Reinigungsschritte des Werkstücks vor dem Beschichten in einer Vakuumbeschichtungsmaschine

Um die Haftung und Glätte des plattierten Films auf der Oberfläche des Substrats sowie die Kompaktheit des Films zu verbessern, muss vor dem Einhängen des Substrats in die Vakuumbeschichtungsmaschine ein vorläufiger Reinigungsschritt durchgeführt werden, um den zu entfernen Ölflecken, Flecken, Staub, um sicherzustellen, dass es in einem sauberen Zustund ist, und dann zu beschichten.

1. Vakuumheizungsreinigung

Das Werkstück wird unter Normaldruck oder Vakuum erhitzt. Fördern Sie die Verdunstung flüchtiger Verunreinigungen auf der Oberfläche, um den Zweck der Reinigung zu erreichen. Die Reinigungswirkung dieses Verfahrens hängt vom Umgebungsdruck des Werkstücks, der Länge der Verweilzeit im Vakuum, der Heiztemperatur, der Art der Verschmutzung und dem Material des Werkstücks ab. Das Prinzip besteht darin, das Werkstück zu erhitzen. Förderung der verstärkten Desorption von Wassermolekülen und verschiedenen Kohlenwasserstoffmolekülen, die auf seiner Oberfläche adsorbiert sind. Der Grad der Desorptionsverstärkung ist temperaturabhängig. Unter Ultrahochvakuum muss die Erwärmungstemperatur höher als 450 Grad sein, um atomar reine Oberflächen zu erhalten. Besonders effektiv ist die Heizreinigungsmethode. Aber manchmal kann dieser Ansatz auch Nebenwirkungen haben. Durch Erhitzen kann es vorkommen, dass einige Kohlenwasserstoffe zu größeren Agglomeraten aggregieren und gleichzeitig zu Kohlenstoffrückständen zerfallen

2. Reinigung durch UV-Bestrahlung

Verwendet UV-Strahlung, um Kohlenwasserstoffe an der Oberfläche zu zersetzen. Zum Beispiel erzeugt eine 15-stündige Einwirkung von Luft eine saubere Glasoberfläche. Wenn ordnungsgemäß vorgereinigte Oberflächen in eine ozonerzeugende UV-Quelle gelegt werden. Innerhalb von Minuten kann eine saubere Oberfläche geschaffen werden (prozessrein). Dies zeigt an, dass das Vorhandensein von Ozon die Reinigungsrate erhöht. Der Reinigungsmechanismus ist: Unter ultravioletter Bestrahlung werden die Schmutzmoleküle angeregt und dissoziiert, und die Erzeugung und Existenz von Ozon erzeugt hochaktiven atomaren Sauerstoff. Aufgeregte Schmutzmoleküle und freie Radikale, die durch Schmutzdissoziation entstehen, interagieren mit atomarem Sauerstoff. Es werden einfachere und flüchtigere Moleküle gebildet. Wie H2O3, CO2 und N2. Die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu.

3. Entladungsreinigung

Dieses Reinigungsverfahren ist weit verbreitet in der Reinigung und Entgasung von Hochvakuum- und Ultrahochvakuumanlagen. Speziell verwendet in Vakuumbeschichtungsmaschinen. Als Elektronenquelle wird ein heißer Draht oder eine Elektrode verwendet. Durch Anlegen einer negativen Vorspannung an die zu reinigende Oberfläche kann eine Gasdesorption durch Ionenbeschuss und Entfernung bestimmter Kohlenwasserstoffe erreicht werden. Die Reinigungswirkung ist abhängig vom Elektrodenmaterial, der Geometrie und der Beziehung zur Oberfläche. Das heißt, es hängt von der Anzahl der Ionen und der Ionenenergie pro Flächeneinheit ab. Dabei kommt es auf die verfügbare elektrische Leistung an. Die Vakuumkammer ist mit einem Inertgas (typischerweise Ar-Gas) bei einem geeigneten Partialdruck gefüllt. Die Reinigung kann durch Ionenbeschuss durch Glimmentladung bei niedriger Spannung zwischen zwei geeigneten Elektroden erreicht werden. bei dieser Methode. Das Inertgas wird ionisiert und bombardiert die Innenwand der Vakuumkammer, andere Bauteile in der Vakuumkammer und das zu plattierende Substrat, wodurch einige Vakuumsysteme vom Hochtemperaturbacken ausgenommen werden können. Bei einigen Kohlenwasserstoffen können bessere Reinigungsergebnisse erzielt werden, wenn dem zugeführten Gas Sauerstoff zugesetzt wird. Weil Sauerstoff bestimmte Kohlenwasserstoffe oxidieren kann, um flüchtige Gase zu bilden, die durch das Vakuumsystem leicht entfernt werden können. Die Hauptbestandteile von Verunreinigungen auf der Oberfläche von Hochvakuum- und Ultrahochvakuumbehältern aus Edelstahl sind Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffe. Im Allgemeinen kann der darin enthaltene Kohlenstoff nicht allein verflüchtigt werden. Nach der chemischen Reinigung ist es notwendig, Ar- oder Ar-O2-Mischgas zur Glimmentladungsreinigung einzuleiten, damit Verunreinigungen auf der Oberfläche und durch chemische Einwirkung an der Oberfläche gebundene Gase entfernt werden. bei der Glimmentladungsreinigung. Wichtige Parameter sind die Art der angelegten Spannung (AC oder DC), die Höhe der Entladespannung, die Stromdichte, die Art des geladenen Gases und der Druck. Die Dauer des Bombardements. Die Form der Elektroden und das Material und die Lage der zu reinigenden Teile usw.

4. Gasspülung

(1) Stickstoffspülung

Wenn Stickstoff auf der Oberfläche des Materials adsorbiert wird, ist die Oberflächenretentionszeit aufgrund der geringen Adsorptionsenergie extrem kurz. Selbst wenn es an der Wand des Geräts adsorbiert ist, kann es leicht abgepumpt werden. Die Verwendung dieser Eigenschaft von Stickstoff zum Spülen des Vakuumsystems kann die Pumpzeit des Systems erheblich verkürzen. Bevor beispielsweise die Vakuumbeschichtungsmaschine in die Atmosphäre gebracht wird, zuerst die Vakuumkammer mit trockenem Stickstoff füllen, um sie zu spülen und sie dann in die Atmosphäre zu füllen, kann die Pumpzeit des nächsten Pumpzyklus um fast die Hälfte verkürzt werden, weil die Die Adsorptionsenergie von Stickstoff ist weitaus kleiner als die von Wasserdampfmolekülen. Nachdem sie unter Vakuum mit Stickstoff gefüllt wurden, werden Stickstoffmoleküle zuerst von der Vakuumkammerwand adsorbiert. Da die Adsorptionsstelle fixiert ist, wird sie zuerst mit Stickstoffmolekülen gefüllt, und es werden nur sehr wenige Wassermoleküle adsorbiert, wodurch die Pumpzeit verkürzt wird. Wenn das System durch Ölspritzer der Diffusionspumpe verunreinigt ist, kann das verschmutzte System auch mit Stickstoff gespült werden. Im Allgemeinen kann beim Backen und Erhitzen des Systems das Spülen des Systems mit Stickstoffgas die Ölverschmutzung beseitigen.

(2) Reaktivgasspülung

Dieses Verfahren eignet sich besonders zum internen Waschen (Entfernen von Kohlenwasserstoffverunreinigungen) von großen Ultrahoch-Vakuumbeschichtern aus rostfreiem Stahl. Üblicherweise sind für die Vakuumkammern und Vakuumkomponenten einiger großer Ultrahochvakuumsysteme, um atomar reine Oberflächen zu erhalten, die Standardmethoden zur Beseitigung von Oberflächenverunreinigungen chemische Reinigung, Vakuumofenrösten, Glimmentladungsreinigung und Originalenergieröst-Vakuumsysteme und andere Methoden. Die oben beschriebenen Reinigungs- und Entgasungsverfahren werden üblicherweise vor und während der Montage eines Vakuumsystems verwendet. Nachdem das Vakuumsystem installiert ist (oder nachdem das System in Betrieb ist), da die verschiedenen Komponenten in dem Vakuumsystem befestigt worden sind, ist es schwierig, die verschiedenen Komponenten in dem Vakuumsystem zu entgasen. Sobald das System (versehentlich) kontaminiert ist (hauptsächlich Moleküle mit großen Ordnungszahlen, wie z. B. Kohlenwasserstoffkontaminationen), werden sie normalerweise vor der Installation demontiert und wiederaufbereitet. Mit dem Reaktivgasverfahren kann eine in-situ Online-Entgasung durchgeführt werden. Beseitigen Sie effektiv die Verschmutzung durch Kohlenwasserstoffe in der Edelstahl-Vakuumkammer. Sein Reinigungsmechanismus: Im System werden oxidierendes Gas (O2, N0) und reduzierendes Gas (H2, N H3) im System angegeben, um eine chemische Reaktionsreinigung auf der Metalloberfläche durchzuführen, um Verschmutzungen zu beseitigen, um atomar reines Metall zu erhalten Oberflächen. Die Geschwindigkeit der Oberflächenoxidation/-reduktion hängt von der Verunreinigung und dem Material der Metalloberfläche ab. Die Geschwindigkeit der Oberflächenreaktion wird durch Einstellen des Drucks und der Temperatur des Reaktionsgases gesteuert. Für jedes Substrat werden die genauen Parameter experimentell ermittelt. Diese Parameter sind für verschiedene kristallographische Orientierungen unterschiedlich.

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