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      離子濺射設備的真空泵與真空計的選擇

      發布時間:2019-11-17??????發布人:澤天傳感??????點擊:

      根據濺射工藝的要求,離子濺射設備的真空系統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容式真空泵,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。應用到本系統中,可提高設備真空區的潔凈度,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,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: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突然漏入大氣,對泵的性能不會構成大的威脅,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,真空抽氣系統的抽氣過程和離子濺射工藝過程中的壓強是關系到離子濺射工藝質量的重要指標,因此在離子濺射設備真空系統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中壓強的低真空范圍內的測量工具,它根據低壓下氣體的熱傳導與其壓強有關的特性來測量壓強,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生的固體熱傳導引起的熱量損失。對一定尺寸和結構的熱偶真空計規管來講,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。根據上述測量壓強的原理,熱偶真空計包括真空計規管和沒量線路兩部分。規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-鉑銠合金等構成。當氣體壓強變化時熱絲的溫度隨之變化,則熱電偶上產生的熱電勢也發生變化,再配以適當的電路就可顯示所測量的真空度。

      為使熱電偶計規管有較長的壽命,規管應垂直安裝,否則會引起電極的變形。由于熱偶真空計結構簡單、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。電離真空計規管類似于三極管,只是工作狀態不同。陰極加上幾千伏的負電壓,產生場致發射電子,被磁場捕獲,與氣體分子發生碰撞時引起氣體分子電離,產生流向陽極的電流。其電流值與氣體的壓力和密度有關,實現對真空的測量。冷陰極真空計具有耐沖擊、測量范圍廣、精度高的優點。且易于清洗,非常適合離子濺射系統的真空測量。

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