超高真空技术在表面处理系统中的应用淬火炉
时间：2022/09/15 13:43:42 编辑：
超高真空技术在表面处理系统中的应用
超高真空技术在表面处理系统中的应用 2011： 1 前言从实际或者理论上来说，最简单的表面处理超高真空系统是1968，它们都不能进入离子收集器。与等离子体处理室相连的AT规不受等离子体发出的杂散电子的影响，可测10-3Pa到10-11Pa之间的全压力。由于前面提到的吸附停留时间，与反应室管道联接的任何真空规都需要在线校准，从而能与特定的反应过程进行精确的匹配。然而对一个具体的测量过程来说，校准并不总是可靠。在使用复杂UCT设备的工业处理中，超高真空全压计适于监测真空室和整个系统的压力。对于一些自清洁系统，比如离子加速器、分析系统等，超高真空全压计，包括冷阴极规管都适用。由于过程监测所需，大部分四极气体和蒸汽质谱分析仪已得到改善；然而，必须要考虑吸附现象，特别是在变化环境中，信息在时间上会延后。吸附蒸汽种类不同，受离子、电子和热中性粒子辐照的管壁的信息滞后时间也不同。真空工作者希望开发出适用于特殊处理过程的在线表面传感器。
6 抽真空经烘干、除气的真空规可吸附气体和蒸气，当规管壁冷却时，可当泵使用，吸附氦气例外。清洁管壁可持续捕获、吸附蒸气。这一过程如图10和表1所示。真空度越高，达到稳定状态所需的时间越长。如果离子和原子团不在特别高的离子流下生成，惰性气体通常会很快达到稳定状态。离子和原子团在基片表面的活动使表面原子重排，因此有可能导致原子嵌入并形成难解吸的薄层。考虑到停留时间，动态排气过程也就不难理解。--------------------
E, cal/mole t = 22oC t = 100 oC t = 500 oC t = 1000 oC 100 1.2x10-13 1.2x10-13 - - 1500 1.2x10-12 1x10-12 - - 3500 4x10-11 2.4x10-11 1x10-12 - 4000 1x10-10 5.5x10-11 1.5x10-12 5x10-13 10000 3x10-6 7.2x10-7 7x10-11 5x10-12 20000 1x102 5 5x10-8 3x10-10 30000 4x109 4.3x107 4x10-5 2x10-8 40000 1x1017 2.6x1014 3x10-2 9x10-7 147000 ～1097 ～1087 ～1030 ～1020
表1注：*从理论上说，在开始观察统计之前，被吸附原子在表面上的吸附时间相等。总的吸附居留时间是停留时间的两倍，因此，在考虑τ0和Eb的精确性时，可忽略停留时间。
7 等离子体真空 工业等离子体处理使用大量的离子、原子团、电子、光子和电中性粒子，它们通过等离子体的再结合产生。这些粒子在等离子体附近的表面同时产生有利和有害的反应，如对于真空室的原位等离子体清洁是有利的，而一些情况下却会破坏真空室中预备好的结构和构件。T．ohmi证明射频等离子体产生的离子的能量(动态)小于5 eV，可用于硅极板的无损伤清洁，5 eV接近于氢键的能量。 20世纪二十。 图15是四种不同密封方法获得的本底压力的比较。本底压力是经过几百个小时的连续抽气，在准稳状态下测得的压力。高质量橡胶的出气率在其它测试系统中得到，如图16所示。暴露于大气中的橡胶或多或少都会吸附气体。从工业角度讲，最重要的是气体吸附时间。如图16(a)和(b)所示，吸附分子，特别是H20，很长时间才能通过管道。气体分子通过管道的平均时间大约是β·S·<τ>·<ζ>，这里忽略<d/v>。 式中 β： 真实表面积与投影面积之比 S ： 吸附率 <τ>：平均吸附时间 <ζ>：到达超高真空过程中分子与管壁的平均 碰撞次数 在抛光面上，β的估计值小于1.3，<ζ>可通过管道的几何尺寸计算出来，约等于1/2(L/2d)2。稳态分子流④下不需要考虑吸附时间。而在非稳态时，比如对真空室进行超高真空抽气过程中，<τ>不可忽略。 --------------------- ④ 商品目录中泵的抽速都是在稳态分子流下测定的，对于动态抽气过程，更要考虑停留时间。
9 分布式抽气用吸气金属和Ti、Zr合金等进行分布抽气在高能加速器中已得到普遍应用。吸气剂捕集杂散游离分子、水分子及小分子碳氢化合物等。与此类似，在离子注入系统中采用了低温吸气面，主要是捕获聚集在离子轰击基片上和反扩散到离子束流区的有机分子，如图17所示。但是不能采用低温板来捕获H2，而H2可能是极高真空系统中的最终残余气体，比如在存储环系统中H2通过结构合金部件渗透到真空系统中。实际生产中，高密度氧化铝陶瓷可抑制H2扩散，但对氦气不起作用。实验注入系统能实现高均匀注入，如图18所示。
10 纳米粒子少量纳米粒子、密集物质(通常是10到106个原子或分子的集聚)，在表面薄膜的制备中起重要的作用。纳米粒子在表面处理中起催化作用。相关原子、分子的表面迁移，与(吸附的)纳米粒子附近表面相碰撞的原子、分子，都应该引起足够的重视，这一问题很值得研究，在此不多讨论。
注释和结论本文是一篇综述，作者就动态(暴露于粗真空或大气压后快速获得超高真空)表面处理系统在以下几方面作了简要介绍。1．停留时间的控制；2．狭窄通道和孑L洞的极小化；3．表面材料的提纯；4．控制等离子体，避免其撞击表面；5．表面信息测量；6．气体和蒸气的快速清除；7．应用先进计算机和远程控制的机电系统的可靠性和再现性。本文中，作者介绍了日本超高真空在真空镀膜工业所取得的成就。论文借鉴了北美、EU和其它工业发达国家的科技成果。感谢SVC在跨国网络作业方面所作的努力。