VUV-DTS System für Vakuumkammern

Beschleunigte H2O Desorption und Oberflächenreinigung

Einfach organische Verbindungen entfernen

Produktbeschreibung

In vielen Industriebereichen wie z.B. in der Medizintechnik, dem Automobilbau, der Halbleitertechnologie oder der Lacktrocknung spielen Oberflächeneigenschaften eine wesentliche Rolle für die Anwendbarkeit von Bauteilen.  In der Grenzflächentechnik ist die Funktionalisierung und Beschichtung von Oberflächen unter Vakuum heute Stand der Technik und nicht mehr wegzudenken.

Bei jeder Vakuum-Abpumpprozedur stellt jedoch die langsame Desorption des Wasserfilms auf Oberflächen ein Problem dar.  Die Desorption verlangsamt sich nach einigen Stunden Abpumpzeit zu einer zeitlich konstanten Größe. Adsorbierte Wassermoleküle können nur abgepumpt werden, wenn Sie im gasförmigen Zustand vorliegen. Um die Wassermoleküle aktiv von der Oberfläche zu lösen, erfordert es einen entsprechenden Energieeintrag, welcher eingebracht werden muss um die Molekülbindungen aufzuschließen (Kondensationsenergie). Bisher war es üblich, die Desorption durch Aufzheizen auf Temperaturen  um 250°C zu beschleunigen. Die durch das Aufheizen zur Verfügung gestellte Energie liegt bei ca. 1 meV und gestattet zwar bereits eine erhebliche Beschleunigung, allerdings kann es bei der konventionellen thermischen Ausheizung immer noch Stunden oder Tage andauern, bis eine ausreichende Abreinigung erfolgt ist.


Kaltes Ausheizen der Vakuumkammer durch VUV

Durch die energiereiche „kalte“ UV- Strahlung im Vakuum-UV (VUV) Bereich bei 185nm (ca. 6,7 eV), welche im Schwingungsspektrum von H2O liegt, werden die molekularen Bindungen auf dem Substrat schnell gelöst und die freien Moleküle in der Gasphase können abgesaugt werden. Durch die äußerst hohe Photonenausbeute der dazu verwendeten Spezialstrahlenquellen aus synthetischem Quarzglas erfolgt dieser Prozess hoch effizient.

Weiterhin wurde nachgewiesen, dass durch die harte UV Strahlung auch andere Verunreinigungen wie z.B. Kohlenwasserstoffe und andere organische Verbindungen dissoziiert  werden und damit das Verfahren zur Substratreinigung eingesetzt werden kann. Wird die verwendete Hochleistungsstrahlenquelle anstelle im Vakuum unter normaler Atmosphäre oder unter Sauerstoffüberlagerung verwendet, entsteht durch die Dissoziation des Sauerstoffs Ozon.

Dieser Nebeneffekt kann vorteilhaft dazu verwendet werden, sog. Fingerprints und Rückstände von Reinigungsmitteln aufzuoxidieren, welche ansonsten nur schwer zu lokalisieren und entfernen sind.

Aufbau und Funktion

Durch die vorteilhafte Konstruktion des VUV-DTS Systems erhöht sich die Dichtheit des Systems, je höher der Unterdruck in der Kammer wird. Zum Ausgleich der Lageänderung des Hüllrohres bei Änderung der Druckverhältnisse, ist das Kopfteil mit berechneten Anpressfedern ausgestattet, die  Längenänderungen kompensieren und das System konstant dicht halten. Das VUV-DTS wird mittels CF40 Flansch an die  Vakuumkammer montiert.

Durch die Inertisierung des Bereiches zwischen dem Leuchtrohr der Strahlenquelle und der Innenwand des Hüllrohres mit Stickstoff, kommt es nicht zu einer unerwünschten Ozonbildung in diesem Bereich, welche die kurzwellige Strahlung bei 185nm absorbieren würde.

Das Quarzglasrohr ist aus hochreinem synthetischen Quarzglas gefertigt und ist besonders dickwandig ausgeführt um das Bruchrisiko durch gewaltsame Beschädigung der Strahlenquelle innerhalb der Vakuumkammer auf ein Minimum zu reduzieren und die erforderliche Unterdruckfestigkeit zu gewährleisten. Durch den formschlüssigen Aufbau des Kopfteils kann keine UV-Strahlung nach außen gelangen. Das Kopfteil ist mit wenigen Handgriffen einfach zu entfernen. Durch die interne Erdung erfüllt das System alle Anforderungen bei Verwendung von Hoch- leistungsstrahlenquellen, welche mit einer Spannung größer der Schutzkleinspannung arbeiten.

Die UV-Strahlenquellen

Für die Anwendung in sehr kleinen Vakuumkammern oder Maschinenbereichen bieten wir die „Compact“  Typen an, in welchen Niederdruckstrahlenquellen aus natürlichem Quarzglas Verwendung finden. Diese Type sollte aus Effizienzgründen nur in Kleinstanlagen und Laboranlagen mit geringen Abständen und geringem Abpumpvolumen verwendet werden.

Für den professionellen Anwendungsbereich kommt die „High Power“ Type zum Einsatz, welche mit einer speziellen Hochleistungs-Niederdruckstrahlenquelle aus synthetischem Quarzglas mit höchster Effizienz bestückt ist.

Nachteile der thermische Ausheizung

  • Hoher Energiebedarf (Kosten)
  • Erheblicher zeitlicher Aufwand
  • Hoher apparativer Aufwand wie z.B. Metalldichtungen für Flansche, teure Heizmäntel, etc.
  • Alle Bauteile müssen temperaturbeständig ausgeführt sein


Vorteile VUV-DTS System

  • Geringe Leistungsaufnahme bei hervorragendem Wirkungsgrad
  • Schnelle und effiziente Desorption von Wassermolekülen
  • Zusätzliche Dissoziation anderer Verunreinigungen wie z.B. Kohlenwasserstoffe
  • Entfernung von „Fingerprints“ durch Ozonisierung unter Luft- / Sauerstoffatmosphäre zu Reinigungszwecken möglich
  • Geringe Betriebs- und Investitionskosten
  • Lampenlebensdauer bis zu 10.000 Betriebsstunden (HP)
  • Vollvakuumtauglich
    
Bezeichnung Lampentyp Nominale  Eintauchtiefe Nominale  Lampenleistung Art. Nr.  (230V, 50-60 Hz) Art. Nr.  (115V, 50-60 Hz)
VUV-DTS CF40/200-5W  Compact 200 mm [7.87“]  5 Watt  #53211  #53209
VUV-DTS CF40/280-10W  Compact  280 mm [11.00“] 10 Watt #53214  #53208
VUV-DTS CF40/280-40W  High Power  280 mm [11.00“]  40 Watt  #53213  #53212

    

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 VUV-DTS_TD_EN_R01.pdf 879 KB