真空系统的设计计算
* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-08-28 0:09:25 * 浏览: 32
真空是离子束刻蚀的必要条件，其性能直接影响整个机器的性能。一个好的真空系统取决于合理的理论设计和真空系统的计算。通过计算解决了两个基本问题：一是根据设备产生的气体量，极限真空度，工作压力和抽气时间来选择主泵的类型，确定管路并选择真空组件，其二是计算设备的抽水时间。 ①确定设备的燃气量。气体量Q有三个主要来源：一个是工作过程中释放的气体量Q1，第二是系统泄漏量Q2，第三是真空室表面上的气体量Q3。 Q1是主要的。它来自离子源。例如，如果阳极直径为150mm，则正常运行的气体流速约为8Pamiddot，L / s（约等于300mA束电流）。 。例如，LSK-3离子束蚀刻机的总气体体积为8.077 Pamiddot，L / s。 ②然后确定在本设备的真空室中维持1.5倍和10-2Pa工作压力（Pw）所需的有效抽速。但是，为了可靠性，通常适当地增加S。根据具体情况，以增加25％计算，因此实际所需的有效抽速S为518.75L / s。 ③根据所需的工作压力和使用要求，选择主泵的型号。一般选择油扩散泵为主泵。为了防止回油进入真空室，在扩散泵和真空室之间安装了单盲水冷挡板。检查相关信息，挡板的电导率为4.8L / smiddot，cmsup2，并配备200高真空手电两用挡板阀，扩散泵前泵选择2XZ-8直连式机械泵形成真空单元。 A.根据要求，所需的有效抽速S = 518.75L / s。考虑到加装挡板和挡板阀后泵的抽速损失（通常泵的有效抽速约为抽速的1/3），油的扩散速度为1200L / s〜1600L /临时选择s的泵执行试验计算。检查K型扩散泵的产品样品，K-200T油扩散泵是否符合要求。泵的入口直径为200mm，排气口直径为65mm。 b。计算扩散泵和真空室排气管的电导率，以验证K-200T扩散泵是否合适。高真空管道此部分的总电导C由高真空管道电导C1，挡板电导C2和插入式阀门电导组成（由于阀门在工作时全部打开，因此忽略了其电导）。首先确认沿管道的气流状态。真空室的工作压力为Pw = 1.5×10-2Pa，扩散泵的入口压力很低，因此可以忽略管道的出口压力。管道的平均压力p = frac12，Pw = 0.75次，10-2Pa，Pd = 0.75次，10 -2次，20次，10-2 = 1.5次，10-3（帕米多，m）lt，0.02（帕米多，m），可以看作分子流。 ④用泵计算。选择前级泵的原理是要求前级泵创建主泵（即扩散泵）工作所需的预真空条件，并且主泵的允许z *排气压力（此处指前扩散泵z *的压力*在背压的情况下，前级泵必须能够及时排放主泵排放的z *大量气体。 A.计算后备泵的有效抽速。主泵是K-200T扩散泵。其z *最大背压为40Pa。从抽速曲线可以看出，扩散泵的最大z *排量是2.7倍，在2.7倍时是10-2Pa压力，在10--2Pa时是2倍，1200 ＝ 32Pamiddot，L / s。在扩散泵的出口管部分，要求后备泵的有效抽速不小于0.8L / s。 B.前级管道的电导。排气口直径扩散泵的最大直径为65mm，并通过储气罐的三通真空阀连接到前级。前线直径为32mm，长度为1m。由于管道的长度，未考虑角度的影响。确定气体流动状态：扩散泵出口的临界前压为40Pa，而机械泵入口的临界前压远低于40Pa，在计算管道中的平均压力时可以忽略不计。因此，管道的平均压力为20Pa。此时，管道的气流状态为粘性流。由于后备泵是机械泵，因此其抽速是在大气压下测量的，但是正常使用的泵在低于大气压的条件下运行，并且抽速下降，因此必须基于抽速曲线。选择泵。 C.抽水时间的计算。总抽气时间t包括两部分：粗抽气时间t1和高真空抽气时间t2。粗抽时间t1根据公式10-12计算。高真空抽气t2由单元的总输出与有效抽气速度之比确定。通常，可以通过材料输出曲线和绘制方法进行计算。通常，粗抽时间不超过10分钟-30分钟，计算时间为3.27分钟。实际上，当机械泵开启4min时，真空度可达到4Pa，因此从泵送时间的角度来看，选择2XZ-8泵作为前级泵是合理的。另外，在该真空系统中，在扩散泵的出口和三通阀之间有一个储气罐。主要功能是缩短工作周期并存储扩散泵排出的气体。因为这台机器正在工作，所以更换样品需要将真空室放到大气中进行工作，而无需关闭扩散泵加热器。安装后，用机械泵通过三通阀对真空室进行预抽空。在此期间，气罐将用于维护扩散泵。气罐的容量应
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