根據(jù)濺射工藝的要求，離子濺射設(shè)備的真空系統(tǒng)中所選用的泵全是無油泵，有干式泵，無油渦輪分子泵，低溫泵，熱偶真空計(jì)、冷陰極電離真空計(jì)，下面對這幾種泵和真空測量系統(tǒng)的特點(diǎn)逐一介紹。

1、干式泵

干式泵是指不用油類或者液體密封的變?nèi)菔秸婵毡?，其主要特點(diǎn)是無油、無污染，低噪音、低振動，使用壽命長，采用空氣冷卻，配氣鎮(zhèn)閥，可抽可凝性氣體，在半導(dǎo)體設(shè)備中的應(yīng)用極為廣泛，在本真空系統(tǒng)中它的主要是用來預(yù)抽離子源、靶室及真空鎖腔體，另外它還用作分子泵的前級泵，低溫泵再生時(shí)的預(yù)抽泵。應(yīng)用到本系統(tǒng)中，可提高設(shè)備真空區(qū)的潔凈度，減少油污染保證工件的成品率。

2、渦輪分子泵

渦輪分子泵是獲得高真空和超高真空的的一種機(jī)械真空泵，依靠高速運(yùn)動的葉片將分子驅(qū)向排氣口為前級泵排走而獲得真空，它無需泵油作工作介質(zhì)，有油潤滑軸承的分子泵和無油軸承分子泵。其中無油分子泵可實(shí)現(xiàn)任意位置安裝，使用非常方便，是獲得清潔無油蒸汽污染的超高真空的重要設(shè)備。分子泵主要特點(diǎn)是：啟動快，從接通電源到正常運(yùn)行僅需5-6分鐘時(shí)間；抽速平穩(wěn)：它具有較大抽速的壓強(qiáng)范圍寬，在10^-2 –10^-6帕的壓強(qiáng)范圍內(nèi)都具有恒定的抽速，因而抽氣時(shí)間短，達(dá)到極限真空的時(shí)間也較短；耐空氣沖擊，在渦輪分子泵抽氣過程中真空系統(tǒng)突然漏入大氣，對泵的性能不會構(gòu)成大的威脅，可靠性高。渦輪分子泵的極限壓強(qiáng)為10^-8 帕，抽氣速率可達(dá)幾千升／秒。

3、低溫泵：

低溫泵是利用溫度極低的表面冷凝氣體、低溫吸附氣體及捕集氣體的機(jī)理來抽除真空容器的氣體，以獲得高真空和超高真空。它具有抽速大、清潔干凈、極限真實(shí)度高、任意安裝位置的優(yōu)點(diǎn)，在離子濺射等半導(dǎo)體設(shè)備中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。它的極限真空度可達(dá)10^-9 帕。

在離子濺射設(shè)備中，真空抽氣系統(tǒng)的抽氣過程和離子濺射工藝過程中的壓強(qiáng)是關(guān)系到離子濺射工藝質(zhì)量的重要指標(biāo)，因此在離子濺射設(shè)備真空系統(tǒng)中真空的測量就顯得非常重要，顯然，很難用一種真空計(jì)來測量所有真空度的范圍。在本系統(tǒng)中我們選用熱偶真空計(jì)來測量低真空10^－1Pa～大氣，冷陰極電離真空計(jì)測量高真空10^－1Pa～10^－7Pa，現(xiàn)將這兩種真空計(jì)簡單加以介紹。

4、熱偶真空計(jì)

熱偶真空計(jì)是一種能較快地測量出系統(tǒng)中壓強(qiáng)的低真空范圍內(nèi)的測量工具，它根據(jù)低壓下氣體的熱傳導(dǎo)與其壓強(qiáng)有關(guān)的特性來測量壓強(qiáng)，它是一種相對真空計(jì)，使用范圍為10² –10^－1帕。通過改進(jìn)的設(shè)計(jì)，測量范圍擴(kuò)大到大氣。它的工作原理是這樣的：它由通電加熱的熱絲、與熱絲的中點(diǎn)相焊接的一對熱電偶組成，熱絲通電產(chǎn)生的熱量以三種形式損失掉：氣體分子的熱傳導(dǎo)引起的熱量損失；熱絲的熱輻射引起的熱量損失；固定熱絲的支撐桿產(chǎn)生的固體熱傳導(dǎo)引起的熱量損失。對一定尺寸和結(jié)構(gòu)的熱偶真空計(jì)規(guī)管來講，后兩種形式的熱量損失基本上是一定的，而第一種形式的熱量損失則隨氣體的壓強(qiáng)變化而變化。這樣當(dāng)熱絲的加熱電流維持一定時(shí)，熱絲的溫度主要取決于氣體的熱傳導(dǎo)。熱絲的中心點(diǎn)溫度則由熱電偶來測定，即以熱電偶上產(chǎn)生的熱電勢來計(jì)算出氣體分子的熱傳導(dǎo)作用，從而指示出氣體壓強(qiáng)的變化，達(dá)到測量壓強(qiáng)的目的。根據(jù)上述測量壓強(qiáng)的原理，熱偶真空計(jì)包括真空計(jì)規(guī)管和沒量線路兩部分。規(guī)管中的熱絲由鎢絲制成，熱電偶通常由銅－康銅、鎳鉻合金－康銅、鉑－鉑銠合金等構(gòu)成。當(dāng)氣體壓強(qiáng)變化時(shí)熱絲的溫度隨之變化，則熱電偶上產(chǎn)生的熱電勢也發(fā)生變化，再配以適當(dāng)?shù)碾娐肪涂娠@示所測量的真空度。

為使熱電偶計(jì)規(guī)管有較長的壽命，規(guī)管應(yīng)垂直安裝，否則會引起電極的變形。由于熱偶真空計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、操作使用方便，在離子濺射設(shè)備中應(yīng)用較多。

5、冷陰極電離真空計(jì)

冷陰極真空計(jì)是一種相對真空計(jì)，其測量范圍是10^－1 ～10^－7帕。電離真空計(jì)規(guī)管類似于三極管，只是工作狀態(tài)不同。陰極加上幾千伏的負(fù)電壓，產(chǎn)生場致發(fā)射電子，被磁場捕獲，與氣體分子發(fā)生碰撞時(shí)引起氣體分子電離，產(chǎn)生流向陽極的電流。其電流值與氣體的壓力和密度有關(guān)，實(shí)現(xiàn)對真空的測量。冷陰極真空計(jì)具有耐沖擊、測量范圍廣、精度高的優(yōu)點(diǎn)。且易于清洗，非常適合離子濺射系統(tǒng)的真空測量。