Ưu điểm của bơm lạnh trong quy trình phủ và bán dẫn Ngày 17 tháng 9 năm 2020

Để lắng đọng các màng mỏng chất lượng cao cho thị trường quang học, chẳng hạn như lớp phủ chống phản xạ và lọc, áp suất chân không cao, từ 10-3 mbar đến 10-7 mbar, là điều cần thiết. Điều tương tự cũng đúng đối với mạ kim loại, bao gồm nhôm và đồng, được yêu cầu bởi ngành bán dẫn. Trong khi có một vài loại bơm khác nhau có thể đạt được áp suất này, chúng tôi chia sẻ lý do tại sao việc sử dụng bơm đông lạnh sẽ giúp bạn duy trì vị trí dẫn đầu trong ngành của mình.

Thoạt nhìn có một số loại bơm có thể đạt được áp suất này, cụ thể là: 

• Máy bơm lạnh 
• Bơm khuếch tán 
• Bơm phân tử turbo

Giống như bất kỳ bơm chân không cao nào, cũng cần có một bơm chân không sơ bộ phù hợp.

Bơm khuếch tán, trong khi cung cấp tốc độ bơm lên đến 50.000 l/giây, tạo ra nhiễm bẩn dầu và thường không phù hợp với các màng chất lượng cao được yêu cầu bởi ngành quang học và bán dẫn. Có thể thêm các vách ngăn, nhưng chúng có thể làm giảm tốc độ bơm thực tế lên đến 50%. Hơn nữa, bơm khuếch tán có chi phí vận hành tương đối cao về mặt điện và nước làm mát. Ngoài bơm chân không sơ bộ, cần thêm một bơm giữ nhỏ hơn và đường bypass để duy trì bơm khuếch tán khi hệ thống ban đầu được hút chân không ra khỏi khí quyển.

Mặc dù bơm turbo phân tử không chứa dầu, tốc độ bơm tối đa là khoảng 3000 l/giây, thường quá thấp cho các quy trình công suất cao. Hơn nữa, những máy bơm này kém khả năng bơm hơi nước và khí nhẹ, rất quan trọng đối với nhiều ứng dụng phủ. 

Các khí nhẹ hơn như hyđro sẽ không ngưng tụ ở 20K, và do đó lớp than được áp dụng để "hấp thụ lạnh" các loài này. Điều này một lần nữa cho phép tốc độ bơm cao hơn cho các khí này, so với bơm phân tử turbo. Những khí này cuối cùng sẽ bão hòa giai đoạn 2, dẫn đến tăng áp suất cuối.

Sau đó, bơm cần được tái tạo bằng cách làm nóng các giai đoạn trong khi bơm các loại khí thải ra bằng bơm chân không sơ bộ nhỏ - bơm không dầu như xoắn ốc được khuyến nghị. Điều này ngăn ngừa nhiễm bẩn các tấm đông lạnh của bơm. Việc tái tạo thường mất 2 giờ và có thể được kết hợp như một phần của bảo trì định kỳ. Bơm lạnh có thể đáp ứng tất cả các yêu cầu này. Như tên cho thấy, bơm sử dụng nguyên tắc làm lạnh. Helium-4 được nén và giãn nở để đạt được nhiệt độ cực thấp, dẫn đến ngưng tụ các loại khí. Bơm đông lạnh được phân loại là bơm kẹt. Sơ đồ dưới đây minh họa một hệ thống bơm đông lạnh điển hình:

Có hai nhiệt độ khác nhau, đạt được bằng cách nén Heli-4 có độ tinh khiết cao. Giai đoạn đầu tiên bẫy hơi nước và cung cấp tốc độ bơm cực tốt, tạo ra màng chất lượng cao. Thời gian bơm của hệ thống chân không cao phụ thuộc rất nhiều vào việc khử khí các phân tử nước hấp thụ, vì vậy giai đoạn bơm cao này sẽ giảm nhu cầu thời gian quan trọng này.

Thời gian giữa các lần tái tạo rõ ràng bị ảnh hưởng bởi tải khí, nhưng thường là 7-10 ngày, tùy thuộc vào áp suất quy trình.

Bơm lạnh có bốn ưu điểm chính cho các ứng dụng màng mỏng so với bơm khuếch tán và bơm turbo, cụ thể là:

• Không có nguy cơ nhiễm bẩn dầu
• Tổng tốc độ bơm lên đến 60.000 l/giây
• Giảm chi phí chạy 
• Tốc độ bơm cao cho hơi nước và khí nhẹ.

Quý vị có thắc mắc? Đội ngũ Leybold luôn sẵn sàng trả lời các câu hỏi của bạn về bơm chân không và công nghệ đông lạnh. Liên hệ với chúng tôi để nhận câu trả lời cho các thắc mắc của bạn hoặc khám phá các giải pháp được thiết kế riêng cho nhu cầu chân không của bạn.