真空是进行离子束刻蚀的必要条件，它的性能好坏直接影响着整机性能。良好的真空系统取决于合理的真空系统理论设计和计算。通过计算主要解决两个基本问题：一是根据该设备产生的气体量、极限真空、工作压力及抽气时间，选择主泵的类型、确定管道及选择真空元件；二是计算该设备抽气时间。

①确定设备的气体量，气体量Q主要有三个来源：一是工作过程中放出的气体量Q1；二是系统的漏气量Q2；三是真空室表面出气量Q3。其中Q1是主要的，它来自离子源，如保证阳极直径为150mm，离了源在z*大束流密度时，正常工作的气体流量大约为8Pa·L/s(约等效于300mA束流)。如LSK-3型离子束刻蚀机，经计算总的气体量为8.077Pa·L/s。

②然后确定本设备真空室中保持1.5×10-2Pa工作压力(Pw)所需要的有效抽速

但为了可靠起见，常将S适当增大，根据具体情况，按增大25%计算，故实际要求的有效抽速S为518.75L/s。

③根据要求的工作压力及使用要求，选择主泵的型号。一般选择油扩散泵作为主泵。

为防止返油进入真空室，扩散泵和真空室之间安装单百叶窗水冷障板。查有关资料，该障板比流导为4. 8L/s·cm²，并配有一个200高真空手电两用插板阀，扩散泵前级泵选2XZ-8型直联机械泵组成真空机组。

a．根据要求，所需的有效抽速S= 518.75L/s。考虑到加上障板、插板阀后的泵的抽速损失（一般泵的有效抽速是泵抽速的1/3左右），暂选抽速为1200L/s~1600L/s的油扩散泵来进行试算。查有关K型扩散泵产品样本，K-200T型油扩散泵可以满足要求。泵的进口直径为200mm，排气口直径为65mm。

b．计算扩散泵与真空室排气口管道的流导，验证选K-200T型扩散泵是否合适。

这段高真空管道总的流导C由高真空管道流导C1、障板流导C2、插板阀流导（因该阀工作时全部打开，故忽略它的流导不计）串联组成。

先确气体沿管道定的流动状态。真空室工作压力Pw=1.5×10-2Pa，扩散泵入口压力很低，故管道出口压力可以忽略，管道的平均压力p=½Pw=0.75×10-2Pa，Pd=0.75×10-2×20×10-2= 1.5×10-3(pa·m)<0.02(Pa·m)，可见为分子流。

④配泵计算。选配前级泵的原则是要求前级泵造成主泵（即扩散泵）工作所需要的预真空条件，以及在主泵允许的z*大排气压力（这里指扩散泵的z*大前级耐压一反压力）下，前级泵必须能将主泵所排出的z*大气体量及时排走。

a．前级泵有效抽速的计算。主泵为K-200T型扩散泵，它的z*大反压力为40Pa，由抽速曲线可知，在2.7×10-2Pa压力下扩散泵的z*大排气量为2.7×10-2×1200=32Pa·L/s。在扩散泵出口管道断面处，要求前级泵的有效抽速不小于0.8L/s。

b。前级管道的流导。扩散泵排气口的直径为65mm，经过储气罐三通真空阀与前级管道相连，前级管道的直径为32mm，长度为1m。由于管道长暂不考虑弯角的影响。

确定气体流动状态：扩散泵出口临界前级压力为40Pa，而机械泵进气口的压力要比40Pa低得多，在计算管道中平均压力时可以忽略。故管道平均压力为20Pa。此时管道的气体流动状态为粘滞流。

由于前级泵为机械泵，它的抽速是在大气压力下测得的，但正常使用的泵都是在低于大气压的条件下运转，泵的抽速下降了，故必须根据抽速曲线来选择泵。

c．抽气时间的计算。总的抽气时间t包括粗抽时间tl和高真空抽气时间t2两部分。

粗抽气时间tl按公式10-12计算。高真空抽气t2由总的出气量和机组有效抽速的比值决定，一般可用材料出气率曲线和绘图方法计算。

一般粗抽时间不大于10min—30min，而计算时间为3.27min，实际上，开机械泵4min，真空度可达4Pa，故从抽气时间角度来着，选择2XZ-8型泵做为前级泵是合理的