国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

離子束刻蝕設(shè)備中離子源故障診斷和維修

2013-08-09 07:41趙建恒
電子工業(yè)專用設(shè)備 2013年5期
關(guān)鍵詞:離子源燈絲柵極

趙建恒

(中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所,河北石家莊 050051)

離子束加工是利用能量極高的離子束,在真空腔體內(nèi)沖擊工件,使材料熔化、蒸發(fā)、汽化,從而達(dá)到加工的目的。由離子源讓惰性氣體離子化,由負(fù)極引出陽離子,經(jīng)過加速,集束,最后射入工件表面。離子束加工主要有3個應(yīng)用領(lǐng)域:離子濺射、電鍍;離子刻蝕;離子注入。此外在光刻工藝中也有應(yīng)用,如離子束曝光。

離子束加工是一種非接觸精密加工技術(shù),真空環(huán)境下,無污染,不氧化。它需要一套離子源和真空系統(tǒng)[1]。

離子束加工設(shè)備中的核心部件是離子源,本文以EVATEC的離子銑(離子束刻蝕)BAK641為例,介紹VECOO直流柵極離子源及其電源MPS5001的結(jié)構(gòu)和原理特點,結(jié)合離子銑剖析離子源常見故障,總結(jié)故障原因和影響離子源正常工作的主要因素,給出解決方法,降低故障率,提高設(shè)備使用效率和加工質(zhì)量。

1 BAK641離子刻蝕機(jī)

離子銑是利用離子束轟擊固體表面的濺射作用,剝離加工各種幾何圖形的一種新工藝??涛g過程純物理濺射。

1.1 離子銑的真空系統(tǒng)

設(shè)備的真空系統(tǒng)比較簡單,但真空度也是離子源正常工作的因素之一。如圖1所示。機(jī)械泵用來預(yù)抽真空室,冷泵再生時,機(jī)械泵對冷泵抽氣。冷泵再生完成后,初級閥V3關(guān)閉,通過開啟高閥由冷泵來對真空室抽真空。真空室壓力由真空計P3檢測。V1為放氣閥。反應(yīng)氣體通過質(zhì)量流量計和閥門分四路進(jìn)入真空室。進(jìn)行離子刻蝕時候,一般真空壓力保持在1.0×10-2Pa。此外真空室外壁有加熱系統(tǒng)進(jìn)行加溫。

圖1 設(shè)備的真空系統(tǒng)示意圖

1.2 離子銑的控制系統(tǒng)

離子銑的控制系統(tǒng)由一臺計算機(jī)作為控制主機(jī),通過HUB連接串口以太轉(zhuǎn)換器、電源箱控制和水路控制模塊,后三者對應(yīng)獨立的IP地址,一般以198,68,x,x為標(biāo)示。如圖2所示。串口以太轉(zhuǎn)換器NPort751通過串行通訊RS232與冷泵控制器和MPS 5001離子源電源控制器連接。任何模塊通訊失敗會有對應(yīng)報警。MPS5001通訊失敗時,設(shè)備只能手動運行離子源,不能自動執(zhí)行程序。

圖2 控制系統(tǒng)原理示意圖

2 VEECO離子源

離子源是使中性原子或分子電離,并從中引出離子束流的裝置。在各類離子源中,用得最多的是等離子體離子源,即用電場將離子從一團(tuán)等離子體中引出來。這類離子源的主要參數(shù)由等離子體的密度、溫度和引出系統(tǒng)的質(zhì)量決定。屬于這類離子源的有:潘寧放電型離子源射頻離子源、微波離子源、雙等離子體源、Kaufman離子源[2]、霍爾離子源等。

考夫曼離子源是應(yīng)用較早的離子源,屬于柵格式離子源。首先由陰極在內(nèi)腔產(chǎn)生等離子體,然后由2或3層?xùn)鸥駥㈦x子從等離子腔體內(nèi)抽取出來。方向性強(qiáng),能量集中帶寬集中。

2.1 離子源

采用Veeco的6 cm×30 cm直流柵極離子源,結(jié)構(gòu)如圖3左半部分所示,包括陰極燈絲、陽極、簾柵極、加速極等[3]。當(dāng)加電通氣,氣體從底部進(jìn)入離子源放電腔體后,受到陰極燈絲發(fā)射的電子的轟擊。由于周圍都是陽極正電位,氣體很容易被電離。電離開始后,啟動電阻上的壓降成為陽極和陰極之間的電位,即放電電壓。此時放電腔體內(nèi)除了陽極,都是陰極電位。放電電流不再流過啟動電阻,而是由陽極流走。磁場增強(qiáng)了電子與氣體的碰撞,離子向各個方向運動。在簾柵極與加速極的提取下,離子束流會沖向靶材,完成工藝。

圖3 離子源及其電源連接示意

2.2 離子源電源MPS 5001

MPS 5001包括一個控制模塊、PBN中和模塊、加速極電源模塊、陰極燈絲電源模塊、放電電壓模塊和束流電源模塊。專門用于Veeco離子源。如圖3中虛線框內(nèi)所示。它有Remote、Manual、Local等工作方式。放電模塊的總功率不要大于220W,為了延長燈絲和柵極使用壽命,要反復(fù)調(diào)整電源的各個電壓,電流的限定值,如燈絲電流、放電電壓等。調(diào)整中和電流使發(fā)射電流是束流的100%或者125%,加速電流一般為束流的10%。

2.3 PBN 中和器(neutralizer)

中和器向離子源引出的離子束發(fā)射電子,使束電流和束電荷得到中和的離子發(fā)射部件。中和器內(nèi)部放電由燈絲變壓器和殼體(body)之間的電壓維持,一般為20~25 V。發(fā)射電壓加在燈絲變壓器和設(shè)備地之間,給整個PBN對地提供了一個40~46 V的負(fù)偏壓,使得中和電子能夠大量進(jìn)入離子束流中。

一般調(diào)整發(fā)射電流大于等于束流時候,中和效果最好。

中和器按工作方式可以分為外置式熱陰極中和器、浸沒式熱陰極中和器和等離子體橋中和器3類。文中采用是等離子橋中和器(PBN)。圖4為其結(jié)構(gòu)示意圖。

離子源柵極引出的是帶正電的離子束。為了避免靶材或加工表面積累電荷,需要中和離子束電流;為了減少離子束中的空間電荷,以繼續(xù)引出離子,需要中和離子束電荷。為此,需要在放電室和柵極外邊設(shè)置中和器,向離子束發(fā)射與束電流等量的電子流。

圖4 PBN中和模塊示意圖

3 常見故障及解決方法

理解設(shè)備總體結(jié)構(gòu)控制原理和離子源結(jié)構(gòu)工作原理有助于迅速分析判斷故障,找出故障原因。在日常維護(hù)中要經(jīng)常清洗腔體,檢查真空度,氣體流量等。一般故障通過檢查模塊保險絲,清洗離子源可以解決。但對于離子源的一些軟故障,需要熟悉其工作原理,能夠反復(fù)調(diào)整電源參數(shù)來解決。根據(jù)維修中的心得總結(jié)出離子束刻蝕機(jī)常見故障及解決方法如表1所示。

表1 常見故障及解決方法

4 結(jié)束語

隨著離子源技術(shù)的研究發(fā)展,離子束加工技術(shù)在半導(dǎo)體設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣,熟悉離子源的原理,掌握離子源的維修維護(hù)技術(shù),保證設(shè)備的正常運行具有非常重要的意義。

要想做好離子束刻蝕機(jī)的設(shè)備維修應(yīng)重點注意以下幾點:對設(shè)備的原理,結(jié)構(gòu)熟練掌握;突破傳統(tǒng)的維修觀念,學(xué)習(xí)利用故障樹,貝葉斯網(wǎng)絡(luò),專家系統(tǒng)等智能故障診斷技術(shù)[4],層層深入,少走彎路,提高維修效率;維修時要思路開闊,全面,思路清晰。

[1] 武建芬.離子束加工技術(shù)研究[D].長春:中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所),2010.

[2] 馮毓材,馮雋,劉強(qiáng).輔助鍍膜用K系列強(qiáng)流寬束考夫曼離子源 [J].激光與紅外,2006,36(12):1168-1170.

[3] Ion Tech,Inc.MPS 5001 Power Supply[Z].

[4] 李偉.復(fù)雜系統(tǒng)的智能故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].計算機(jī)仿真,2004,21(10):4-7.

猜你喜歡
離子源燈絲柵極
兆瓦級強(qiáng)流離子源長脈沖運行分析及實驗研究
離子推力器三柵極組件熱形變仿真分析及試驗研究
為什么燈泡是鴨梨狀的?
單電極介質(zhì)阻擋放電離子源的消電子技術(shù)研究
柵極液壓成型專用設(shè)備的研制
國產(chǎn)500kW發(fā)射機(jī)燈絲UPS電源保障系統(tǒng)
倒裝LED燈絲燈的光學(xué)性能詳解
微機(jī)控制系統(tǒng)在TBH522型廣播發(fā)射機(jī)燈絲邏輯控制中的應(yīng)用
金屬鉬柵極高溫定型處理技術(shù)研究
一種無升壓結(jié)構(gòu)的MOSFET柵極驅(qū)動電路