中央真空系统的维修建议.doc

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1、中央真空系统的维修建议现在真空设备在半导体行业屮的应用愈來愈广泛，例如真空镀膜类设备（蒸发，溅射），干法类设备（1CIRIE、PECVD）,材料生长类设备（MBE、MOCVD、LPCVD）,热处理设备（合金炉，退火炉），掺杂类设备（离子注入机等）这些真空设备作为半导体技术发展不可或缺的条件必将起到越來越重要的作用。任何中央真空系统，经过一定时间的抽气之后仍然达不到所要求的真空度（本底真空），可能是山于真空获得、真空测戢和真空检漏这三个主要原因引起。真空获得是屮央真空系统正常运行的基础，真空获得设备（真空泵组）的性能好坏直接爆响屮央真空系统极限真空度

2、，只有在设备具备了一定的真空度之后才能谈到下面的真空测量和真空检漏。真空测最是我们检测屮央真空系统是否正常运行的手段，通过真空计直接反映设备真空运行状态。真空检漏是保证中央真空系统正常运行的前提。中央真空系统维修的靈点是要能准确判断故障，找到起主导作用的因索，从而采取相应的措施。1、真空获得各类真空泵即是真空获得的设备，是用來产生和维持真空的装置。利用真空泵把一特定容器内的气体抽走，使该容器中的压强低于一个大气压,这就是真空获得。山于稀薄气体分子在不同圧强范围内气体分子运动特性不同，所以较宽最程压力范围内不可能用一种真空泵來获得。真空泵性能参数见表1

3、表1真空泵性能参数表真空泵种类工作压强范围/Pa启动压强/Pa旋片式真空泵1X105〜6.7x1011.3xI05罗茨泵1.3x107.31.3x105油扩散泵L3xIO?〜1.3x1071.3x10低温泵1.3〜1.3x10"1.3〜1.3x10】分「泵1.3〜1.3x1051.3钛升华泵1.3xIO?〜1.3x1091.3x102如表1所述，山于不同类型真空泵的工作原理不同，而各有其特点和工作范用。比如有些泵可直接从大气开始工•作，有些泵则必须借助前级泵才能工•作。下面列举常用真空泵的应用特点:1.1旋片式真空泵旋片式真空泵又称机械真空泵属于低真

4、空泵类。它具有从大气直接排气的特性，既可以单独使用，也可作为高真空泵或超高真空泵的前级泵。旋片泵的丁•作原理是基于变容作用,用油來保持运动部件之间密封，靠机械的方法來密封腔体容积，使容积周期性增大、缩小，从而达到排气的目的。所以旋片泵极限真空度下隆，会出现噪声大，卡死等现象，它与油的质量和机械转动有关。1・2分子泵涡轮分了泵是半导体工艺中常用的高真空泵，适用于要求清洁的高真空和超高真空的半导体设备，例如在各类干法设备屮世界各主流厂商的真空泵组配置基本都是干泵+分子泵，分子泵是靠高速转子携代气体分子获得超高真空的一种机械式真空泵，工作压力范用为1X10

5、-1-1X10-8Pa,它具有抽速较大，抽速范围宽的特点，但它不能直接对大气排气,需要配置前级泵、山于分子泵属于分子动能泵在大气压下启动分子泵，分子密度过大泵工作要发热损坏。1.3油扩散泵油扩散泵的主要特点是在高真空下,对各种气体都有很高的抽速,使用维护都很方便，无机械运动，不易损坏，但相比于其它高真空泵它的缺点是有油蒸汽，容易污染屮央真空系统腔体。油扩散泵是一种蒸汽流泵，其工作原理利用蒸流的作用來将低密度气体压缩为较高密度使其达到机械泵能够作用气体压强范用被抽走。山于油分子最是空气分子15-20倍，油分子能比空气大一个数量级，泵油在加热恬况形成毎秒

6、200m定向运动的蒸汽流是油扩散泵的关键。山此看來,扩散泵若要正常工作应满足以下条件：(1)扩散泵在加热时必须有足够大的蒸汽压，而在冷却后要有足够低的蒸汽压。(2)-定要有前级泵才能工作,因只有油蒸汽流密度远大于空气密度时才能形成高速气流。(3)要有足够的加热功率，使油锅内油迅速蒸发，通过喷嘴形成定向射流。⑷要有足够的冷却能力，使油蒸汽碰到泵捲时能很快地冷凝为液体返冋油锅，否则冷却不够产生反扩散，降低真空度。1.4低温冷凝泵冷泵是利用吸附材料(活性炭，分子筛等)在低温下吸附中央真空系统中的气体的原理进行王作的。相比于油扩散泵,冷泵的优点在于山于不含油

7、滌汽，可以得到极为洁净的真空,而且由于冷面尺寸不受限制,可得到很大的抽气速率，因此在各类镀膜类和材料生长类设备中得到了广泛应用。图1所示为闭循环小型制冷机低温泵。它山低温泵，压缩机和膨胀机等部分组成。制冷介质氮气山压缩机压缩，经进气管到膨胀机。这时进气阀门打开，膨胀机活塞在专用电机带动下向上运动，使膨胀机下腔充满高压气体。当活塞到达上部顶端时,关闭进气阀,同时打开排气阀，使膨胀机与低压端相通,气体膨胀制冷，活塞向下移动把冷最贮存在活塞内的蓄冷器中。如此多次循环，便在一，二级冷头处分别获得低于80K和20K的低温和所需的制冷功率，并使气体在低温伞上凝结

8、，在活性炭上被吸附。膨胀机同步低速电机’调压阀氮压缩机国1闭循环小型制冷机低温泵2、真空测量真空测最是指用特