【康沃真空網(wǎng)】干式真空泵是一種理想的泵種，以其抽速范圍寬、抽氣腔內(nèi)無(wú)油及元件無(wú)摩擦、能耗低、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)得以廣泛推廣應(yīng)用，如今已經(jīng)成為微電子、半導(dǎo)體、精密加工、新能源裝備等行業(yè)首選的真空獲得設(shè)備。

　　因此近年來(lái)干式真空泵市場(chǎng)需求量越來(lái)越大，真空獲得產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)更新?lián)Q代的趨勢(shì)，大量的有油真空系統(tǒng)被無(wú)油真空系統(tǒng)所替代。以下介紹了干式真空泵在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用。

　　半導(dǎo)體產(chǎn)品的整個(gè)制造過程可分為：晶圓加工 - 氧化 - 光刻 - 刻蝕 - 薄膜沉積 - 互連 - 測(cè)試 - 封裝等步驟，其中包括了上百個(gè)具體的工藝環(huán)節(jié)，大部分工藝環(huán)節(jié)需要在無(wú)油真空環(huán)境下進(jìn)行，圖1為半導(dǎo)體芯片制造的主要工藝流程圖。

　　圖1 半導(dǎo)體芯片的制造工藝流程

　　干式真空泵在半導(dǎo)體生產(chǎn)線上的應(yīng)用主要分為進(jìn)出樣品腔（L/L腔）和工藝處理腔抽真空兩部分。

　　在L/L腔抽真空過程中，真空泵面臨的主要挑戰(zhàn)是耐受高頻大氣沖擊，以及要滿足大規(guī)模制造對(duì)節(jié)省水/電/氣以及安裝空間提出的要求，因多級(jí)羅茨泵在控制體積，成本和節(jié)電方面表現(xiàn)優(yōu)異，所以目前應(yīng)用多以多級(jí)羅茨泵為主，對(duì)于較大型L/L腔抽真空則以羅茨+螺桿泵機(jī)組為宜。

　　工藝處理腔在預(yù)抽真空階段要求從高壓到低壓的大抽速，對(duì)處理工藝介質(zhì)要求一般，節(jié)能要求更高，可以靠變頻泵及泵的多級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果單純從節(jié)能角度上看，多級(jí)羅茨泵更具優(yōu)勢(shì)，但主要不利之處為多級(jí)泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易獲得大抽速，所以目前在大腔體（如平板顯示行業(yè)）抽空中羅茨+螺桿泵機(jī)組或螺桿泵的應(yīng)用更具普遍性。

　　在工藝腔工藝處理抽真空過程中，工藝腔中可能會(huì)產(chǎn)生粉塵及腐蝕性氣體（如刻蝕工藝），抽真空對(duì)泵的要求是耐腐蝕（取決于工藝氣體），耐制程產(chǎn)物（不僅要考慮物理特性，更要考慮其化學(xué)特性），工藝相對(duì)復(fù)雜，要求真空泵熱穩(wěn)定性高，處理粉塵能力強(qiáng)，能耗則為次要考慮因素，目前多通過精確控制泵體溫度方式保證泵的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

　　由于爪式干泵在處理粉塵、高軸扭矩以及整體泵溫運(yùn)行時(shí)相對(duì)穩(wěn)定而更適合工藝腔工藝處理時(shí)抽氣，例如在半導(dǎo)體線刻蝕處理工藝中，使用爪式干泵的適應(yīng)性更高。

　　另外，由于工藝腔一般要求低壓下具有高抽速，所以如果采用羅茨+干泵機(jī)組，則機(jī)組中的羅茨泵與前級(jí)干泵的配比會(huì)很大。

　　所以目前主流大多是采用羅茨+多級(jí)爪式干泵或羅茨+多級(jí)羅茨干泵的多級(jí)泵結(jié)構(gòu)。

　　雖然在半導(dǎo)體線領(lǐng)域采用多級(jí)爪泵結(jié)構(gòu)較多，但是在大腔體粗抽空階段，也較多使用羅茨干泵機(jī)組。

　　螺桿泵在粗低真空段抽氣效率要高于爪式泵和多級(jí)泵，對(duì)于大工藝腔體在預(yù)抽階段抽氣可采用螺桿泵或羅茨+螺桿泵機(jī)組；在半導(dǎo)體線工藝處理階段抽氣則以爪式泵、多級(jí)羅茨泵應(yīng)用為多。

　　下面介紹在幾個(gè)主要制造工藝環(huán)節(jié)中干泵的應(yīng)用。

　　1） 硅片制造

　　見圖1，硅片制造環(huán)節(jié)主要包括：拉單晶（單晶硅爐）、硅片精加工（研磨機(jī)）。

　　在硅片制造環(huán)節(jié)，真空泵遇到的工藝挑戰(zhàn)主要是抽真空時(shí)氣流中的巨量超細(xì)硅粉及氬氣處理。

　　工藝流程及產(chǎn)品（單晶硅棒價(jià)值很高）真空泵的要求是可以穩(wěn)定運(yùn)行，便于維護(hù)保養(yǎng)，且維護(hù)成本可控。

　　2）刻蝕工藝

　　半導(dǎo)體刻蝕工藝基本工況與CVD 工藝類似，但工藝反應(yīng)相較CVD 略輕，對(duì)泵的要求以粉塵為主要考量因素，工藝氣體為次要因素（因工藝氣體比較單一，無(wú)劇烈化學(xué)反應(yīng)）。

　　真空泵同樣被應(yīng)用于L/L腔及工藝腔。L/L段抽真空泵的考量因素與CVD工藝一致，目前以多級(jí)羅茨泵為主。

　　工藝腔真空泵應(yīng)用以爪式或多級(jí)羅茨泵為主，目前主流大多是采用羅茨+多級(jí)爪式干泵這種多級(jí)結(jié)構(gòu)，但是因多級(jí)羅茨泵相對(duì)爪式+羅茨轉(zhuǎn)子多級(jí)泵制造和維護(hù)成本更簡(jiǎn)單，目前市場(chǎng)應(yīng)用有逐漸向多級(jí)羅茨泵轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)。

　　螺桿泵與多級(jí)羅茨泵各有應(yīng)用特點(diǎn)，多級(jí)羅茨泵的真空度高一些，螺桿泵在粗低真空段抽氣效率高，適合大工藝腔體粗抽真空，還可以與羅茨泵配合抽低真空大腔體。

　　目前，干式真空泵的防腐防塵主要靠抽氣工藝來(lái)調(diào)整和解決；如采用盡量控制泵腔內(nèi)溫度和降低粉塵濃度（吹掃工藝）來(lái)防腐及防塵泵腔內(nèi)沉積。另外，在泵抽含粉塵氣體時(shí)，用干燥氣體吹軸封處（使軸封與軸之間產(chǎn)生間隙減少摩擦），使其形成氣體密封保護(hù)。

　　目前在半導(dǎo)體領(lǐng)域推廣的干泵主要為：多級(jí)羅茨泵、爪式泵和螺桿泵。