離子刻蝕的真空設計需要考慮哪些問題

2020-12-06 振華真空設備

離子刻蝕的源頭可以追溯到早期文明。縱觀地球文明歷史,一些有機化學物質(如檸檬酸和乳酸)經常被用來蝕刻金屬。而現代大多數化學蝕刻方法都涉及鹼性蝕刻劑的使用。到了1782年,約翰·塞內比爾( John Senebier) 發現了在暴露於光線時某些樹脂會硬化,且會失去對松節油等化學物質的溶解性,促進了光化學研磨的發展。

離子束刻蝕的必備環境無疑就是真空了,真空系統性能如何,將直接影響設備的工作性能。獲得良好的真空環境的前提要求是要有合理的真空系統理論設計以及準確計算。通過真空設計的計算可解決兩個問題:

其一是根據該設備極限真空、抽氣時間、工作壓力與產生氣體量,進行主泵類型的選擇、管道確定及真空元件的選擇;其二是計算系統抽氣時間。

1、配泵計算

原則上,要求選配前級泵需要在具備做到主泵工作所需要的預真空環境,以及在主泵允許的最大排氣壓力的情況之下,可及時排走主泵所排出氣體。

2、壓力與型號

通過的工作壓力要求及不同需求,進行主泵型號的選擇。通常主泵為油擴散泵,而為防止返油汙染真空容器,在真空容器和擴散泵間需安裝水冷障板。水冷障板的比流導為4.8L/s·cm,配置手電兩用真空插板閥。

3、有效抽速

確定真空室中保持工作壓力P為1.5x10Pa所需要的有效抽速S=Q/P=415[L/s](Q為氣體量),但為了更加可靠,常適當增大有效抽速,根據具體情況增大的情況不同,如果按增大25%進行計算,則設備實際要求的有效抽速是518.75L/s。

4、產生氣體量

設備的氣體量確定主要考慮它的三個來源:真空室表面出氣量、系統的漏氣量以及工作過程中放氣量。其中,工作過程中放氣量是一大主要因素。

此外,離子刻蝕的真空系統還設有儲氣罐於擴散泵出口與三通閥之間,具備縮短工作周期的作用,將擴散泵排出的氣體儲存起來。因為設備在運轉過程中,工件的更換需要在不關閉擴散泵加熱器的條件下,在真空室通入大氣換取工件,裝好工件後,對真空室進行粗抽(預抽)。這段時間內擴散泵的維持工作將通過儲氣罐來完成。

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