Der Druck in einer Vakuumkammer kann je nach Anwendung und Art des verwendeten Vakuums stark variieren. Der Druck reicht von Atmosphärendruck bis hin zum Ultrahochvakuum, das bis zu 10-11 mbar oder 7,5-11 Torr betragen kann. Die Wahl des Drucks hängt von den Prozessanforderungen ab, z. B. von der Probenabdeckung, der Qualität der Dünnschicht und der Notwendigkeit einer Inertgasumgebung. Die genaue Druckmessung ist von entscheidender Bedeutung und wird in der Regel mit hochwertigen Manometern erreicht.
Die wichtigsten Punkte werden erklärt:
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Druckbereiche in Vakuumkammern:
- Grob-/Niedervakuum: 1000 bis 1 mbar (760 bis 0,75 Torr)
- Feines/Mittleres Vakuum: 1 bis 10-3 mbar (0,75 bis 7,5-3 Torr)
- Hochvakuum: 10-3 bis 10-7 mbar (7,5-3 bis 7,5-7 Torr)
- Ultra-Hochvakuum: 10-7 bis 10-11 mbar (7,5-7 bis 7,5-11 Torr)
- Extrem hohes Vakuum: < 10-11 mbar (< 7,5-11 Torr)
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Bedeutung des Drucks bei Abscheidungsprozessen:
- Bei der thermischen Verdampfung spielt der Druck in der Kammer eine entscheidende Rolle für die Qualität der abgeschiedenen Dünnschicht. Der Druck muss niedrig genug sein, um sicherzustellen, dass die mittlere freie Weglänge der Partikel länger ist als der Abstand zwischen der Quelle und dem Substrat, in der Regel etwa 3,0 x 10-4 Torr oder weniger.
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Druckmessgeräte und Messung:
- Für eine genaue Druckmessung sind hochwertige Druckmessgeräte unerlässlich. Im DTT-Beschichtungssystem wird ein Vollbereichs-Manometer der Firma Leybold verwendet, das den Druck von atmosphärischen Werten bis hinunter zu 10-9 Torr anzeigen kann.
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Anwendungen und geeignete Vakuumniveaus:
- Mittleres Vakuum (< 1, > 10-3 Torr): Geeignet für einige Schweiß- und Bearbeitungsanwendungen.
- Hochvakuum (< 10-3 Torr, > 10-8 Torr): Geeignet für Hochvakuum-Öfen.
- Ultrahochvakuum (< 10-8 Torr): Wird für Prozesse verwendet, die extrem saubere Umgebungen erfordern, z. B. zum Trocknen von Oberflächenverunreinigungen und zum Reinigen von Auskleidungen.
- Hoher Druck (> 760 Torr): Geeignet für Öfen, die Gase oder interne Atmosphären mit positivem oder höherem Druck als dem Atmosphärendruck verwenden.
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Auswirkung von Vakuum auf die Prozessumgebung:
- Für eine saubere Umgebung in einer Prozesskammer kann ein Ultrahochvakuum effektiver sein als die Verwendung von Inertgas. Eine evakuierte Prozesskammer kann bei ausreichender Pumpzeit routinemäßig einen Restdruck von unter 0,0001 mbar erreichen, während die Inertgasspülung aufgrund verschiedener praktischer Einschränkungen zu höheren Verunreinigungspartialdrücken von bis zu 0,1 mbar führen kann.
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Maximal mögliches Vakuum:
- Das maximal mögliche Vakuum in einer Kammer kann bis zu 760 mmHg (Atmosphärendruck) betragen, aber praktische Anwendungen erfordern oft Drücke, die viel niedriger sind, je nach dem spezifischen Prozess und den Möglichkeiten der Ausrüstung.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Druck in einer Vakuumkammer ein kritischer Parameter ist, der das Ergebnis verschiedener Prozesse beeinflusst, von der Dünnschichtabscheidung bis zum Schweißen und der maschinellen Bearbeitung. Die Wahl des Druckbereichs hängt von den spezifischen Anforderungen des Prozesses ab, und eine genaue Messung und Steuerung des Drucks ist für das Erreichen der gewünschten Ergebnisse unerlässlich.
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