设备管理_真空磁控镀膜设备构造讲义培训

真空磁控溅射镀膜设备构造讲义 专注于真空镀膜技术邮箱 lyang1116 镀膜设备系统简述 TFT系统需要实现玻璃在真空环境下自动化的连续镀膜 生产线布置为 长口 字型矩形结构 共11个腔体 24台传动电机 镀膜生产线主要划分为4个区 位于生产线左右侧的上片区和下片区 位于上下片平台间的工艺区和回传区 TFT控制系统实现对生产过程中的真空 传动 加热 冷却水 工艺气体 溅射电源在镀膜过程中的连续控制 真空磁控溅射镀膜设备系统的组成 真空系统 真空系统设备集中于真空室区域 由抽气设备 机械泵 罗茨泵 分子泵 检测设备 电阻规 电离规 薄膜规 安全阀 腔体门阀 分子泵挡板阀 旋片泵罗茨泵间自吸阀 管道阀和破空阀 通过旋片泵 罗茨泵 分子泵接力抽气 将腔室内压力由大气变为真空 并在生产过程中保持适合生产的真空环境 旋式真空泵的工作原理如下图为旋片泵的工作原理示意图 旋片泵主要由定子 转子 旋片 定盖 弹簧等零件组成 其结构是利用装在定子腔内偏心转子 转子的外圆与定子的内表面相切两者之间的间隙非常小 和转子槽内滑动的借助弹簧张力和离心力紧贴在定子内壁的两块旋片 当转子旋转时 始终沿定子的内壁滑动 1 泵体 2 旋片 3 转子 4 弹簧 5 排气阀图1旋片泵工作原理图 两个旋片把转子 定子内腔和定盖所围成的月牙型空间分隔成A B C三个部分 当转子按图示方向旋转时 与吸气口相通的空间A的容积不断地增大 A空间的压强不断的降低 当A空间内的压强低于被抽容器内的压强 根据气体压强平衡的原理 被抽的气体不断地被抽进吸气腔A 此时正处于吸气过程 B腔的空间的容积正逐渐减小 压力不断地增大 此时正处于压缩过程 而与排气口相通的空间C的容积进一步地减小 C空间的压强进一步的升高 当气体的压强大于排气压强时 被压缩的气体推开排气阀 被抽的气体不断地穿过油箱内的油层而排至大气中 在泵的连续运转过程中 不断地进行着吸气 压缩 排气过程 从而达到连续抽气的目的 排气阀浸在油里以防止大气流入泵中 油通过泵体上的间隙 油孔及排气阀进入泵腔 使泵腔内所有运动的表面被油覆盖 形成了吸气腔与排气腔的密封 同时油还充满了一切有害空间 以消除它们对极限真空的影响 1 高级排气阀 2 通道 3 低级排气阀图2双级旋片式真空泵工作原理图 双级旋片式真空泵由两个工作室组成 两室前后串联 同向等速旋转 室是低真空级 室是高真空级 被抽气体由进气口进入 室 当进入的气体压力较高时 气体经 室压缩 压强急速增大 被压缩的气体不仅从高级排气阀排出 而且经过中壁通道 进入 室 在 室被压缩 从低级排气阀排出 当进入 室的气体压力较低时 虽经 室的压缩 也推不开高级排气阀排出 气体全部经中壁通道进入 室 经 室的继续压缩 由低级排气阀排出 因此双级旋片式真空泵比单级旋片式真空泵的极限真空高 罗茨泵的工作原理及其结构特点 罗茨泵抽气时两个转子由传动比为1的一对齿轮带动 作彼此反向的同步旋转运动 转子彼此无接触 其间存在间隙 罗茨泵具有以下特点 在较宽的压力范围内有较大的抽速 转子之间 转子与泵腔壁之间有间隙 泵腔内运动件无摩擦 不必润滑 泵腔内无油 转子形状对称 动平衡性能良好 运转平稳 选择高精度的齿轮传动 运转时噪音低 可获得较高转速 抽速 对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感 1 前端端盖 2 油标 3 压力传感器 4 注油塞 5 放油塞 6 齿轮侧轴承端盖 7 泵体 8 入口法兰9 出口法兰 10 转子 11 马达侧轴承盖 12 中间法兰 13 油封处注油塞 14 油封处放油塞 15 笼形支架 16 电动机 17 泵底座 分子泵结构 按制造结构分类油润滑脂润滑磁悬浮 连续抽除气体节省能源可获得清洁的真空对被抽气体无选择性 对各种类气体 抽速变化不大起停机时间短振动小 噪音低操作维护方便 免维护周期长 分子泵特点 真空泵的主要参数 真空计 热偶真空规皮拉尼真空规电离真空规薄膜真空规 热偶规和皮拉尼规都是以气体的热导率随气体压力的变化为基础而设计的 它们是低真空时最常用的测量手段 工作原理 在热偶真空规中 在作为热丝的Pt丝中通过恒定强度的电流 在达到热平衡以后 电流提供的加热功率与通过空间热辐射 金属丝热传导以及气体分子热传导而损失的功率相等 因而热丝的温度将随着真空度的不同而呈现有规律的变化 热偶真空规 在0 1 100Pa的压力范围内 气体的热导率将随着气体压力的增加而上升 因而热丝的温度会随着气体压力的上升而降低 这时 用热电偶的方法测出热丝本身的温度 也就相应测出的环境的压力 热偶真空规不能用于较低或较高真空度的测量 在气体压力高于100Pa的情况下 气体的热导率将不再随气体压力而显著变化 这时 用热丝温度测量气体压力方法的灵敏程度将迅速下降 当气体压力低于0 1Pa以后 由于气体分子传导走的热量的总加热功率中的比例过小 测量的灵敏度也将呈下降趋势 皮拉尼规 皮拉尼规有称为热阻式真空规 其工作原理与热偶真空规相似 皮拉尼规以电桥的方式 通过测量热丝的电阻随温度的变化来实现对真空度的测量 经常与热偶真空规结合使用的高真空规称为电离真空规 它是在高真空范围内最常使用的测量工具 电离真空规 由热阴极发射出的电子将在飞向阳极的过程中碰撞气体分子 并使后者发生电离 由离子收集极接收电离的离子 并根据离子电流强度的大小就可以测量出环境的真空度 由于离子电流强度的大小将取决于阴极发射的电子电流强度 气体分子的碰撞截面以及气体分子的密度等三个因素 因而在固定阴极发射电流和固定气体种类的情况下 离子电流强度将直接取决于电离气体的压力 电离真空规可检测的压力下限受阴极发射的高能光子在离子收集极上产生的光电效应所限制 这种效应产生的光电流相当于10 7Pa的真空度下的离子电流 薄膜式真空规 薄膜式真空规是一种依靠金属薄膜在气体压力差作用下产生机械位移 从而可用于气体绝对压力测量 测量结果与气体种类无关的真空规 薄膜真空规有两个被隔离的真空腔 当一个真空腔内的压力为已知 另一个真空腔的压力为未知的情况下 薄膜的位移量将与两个腔内的压力差成正比 为提高测量的准确度 薄膜位移是靠测量薄膜与另一个金属电极间的电容的变化来实现的 在很大的量程范围内 薄膜真空规都具有很好的线性度 其探测下限约为10 3Pa 这相当于探测到的薄膜位移只有一个原子尺度大小 传动系统 传动系统共24台驱动电机 上下片平台各4台 工艺区11台 回传区5台传动电机 除上下片平台各有2台电机可实现双向传动外 其余电机均为单向传动 其中除M3 M9可以通过端子通断和模拟量信号协同控制电机转速外 其余电机的传动速度由端子通断直接控制 加热系统 我司1线镀膜设备加热系统共66台 在连续生产过程中 逐段加热工艺区腔室内的温度 以确保在玻璃在镀膜过程中的环境温度 加热系统进行PID运算 通过固态继电器的电压脉冲控制加热器的