真空镀膜系统
真空镀膜工艺中的真空系统也并非单一的真空泵,而是为了获得镀膜工艺中所必须的真空度,就需要将不同的泵进行组合使用。一般而言,该组合方式为机械泵、油扩散泵、无油泵组(分子泵、冷凝泵、钛扩散吸附泵)、管道阀门冷阱、真空室、冷却系统和真空测量。真空泵油雾过滤器主要用在旋片式机械泵上面,降低排气对空气产生的污染,在机械泵前也有必要安装空滤,防止空气中的杂质与粉尘进入泵内污染泵油或者造成零部件的磨损。
油扩散泵在真空镀膜机中的作用
油扩散泵:机械泵的极限真空只有10-2帕,当达到10-1帕的时候,实际抽速只有理论的1/10,如果要获得高真空的话,必须采用油扩散泵。
油扩散泵的应用压强范围是10-1帕-10-7帕,它是利用气体的扩散现象来排气的,它具有结构简单,操作方便,抽速大等特点。油扩散泵主要由泵壳、喷嘴、导流管和加热器组成,里面主要添加扩散泵油(日本的型号是D-704#),根据喷嘴的多少可以分为单级泵和多级泵。
扩散泵底部内储存有扩散泵油,上部为进气口,右侧旁下部为出气口,在工作时出气口由机械泵提供前置压强,机械泵充当前置泵。
当扩散泵的油被电炉加热时,产生的油蒸汽提供前置压强,机械泵充当前置泵。当扩散泵油被电炉加热时,产生的油蒸汽沿着导流管经伞形喷嘴向下喷出。因喷嘴外面有机械泵提供的1-10-1帕的真空,故油蒸汽可喷出一段距离,构成一个向出气口方向运动的射流。射流后碰上由冷却水冷却的泵壁,凝结为液体,流回蒸发器,即靠油的蒸发——喷射——凝结,重复循环来实现抽气的。
由进气口进入泵内的气体分子,一旦落入蒸汽流中,便获得向下运动的动量,向下飞去,由于射流具有高的流速(约200米/秒),高的蒸汽密度,且扩散泵油具有高的分子量(300-500)故能有效的带走气体分子,因此在射流的界面内,气体分子不可能长期滞留,且在射流界面的两边,被抽气体有很大的浓度差,正是因为这个浓度差被抽气体能不断的越过界面,扩散进入射流中,被带往出口处,在出口处再由机械泵抽走。
扩散泵的油蒸汽压是决定泵的极限真空的重要因素,因此尽量选用饱和蒸汽压低的泵油,其化学特性要好。
由于油扩散泵是无法有返油的几率,真空镀膜系统生产厂家,那么没有办法保证精密产品的100%纯净,特别是半导体行业,所以就有“高真空冷凝泵+低真空机械泵”所组成的无油真空系统,冷凝泵组成的排气系统不仅排气效率极高,而且有效保证真空腔的清洁,保证产品的质量(避免产品被污染、增强膜层与基板之间的附着力),但是其维护成本非常的高,造价昂贵,所以普及率没有油扩散泵广泛。
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蒸发镀膜
一般是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来。厚度均匀性主要取决于:
1、基片材料与靶材的晶格匹配程度
2、基片表面温度
3、蒸发功率,速率
4. 真空度
5. 镀膜时间,厚度大小
组分均匀性:蒸发镀膜组分均匀性不是很容易保证,具体可以调控的因素同上,但是由于原理所限,对于非单一组分镀膜,蒸发镀膜的组分均匀性不好。
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