半导体真空摆设零部件引见与检漏

基于现实运用,引见了半导体摆设真空结议和真空室罕用部件,陈说了He质谱检漏仪的运用办法。归纳了真空检漏的阅历,阐明了微漏难检的近况。剖析了磁控溅射台和ICP真空阻碍,采取静压检漏法和He质谱检漏仪检漏法,给出了零部件微漏致使这些摆设抽不上高真空的论断。指出以来的进展方位是真空部件袖珍化,以及遵循摆设特色来升高真空部件的靠得住性。了局阐明,先清除骚扰成分,再细心检漏,可大大升高检漏效率,使摆设尽量复原寻常。

　　许普遍导体摆设请求高真空,例如磁控溅射台、电子束挥发台、ICP、PECVD等摆设。在高真空处境下,皎洁度高、水蒸气很少。一些半导体摆设要用到有毒或有腐化性的非常气体,在低漏率真空前提下,这些气体不易外泄,摆设能实时抽走未反响气体平和态反响产品,保证工伶人员的平安。然而跟着临盆摆设数方针增进,以及新工艺对摆设请求的升高,真空阻碍随之增进。

1、真空泵

　　半导体摆设上罕用的真空泵有旋片真空泵、罗茨泵、干泵、分子泵和冷泵等。散布泵曾经很少运用。旋片真空泵也许接上N2气镇,防范被抽气体在泵油中固结;接过滤器,过滤泵油中的杂质;接油雾过滤器和主动回油安装,节减油的花费。旋片真空泵分红通俗型和防腐型。运用的油也分为通俗真空泵油和防腐真空泵油,这两种油不能搀杂运用。罗茨泵重要性能是在低真空下增进抽气速率。干泵的运用越来越多,它运用少量的防腐真空泵油,然而抽真空部份不含油。分子泵是靠高速回旋的叶片和停止叶片一同将气体抽走来形成高真空。冷泵是经过在泵内冷头上形成11K左右的极低温度,再加之吸附阱对气体停止吸附,来抵达抽高真空的方针。冷泵是由冷泵和高效He紧缩机构成。

2、真空计和真空部件

　　罕见真空计有电阻真空计(皮拉尼真空计)、热电偶真空计、电容真空计、电离真空计、冷阴极电离真空计和全量程真空计等。个中冷阴极电离真空计又分为潘宁规、磁控管规和反磁控管规三种。全量程真空计是低真空计和高真空计的组合;电阻真空计量程宽,对照罕用;热电偶真空计量程窄,机关简明,不易毁坏;电容真空计衡量值不受气体品种的影响;电离真空计属于高真空计,会发烧;冷阴极电离真空计属于高真空计,不发烧,易培修;全量程真空计主动量程切换,运用便利。

　　如今的大普遍真空计探测头和记号管教电路做在一同,如许能升高抗骚扰才略而且增进其袖珍化。大普遍探测头运用金属材质而不是玻璃材质,如许更壮实小巧。真空计显示管制器也请求袖珍化,有的做到了体积为mm×mm×mm,品质为1.3kg,带3个接洽,每个接洽也许接电阻真空计或冷阴极电离真空计等,这类智能型真空计管制器带领和运用都很便利。

　　真空阀门的密封方法有:可伸缩涟漪管、可伸缩叠片涟漪管、PTFE或PFA垫片、回旋轴密封圈、/O型密封圈等。涟漪管密封件寿命对照长,然而一旦浮现题目,培修起来很费事,须要运用专用的激光焊接机,回旋传动安装常运用磁流体密封件。真空室上接有很多接洽,罕见的接洽有ISO-KF接洽、ISO接洽、CF接洽、VCR接洽、VCO接洽和卡套接甲等。请求每个接洽的漏率[5×10-10Pa.m3/s。

3、He质谱检漏仪的运用

　　半导体摆设真空系统浮现阻碍个别分为两类:一是真空泵组及衡量系统的阻碍,另一个是真空系统的走漏。关于第一类阻碍,探测真空泵的极限真空度或退换好的真空计就也许确认。关于第二类阻碍则须要检漏。在对半导体摆设检漏通常运用两种办法:静压检漏法和He质谱检漏法。静压检漏法即是用阀门将真空室与真空泵组离隔,衡量其内部压强的改变。He质谱检漏法要繁杂一些。

　　He质谱检漏仪个别须要拿到现场去,检漏仪内有分子泵,是以搬运时要轻拿轻放。经常抉择检漏仪高敏捷度方法来检漏,这有益于守护分子泵。检漏仪的抽气才略有限,是以经常须要摆设本身抽好真空。真空抽到0.5~10Pa就行。比及漏率显示不变或由不变转成节减后再开端检漏。在检漏历程中若是须要对门阀、粗抽阀、放气阀等停止操纵,则定然先让检漏仪中止检漏并抉择检漏口不放气,防范真空室俄然投入大批气体而毁坏检漏仪。真空抽到后理当屈曲门阀和粗抽阀,免得分流致使漏率衡量值小于现实值。最佳停掉摆设上的分子泵和呆板泵,进而防范它们的骚扰;有冷泵的摆设要想检漏完全理当停掉冷泵。用真空法探测双密封机关产品漏率时,常有漏率/迟钝抬高的局势产生,是以在检漏历程中要注重这一点。其它,请求He袋不漏气,个别请求喷出的He流量少,如许有益于确认漏点地方,然而也有非常景况,须要在某些He不易抵达的处所喷出较多He,以防范漏检。检漏时加装的涟漪管不能检漏,觉察漏点后要停止第二次确认,漏点培修后要再停止检漏确认。

4、物理淀积摆设检漏

　　物理淀积摆设有磁控溅射台和电子束挥发台等摆设。如今以磁控溅射台为例停止阐明。如图1所示,该摆设寻常时2h真空能抽到8×10-5Pa。屈曲门阀不抽真空室,14h后真空室压强升到5Pa。浮现阻碍后,2h只可抽到3×10-4Pa。屈曲门阀不抽真空室,14h后真空室压强升到1.4×Pa,而且对产品格量形成影响。

图1溅射台真空机关

　　首先对该摆设停止静压检漏。等真空室抽到9×10-4Pa后,停止3min静压检漏,真空室压强飞腾速率为7.3×10-3Pa/min,真空室体积约为0.3m3。该摆设电容真空计和全量程真空计读数差错不大,两个真空计同时浮现阻碍的几率很小。是以首先思量摆设漏。用He检漏仪停止检漏,觉察测膜厚晶振毗连头漏率达4×10-9Pa.m3/s,拉长喷He时候,漏率达1×10-8Pa.m3/s。接着停了冷泵,探测了粗抽阀、放气阀、主气阀。尔后让冷泵开端更生程序升温到室温,再中止更生。翻开冷泵的充N2阀,喷He探测门阀,觉察漏率达1.3×10-8Pa.m3/s。末了将检漏仪接到冷泵上,对冷泵上的管路阀门停止检漏。接下来拆下晶振接洽,觉察它的密封圈脏,荡涤后涂上薄薄的一层真空脂。装回后再检,依然漏气,是以拆下该晶振接洽换上一个堵头,再检漏确认寻常。拆下门阀阀板,觉察阀板上的密封圈上和阀体密封面上有很多金属碎末,清算后装回,检漏寻常。从新启动摆设和冷泵,确认摆设真空曾经复原寻常。如今等真空室抽到9×10-4Pa后,再做3min静压检漏,真空室压强飞腾率为4.3×10-3Pa/min。磁控溅射台罕见真空阻碍有密封圈脏,门阀涟漪管漏气和真空计禁止等。电子束挥发台除了上诉阻碍外,再有坩锅水冷密封件漏气和高压电极漏气等阻碍。

5、化学淀积和刻蚀摆设检漏

　　这类摆设有PECVD,RIE,ICP等。常波及到非常气体和非常反响物,其真空室对照小,常运用分子泵抽高真空。现以某ICP为例停止阐明,真空机关如图2,图2真空室约30L。浮现阻碍后,做3min静压检漏,真空室压强飞腾率超出许可值1.3×10-1Pa/min,抵达10Pa/min。用He检漏仪停止检漏,觉察真空室顶针下方的叠片可伸缩涟漪管漏,拆下该涟漪管,培修后装回,检漏觉察该处已复原寻常。然而启动摆设停止静压检漏时觉察真空室压强飞腾率为1Pa/min,依然大于许可值。赓续检漏,停了分子泵,没有停干泵,觉察门封漏率达1.4×10-8Pa.m3/s。停了干泵,真空室压强由6.5Pa很快飞腾到30Pa,显然有气体经过真空管道漏到真空室。翻开粗抽阀与干泵邻接的端口停止检漏,漏率为2×10-8Pa.m3/s,是以培修了该阀,然而再检漏没有经过,只可退换该阀门。将与分子泵邻接的荡涤阀拆下,喷He检门阀1,觉察门阀1漏率为5×10-8Pa.m3/s。将荡涤阀装回,拆下门阀补缀后装回,门阀复原寻常。尔后,在培修形式下用干泵抽真空室和分子泵腔室,在保证门阀双侧压差1×Pa的景况下翻开门阀1,使真空室和分子泵腔室连通,探测分子泵上的管道和阀门,没有觉察新的题目。

图2ICP真空机关

　　末了培修门封处的漏点。换门封密封圈,漏率未见好转。详尽查验门封处的机关,觉察上盖有一个螺钉向下超过,致使门封密封不好。然而将螺钉拆下对照难题,由于这需松开上盖。上盖连有水冷管道,束缚了上盖挪移范畴;上盖右边经过转轴与真空室上平面邻接,同时上盖与真空室下方用弹力大的弹力杆顶着,致使拆卸安置难题,详情见图3。后来觉察翻开上盖,弹力杆的弹力变得很小,这时便利拆装弹力杆;松开两块档板后展现两个螺钉,松开它们就也许松开转轴。就如许松开了上盖,将下坠的螺钉进取拧紧,再将上盖装好,门封复原寻常。启动摆设确认阻碍已和好。

图3ICP真空室

6、结语

　　半导体摆设真空部份有很多部件,若是一个部件漏率较大,很轻易致使高真空抽不上去。半导体摆设的真空疑问阻碍大多是微漏致使高真空抽不上。真空检漏的难点是要注重操纵的细节部份,要有沉稳。其它,抉择国产高真空计时要留足够地,不然将没法显示希冀的高真空度。

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