PVD設(shè)備及工藝簡(jiǎn)介

1、PVD設(shè)備及工藝簡(jiǎn)介 目 錄PVD設(shè)備簡(jiǎn)介設(shè)備簡(jiǎn)介u泵u靶u真空測(cè)量u真空檢漏PVD工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介PVD相關(guān)概念定義真空度量單位磁控濺射鉑陽(yáng)生產(chǎn)線相關(guān)工藝簡(jiǎn)介合金靶的濺射金屬氧化物的濺射PVD設(shè)備簡(jiǎn)介鉑陽(yáng)生產(chǎn)線PVD真空設(shè)備布局圖抽空系統(tǒng)抽空系統(tǒng)一、2X泵1. 概述概述: 1.1 用途: 2X型旋片式真空泵(以下簡(jiǎn)稱真空泵)是用已抽除特定密封容器內(nèi)的氣體,使該容器獲得一定真空度的基本設(shè)備.可供電器、電真空、半導(dǎo)體、食品、原子能、編織等科研機(jī)關(guān)、大專院校、工礦企業(yè)和生產(chǎn)與教學(xué)之用,真空泵可直接獲得1.310Pa以下的真空度,也可作為其它真空設(shè)備的前級(jí)使用.1.2 特點(diǎn)及其不適用范圍:真空泵是用

2、黑色金屬制造,屬較精精密的設(shè)備,真空泵的主要工作部件浸在特制的真空泵油中工作,因此不適用于抽含氧過(guò)高的、有毒的、有爆炸性的、對(duì)真空泵油起化學(xué)作用或?qū)谏饘儆懈g作用的氣體,如必須使泵抽出前述情況的氣體,應(yīng)在進(jìn)氣管道上加裝中和、冷卻、過(guò)濾等有關(guān)裝置配合使用,否則將影響真空泵使用性能和壽命,也不能作為壓縮機(jī)和輸送泵使用.常用泵為2X-30、2X-70泵兩種.抽空系統(tǒng)抽空系統(tǒng)2. 技術(shù)要求技術(shù)要求:2.1 品種規(guī)格及性能:（見(jiàn)右表）. 熱偶計(jì)測(cè)量的是各種蒸汽和永久氣體的總壓力,而麥化計(jì)只能測(cè)出永久氣體占的分壓力. 幾何抽速是根據(jù)幾何尺寸算出的抽速在大氣壓力時(shí),實(shí)際抽速與幾何抽速基本相符合,在各種不

3、同的壓力時(shí),抽速有一定下降. 溫升是指泵溫穩(wěn)定后,在排氣閥門(mén)處的油的溫度與室溫之差.抽空系統(tǒng)2.2 型號(hào)的組成及代表意義:2X - 30 表示每秒的抽氣速率 表示旋片式真空泵 表示雙級(jí)泵 2.3 使用環(huán)境條件: 環(huán)境溫度540.2 相對(duì)溫度不大于90%。抽空系統(tǒng)3. 結(jié)構(gòu)與工作原理.3.1 結(jié)構(gòu):2X系列的各種真空泵外形和結(jié)構(gòu)基本相同.泵由電機(jī)經(jīng)三角皮帶傳動(dòng)轉(zhuǎn)子電機(jī)和泵用螺釘卡板固定在底盤(pán)上.泵由泵體、高轉(zhuǎn)子、低轉(zhuǎn)子、前端板、后端板、高轉(zhuǎn)片、低轉(zhuǎn)片、排氣閥、排氣罩、視鏡等零部件組成.在泵體內(nèi)壓入一個(gè)中隔板,將泵體分成高低真空室,各室都有排氣門(mén).高真空室排氣與低真空室進(jìn)氣相通.高轉(zhuǎn)子前端伸出前軸

4、,后端伸出后軸.前軸通過(guò)前端板的軸承支持,經(jīng)過(guò)油密封室而伸出前端板外;后軸由中隔板上的軸承支持;而伸入低真空室內(nèi),低真空室轉(zhuǎn)子則裝在后軸上,故高低轉(zhuǎn)子均由前軸帶動(dòng),高低轉(zhuǎn)子都有對(duì)開(kāi)的槽子,呈“T”型的轉(zhuǎn)片由彈簧支撐開(kāi)而裝于槽內(nèi).泵的進(jìn)氣口處有過(guò)濾網(wǎng),而排氣口處有擋油網(wǎng),大泵還有擋油板,視鏡左邊有摻氣閥,下邊有放油塞。抽空系統(tǒng)1. 皮帶輪皮帶輪2. 鍵鍵 3. 前端板前端板4. 高轉(zhuǎn)子高轉(zhuǎn)子5. 高轉(zhuǎn)片高轉(zhuǎn)片6. 進(jìn)氣嘴進(jìn)氣嘴7. 密封圈密封圈 8. 排氣罩排氣罩9. 過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾網(wǎng)10. 泵體泵體11. 低轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)子12. 彈簧彈簧 13. 低轉(zhuǎn)片低轉(zhuǎn)片14. 后端板后端板15. 密封圈密封圈1

5、6. 手柄手柄17. 放油塞放油塞 18. 紙墊紙墊19. 閥座閥座20. 閥片閥片21. 擋板擋板22. 視鏡視鏡 23. 鏡框鏡框24定位銷(xiāo)釘定位銷(xiāo)釘抽空系統(tǒng)1. 進(jìn)氣嘴進(jìn)氣嘴2. 密封圈密封圈3. 過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾網(wǎng)4. 皮帶輪皮帶輪5. 前端板前端板6. 高轉(zhuǎn)片高轉(zhuǎn)片7. 高轉(zhuǎn)子高轉(zhuǎn)子 8. 軸承軸承9. 前軸前軸10. 油密封室油密封室11. 彈簧彈簧12. 定位銷(xiāo)定位銷(xiāo)13. 排氣罩排氣罩14. 排氣墊排氣墊15. 擋油網(wǎng)擋油網(wǎng)16. 泵體泵體17. 中隔板中隔板 18. 后端板后端板19. 低轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)子20. 水接頭水接頭21. 鍵鍵22. 低轉(zhuǎn)片低轉(zhuǎn)片 23. 水蓋板水蓋板24. 排

6、氣閥排氣閥25. 視鏡視鏡 27. 摻氣閥摻氣閥27. 放油塞放油塞 表示真空氣格表示真空氣格. 表示低真空氣路表示低真空氣路.抽空系統(tǒng)3.2 工作原理:圖3是2X系列真空泵原理圖,轉(zhuǎn)子3及7與高真空室1及低真空室6相切,轉(zhuǎn)子3與7沿箭頭方向旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)轉(zhuǎn)子槽內(nèi)滑動(dòng)的轉(zhuǎn)片8旋轉(zhuǎn),由于彈簧9及離心力的作用,轉(zhuǎn)片外端緊貼高低真空室的內(nèi)表面滑動(dòng),把轉(zhuǎn)子與高低真空室所形成的洼形空間從進(jìn)氣嘴2到排氣閥門(mén)5和從過(guò)氣管4到排氣閥門(mén)10之間分隔開(kāi)來(lái),形成二或三個(gè)容積,并且周期性地大小變化,當(dāng)在圖標(biāo)位置繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí),A及C容積逐漸增大,被抽容積氣體沿氣嘴進(jìn)入泵內(nèi),同時(shí)B及D容積逐漸減小,壓力升高,隨后沖開(kāi)排氣閥門(mén)5

7、及10,將氣體排出真空室外,氣體經(jīng)過(guò)油面而排于大氣之中,因?yàn)橛褪茄妥∨艢忾T(mén)的,故能防止氣體返回真空室,當(dāng)抽氣壓力較高時(shí),高低真空室的閥門(mén)都排氣,相當(dāng)于單級(jí)泵;當(dāng)真空度較高時(shí),全部氣體進(jìn)入低真空室,再由排氣閥門(mén)10排出,此時(shí)二級(jí)串聯(lián)即進(jìn)入雙級(jí)泵工作。如被抽除的氣體中含有較高的蒸汽氣體時(shí),在氣體受到壓縮而其蒸汽的分壓強(qiáng)超過(guò)此蒸汽在泵內(nèi)溫度下的飽和壓力時(shí),此時(shí)蒸汽被壓縮成為液體,真空泵無(wú)法排出而混在真空油內(nèi),使泵的性能大大降低,如果摻入適量的空氣,使蒸汽在受到壓縮時(shí)其分壓力也低于泵溫時(shí)的飽和壓力,則蒸汽在變成液體前就能被排出泵外去,故本系列2X-1以上的泵都裝有能放入一定量氣體的摻氣閥11(見(jiàn)下圖)

8、。抽空系統(tǒng)圖三 2X系列真空泵原理圖抽空系統(tǒng)二二.ZJP-300羅茨泵羅茨泵1. 概述:1.1 應(yīng)用:羅茨真空泵也稱機(jī)械增壓泵,它是快速抽除密封容器中氣體的一種較為理想的真空獲得設(shè)備.它不能直接從大氣壓下抽氣,須與各類前級(jí)泵(如旋片泵、液環(huán)泵、滑閥泵等)配套組成真空系統(tǒng).廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電子、輕紡等領(lǐng)域。抽空系統(tǒng)1.2 設(shè)計(jì)特點(diǎn):1.2.1 送氣方向垂直由上向下.1.2.2 在較寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速.1.2.3 起動(dòng)快.1.2.4 對(duì)被抽氣體中含有粉塵和水蒸氣不敏感.1.2.5 泵腔內(nèi)無(wú)油,可獲得清潔真空.1.2.6 驅(qū)動(dòng)功率小,運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用低.注意事項(xiàng):不可抽除液體介質(zhì).不可抽除

9、易燃、易爆氣體.須用前級(jí)泵.被抽氣體中含有固體顆粒時(shí),進(jìn)氣口處應(yīng)設(shè)有過(guò)濾裝置.抽空系統(tǒng)2. 工作原理: 羅茨真空泵是一種旋轉(zhuǎn)式變?nèi)菡婵毡?其泵腔內(nèi)兩個(gè)相互軛合的“8”字型轉(zhuǎn)子,由一對(duì)齒輪帶動(dòng)作反向同步高速旋轉(zhuǎn),使氣體不斷由位于上方的進(jìn)氣口傳輸?shù)脚艢饪?再由前級(jí)真空泵抽走,達(dá)到抽氣目的. (氣體流程如下圖所示).抽空系統(tǒng)3. 結(jié)構(gòu)及說(shuō)明:抽空系統(tǒng)抽空系統(tǒng)注注: 1. 齒輪箱齒輪箱 2. 端板端板 3. 泵殼泵殼 4. 主動(dòng)轉(zhuǎn)子主動(dòng)轉(zhuǎn)子 5. 從動(dòng)轉(zhuǎn)子從動(dòng)轉(zhuǎn)子 6. 支撐架支撐架 7. 主動(dòng)齒輪主動(dòng)齒輪 8. 從動(dòng)齒輪從動(dòng)齒輪9. 壓蓋壓蓋10. 甩油盤(pán)甩油盤(pán)11. 活塞環(huán)活塞環(huán)12. 鎖緊螺線鎖

10、緊螺線13. 封套封套 14. 減壓閥減壓閥15. 減壓閥蓋減壓閥蓋16. 進(jìn)氣口托環(huán)進(jìn)氣口托環(huán)17. 排氣口托環(huán)排氣口托環(huán) 18. 軸承軸承119.軸承軸承220. 聯(lián)軸節(jié)聯(lián)軸節(jié)21. 油杯油杯 22. 電機(jī)電機(jī)抽空系統(tǒng)4. 技術(shù)參數(shù)及性能:抽空系統(tǒng)三、分子泵分子泵是利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子把動(dòng)量傳輸給氣體分子，使之獲得定向速度，從而被壓縮、被驅(qū)向排氣口后為前級(jí)抽走的一種真空泵。 這種泵具體可分為： （A）牽引分子泵 氣體分子與高速運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子相碰撞而獲得動(dòng)量，被驅(qū)送到泵的出口。 （B）渦輪分子泵 靠高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉片和靜止的定葉片相互配合來(lái)實(shí)現(xiàn)抽氣的。這種泵通常在分子流狀態(tài)下工作。 （C）復(fù)合分子泵

11、 它是由渦輪式和牽引式兩種分子泵串聯(lián)組合起來(lái)的一種復(fù)合型的分子真空泵。 抽空系統(tǒng)(1).(1).牽引分子泵分子泵的抽氣機(jī)理與容積式機(jī)械泵靠泵腔容積變化進(jìn)行抽氣的機(jī)理不同，分子泵是在分子流區(qū)域內(nèi)靠高速運(yùn)動(dòng)的剛體表面?zhèn)鬟f給氣體分子以動(dòng)量，使氣體分子在剛體表面的運(yùn)動(dòng)方向上產(chǎn)生定向流動(dòng)，從而達(dá)到抽氣的目的。通常把用高速運(yùn)動(dòng)的剛體表面攜帶氣體分子，并使其按一定方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為分子牽引現(xiàn)象。 抽空系統(tǒng)（2 2）. .渦輪分子泵渦輪分子泵輸送氣體應(yīng)滿足二個(gè)必要條件： 1）. 渦輪分子泵必須在分子流狀態(tài)下工作。 2）. 分子泵的轉(zhuǎn)子葉片必須具有與氣體分子速度相近的線速度。 分子泵的轉(zhuǎn)速越高，對(duì)提高分子泵的抽

12、速越有利。實(shí)踐表明，對(duì)不同分子量的氣體分子其速度越大，泵抽除越困難。 抽空系統(tǒng)(3).(3).復(fù)合分子泵 復(fù)合式分子泵是渦輪分子泵與牽引分子泵的串聯(lián)組合，集兩種泵的優(yōu)點(diǎn)于一體。泵在很寬的壓力范圍內(nèi) (10-6 1Pa) 具有較大的抽速和較高的壓縮比，大大提高了泵的出口壓力。 渦輪級(jí)主要用來(lái)提高泵的抽速，一般采用有利于提高抽速的葉片形狀，級(jí)數(shù)在 l0 級(jí)以內(nèi)。牽引級(jí)主要用來(lái)增加泵的壓縮比，提高泵的出口壓力。 復(fù)合式分子泵的形式很多，按結(jié)構(gòu)分，主要有兩種： 一種是渦輪葉片與盤(pán)式牽引泵的串聯(lián)組合。 一種是渦輪葉片與筒式牽引泵的串聯(lián)組合。濺射源靶濺射源一、一般術(shù)語(yǔ):1. 靶材:在真空濺射中用來(lái)濺射的鍍

13、膜材料.2. 靶:用粒子轟擊的面,標(biāo)準(zhǔn)中靶的含義就是: 濺射裝置中由濺射材料所組成的電極.二、磁控濺射通常使用的靶材分類1、矩形平面靶；2、圓柱靶.濺射源三、維護(hù)與保養(yǎng)三、維護(hù)與保養(yǎng):(一). 矩形平面磁控靶的維護(hù)與保養(yǎng):1、矩形平面磁控靶的日常維護(hù)與保養(yǎng),其重點(diǎn)就是平面靶材更換作業(yè)的過(guò)程.其具體解釋為: 靶材壽命到期或工藝及質(zhì)量要求等原因,將在用靶材拆下,安裝上相同規(guī)格尺寸新靶材的過(guò)程.2、靶材安裝前處理: 除油 噴砂 清洗 烘烤 入PVD備用3、結(jié)構(gòu)與說(shuō)明:濺射源平面靶磁鐵布局及說(shuō)明（圖）安裝磁鐵過(guò)程中,外圍區(qū)域的磁鐵磁極必須保持一致.中間區(qū)域的磁鐵磁極與外圍區(qū)域磁鐵磁極必須保持相反.如圖

14、區(qū)磁鐵磁極可為NSN,也可為SNS.可手擋一塊磁鐵,根據(jù)磁鐵同極相斥,異極相吸的原理,逐個(gè)單一的判定磁鐵極性是否安裝錯(cuò)誤)。濺射源(二). 圓柱形磁控濺射靶1、結(jié)構(gòu)與說(shuō)明（圖）：濺射源圓柱靶磁鐵布局及說(shuō)明（圖）：a. 由于相對(duì)應(yīng)靶材面不一樣,圓柱靶磁鐵布局相對(duì)平面靶磁鐵布局要緊促的多,圖中寬度還不到平面靶的一半(50mm).b. 由于磁鐵相對(duì)緊促,區(qū)域磁鐵之間(之間)安裝有導(dǎo)磁材料,既方便安裝又可有效的固定磁鐵和磁路的控制.c.圓柱靶磁鐵也采用了強(qiáng)力磁鐵(4.5Kgauss),中間區(qū)域的磁鐵安裝為尺寸較寬的規(guī)格,外圍區(qū)域的磁鐵安裝尺寸較窄的規(guī)格、區(qū)域之間磁鐵極性必須保持相反,跟平面靶布局同等原

15、理.如圖中區(qū)域磁鐵磁極可為NSN,也可為SNS(根據(jù)工藝自行決定),檢查時(shí)跟平面靶一樣,手持一塊磁鐵,根據(jù)磁鐵同極相斥,異極相吸的原理,逐個(gè)單一的判定磁鐵極性是否安裝錯(cuò)誤.d. 相對(duì)圓柱靶靶材為管形,和平面靶材不一樣,所以固定磁鐵的磁鐵座為凸形,如圖中所示.而平面靶磁座則為平面。真空測(cè)量真空測(cè)量真空測(cè)量真空測(cè)量1. 薄膜真空規(guī):用金屬?gòu)椘∧ぐ岩?guī)管分隔成兩個(gè)小室,一側(cè)接被測(cè)系統(tǒng),另一側(cè)作為參考?jí)毫κ?當(dāng)壓力變化時(shí)薄膜隨之而變形,其變形量可用光學(xué)方法測(cè)量,也可轉(zhuǎn)換為電容或電感量的變化用電學(xué)方法來(lái)測(cè),還可用薄膜上粘附的應(yīng)度規(guī)來(lái)進(jìn)行測(cè)量.電容薄膜規(guī)分為兩種類型: 一種將薄膜的一邊密封為參考真空,成為

16、“絕壓式”電容薄膜規(guī);另一種是薄膜的兩邊均通入氣體,成為“差壓式”電容薄膜規(guī).電容薄膜規(guī)具有卓越的線性,較高的測(cè)量精度和分辨率.單個(gè)傳感器的測(cè)量范圍可覆蓋5個(gè)數(shù)量級(jí)的壓力區(qū)間,短期穩(wěn)定性優(yōu)于0.1%,長(zhǎng)期穩(wěn)定性(一年)優(yōu)于0.4%.電容薄膜規(guī)的靈敏度與氣體種類無(wú)關(guān),可測(cè)蒸氣和腐蝕性氣體的壓力,結(jié)構(gòu)牢固,使用方便,還可作為粗低真空的副標(biāo)準(zhǔn)和傳遞標(biāo)準(zhǔn)。真空測(cè)量電容薄膜規(guī)的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示.它由兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的固定電極和一個(gè)公用的活動(dòng)電極組成.活動(dòng)電極薄膜將空間分成互相密封的測(cè)量室和參考室,固定電極和活動(dòng)電極薄膜構(gòu)成差動(dòng)電容器并作為電橋的兩個(gè)橋臂.當(dāng)活動(dòng)電極處于中間位置時(shí),兩個(gè)電容的電容量相等,

17、一旦活動(dòng)電極由于壓差作用偏離中間位置時(shí),則一個(gè)電容器增加而另一個(gè)電容器的電容減小,由于電容變化造成電橋不平衡,因而產(chǎn)生輸出電壓,這個(gè)電壓經(jīng)過(guò)放大器放大后,由檢波器轉(zhuǎn)換成直流電壓進(jìn)行測(cè)量,不同的輸出電壓對(duì)應(yīng)于不同的壓力,電容薄膜現(xiàn)就是利用這樣的原理達(dá)到測(cè)量壓力的目的.真空測(cè)量2. 熱偶真空規(guī):普通型熱偶真空計(jì)分為長(zhǎng)絲和短絲兩種,長(zhǎng)絲熱偶的加熱電流約在90mA150mA,短絲熱偶的加熱電流約在28mA30mA,測(cè)量范圍一般在4102Pa110-1Pa,帶溫度補(bǔ)償?shù)亩厥綗崤颊婵沼?jì)的測(cè)量范圍1105Pa110-1Pa.多數(shù)熱偶規(guī)是按定流型的方式做的,即加熱電流i為常數(shù).因此加熱絲F的溫度是隨壓力P而

18、變化的,所以可用熱偶J來(lái)測(cè)量熱絲溫度,此時(shí)輸出信號(hào)為熱電勢(shì)E.即，當(dāng)壓力降低時(shí)，氣體分子傳導(dǎo)走的熱量減少，熱絲溫度隨之升高，故熱電偶電勢(shì)E增大，反之，熱電偶電勢(shì)E減小。如果預(yù)先已測(cè)出熱電偶電勢(shì)E與壓力的關(guān)系，那就可根據(jù)毫伏表的指示直接給出被測(cè)系統(tǒng)的壓力。真空測(cè)量3. 電阻真空規(guī)(熱阻真空規(guī)):電阻真空規(guī)是皮拉尼在1906年發(fā)明的,故又稱皮拉尼規(guī).這種規(guī)的熱絲溫度是隨壓力而變化的,由于溫度的改變導(dǎo)致熱絲電阻的變化,用測(cè)量電阻的變化來(lái)測(cè)量真空度.4. 電離真空規(guī):由收集極、柵網(wǎng)、燈絲構(gòu)成。熱陰極燈絲發(fā)射的電子；由帶正電的柵網(wǎng)進(jìn)行加速，得到充足的撞擊能量；氣體分子與高速飛行的電子發(fā)生碰撞而被電離，碰

19、撞的頻率與氣體分子的密度有關(guān)。密度大， 碰撞的頻率就高，產(chǎn)生的離子也越多，反之就越小；而氣體分子的密度又與氣體的壓強(qiáng)有著直接關(guān)系, 因此, 如果能測(cè)定氣體中被電離的離子流的大小, 即可確定氣體的壓強(qiáng)；帶負(fù)電壓的收集極捕獲被電離的氣體離子，就形成了與氣體壓強(qiáng)成比例的電流，測(cè)到了真空度。真空測(cè)量真空檢漏真空檢漏真空檢漏定義定義:檢漏-泄漏檢測(cè),尋找漏氣部位及測(cè)量漏率大小的過(guò)程(漏氣是絕對(duì)的,不漏氣是相對(duì)的,絕對(duì)不漏氣是不存在的.我們通常所說(shuō)的“不漏”是相對(duì)檢漏儀器靈敏度而言的,是指設(shè)備上存在漏孔的漏率小于檢漏儀器的最小可檢漏率).一泄漏的危害性一泄漏的危害性:設(shè)備或器件因功能不同,泄漏的大小、部位

20、和泄漏的物質(zhì)不同,泄漏所帶來(lái)的危害程度和危害表現(xiàn)也就不同.泄漏的危害性主要表現(xiàn)在以下幾方而:1、破壞真空設(shè)備或真空器件的工作真空度.真空設(shè)備和器件要求在一定的真空度下工作,一般真空設(shè)備本身帶有抽氣系統(tǒng),設(shè)備工作時(shí)真空系統(tǒng)仍然對(duì)其抽氣,微小的泄漏存在一般不會(huì)影響其工作真空度,但是比較嚴(yán)重的泄漏仍然會(huì)破壞設(shè)備的平衡壓力,干擾甚至破壞設(shè)備的正常工作,鍍膜機(jī)真空度的破壞,將影響膜層質(zhì)量.真空檢漏2、破壞儀器設(shè)備內(nèi)部的工作壓力.各種儀器或設(shè)備的式作壓力是不同的.如高規(guī)、中規(guī)、低規(guī)在工作過(guò)程中的壓力都有一定的范圍的,如漏氣就檢測(cè)不準(zhǔn)確.3、使貯存的高壓氣體或燃料損失.貯存高壓氣體或燃料的氣瓶或貯罐如果有泄

21、漏,大量的氣體或燃料將會(huì)白白損耗掉,造成一定的經(jīng)濟(jì)損失.4、對(duì)器件內(nèi)部氣氛造成污染.有些微電子器件不僅要求在一定的壓力下工作,面且只允許在某些氣體下工作,然而,有泄漏的存在,外部環(huán)境中的有害氣體(如水蒸氣)可能進(jìn)入到設(shè)備或器件內(nèi)部,使器件內(nèi)部環(huán)境發(fā)生改變,致使不能正常工作甚至失效.如燈泡、燈管.真空檢漏5、污染大氣環(huán)境.裝有易燃、易爆、有毒、放射性及其他有害人們身體健康的物質(zhì)的貯罐一旦有漏,這些有害物質(zhì)使進(jìn)入周?chē)髿猸h(huán)境中,對(duì)大氣造成污染,影響人們的身體健康,危及人們的生命安全.二、檢漏方法的分類二、檢漏方法的分類:檢漏的方法很多,它們的原理,使用條件和適應(yīng)范圍等既有相同之處,又有許多不同之處

22、,縱橫交錯(cuò)很難嚴(yán)格加以分類.習(xí)慣上按檢漏時(shí)被檢件內(nèi)部所處的狀態(tài)將檢漏方法分為兩類:真空檢漏1、加壓檢漏法(正壓檢漏).將被檢件內(nèi)部充以比外部壓力更高的示漏氣體,當(dāng)被檢件器壁上存在漏孔時(shí),示漏氣體通過(guò)漏孔漏出,在被檢件外面用適當(dāng)?shù)姆椒ㄅ袛嘤袩o(wú)示漏氣體漏出,從哪里漏出,漏出量多少等.就可以判斷有無(wú)漏氣,漏孔的位置和大小.2、真空檢漏法(負(fù)壓檢漏).將被檢件內(nèi)部抽成真空,將示漏氣體施于被檢件外部,如果被檢件器壁上有漏,示漏氣體通過(guò)漏孔進(jìn)入被檢件內(nèi)部,利用某種方法將漏進(jìn)的示漏氣體檢測(cè)出來(lái),從而判斷出漏孔的存在,漏孔的位置和大小.二、檢漏方法的分類二、檢漏方法的分類:檢漏的方法很多,它們的原理,使用條件

23、和適應(yīng)范圍等既有相同之處,又有許多不同之處,縱橫交錯(cuò)很難嚴(yán)格加以分類.習(xí)慣上按檢漏時(shí)被檢件內(nèi)部所處的狀態(tài)將檢漏方法分為兩類:真空檢漏3、一般常用檢漏方法一般情況，設(shè)備檢漏分為粗檢漏和細(xì)檢漏,粗檢漏即用檢漏液(正壓狀態(tài)下)或酒精噴灑(負(fù)壓狀態(tài)下),漏點(diǎn)看有無(wú)氣泡產(chǎn)生或真空度的變化,細(xì)檢漏即用氦質(zhì)普儀進(jìn)行檢漏,通過(guò)儀器上讀數(shù)上的變化判斷是否漏氣.4、氦質(zhì)譜儀檢漏常規(guī)注意點(diǎn)：（1）、檢漏儀與鍍膜機(jī)連接位,應(yīng)連接在前級(jí)管理上.（2）、檢漏儀要在正常狀態(tài).（3）、噴示氣體要從檢漏部位的上部開(kāi)始噴吹(從上往下的原則),因?yàn)楹赓|(zhì)量較輕,會(huì) 向上漂移,從下部噴吹容易產(chǎn)生誤判.（4）、氦氣的流量不要過(guò)大,防止

24、檢漏儀機(jī)械泵泵油氦中毒。（5）、一般情況，設(shè)備應(yīng)從以下兩個(gè)方面進(jìn)行檢漏: 工作氣路和真空室及其前級(jí)管道的檢漏.PVD工藝簡(jiǎn)介一、PVD相關(guān)概念的定義1、真空的定義真空：泛指低于一個(gè)大氣壓的氣體狀態(tài)。與普通的大氣狀態(tài)相比，分子密度較為稀薄，從而氣體分子與氣體分子，氣體分子與器壁之間的碰撞幾率要低些。2、PVD(Physical Vapor Deposition)的定義物理氣相沉積，是指在真空條件下，用物理的方法使材料沉積在基體上的薄膜制備技術(shù)。表1 壓強(qiáng)單位換算表二、真空的度量單位1、磁控濺射的工作原理 電子在電場(chǎng)E的作用下，在飛向基片過(guò)程中與氬原子發(fā)生碰撞，使其電離產(chǎn)生出Ar+ 和新的電子；

25、新電子飛向基片，Ar +在電場(chǎng)作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射。 在濺射粒子中，中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜，而產(chǎn)生的二次電子會(huì)受到電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生E（電場(chǎng)）B（磁場(chǎng)）所指的方向漂移，簡(jiǎn)稱EB漂移，其運(yùn)動(dòng)軌跡近似于 磁控濺射一條擺線。若為環(huán)形磁場(chǎng)，則電子就以近似擺線形式在靶表面做圓周運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)路徑不僅很長(zhǎng)，而且被束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi)，并且在該區(qū)域中電離出大量的Ar +來(lái)轟擊靶材，從而實(shí)現(xiàn)了高的沉積速率。隨著碰撞次數(shù)的增加，二次電子的能量消耗殆盡，逐漸遠(yuǎn)離靶表面，并在電場(chǎng)E的作用下最終沉積在基片上。由于該電子的能量很低，傳遞給基片的能量很

26、小，致使基片溫升較低。三、磁控濺射圖1 磁控濺射工作原理示意圖2、磁控濺射的優(yōu)點(diǎn)：（2）基體溫升低。由于正交電磁場(chǎng)控制后減少了電子對(duì)基體的碰撞，因此減少了電子對(duì)基體的轟擊能量，從而避免了基體溫升過(guò)高，這對(duì)基體易受高溫影響的元件來(lái)說(shuō)是很有利的。（1）沉積速率大，生產(chǎn)效率高。由于采用了高速碰撞電極，可以獲得非常大的轟擊離子電流，所以靶表面的刻蝕速率和膜的沉積速率都很高。2、磁控濺射的優(yōu)點(diǎn)：（2）基體溫升低。由于正交電磁場(chǎng)控制后減少了電子對(duì)基體的碰撞，因此減少了電子對(duì)基體的轟擊能量，從而避免了基體溫升過(guò)高，這對(duì)基體易受高溫影響的元件來(lái)說(shuō)是很有利的。（1）沉積速率大，生產(chǎn)效率高。由于采用了高速碰撞電極

27、，可以獲得非常大的轟擊離子電流，所以靶表面的刻蝕速率和膜的沉積速率都很高。（1）蒸發(fā)論。這種理論認(rèn)為濺射是由于氣體正離子轟擊陰極靶，使靶表面受轟擊的部位產(chǎn)生局部高溫區(qū)，該區(qū)靶材達(dá)到了蒸發(fā)溫度而產(chǎn)生蒸發(fā)。（2）碰撞論。這種理論認(rèn)為濺射現(xiàn)象是彈性碰撞的直接結(jié)果。當(dāng)正離子轟擊陰極靶時(shí)，直接將其能量傳遞給靶表面上某個(gè)原子或分子，使該原子或分子脫離附近其他原子或分子的束縛而從靶表面彈射出來(lái)。如果轟擊離子的能量不足，則只能發(fā)生振動(dòng)而不產(chǎn)生濺射。如果轟擊離子能量很高時(shí)，濺射原子數(shù)與轟擊離子數(shù)之比值將減小，這可能是因?yàn)檗Z擊離子能量過(guò)高而發(fā)生離子注入現(xiàn)象的緣故。（3）混合論。認(rèn)為濺射是熱蒸發(fā)和彈性碰撞的綜合過(guò)程

28、。3、濺射成膜理論在上述三種濺射理論中，當(dāng)前傾向于混合論理論。圖2 濺射原理示意圖（1）直流輝光放電的形貌和參量分布圖圖3 輝光放電等離子體的形態(tài)和名稱4、輝光放電i. 阿斯頓暗區(qū)，不發(fā)生電離和激發(fā)；ii. 陰極輝光區(qū)，氣體分子激發(fā)發(fā)光；iii. 陰極暗區(qū)，產(chǎn)生很強(qiáng)的電離，具有很高的正離子濃度，有較強(qiáng)的空間電荷；iv. 負(fù)輝光區(qū)，光度最強(qiáng)，有較強(qiáng)的負(fù)空間電荷；v. 法拉第暗區(qū)，電離和激發(fā)都很??；不一定是輝光放電必須的，是起連接作用。vi. 正柱區(qū)，等離子區(qū)，幾乎與法拉第暗區(qū)等電位，在氣體放電中的作用就是傳導(dǎo)電流；（2）帕邢定律在圖11所示的兩個(gè)平行平板電極上加以直流電壓后，在極間形成均勻電場(chǎng)。

29、令極間距離為d，壓力為p，如果氣體成分和電極材料一定，氣體恒溫，那么在冷電極條件下，擊穿電壓Uz是pd的函數(shù)，而不單獨(dú)是p、d這兩個(gè)變量的函數(shù)。當(dāng)改變pd時(shí)，Uz有一極小值Uzmin。這便是氣體放電的帕邢定律。圖4 帕邢定律圖解圖6為某些氣體的帕邢曲線圖5 某些氣體的帕邢曲線Uz=f（pd）（4）氣體放電伏安特性曲線圖6 氣體放電伏安特性曲線圖 J/A.cm-2圖6為高輸出阻抗直流電源控制的低壓氣體放電的J-U特性曲線。a.電壓小時(shí)，由宇宙射線或空間殘留的少量離子和電子的存在只有很小的電流。增加電壓，帶電粒子能量增加，碰撞中性氣體原子，產(chǎn)生更多帶電粒子，電流密度隨之平穩(wěn)增加，進(jìn)入“湯森放電區(qū)”

30、。b.電流增加到一定程度，發(fā)生“雪崩”現(xiàn)象，離子轟擊陰極，釋放二次電子，二次電子與中性氣體原子碰撞，產(chǎn)生更多離子，這些離子再轟擊陰極，又產(chǎn)生更多的二次電子，如此循環(huán)，當(dāng)產(chǎn)生的電子數(shù)正好產(chǎn)生足夠多離子，這些離子能夠再生出同樣數(shù)量的電子時(shí)，進(jìn)入自持狀態(tài)，氣體開(kāi)始起輝，電壓突然降低，電流密度升高，此為“正常輝光放電區(qū)”。c.放電自動(dòng)調(diào)整陰極轟擊面積，最初轟擊是不均勻的，隨著電源功率增大，轟擊面積增大，直到陰極面上電流密度幾乎均勻?yàn)橹埂．?dāng)轟擊區(qū)域覆蓋整個(gè)陰極面后，再進(jìn)一步增加功率，會(huì)使放電區(qū)內(nèi)的電壓和電流密度同時(shí)升高，進(jìn)入濺射工藝工作區(qū)域，即“異常輝光放電區(qū)”。d.在異常輝光放電區(qū)內(nèi)，如果陰極沒(méi)有水冷

31、或繼續(xù)增加功率，當(dāng)電流密度達(dá)到約0.1A/cm2以上，將有熱發(fā)射電子混入二次電子之中，隨后發(fā)生又一個(gè)“雪崩”。由于輸入阻抗限制著電壓，將形成低壓大電流的“弧光放電”。e.形成“異常輝光放電”的關(guān)鍵是擊穿電壓VB，主要取決于二次電子的平均自由程和陰陽(yáng)極之間的距離。為了引起最初的雪崩，每個(gè)二次電子必須產(chǎn)生出約10-20個(gè)離子。若氣壓太低或極間距離太小，二次電子撞到陽(yáng)極之前，無(wú)法到達(dá)所需要的電離碰撞次數(shù)；若氣壓太高或極間距離太大，氣體中形成的離子將因非彈性碰撞而減速，以致于當(dāng)轟擊陰極時(shí)，已無(wú)足夠的能量產(chǎn)生二次電子。四、鉑陽(yáng)生產(chǎn)線相關(guān)工藝簡(jiǎn)介1、太陽(yáng)能薄膜電池生產(chǎn)工序中，PVD的目的：沉積背電極（AZ

32、O+AL）（1）、AZO:A:增強(qiáng)對(duì)光的反射；B:硅層的保護(hù)層，阻止金屬原子擴(kuò)散到硅層；C:在AZO膜層上上鍍AL比直接在非晶硅層上鍍AL的結(jié)晶性好，有利于形成連續(xù)的薄膜，因此前者的導(dǎo)電性要較后者好；（2）、AL:A:電流輸出電極； B:光反射層，增強(qiáng)光的利用；2、工作氣體的選擇Ar：特點(diǎn): 用惰性氣體氬氣作為工作氣體,可以大大提高濺射速率,而且惰性氣體原子的化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定,惰性氣體離子束產(chǎn)生的濺射及沉積現(xiàn)象屬于單純的物理過(guò)程,因此不會(huì)改變?yōu)R射與沉積材料的基本性質(zhì),另外，惰性氣體中,氬氣的制成方便,成本低廉?？傊?，背電極的作用如下：A：沉積芯片的背電極，保證有效收集單位面積的載流子B：減少出

33、射光（通過(guò)背電極將第一次透過(guò)非晶硅層但未被吸收利用的光反射回去，再次被非晶硅吸收），有效提高光在非晶硅薄膜中的吸收利用率C：填充2#激光刻線凹槽，作為連接子電池正負(fù)電極的內(nèi)聯(lián)導(dǎo)線3、PVD工藝參數(shù)Al靶工藝參數(shù)PVD工藝參數(shù)的選擇，主要基于在保證膜層質(zhì)量達(dá)標(biāo)的情況下，盡量減少成膜時(shí)間。為優(yōu)化成膜工藝，通常采用如下措施：（1）盡量用大功率成膜（電源本身受限，功率只能加到一定程度）；增加功率，主要是為了提高濺射離子的初始能量及其數(shù)量。有一點(diǎn)值得注意，并非入射離子初始能量越高，靶材的濺射產(chǎn)額就越大。從理論上講，有如下規(guī)律：在離子能量超過(guò)濺射閾值后，隨著離子能量的增加，在150ev以前，濺射產(chǎn)額和離子

34、能量的平方成正比；在150ev1kev范圍內(nèi)，濺射產(chǎn)額和離子能量成正比；在1kev10kev范圍內(nèi)，濺射產(chǎn)額變化不顯著；能量再增加，濺射產(chǎn)額卻顯示出下降的趨勢(shì)。圖7 原子濺射產(chǎn)額和入射離子能量的關(guān)系（2）選擇最佳沉積壓力； 一方面，其他參數(shù)不變的情況下，提高沉積壓力，會(huì)導(dǎo)致轟擊靶材的入射離子增多，從而導(dǎo)致沉積速率增加。另一方面，壓力越大，無(wú)論是轟擊離子還是靶材濺射原子，散射的幾率越大，此情況會(huì)導(dǎo)致沉積速率減小。 總之，如果我們的其他工藝參數(shù)已確定（比如功率、壓力等等），那么，為了使所鍍膜層達(dá)到既定膜厚，滾動(dòng)軸的傳送頻率也就定下來(lái)了。因?yàn)闈L動(dòng)軸在沉積室傳送芯片的時(shí)間即為芯片的鍍膜時(shí)間；注：相關(guān)定義A:濺射閾值：將靶材原子濺射出來(lái)所需的