真空の基礎知識

- Dec 12, 2018-

真空の基礎知識


IKS PVD、pvd真空コーティング装置の製造、今私達と連絡し、真空コーティングの詳細を取得します。

蒸着、スパッタリング、およびイオン堆積などの物理蒸着(PVD)技術は、真空条件下でのみ実現可能である。

 

物理蒸着技術(PVD)であろうと化学蒸着技術(CVD)であろうと、最新の薄膜材料の調製は、気相生成、輸送、反応、凝縮、堆積および真空条件下での他のプロセスを伴う。 したがって、本論文では、薄膜作製に関わる真空の基礎知識を簡単に紹介する。

 

真空の基礎知識

 

空間内の圧力が1気圧未満になるように、ある密閉空間内のガス分子を外力で除去することにより、空間内のガスの物理的状態を真空と呼ぶ。

Torricelliの有名な大気圧実験では、1643年に低圧の薄いガス物理状態の真空が初めて明らかになり、大気圧の定義が得られました(76mm水銀柱で生成された圧力は1atmと定義されています)。真空測定の基礎。

真空度はガスの圧力で表し、初期真空度単位はmmHg(1atm = 760mmHg)です。

1958年に、Torricelliの記憶で、彼の名前torrの最初の4文字が、真空度の単位(1トル= 1 mmHg)としてmmHgを置き換えるために使用されました。

単位としてバー(1bar = 1×105Pa)、より一般的にはmbar(1mbar = 100Pa)を有するセンチメートル - グラム秒(CGS)システムも採用された。

現在、標準化の進展に伴い、国際単位系(SI系、すなわちMKS系)が徐々に普及しており、真空度はPa単位(1atm = 1.013×105Pa)である。

大括弧内の空白は通常は単位に変換され、お母さんは私が文章中のさまざまな単位で混乱することを心配する必要はありません。

 

真空収集

例えば、ストローを通して飲み物を飲む場合、原則として、ストローの中の空気を吸い取り、ストローの内部を真空にする(ストローの内部の圧力は外部の大気圧よりも低い)。 圧力差の作用の下で、私たちは缶の中の飲み物をストローを通して口に押し込む。

同様に、現代の薄膜材料を調製する場合、必要とされる真空を、真空ポンプと呼ばれる装置によって室内に堆積した空気から「吸引」することもできる。

真空ポンプの作動原理によれば、ガス輸送ポンプ(排気の目的を達成するために、ガスは常に吸入および排気される)およびガス捕捉ポンプ(活性炭および他のものを使用する)ポンピング空間内のガス分子によって吸い込まれる冷たいソースデバイス)とを含む。 真空ポンプの動作圧力範囲によれば、ポンプの第1段階(高い開始圧力)とポンプの段階の後(低い開始圧力)に分けることができる。

回転羽根機械ポンプの外観と内部構造を図1に示します。これは大気圧から直接作動するガス輸送ポンプの一種です。 これは一般的に使用される前段ポンプです。

 

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図1機械的ポンプの外観と内部構造図

 

機械式ポンプの作動原理は、図2に示すように、偏心輪上の機械的可動部品の回転子の回転を利用して吸気 - 圧縮 - 排気の目的を達成することである(図中の灰色の点線は空気)。

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イチジク。 機械ポンプの作動原理の模式図

 

ターボ分子ポンプは、オイルフリーおよび高真空環境の要求に対して現代の真空技術によって生成された高高度ポンプの一種です。 それはガス輸送ポンプの一種です。 しかしながら、その初期作動圧力は1Pa未満である必要がある。 その外観と内部構造を図3に示します。

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イチジク。 3タービン分子ポンプの外観と内部構造

 

タービンの分子ポンプでは、異なるロータとステータを備えた多段ロータとステータが交互に配置され、ロータブレードの回転数は20000〜60000k r / minまでです。 上羽根から輸送されたガス分子は下羽根の作用により下段にさらに圧縮され、衝突によって運動エネルギーがガス分子に連続的に伝達され、ガス分子は圧縮されて段階的に排出される図4に示すように、運動エネルギーが付与された後の段階である。 4。

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イチジク。 タービン分子ポンプの4作動原理

 

それは低真空(より大気分子)条件で分子ポンプブレードが損傷することが容易であるため、フィルムを準備する過程で、分子ポンプを直接実行しないことに言及する価値がある、批判されたボスによって発見された小さな、分子ポンプが自ら破裂する場合には、費用対効果の高い方法ではありません。 したがって、分子ポンプの操作の前にある程度の真空を得るために、機械的ポンプおよび他の前段ポンプを開くことを忘れないことが重要である。

 

真空測定

 

成膜チャンバー内の真空度(空気圧)をリアルタイムで把握するためには、真空ゲージ(真空ゲージ)が必要です。

 

真空度測定の原理によれば、絶対真空計(ある空間における圧力値を直接求める)と相対真空計(圧力に関する他の物理量を測定し、圧力値)。 真空計は測定が容易なため、成膜の真空度を測定するために使用されることがよくあります。

 

上述したように、真空ポンプは真空動作範囲の厳しい要求を有し、同様に、異なる真空度は、異なる真空計を使用して測定する必要がある。

 

Pirani真空計は、熱電対真空計の改良型である低真空測定によく使用されます。 イチジク。 図5は、作動原理の概略図である。 チューブには2組のフィラメントがあります。 フィラメントの2つのグループが通電され、加熱されるとき、フィラメント上の放熱速度は周囲空気の薄さの違いによっても異なる。 したがって、フィラメントの2つのグループの抵抗は、温度の違いによって異なることになり、フィラメントを流れる電流もそれに応じて変化する。 基準端の空気圧が固定されているため、フィラメントの温度、抵抗および基準部分の電流は変化しないので、測定する空洞の真空度を比較することができます。

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イチジク。 ピラニ真空計の作動原理の概略図

 

高真空の測定フィールドにはイオン化真空計が採用されており、ピラニなどの低真空計と併用する必要があります。 イオン化真空計は、主に3つの電極、すなわち、カソード(フィラメント)、アノードおよびイオンコレクターからなる。 その作用原理は図6に示されている。熱陰極から放出された電子は、グリッドに加速し、その経路内のガスの分子と衝突し、イオン化する。 電子が往復して加速および減速すると、最終的には極の削除によって閉じ込められます。 電子往復振動の過程でガス分子は連続的にイオン化され、ガスイオンはイオン収集ポールに飛んでループ電流を形成します。 固定カソード放出電流及び固定ガスタイプの場合、イオン電流強度はイオン化ガスの圧力のみに依存し、堆積室内の真空度はイオン電流強度によって変換することができる。

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イチジク。 イオン化真空計の動作原理の模式図

 

この記事の紹介を通じて、我々は、真空の定義、異なるユニットの変換、真空の取得と測定について最も基本的な理解があると考えています。