1. Rotary pump (backing pumps- bơm trợ giúp)
Một trong những loại bơm áp suất cao (low vacuum) là rotary vane pump. Nó bơm từ 760 Torr xuống tới khoảng chừng 10 Torr cho tới 10-3 Torr. Vì miếng vane của nó dài ngắn tùy theo góc quay cho nên trọng tâm của trục quay không nằm tại tâm của trục. Vì vậy nên loại bơm này bị rung rất mạnh và thường được gắn trên các chân cao su để chống rung. Và họ dùng các ống dẫn hơi "mềm" để sự rung động không chuyền qua các máy bơm khác. Các loại dùng trong fab thường dùng bơm loại này như có thêm dầu để giải nhiệt và làm kín mặt vane/piston và xy lanh (giống như nhiệm vụ của nhớt xe). Cái loại này rất nhỏ chừng 15kg-30 Kg.
- Compression by a mechanical motion- P > 10-3 mbar
- “Roughing” to pump air out of chamber
- “Backing” to maintain foreline pressure for high vacuum pump
2. Cryo pump (high vacuum pump)
Bơm chân không ở high vacuum, sử dụng các khí hóa lỏng ở nhiệt độ thấp, ví dụ như nitơ lỏng ở 77K..., để bẫy khí nhằm tạo ra chân không siêu cao.
Loại bơm này dùng hơi lạnh làm cho các nguyên tử mất gần hết năng lượng (kinetic energy) sẽ chạy chậm hơn và bị giữ lại trong một lớp than (giống như lớp than trong mặt nạ chống hơi độc) vì thế áp suất sẽ được giảm xuống theo công thức của động nhiệt học PV=nRT với T= nhiệt và P là áp suất.
- “Freezes” residual gas to internal surface – basically a very big fridge inside the vacuum chamber
- Operates at ~10-20 K
- Need regenerating every so often and routine maintenance in filters
- Very effective for pumping water, N2 and O2
Xem thêm nhiều và sâu hơn về các loại bơm khác nhau ở đây.
Trong máy ion implant và đa số các máy móc chạy trong fab thường chạy trong môi trường chân không khoảng 10-8~10-9Torr. Những máy bơm kỹ nghệ thường chỉ đạt được tới vài Torr thôi. Xuống tới áp suất thấp như thế (high vacuum) thì cần dùng các loại bơm chân không, ban đầu buồng chế tạo được hút chân không sơ cấp (cỡ 10-3 Torr) bởi bơm thường hoặc rotary pump (gọi chung là backing pump- loại bơm thường có hai ống bơm hoạt động song song dùng để tạo ra áp lực thấp tạo điều kiện cho bơm phát tán hơi hoạt động), sau đó sử dụng bơm turbo để tạo chân không cao tới 10-7 Torr và tạo chân không siêu cao bằng bơm iôn hoặc bằng cryo-pump.
- Operates at ~10-20 K
- Need regenerating every so often and routine maintenance in filters
- Very effective for pumping water, N2 and O2
3. Turbo pump (high vacuum pump)
Turbo pump hay đúng ra là momentum exchange pump hoặc Turbomolecular Pumps. Ý nói là dùng mômen để bơm (lực mômen giữa cánh quạt và nguyên tử hơi). Nó nhìn y hệt như một máy phản lực với cái cánh quạt quay với vận tốc cao (chừng 50000 RPM). Loại này nhỏ hơn máy xay sinh tố cho tới loại lớn với đường kính chừng 35cm. Nó có thể đem áp xuất suống tới 10-4 - 10-10 Torr.
- Momentum transfer pump
- Gas molecules diffuse into pump and are “hit” by rotor blades, changing the molecules direction into the body of the pump.
- Expensive and bearings go eventually but otherwise maintenance free
4. Diffusion pump (high vacuum pump)
Giống như turbo pump hoạt động bằng cách chuyển moomen động lượng. Nguyên tắc nó giống như dùng vòi nước xịt trên nền nhà để rửa sạch đất cát. Nhưng thay vì dùng nước để phun thì nó dùng một loại dầu tạo ra mômen ròng (net momentum) để nén và phun khí ra một chỗ khác. Sự ô nhiễm dầu khiến nó không phù hợp với hầu hết các quy trình trong công nghệ bán dẫn. Sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ống chân không TV cũ do chi phí thấp.
- Like the turbo pump operates by momentum transfer
- An oil spray generates a net momentum and gas compression towards the foreline
- Oil contamination makes unsuitable for most processes in semicon
- Used widely in old vacuum TV tube industry due to low cost
5. Sublimation pump (UHV pump)
Một loại bơm lạ nhất là Sublimation Pump hoặc getter pump. Cái này không động cơ mà dùng phản ứng hóa học để bơm. Các chất hơi phản ứng với kim loại như titanium và crom trong bơm và bị "giữ" lại làm cho áp suất giảm xuống. Dĩ nhiên là loại bơm này rất chậm.
Metals like chromium and titanium sublime and as they do so they condense on the chamber wall trapping residual gas with them.
Xem thêm nhiều và sâu hơn về các loại bơm khác nhau ở đây.
Trong tất cả cái loại bơm trên tất cả đều có lỗ hút vô và thổi ra, trừ hai loại cryo và getter pump (Sublimation Pump). Hai loại này sau một thời gian thì bị "đầy hơi" cho nên phải "ợ" ra để còn có sức mà hút tiếp. Cái này kêu là regeneration (gọi tắt là regen). Trong cryo pump thì có 2 lối regen. Quick regen là nâng nhiệt độ lên chừng chục độ K cho những loại ga thường có trong không khí thoát ra bớt. Cái này thường 1 tuần làm 1 lần, mỗi lần chừng 2 tiếng. Loại full regen thì nâng nhiệt độ lên cao tới chừng 20C và dùng bơm như rotary vane để hút hơi "ợ" ra. Cái này thì thường 1 tháng 1 lần, chừng 8 tiếng một lần.
Nguồn tham khảo: Điện tử việt nam
0 comments: