòu)的熱偶真空計規(guī)管來講,后兩種形式的熱量損失基本上是一定的,而第一種形式的熱量損失則隨氣體的壓強變化而變化。這樣當熱絲的加熱電流維持一定時,熱絲的溫度主要取決于氣體的熱傳導。熱絲的中心點溫度則由熱電偶來測定,即以熱電偶上產(chǎn)生的熱電勢來計算出氣體分子的熱傳導作用,從而指示出氣體壓強的變化,達到測量壓強的目的。根據(jù)上述測量壓強的原理,熱偶真空計包括真空計規(guī)管和沒量線路兩部分。規(guī)管中的熱絲由鎢絲制成,熱電偶通常由銅-康銅、鎳鉻合金-康銅、鉑-鉑銠合金等構(gòu)成。當氣體壓強變化時熱絲的溫度隨之變化,則熱電偶上產(chǎn)生的熱電勢也發(fā)生變化,再配以適當?shù)碾娐肪涂娠@示所測量的真空度。

    為使熱電偶計規(guī)管有較長的壽命,規(guī)管應垂直安裝,否則會引起電極的變形。由于熱偶真空計結(jié)構(gòu)簡單、操作使用方便,在離子濺射設備中應用較多。

    5、冷陰極電離真空計

    冷陰極真空計是一種相對真空計,其測量范圍是101 107帕。電離真空計規(guī)管類似于三極管,只是工作狀態(tài)不同。陰極加上幾千伏的負電壓,產(chǎn)生場致發(fā)射電子,被磁場捕獲,與氣體分子發(fā)生碰撞時引起氣體分子電離,產(chǎn)生流向陽極的電流。其電流值與氣體的壓力和密度有關(guān),實現(xiàn)對真空的測量。冷陰極真空計具有耐沖擊、測量范圍廣、精度高的優(yōu)點。且易于清洗,非常適合離子濺射系統(tǒng)的真空測量。

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