專利名稱：一種快速提高真空室真空度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速提高真空室真空度的方法。
背景技術(shù)：
真空室是廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造工業(yè)和科學(xué)研究的基本裝置之一，例如電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模印刷線路、集成電路和大面積超導(dǎo)薄膜的制備等，真空沉積過程中通常對真空度都有較高的要求。真空沉積時真空室的漏氣、真空室壁面的放氣和被蒸發(fā)材料本身的放氣都可能導(dǎo)致真空室內(nèi)真空度的快速變差，因此需要采用相應(yīng)的措施快速改善真空室內(nèi)的真空度。目前，在保證真空室良好密封性的前提下，采用具有大抽速的鈦升華泵可以使真空室快速達(dá)到超高真空度。由于鈦在升化和沉積的過程中，與活性氣體結(jié)合成穩(wěn)定的化合物——固相的TiO或TiN，從而能夠快速將真空室內(nèi)的氣體分子抽除。新鮮鈦膜在液氮溫度下對氮的抽速可達(dá)10.1L/cm2·s，對氫的抽速可達(dá)19.9L/cm2·s鈦升華泵的根限壓強(qiáng)可高達(dá)10-10Pa。但是，由于鈦升華泵的價格十分昂貴，使用費(fèi)用高，從而導(dǎo)致設(shè)備制造成本和使用費(fèi)用的大幅較高，因此無法廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)及科研實(shí)驗(yàn)中。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的就是提供一種費(fèi)用相對低廉的快速提高真空室真空度的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種快速提高真空室真空度的方法，在真空室內(nèi)，使活性高且穩(wěn)定性好的金屬蒸發(fā)形成蒸氣粒子，并將該蒸氣粒子沉積于金屬板表面形成金屬膜，金屬粒子及其形成的新鮮金屬膜可以快速吸附真空室內(nèi)的氣體分子，并進(jìn)一步生成穩(wěn)定的固態(tài)物質(zhì)。
進(jìn)一步，所述金屬材料為金屬鈦或金屬釔。
進(jìn)一步，采用電子束或激光等蒸發(fā)方式使所述金屬材料成為蒸氣粒子。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種快速提高真空室真空度的方法，在真空室內(nèi)，采用蒸發(fā)方式，使少量活性高且穩(wěn)定性好的金屬材料蒸發(fā)為蒸氣粒子，蒸氣粒子迅速與真空室內(nèi)的水蒸氣、氧氣、氫氣等氣體發(fā)生反應(yīng)，生成穩(wěn)定的固態(tài)物質(zhì)，從而達(dá)到快速提高真空室的真空度的目的。采用本方法提高真空室的真空度，不僅費(fèi)用低廉而且迅速高效。


圖1為金屬及其氧化物的蒸氣壓與溫度之間的關(guān)系曲線；圖2為蒸發(fā)金屬鈦對真空室壓強(qiáng)的影響曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合采用電子束物理氣相沉積的方法制備鈦酸鍶(STO)薄膜時，使用本發(fā)明方法進(jìn)行快速提高真空室真空度進(jìn)行具體的說明如在利用電子束物理氣相沉積方法制備鈦酸鍶(STO)薄膜時，為了避免空氣和浮塵的干擾和污染，對真空室的真空度有較高的要求。在制備鈦酸鍶(STO)薄膜時，真空室內(nèi)設(shè)置有電子槍，電子槍內(nèi)有鎢燈絲，利用鎢燈絲產(chǎn)生的電子束對源材料進(jìn)行蒸發(fā)，利用鉬絲對基片進(jìn)行加熱，由于高溫下鎢、鉬和鍶的氧化物蒸氣壓都很高，真空室內(nèi)少量氧氣氛的存在，都會導(dǎo)致鎢燈絲和鉬絲快速氧化并揮發(fā)，如圖1給出了金屬及其氧化物的蒸氣壓與溫度之間的關(guān)系曲線。金屬的氧化及其氧化物的揮發(fā)不僅造成燈絲和加熱絲壽命急劇下降，而且會對薄膜質(zhì)量形成嚴(yán)重污染。另外，在真空蒸發(fā)過程中，真空中殘余氣體分子也會對基片產(chǎn)生撞擊。如當(dāng)真空室溫度為25℃，背底真空度為1.3×10-3Pa時，背底空氣(殘余氣體)的平均自由程為510cm，分子間每秒碰撞的數(shù)量為90個，殘余氣體對基片的撞擊率為3.8×1013cm2/s，由此可見，氣體分子對基片的撞擊率相當(dāng)大，當(dāng)薄膜生長速率較小時，如果氣體的黏附系數(shù)不是小到可以忽略的程度，則將有大量的氣體吸附在基片上，從而對薄膜形成污染，因此殘余氣體對薄膜生長和薄膜性質(zhì)都有重要影響。
為了抽出真空室內(nèi)的殘余氣體，在STO薄膜的制備過程中，同時輔助蒸發(fā)金屬鈦，并在鈦蒸發(fā)源附近的適當(dāng)位置設(shè)置擋板，以避免蒸氣鈦粒子沉積到基片上對薄膜質(zhì)量產(chǎn)生影響，蒸氣鈦粒子沉積于鈦金屬板表面形成金屬膜，蒸氣鈦粒子及其形成的新鮮鈦金屬膜可以快速吸附真空室內(nèi)的水蒸氣、氧氣、氫氣等氣體發(fā)生反應(yīng)，生成穩(wěn)定的固態(tài)物質(zhì)。圖2中，上面的曲線為真空度與時間的關(guān)系變化曲線，下面為鈦蒸發(fā)速率曲線，從圖中可見，當(dāng)金屬鈦以很小的蒸發(fā)速率(5.1/s)蒸發(fā)時，真空室內(nèi)的壓強(qiáng)從蒸發(fā)前的1.1×10-3Pa提高到1.2×10-4Pa，提高了一個數(shù)量級?？梢姴捎帽痉椒ㄖ恍枰舭l(fā)少量的金屬鈦，就能迅速提高真空室的真空度，所以，采用本方法不僅費(fèi)用低廉，而且抽真空迅速。與采用鈦升華泵相比，本方法具有更經(jīng)濟(jì)更高效的優(yōu)勢。
另外，蒸發(fā)的金屬也可以為金屬釔或其它具有較高活性且性能穩(wěn)定的金屬。而且，除了采用電子束加熱方法蒸發(fā)金屬外，還可以采用電阻加熱、脈沖激光加熱和電弧加熱等的蒸發(fā)方法，或者直流濺射、射頻濺射、磁控濺射和反應(yīng)濺射等濺射方法。
權(quán)利要求
1.一種快速提高真空室真空度的方法，其特征在于，在真空室內(nèi)，使活性高且穩(wěn)定性好的金屬蒸發(fā)形成蒸氣粒子，并將該蒸氣粒子沉積于金屬板表面形成金屬膜，金屬粒子及其形成的新鮮金屬膜可以快速吸附真空室內(nèi)的氣體分子，并進(jìn)一步生成穩(wěn)定的固態(tài)物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬材料為金屬鈦或金屬釔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，采用電子束或激光蒸發(fā)方式使所述金屬材料成為蒸氣粒子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速提高真空室真空度的方法，在真空室內(nèi)，使活性高且穩(wěn)定性好的金屬蒸發(fā)形成蒸氣粒子，并將該蒸氣粒子沉積于金屬板表面形成金屬膜，金屬粒子及其形成的新鮮金屬膜可以快速吸附真空室內(nèi)的氣體分子，并進(jìn)一步生成穩(wěn)定的固態(tài)物質(zhì)。本發(fā)明一種快速提高真空室真空度的方法，在真空室內(nèi)，采用蒸發(fā)方式，使少量活性高且穩(wěn)定性好的金屬材料蒸發(fā)為蒸氣粒子，蒸氣粒子迅速與真空室內(nèi)的水蒸氣、氧氣、氫氣等氣體發(fā)生反應(yīng)，生成穩(wěn)定的固態(tài)物質(zhì)，從而達(dá)到快速提高真空室的真空度的目的。采用本方法提高真空室的真空度，不僅費(fèi)用低廉而且迅速高效。
文檔編號C23C14/56GK1811011SQ200610000989
公開日2006年8月2日 申請日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月13日
發(fā)明者舒勇華, 樊菁, 李帥輝 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所