[发明专利]干式真空泵抽气工艺模拟测试方法及测试系统

说明书

技术领域

本发明属于真空泵技术领域，具体涉及一种干式真空泵抽气工艺的模拟测试方法以及模拟测试系统。

背景技术

近年来，随着半导体电子、光伏、平板显示、半导体照明、太阳能光伏等新兴战略行业的大规模兴起，化工、制药和食品包装行业的产业升级，各行业对干式真空泵的需求进一步提升，全球干泵制造业发展很迅速。随着国内外对于干式真空泵的需求越来越旺盛，对干式真空泵的要求也越来越苛刻，真空泵制造行业面临着巨大的挑战和机遇。干式真空泵的应用场合越来越广泛，其型号的划分也越来越细。原有的简单干泵型号的划分，已经不能够满足对抽气工艺类型的定义。简单地说，同一个干泵产品，应用与多个工业场合，其抽气工艺具有很大差异。

典型的半导体工厂中，位于中间层的真空泵（也有的处理设备内部直接安装真空泵）是保障整个生产线高效安全生产的关键环节。真空泵可以从工艺设备中抽出具有潜在危险的工艺气体和流程副产物，其中含有各种微粒状、浓缩的和腐蚀性的副产物，并将其输送到后处理系统进行处理。真空泵的用途主要包括负载锁定和传运、量测、光刻、离子注入源、PVD及预清洁、RTA、剥除/灰化、氧化物、硅和金属的刻蚀、CVD、MOCVD和ALD等。

干式真空泵需要处理的气体相对来说更为复杂，抽气工艺也越来越复杂，对真空泵的要求也越来越高。有些气体会含有非常细小的粉末（微米或亚微米级）、带有腐蚀性、或者可能在泵的内壁形成沉积。半导体所用的真空泵除了耐用外，还必须能在特定的温度范围内运作自如。此外非常重要的一点就是由于干式真空泵一直处于长时间不间断的连续运转状态下，如何在无法进行正常的定期保养的情况下延长设备的使用寿命是必需考虑的问题。需要将真空技术与各种应用很好的融合在一起，使其真空设备在可靠运行、延长设备的平均故障间隔时间、减少维护工作并降低成本等方面满足半导体制造业对工艺设备的严格要求，这同样对干式真空泵的设计、制造、装配和测试等各个环节提出了严格的要求。

以半导体生产线的几种典型工艺为例，通常真空泵抽出的气体直接进入到废气处理系统进行安全处理：

（1）CVD和外延工艺

CVD和外延工艺的气体和副产物包括具有自燃性、易燃性、腐蚀性、可凝性和有毒的物质，如SiH₄，PH₃，F₂，NF₃，SF₆，NH₃，HF，HCl等。工作在这种工艺下的干泵，必须具备很高的可靠性和耐腐蚀性。通常在抽气工艺中要求绝对安全不外泄，而且这些气体通常具有较高的温度，且进入真空泵前不允许过度冷却。这就要求干泵的吸气泵腔需要保持在80℃～260℃之间，而且7×24小时不间断的连续运转2～5年。

（2）化合物半导体CVD工艺

由于对新型发光二极管（LEDs）需求的增长，化合物半导体的制造正在经历飞速增长。CS工艺中需要用到很多毒性很强的物质，因而处理过程是不可或缺的且又要求成本低廉。这要求真空泵静密封和动密封性能优异，否则气体与润滑油或脂等反应，或者外泄，都将带来灾难性的后果。

（3）刻蚀工艺

金属刻蚀工艺使用的都是腐蚀性气体，包括Cl₂、BCl₃和全球温室气体PFC。电介质刻蚀工艺也需要使用到PFCs和腐蚀性气体，比如HBr。这种工艺通常会产生一些副产物，如气态AlCl3，当温度低于70℃时，通常会在泵体内产生凝华现象，从而使真空泵发生卡死现象。而且要求真空泵可以处理一些小颗粒和粉尘，通常可以用氮气吹洗得方法防止微尘及反应生成物淀积在泵腔流道内，但同时也对真空泵的可靠性提出更高的要求。

（4）离子注入

离子注入对颗粒玷污非常敏感。硅片表面上的一个颗粒能够阻碍离子束，产生不正确的注入。大电流注入机由于离子束的侵蚀会产生更多颗粒。常用的离子注入掺杂气体都是有剧毒的，如AsH₃，PH₃，BF₃等。这些气体在空气中的浓度超过50～300ppbv（1ppbv指体积含量十亿分之一），便能对人体健康安全造成威胁。