离子束刻蚀设备有立式、卧式两种结构。通常情况下,该设备以卧式的结构居多,因为采用卧式结构的话,离子源发出的离子束为水平喷射方向,大部分的刻蚀溅射物将落在真空室的底部,可在一定程度上将溅射材料的重新沉积减少。
1、真空室
离子刻蚀真空室通常是圆筒形的构造,材质一般是奥体式型1Cr18Ni9Ti不锈钢。真空室应抛光内壁,确保有一个光滑的内表面,以便真空室进行清洗;设置平面形或蝶形封头的大门,应有灵活、轻便的开关体验;一般最在两边都设有门,便于样品装卸、设备的检修和离子源的清洗等;设置观察窗的位置要适当,便于刻蚀进行的情况的观察。
2、离子源
该设备采用永久磁铁轴向发散磁场结构的Kaufman型离子源。为了便于清洗、装拆的进行,设计离子源为可拆卸式的整体结构,可将阴极组件单独卸下,在屏蔽罩正面装设中和器,引线与供气管为接插结构。
3、样品台
此装置用于装卡刻蚀样品,不同的刻蚀的样品种类以及不同的客户需求,采用的也是不同种类的样品台。样品台一般为平移与旋转这两种方式,也可按照水冷区分为有间接水冷和直接水冷两种方式。
4、快门
有手动、电动两种操作方式,具备操作简单、可靠、无故障等特点。它是将离子束通向样品台的通路隔断的一大重要部件,目的是在刻蚀前便于束流中和情况和束流密度的检测。它一般需要几分钟的时间来达到束流的稳定状态。
5、真空系统
离子刻蚀的真空系统包括卧式真空室、真空检测系统、单百叶窗式水冷障板、油扩散泵、储气罐、三通阀、高真空插板阀、电磁带放气真空截止阀、油扩散泵、高速旋片式机械泵、电磁放气阀、真空管道等构造。
6、供气系统
该刻蚀设备的供气系统的操作分为手控和自控两类,供气系统分工质气体、辅助气体两套系统,工质气体通常为氩气、辅助气体通常为氧气。将氧气按照一定比例混入氩气中,可避免一些如LiNbO₃的晶体的表面因为缺氧影响性能。
7、水冷系统
水冷系统是用来冷却离子源、样品台、油扩散泵以及水冷障板等结构的,一般由水压继电器、若干个截止阀和管路组成。水压继电器的作用主要是在停水和水压过低的情况下,将电源自动切断,再通过断水警报器及时发出报警音响,起到预防设备烧坏的作用。
广东振华离子束刻蚀设备的性能一般主要是通过整机特性(连续工作时长、设备规格等)、控制系统特性(自动控制、手动控制、功能等)、样品台性能、真空系统性能(极限真空度、真空工作压力、完整的系统抽气时间、更换样品后的抽气时间等)、离子源特性(有效束径、离子束流密度均匀度、离子束加速电压、离子束流密度、离子束加速电压稳定度、离子束流稳定度等)等方面进行评定。