[發(fā)明專利]干式真空泵抽氣工藝模擬測試方法及測試系統

有效

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• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN104632604A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設計）人: 張振厚;王光玉;劉坤;孔祥玲;張曉玉
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽科學儀器股份有限公司
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術領域

本發(fā)明屬于真空泵技術領域，具體涉及一種干式真空泵抽氣工藝的模擬測試方法以及模擬測試系統。

背景技術

近年來，隨著半導體電子、光伏、平板顯示、半導體照明、太陽能光伏等新興戰(zhàn)略行業(yè)的大規(guī)模興起，化工、制藥和食品包裝行業(yè)的產業(yè)升級，各行業(yè)對干式真空泵的需求進一步提升，全球干泵制造業(yè)發(fā)展很迅速。隨著國內外對于干式真空泵的需求越來越旺盛，對干式真空泵的要求也越來越苛刻，真空泵制造行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)和機遇。干式真空泵的應用場合越來越廣泛，其型號的劃分也越來越細。原有的簡單干泵型號的劃分，已經不能夠滿足對抽氣工藝類型的定義。簡單地說，同一個干泵產品，應用與多個工業(yè)場合，其抽氣工藝具有很大差異。

典型的半導體工廠中，位于中間層的真空泵（也有的處理設備內部直接安裝真空泵）是保障整個生產線高效安全生產的關鍵環(huán)節(jié)。真空泵可以從工藝設備中抽出具有潛在危險的工藝氣體和流程副產物，其中含有各種微粒狀、濃縮的和腐蝕性的副產物，并將其輸送到后處理系統進行處理。真空泵的用途主要包括負載鎖定和傳運、量測、光刻、離子注入源、PVD及預清潔、RTA、剝除/灰化、氧化物、硅和金屬的刻蝕、CVD、MOCVD和ALD等。

干式真空泵需要處理的氣體相對來說更為復雜，抽氣工藝也越來越復雜，對真空泵的要求也越來越高。有些氣體會含有非常細小的粉末（微米或亞微米級）、帶有腐蝕性、或者可能在泵的內壁形成沉積。半導體所用的真空泵除了耐用外，還必須能在特定的溫度范圍內運作自如。此外非常重要的一點就是由于干式真空泵一直處于長時間不間斷的連續(xù)運轉狀態(tài)下，如何在無法進行正常的定期保養(yǎng)的情況下延長設備的使用壽命是必需考慮的問題。需要將真空技術與各種應用很好的融合在一起，使其真空設備在可靠運行、延長設備的平均故障間隔時間、減少維護工作并降低成本等方面滿足半導體制造業(yè)對工藝設備的嚴格要求，這同樣對干式真空泵的設計、制造、裝配和測試等各個環(huán)節(jié)提出了嚴格的要求。

以半導體生產線的幾種典型工藝為例，通常真空泵抽出的氣體直接進入到廢氣處理系統進行安全處理：

（1）CVD和外延工藝

CVD和外延工藝的氣體和副產物包括具有自燃性、易燃性、腐蝕性、可凝性和有毒的物質，如SiH₄，PH₃，F₂，NF₃，SF₆，NH₃，HF，HCl等。工作在這種工藝下的干泵，必須具備很高的可靠性和耐腐蝕性。通常在抽氣工藝中要求絕對安全不外泄，而且這些氣體通常具有較高的溫度，且進入真空泵前不允許過度冷卻。這就要求干泵的吸氣泵腔需要保持在80℃～260℃之間，而且7×24小時不間斷的連續(xù)運轉2～5年。

（2）化合物半導體CVD工藝

由于對新型發(fā)光二極管（LEDs）需求的增長，化合物半導體的制造正在經歷飛速增長。CS工藝中需要用到很多毒性很強的物質，因而處理過程是不可或缺的且又要求成本低廉。這要求真空泵靜密封和動密封性能優(yōu)異，否則氣體與潤滑油或脂等反應，或者外泄，都將帶來災難性的后果。

（3）刻蝕工藝

金屬刻蝕工藝使用的都是腐蝕性氣體，包括Cl₂、BCl₃和全球溫室氣體PFC。電介質刻蝕工藝也需要使用到PFCs和腐蝕性氣體，比如HBr。這種工藝通常會產生一些副產物，如氣態(tài)AlCl3，當溫度低于70℃時，通常會在泵體內產生凝華現象，從而使真空泵發(fā)生卡死現象。而且要求真空泵可以處理一些小顆粒和粉塵，通常可以用氮氣吹洗得方法防止微塵及反應生成物淀積在泵腔流道內，但同時也對真空泵的可靠性提出更高的要求。

（4）離子注入

離子注入對顆粒玷污非常敏感。硅片表面上的一個顆粒能夠阻礙離子束，產生不正確的注入。大電流注入機由于離子束的侵蝕會產生更多顆粒。常用的離子注入摻雜氣體都是有劇毒的，如AsH₃，PH₃，BF₃等。這些氣體在空氣中的濃度超過50～300ppbv（1ppbv指體積含量十億分之一），便能對人體健康安全造成威脅。