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真空規(guī)管有真空規(guī)和相對(duì)真空規(guī),電容薄膜真空規(guī)為真空規(guī),不管什么氣體對(duì)真空值都沒(méi)有影響。此規(guī)管用于刻蝕、CVD、PVD、ALD等半導(dǎo)體制造設(shè)備;數(shù)據(jù)貯存和顯示制造設(shè)備;工業(yè)真空設(shè)備;一般高精度壓強(qiáng)測(cè)量。
根據(jù)彈性薄膜在壓差作用下產(chǎn)生應(yīng)變而引起電容變化的原理制成的真空計(jì)稱為電容式薄膜真空計(jì),它由電容式薄膜規(guī)管(又稱為電容式壓力傳感器)和測(cè)量?jī)x器兩部分組成。根據(jù)測(cè)量電容的不同方法,儀器結(jié)構(gòu)有偏位法和零位法兩種。零位法是一種補(bǔ)償法,具有較高的測(cè)量精度。目前在計(jì)量部門作為低真空副標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì)的就是采用零位法結(jié)構(gòu)。
圖示零位法薄膜真空計(jì)的結(jié)構(gòu)原理圖由1、薄膜真空規(guī),2、直流補(bǔ)償電源,3、低頻放大器,4、相敏檢波器,5、輸出表,6、低頻振蕩器,7、閥門組成。 電容式薄膜規(guī)管的中間裝著一張金屬?gòu)椈赡て?,在膜片的一?cè)裝有一個(gè)固定電極,當(dāng)膜片兩側(cè)的壓差為零時(shí),固定電極與膜片形成一個(gè)靜態(tài)電容Co,它與電容C1串聯(lián)后作為測(cè)量電橋的一條橋臂,電容C2、C3和C4與C5的串聯(lián)電容組成其它三條橋臂。 金屬?gòu)椥阅て瑢⒈∧ふ婵找?guī)管隔離成兩個(gè)室,分別為接被測(cè)真空系統(tǒng)的測(cè)量室和接高真空系統(tǒng)(Pb<10-3Pa)的參考?jí)毫κ?。在這兩個(gè)室的連通管道上設(shè)置一個(gè)高真空閥門7。測(cè)量時(shí),先將閥門7打開(kāi),用高真空抽氣系統(tǒng)將規(guī)管內(nèi)膜片兩側(cè)的空間抽至參考?jí)毫b。同時(shí)調(diào)節(jié)測(cè)量電橋電路,使之平衡,即指示儀表指零。然后,關(guān)閉閥門7,測(cè)量室接通被測(cè)真空系統(tǒng)。當(dāng)被測(cè)壓力P1>Pb時(shí),由于規(guī)管中的壓力差P1—Pb,膜片發(fā)生應(yīng)變引起電容Co改變,破壞了測(cè)量電橋電路的平衡,指示儀表上亦有相應(yīng)的指示。調(diào)節(jié)直流補(bǔ)償電源電壓對(duì)電容Co充電,使其靜電力與壓力相等,此時(shí),電橋電路重新達(dá)到平衡,指示儀表又重新指零。根據(jù)補(bǔ)償電壓的大小,就能得出被測(cè)壓力P1,故有 P1—Pb=KU2(12) 式中P1——被測(cè)壓力 Pb——參考?jí)毫?/P> U——補(bǔ)償壓力 K——規(guī)管常數(shù),其值K=Co/do,Co和do分別為固定電極與膜片在平衡狀態(tài)下的靜態(tài)電容和間距。 當(dāng)P1>>PO時(shí),測(cè)量結(jié)果就是壓力,即 P1=KU2(13) 電容式薄膜真空計(jì)測(cè)量范圍為10-1~101Pa,其規(guī)管常數(shù)K可通過(guò)校準(zhǔn)得到。 近年來(lái),電容式薄膜真空計(jì)取得了重大進(jìn)展,新型的雙電容式薄膜真空計(jì)的問(wèn)世,提高了該類真空計(jì)的精度,擴(kuò)展了測(cè)量范圍,使其測(cè)量下限可達(dá)10-3Pa。 單側(cè)雙電容薄膜真空計(jì)具有靈敏度高、氣體的介電常數(shù)不變、壓力讀數(shù)*不受氣體成分影響、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)。如將其規(guī)管參考室內(nèi)加置消氣劑并抽至≤10-5Pa,就可測(cè)量≥10-3Pa的壓力。 INFICON公司有以下幾款電容膜片真空規(guī):CDG020D;CDG025D,CDG025D-S;CDG025D-X3;CDG045D;CDG100D;CDG160D,CDG200D;CDG025-C和CDG160A-C/CGD160A-CS。