真空チャンバー内の圧力は、特定の用途や使用される真空の種類によって大きく変化します。圧力は大気圧から超高真空レベルまであり、10-11mbarまたは7.5-11Torrという低圧になることもあります。圧力の選択は、サンプルの適用範囲、薄膜の品質、不活性ガス環境の必要性など、プロセス要件によって異なります。正確な圧力測定は非常に重要であり、通常、高品質の圧力ゲージを使用して達成されます。
キーポイントの説明
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真空チャンバーの圧力範囲
- ラフ/低真空： 1000 ～ 1 mbar (760 ～ 0.75 Torr)
- 微/中真空： 1～10-3 mbar (0.75～7.5-3 Torr)
- 高真空 10-3～10-7 mbar（7.5-3～7.5-7 Torr）
- 超高真空 10-7～10-11 mbar（7.5-7～7.5-11 Torr）
- 超高真空： < 10-11 mbar (< 7.5-11 Torr)
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蒸着プロセスにおける圧力の重要性：
- 熱蒸発の際、チャンバー内の圧力は蒸着される薄膜の品質を決定する重要な役割を果たします。圧力は、粒子の平均自由行程がソースと基板間の距離よりも長くなるように十分に低くなければならず、通常は約3.0 x 10-4 Torr以下です。
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圧力計と測定：
- 正確な圧力測定には、高品質の圧力ゲージが不可欠です。DTTモデル蒸着システムでは、大気圧レベルから10-9Torrまでの圧力を表示できるLeybold社製のフルレンジ圧力計を使用しています。
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用途と適した真空レベル
- 中真空 (< 1, > 10-3 Torr)： 溶接や機械加工に適しています。
- 高真空（< 10-3 Torr、> 10-8 Torr）： 高真空炉に適しています。
- 超高真空 (< 10-8 Torr)： 表面コンタミの乾燥やライナーの洗浄など、極めてクリーンな環境を必要とするプロセスに使用される。
- 高圧 (> 760 Torr)： 大気圧以上のガスまたは内部雰囲気を使用する炉に適しています。
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プロセス環境に対する真空の影響
- プロセスチャンバー内のクリーンな環境には、不活性ガスを使用するよりも超高真空が効果的です。排気されたプロセスチャンバーは、十分なポンピング時間が与えられれば、日常的に0.0001mbar以下の残留圧力に達することができます。一方、不活性ガスによるフラッシングは、様々な実用上の制約により、不純物分圧が高くなり、最大0.1mbarになる可能性があります。
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最大可能真空：
- チャンバー内の可能な最大真空度は760mmHg（大気圧）に等しいが、実際のアプリケーションでは、特定のプロセスや装置の能力に応じて、これよりはるかに低い圧力が必要とされることが多い。
まとめると、真空チャンバー内の圧力は、薄膜蒸着から溶接、機械加工まで、さまざまなプロセスの結果を左右する重要なパラメーターです。圧力レンジの選択はプロセスの特定の要件に依存し、圧力の正確な測定と制御は望ましい結果を達成するために不可欠です。
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