真空系统结构

真空系統由許多不同的組件組合而成。如各種的閥、壓力計、腔體以及最重要的pump。

Base pressure : 一般指此真空系統能夠抽到的最低壓力。製程氣體尚未進腔體前Process pressure :指製程壓力。反應氣體進入腔體後，反應時所需維持的壓力。Base pressure 會比Process pressure 低。

閥門(Valve) :

在真空系統中用來改變氣流方向，調節氣流量大小，切斷或接通管路的元件。

Soft valve :細（慢）抽閥，防止壓差過大而起塵。腔體於大氣時，一般先用此閥抽。

Foreline Valve :位於pump出氣口，真空異常時，開關速度及是否緊閉是保護pump的關鍵。同時管徑小，易積塵，需定期清洗保養測試。

Rough valve :粗抽閥，當腔體真空較低時，絕對不能打開Gate Valve用分子pump抽真空。在確認Gate Valve 和Foreline Valve關閉的情況下，開啟Rough Valve，抽腔體真空到300 mTorr以下。

Purge gas valve :有些製程會產生大量粉塵，因pump底部有用於冷卻pump的冷卻盤，會致大量積塵於冷卻部分，用N2吹掃可減少這方面的影響，另外也作冷卻軸承等用途。

真空閥門有幾個典型的結構如:隔膜閥、真空球閥、真空蝶閥、插板閥、擋板閥、電磁閥、針閥、超高真空閥、玻璃真空活塞、無油玻璃真空閥。

而真空閥門的設計也很重要。對於構成管路一部分的閥門，其流導大小是一個重要的性能參數。對於主要用來起開關氣路作用的閥門，閥板關閉的密封性能也是重要的性能參數之一。密封性能是用其漏氣率來衡量的。對於主要用來調節氣流大小的閥門，能夠調節氣流量的精度及範圍，則是一項重要的性能參數。對於全金屬超高真空閥門，每次關閉是否性能穩定?使用壽命是否長?是其主要的性能指標。

一般對真空閥門的要求:

1.閥門的密封性能要好，閥板密封處的漏氣率要小

2. 閥板開啟後應盡可能有較大的流導、閥門內所用材料應有較低的飽和蒸氣壓，高抗腐蝕性能和高化學穩定性、耐磨損、壽命長，超高真空閥門應能耐烘烤(400～450℃)

3. 閥門結構要簡單，開關輕便省力，有標誌，傳動機構在高壓側

4.真空閥門的型式、基本參數、連接尺寸和技術條件應按國家專業標準執行。

橡膠墊圈:橡膠墊圈密封是利用閥板與閥座間壓緊橡膠墊圈，依靠橡膠彈性

變形填塞表面不平來實現的密封。選擇真空閥門的密封結構時應注意以下幾點：a〃盡可能減少閥板下高真空側的放氣因素，例如選用放氣率小的密封墊材料等〃b〃關閥後密封圈截面上有最大的壓縮變形〃c〃結構力求簡單；d〃製造方便；e〃密封元件便於拆卸和修理。閥門關閉的密封性能好壞決定於密封墊填塞閥座表面不平的程度。影響這種填塞程度的因素有二方面：a〃密封墊材料的硬度和壓緊程度；b〃閥座表面的粗糙度。

金屬墊圈: 針閥或是超高真空系統中的金屬墊密封閥門。一般來說，閥板用軟金屬紫銅、無氧銅、鋁、鎳和鉛等製成，銅、鋁、鎳要預先經過退火處理。閥座用硬金屬不銹鋼等製成刀口形。它們都是依靠軟金屬受壓產生塑性變形與閥座密合達到密封的。為保證密封，每次閥板關閉時刀口的壓痕必須重合。為此除了閥板的傳動上應有精確的導向機構外，刀口尖還應倒圓。

真空閥門的選擇: 真空閥門的傳動動力主要有手動、磁動、氣動、電動和液

工作可靠。例如手動適合於小型的，自動動。選擇閥門動力主要考慮①

操作方便；②

化程度要求不高的和試驗用的設備上應用的閥門；而大型工業生產用的自動化程度高的設備上的閥門，則必須用磁動、氣動、電動或液壓的。一般說來，磁動閥門口徑都較小，動作較快，電磁電源也較方便；而氣動閥門突出的特點是動作快；兩者都適合於作保護性的閥門。電動(即電動機傳動的)和液壓的閥門，都是需要大動力的閥門，尤其是液壓傳動的閥門，動力小了不合適，它不像電動的閥門，常常因為電源方便而被採用。實際上，不管採用哪種動力，都必須保證閥門工作

可靠。

打開閥板的先導裝置: 有的真空閥門在開啟閥板之前，需要先使閥板上下的氣壓平衡，避免壓差過大使傳動裝置超負荷而受損害，這就要用到先導裝置。先導裝置還可用來在閥板上下壓差較大的情況下，用較小的傳動力打開閥板。

壓力計(Gauge) :

真空氣壓計（Vacuum pressure gauges）簡稱真空計（Vacuum gauges）。是依據各種物理原理來量測壓力或分子數目的多少。

依量測範圍分類:

(1)粗略真空計量測範圍：760 ~ 1Torr

(2)中度空計量測範圍：1 ~ 10－３Torr

(3)高度真空計量測範圍：10 -3~ 10－7 Torr

(4)超高真空計(Ultrahigh vacuum) 量測範圍：10-7 Torr以下。

依工作原理分類:

液體靜態真空計、機械式真空計、熱傳導式真空計、半導體式真空計、黏滯性真空計、離子化真空計、氣體分壓分析儀、氦氣測漏儀、電容式真空計。

機械式真空計:利用(容器內)氣體粒子之熱速度作用於(容器內)受力表面來直接量測壓力之真空計。

電容式真空計: 為薄膜真空計(Diaphragm Gage)的一種，利用薄膜兩邊壓力不同而使薄膜偏移，以改變電極間之距離，並使電容也因而改變，故可求得壓力之變化。目前利用電容式原理製造之真空計，其量測範圍可從數十倍大氣壓力至１０－５（１０－３Pa）。以電容式真空計作為轉移準器時值得注意的是，溫度變化的影響很大，因此沒有溫度控制裝置時，必須對溫度變化的影響作詳細評估。

熱偶真空計: 熱偶真空計是一種用途很廣的真空計，主要用來測試機械幫浦、吸附幫浦、及擴散幫浦前置部份運轉中真空系統內氣壓的大小，在燈泡製造工業、真空冶金工業、半導體電子工業、以及實驗室從事研究的範疇內使用極多。對真空儀器設備有測漏功能。利用熱電偶感溫特性直接量測真空感測頭內的發熱燈絲的溫度，由溫度變化即可知真空壓力的變化。

離子化真空計: 為一間接量測壓力之真空計，一般用於高真空以上利用量測真空系統內剩餘氣體分子之數量來推導出真空壓力。內部兩大構造: Sensor：感測頭多為金屬或玻璃之外殼，內部至少有電子電流產生裝置、電子加速裝置及離子電流收集裝置。Controller：控制器提供感測頭所需之電源電路，如燈絲加熱之電源。