真空培训教材.doc

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1、真空培训教材编写：潘家荣大部分半导体设备在真空状态下工作，因此，对从事半导体设备维修的设备人员来说，了解真空尤为重要，下文主要介绍一些真空方面的知识。一，真空的概念1，什么是真空呢？一句话，就是当容器里的气压低于标准大气压时，即为真空现象。其标准的定义为：在标准温度和压力下，当一升容积的容器里的气体分子数少于2.7×1022个时，就产生了真空现象。2，真空度密封容器里气体稀薄的程度。3，真空度的几个常见单位Torr.mTorr.mbar.Pascals.PSI等1ATM=760Torr=14.7PSI

2、=1013mbar1Torr=1000mTorr1mbar=100Pascals具体看下表。4，真空区域的划分粗真空760~10Torr低真空10~10-3Torr高真空10-3~10-8Torr超高真空10-8~10-12Torr极高真空≤10-12Torr5，高度与真空的关系一般认为，宇宙中的真空度为极限真空。因此，高度与真空便有了对应关系。50000feet(15000米)=100Torrfeet(90000米)=10-3Torr(1mTorr)（粗真空）feet(米)=10-6Torr（高真空

3、）feet(米)=10-8Torr（超高真空）feet(米)＜10-12Torr(极高真空)一，真空在半导体工业中的应用随着半导体工业的发展，电路的集成度越来越高，线条越来越细，光刻的次数也越来越多，生产中使用的真空设备也越来越多。1，分立器件工艺，所做电路比较简单，线条一般比较宽，线间距较宽，粉尘及杂质气体对其影响较小，基本不用真空设备。2，双极电路工艺，稍微复杂一些，线条也相对较细，线间距稍细，粉尘及杂质气体的影响开始显现，所以，关键工序都使用了真空设备。3，MOS电路工艺，基本是目前最复杂的电路

4、，线宽一般在1μ之下，线间距很细，粉尘及杂质的影响很大，因此，除光刻之外，大部分使用了真空设备。线宽从十几个μ变化到1μ之下，真空在工艺中的重要作用，从下面的资料可见一斑：1，在10-6Torr压力下，以每秒100层单分子层的速度淀积，污染气体同时也会在此表面形成，杂质的最终淀积比例大约为1％。2，在10-5Torr压力下，以同样的速度进行的淀积，杂质的最终淀积比例大约为10％。3，在10-4Torr压力下，以同样的速度进行的淀积，最终的产品带入的杂质大约为50％。真空在半导体工业中的主要应用如下：1

5、，增加主自由通道的安全性。（注入机）2，减少反应腔体内的反应气体的密度。（P5KCVD，ETCH，LPCVD炉管）1，减少分子碰撞的频率。（注入，渐射）2，可以产生等离子体。（ETCH，P5KCVD，渐射）一，实现真空的方法——真空泵依据可以实现真空的能力分为高真空泵和低真空泵：低真空泵：1，真空油泵2，干泵3，吸附泵高真空泵：1，分子泵2，冷凝泵3，扩散泵4，钛泵：a,热钛泵b,冷钛泵名词解释：本底真空——能满足设备正常工作所需的最低真空。漏率————设备腔体到达本底真空后，停止抽气，大气通过腔体的

6、缺陷向真空空间漏气的速度。抽速————在一定温度和压力下，单位时间内，泵从被抽腔体抽走的气体体积称作抽速。极限真空——真空泵的入口端，经过充分抽气后，所能达到的稳定的最低压强，称极限压强或极限真空。油泵的抽速：πznLS几=─────KV（D2—d2）(升/秒)24×104S几—泵的几何抽速，由泵的几何参数决定的抽速值；Z—旋片的数目；n—泵的转速，转/分；D—泵腔的直径，厘米；d—转子直径，厘米；L—泵腔的深度，厘米；KV—泵腔的容积利用系数。它表示吸气终止时吸气空间容积与泵腔几何容气腔容积之比。分

7、子泵的抽速：Smax=（RT/2πM）1/2FWR—气体常数；T—绝对温度；M—气体分子量；F—叶片通导面积，cm2；W—何氏系数。扩散泵的抽速：S=1/4cAc—分子的平均速度；Ａ—　气体分子扩散到蒸汽中的全部扩散面积。冷凝泵的抽速：（单位面积）　　　　　　ＳＳ１/Ａ　≈　Ｖ１av/4［f/(1－f)］SS1/A—单位面积抽速；F—粘着系数；V1av—分子平均速度。一，气体沿导管的流动1，在高压强下气体沿导管的流动气体尊守理想气体的基本定律，单位时间内流过道管的克分子数：dγ/dt=π(P21—P2

8、2)d4/[RT×256ηL]η—内摩擦系数；L—管长；d—管经；P1，P2—管两端的压强；1，低压强下气体沿管道的流动低压强下气体的流动规律与高压强下完全有别，单位时间内流过导管任意截面积的气体流量Q=PV=MRT/μ=（P1—P2）/W=U（P1—P2）该公式完全象闭环电路的电路公式，因此，我们称：W为导管的流阻，U为导管的流导，（P1—P2）为导管的压差，有：W=1/U=（P1—P2）/Q可以推导出：S0=U/（1＋U/S泵）S0—容器出口处的抽速