Kaplama ve yarı iletken proseslerinde kriyo pompaların avantajları 17 Eylül 2020
3 MIN READ
Antireflektif ve Filtre kaplamaları gibi optik pazarlar için yüksek kaliteli ince filmler doldurmak için 10-3 mbar ila 10-7 mbar arasında yüksek bir vakum basıncı gereklidir. Aynısı, Yarı İletken sektörünün gerektirdiği Alüminyum ve Bakır dahil olmak üzere metal kalıntıları için de geçerlidir. Bu basınca ulaşabilen birkaç farklı pompa olsa da, kriyo pompaları kullanmanın sektörünüzün ön saflarında kalmanıza neden yardımcı olacağını paylaşıyoruz.
Kriyo, difüzyon ve turbomoleküler pompalar arasındaki fark
İlk bakışta bu basınca ulaşabilen çeşitli pompa tipleri vardır:
- Soğutma Pompaları
- Difüzyon pompaları
- Turbomoleküler pompalar
Tüm yüksek vakum pompalarında olduğu gibi uygun bir ön vakum pompası da gereklidir.
Difüzyon pompaları, 50.000 l/sn'ye kadar pompalama hızları sunarken yağ kirliliği yaratır ve genellikle optik ve yarı iletken sektörlerinin talep ettiği yüksek kaliteli filmler için uygun değildir. Bölmeler eklenebilir ancak bunlar gerçek pompalama hızını yüzde 50'ye kadar azaltabilir. Ayrıca, difüzyon pompalarının güç ve soğutma suyu açısından nispeten yüksek işletme maliyetleri vardır. Ön vakum pompasına ek olarak, sistem başlangıçta atmosferden tahliye edildiğinde difüzyon pompasını korumak için ek olarak daha küçük bir tutma pompası ve baypas hattı gereklidir.
Turbomoleküler pompalar yağsız olsa da maksimum pompalama hızı 3000 l/s civarındadır ve bu da genellikle yüksek verimli prosesler için çok düşüktür. Ayrıca bu pompalar, birçok kaplama uygulaması için çok önemli olan su buharı ve hafif gazları pompalamada zayıftır.
Hidrojen gibi daha hafif gazlar 20K'da yoğuşmaz, bu nedenle bu türleri "kriyo-emmek" için bir kömür kaplaması uygulanır. Bu da bu gazlar için turbomoleküler pompaya kıyasla daha yüksek pompalama hızlarına olanak tanır. Bu gazlar nihayetinde 2. kademeyi doygun hale getirerek nihai basıncın artmasına neden olur.
Ardından pompanın, küçük bir ön vakum pompasıyla salınan gaz türlerini pompalarken kademeleri ısıtarak rejenere edilmesi gerekir. Bir scroll gibi yağsız bir pompa önerilir. Bu, pompa kriyo panellerinin kontaminasyonunu önler. Rejenerasyon genellikle 2 saat sürer ve rutin bakımın bir parçası olarak dahil edilebilir. Bir kriyo pompa tüm bu talepleri karşılayabilir. Adından da anlaşılacağı gibi, pompa bir soğutma prensibi kullanır. Helyum-4, son derece düşük sıcaklıklara ulaşmak için sıkıştırılır ve genleşir, bu da gaz türlerinin yoğuşmasına neden olur. Kriyopompa bir sıkıştırma pompası olarak sınıflandırılır. Aşağıdaki şema tipik bir kriyo pompa sistemini göstermektedir:
Aşağıdaki şemada, pompanın gazları donma noktalarına bağlı olarak nasıl yoğuşturduğu gösterilmektedir:
Yüksek saflıkta Helyum-4 sıkıştırılarak elde edilen iki farklı sıcaklık vardır. Birinci kademe su buharını tutar ve son derece iyi bir pompalama hızı sunarak yüksek kaliteli filmler üretir. Yüksek vakumlu bir sistemin pompalama süresi, emilen su moleküllerinin gazdan arındırılmasına büyük ölçüde bağlıdır, bu nedenle bu yüksek pompalama aşaması bu kritik süre ihtiyacını azaltacaktır.
Rejenerasyonlar arasındaki süre açıkça gaz yükünden etkilenir, ancak proses basıncına bağlı olarak tipik olarak 7-10 gündür.
Kriyo pompaların temel avantajları
Difüzyon ve turbo pompalara kıyasla ince film uygulamaları için kriyo pompaların dört temel avantajı vardır:
- Yağ bulaşması riski yoktur
- 60.000 l/sn'ye kadar toplam pompalama hızları
- Düşük çalıştırma maliyetleri
- Su buharı ve hafif gazlar için yüksek pompalama hızı.
Kriyo ile bir sonraki adımı atma
Başka sorunuz var mı? Leybold ekibi, vakum pompaları ve kriyo teknolojisi hakkındaki sorularınızı yanıtlamaya her zaman hazırdır. Yanıcı sorularınızın yanıtlarını almak veya vakum ihtiyaçlarınıza yönelik özel çözümleri keşfetmek için bizimle iletişime geçin.
