[发明专利]硅与玻璃的阳极键合技术制作尺寸可控的标准漏孔

说明书

技术领域

本发明涉及一种标准漏孔及其制作方法，尤其是一种尺寸可控的通道型标准漏孔及其制作方法。

背景技术

标准漏孔是专门为真空检漏及校准工作而制作、能够在一定条件下(温度为296±3K，入口压力为1.01×10⁵Pa，出口压力低于1.33×10³Pa)向真空系统内部提供已知气体流量的元件。标准漏孔是真空科学技术及其应用领域一种必不可少的计量器具。

标准漏孔根据原理的不同，可以分为两大类：一种是实漏型，一种是虚漏型。前者有金属压扁型、玻璃毛细管型、玻璃—铂丝型等，后者主要有薄膜渗氮型、放射型等。文献“标准漏孔及其校准《宇航计测技术》第21卷、2001年第5期、第43-45页”，介绍了目前所使用的玻璃毛细管型标准漏孔、金属压扁型标准漏孔、玻璃—铂丝型标准漏孔等几种标准漏孔。

目前使用的金属压扁型标准漏孔是将无氧铜管或可伐管用油压机压扁后产生漏隙，从而形成标准漏孔，漏率范围为10^-6-10^-8Pa m³s^-1。但是在加工过程中标准漏孔的孔径大小难以精确控制，漏率大小可控性差；并且漏率范围较窄，难以实现更微小漏率的测量。

玻璃—铂丝型标准漏孔是利用玻璃与铂丝做非匹配封接后，利用两种材料膨胀系数的不同而得到的标准漏孔，漏率范围为10^-6-10^-8Pa m³s^-1。在制作过程中难以精确控制漏孔的尺寸、数目，漏率大小可控性差，难以获得预定漏率大小的标准漏孔；漏率范围有限，难以实现更微小漏率的测量。

综上所述，目前使用的标准漏孔如金属压扁型标准漏孔、玻璃—铂丝型标准漏孔，由于其制作过程中通道尺寸的可控性差，漏率的可控性差，因此标准漏孔的漏率必须借助于其他设备标定后才可获知，因此难以获取具有预定漏率大小的标准漏孔；漏率范围有限，难以实现更小漏率的测量；通道尺寸较大，难以保证通道中的气流处于分子流状态。有鉴于此，有必要提供一种标准漏孔，其具有漏率大小可控性好，漏率范围宽，可实现微小漏率测量，可保证通道中气体始终处于分子流状态等特点。

发明内容

本发明提供一种简单的硅与玻璃的阳极键合技术制作尺寸可控的标准漏孔的方法来解决上述问题。将光刻胶旋涂在预处理过的硅片上，经全息曝光及ICP浅刻蚀技术在硅片上获得光栅图案。然后在硅片上涂覆一层光刻胶，经湿法腐蚀技术在硅片上获得深槽结构。另取一片预处理过的Pyrex玻璃，将处理后的硅片与玻璃经氧等离子体轰击后在一定压力和温度下贴合在一起，经阳极键合技术制得标准漏孔。所制得的标准漏孔尺寸可控，漏率范围宽，可实现微小漏率的测量，可保证通道中的气体在高压下仍处于分子流状态。

本发明解决技术问题采用如下方案：

1、一种硅与玻璃的阳极键合技术制作尺寸可控的标准漏孔的方法，其特征是按如下步骤操作的：

a、取一硅片，经丙酮擦洗后在130℃烘箱中烘烤30min，然后将其放入灰化机中进行氧等离子体轰击处理，提高其表面活化能，增加光刻胶的附着强度；

b、在预处理后的硅片上旋涂一层AZ-701光刻胶，在200℃热台上加热30min后，将硅片全息曝光140s，对曝光后的光刻胶以110℃烘烤固化3min，将固化后的光刻胶放入5‰的NaOH溶液中显影120s后，即可在光刻胶上形成光栅结构图案；

c、在硅片不需加工的区域上涂上一层AZ-701光刻胶，在200℃热台上加热30min后，将其放入ICP中浅刻蚀100s，反应气体为SF₆，将刻蚀后的硅片放入浓H₂SO₄与H₂O₂的混合溶液中浸泡30min去除残胶，经CO₂干燥处理后即可在硅片上获得光栅结构图形；

d、在步骤c获得的硅片不需加工的区域上涂上一层AZ-701光刻胶，在200℃热台上加热30min后，将硅片放在5％的KOH溶液中腐蚀5min，将湿法腐蚀后的硅片放入H₂SO₄与H₂O₂的混合溶液中浸泡30min去除残胶，经CO₂干燥后即可在硅片上获得深槽结构图形；

e、取一块已经加工好孔的Pyrex玻璃，用丙酮擦洗后在130℃烘箱中烘烤30min，完成玻璃的预处理过程；