基于实际应用, 介绍了半导体设备真空结构和真空室常用部件, 讲述了He 质谱检漏仪的使用方法。总结了真空检漏的经验, 阐述了微漏难检的现状。分析了磁控溅射台和ICP 真空故障, 采用静压检漏法和He 质谱检漏仪检漏法, 给出了零部件微漏导致这些设备抽不上高真空的结论。指出今后的发展方向是真空部件小型化, 以及根据设备特点来提高真空部件的可靠性。结果表明, 先排除干扰因素, 再细心检漏, 可大大提高检漏效率, 使设备尽快恢复正常。

引言

　　许多半导体设备要求高真空, 比如磁控溅射台、电子束蒸发台、ICP、PECVD 等设备。在高真空环境下, 洁净度高、水蒸气很少。一些半导体设备要用到有毒或有腐蚀性的特殊气体, 在低漏率真空条件下, 这些气体不易外泄, 设备能及时抽走未反应气体和气态反应产物, 保证工艺人员的安全。但是随着生产设备数量的增加, 以及新工艺对设备要求的提高, 真空故障随之增加。

1、真空泵

　　半导体设备上常用的真空泵有旋片真空泵、罗茨泵、干泵、分子泵和冷泵等。扩散泵已经很少使用。旋片真空泵可以接上N2 气镇, 防止被抽气体在泵油中凝结; 接过滤器, 过滤泵油中的杂质; 接油雾过滤器和自动回油装置, 减少油的损耗。旋片真空泵分成普通型和防腐型。使用的油也分为普通真空泵油和防腐真空泵油, 这两种油不能混合使用。罗茨泵主要功能是在低真空下增加抽气速度。干泵的使用越来越多, 它使用小量的防腐真空泵油, 但是抽真空部分不含油。分子泵是靠高速旋转的叶片和静止叶片一起将气体抽走来产生高真空。冷泵是通过在泵内冷头上产生11 K 左右的极低温度, 再加上吸附阱对气体进行吸附, 来达到抽高真空的目的。冷泵是由冷泵和高效He 压缩机组成。

2、真空计和真空部件

　　分类涡流计有电解电容器涡流计( 皮拉尼涡流计) 、铂热功率电阻涡流计、电解电容器涡流计、电离涡流计、冷阴离子电离涡流计和全侧量范围涡流计等。其中的冷阴离子电离涡流计又氛围潘宁规、磁控管规和反磁控管规六种。全侧量范围涡流计是低涡流计和高涡流计的组合式; 电解电容器涡流计侧量范围宽, 相当长用; 铂热功率电阻涡流计侧量范围窄, 结构特征比较简单, 很难坏损; 电解电容器涡流计侧量值不受到废气不一样的反应; 电离涡流计应归高涡流计,会产生热量; 冷阴离子电离涡流计应归高涡流计, 不产生热量, 易维修服务; 全侧量范围涡流计定时侧量范围就能, 实用省事。 　　现再的绝大基本上数蒸空计检测头和卫星信号办理电路设计做在同吃, 那么的话能改善抗电磁波辐射功能与此同时推动其小规模化。绝大基本上数检测头动用的合金金属金属在材质而不能安全玻璃金属在材质,那么的话更扎实轻巧。蒸空计显视的管理板也求小规模化, 有的能做到了面积为105 mm × 110 mm × 250 mm,品质为1.3 kg, 带3 个连金属接头, 每次连金属接头不错接阻值蒸空计或冷负极电离蒸空计等, 在这种自动化型蒸空计的管理板带着和动用的都很快捷。 　　真空环境箱闸阀的密闭的方式有: 可申缩纹线管、可申缩叠片纹线管、PTFE 或PFA 垫圈、选转轴密闭圈、/ O型密闭圈等。纹线管密闭件期限比效长, 同时要是出显间题, 维修培训开来很复杂, 是需要适用通用型的激光束不锈钢焊取货, 选转传送装备常适用磁流体动力密闭件。真空环境箱室上接有多个金属插头, 最常见的金属插头有ISO-KF 金属插头、ISO 金属插头、CF 金属插头、VCR 金属插头、VCO 金属插头和卡套金属插头等。想要一个金属插头的漏率[5 ×10- 10 Pa.m3/ s。

3、He 质谱检漏仪的使用

　　半导体器件器件仪器进口机械泵程序化突然出现错误码基本分类几类:一要进口机械泵泵组及检则的程序化的错误码, 另个个是进口机械泵程序化的透漏。在第一点类错误码, 检则进口机械泵泵的限制进口机械泵度或换好的进口机械泵计就可能验证。在第五类错误码则可以检漏。在对半导体器件器件仪器检漏有时运行两种类型方式 : 静水压检漏法和He 质谱检漏法。静水压检漏法就算用调节阀 将进口机械泵室与进口机械泵泵组分开, 检则的内部部压强的发生变化。He 质谱检漏法要僵化部分。 　　He 质谱检漏仪正常必须要 领取現场去, 检漏仪内有原子核泵, 因而装卸货物时要轻拿轻放。长长决定检漏仪高快速度途径来检漏, 这有效于保护措施原子核泵。检漏仪的抽气性能有限的, 因而长长必须要 生产环保的设备她抽好高压气。高压气抽中0.5~ 10 Pa就好。熬到漏率界面显示固定或由固定转成减低后再刚刚开始检漏。在检漏时中只要必须要 冲门阀、粗抽阀、放气阀等开始基本操作, 则必须先让检漏仪暂停检漏并决定检漏口不用气, 尽量规避出现高压气室忽然加入过多空气而弄坏检漏仪。高压气抽中后应有关闭门阀和粗抽阀, 防止截流造成的漏率量测值需小于现场值。最合适停掉生产环保的设备上的原子核泵和自动化泵, 可以尽量规避出现想一想的干涉; 有冷泵的生产环保的设备要想检漏徹底应有停掉冷泵。用高压气法检查双密封垫构造的产品漏率时, 常见漏率/ 缓缓增大的的现象时有发生, 因而在检漏时时要要留意这一个。其余, 规范标准He 袋不漏气, 正常规范标准喷射出去的He 人流量少, 只要有效于核定漏点地段, 因为同样个性化症状, 必须要 在某类He 材质走到的好地方喷射出去较多He, 以尽量规避出现漏检。检漏时改加的波浪纹管没法检漏, 遇到漏点后要开始第2次核定, 漏点修理后要再开始检漏核定。

4、物理淀积设备检漏

　　物理淀积设备有磁控溅射台和电子束蒸发台等设备。现在以磁控溅射台为例进行说明。如图1 所示, 该设备正常时2 h真空能抽到8 × 10^{- 5} Pa。关上门阀不抽真空室, 14 h后真空室压强升到5 Pa。出现故障后, 2 h只能抽到3 × 10^{- 4} Pa。关上门阀不抽真空室, 14 h后真空室压强升到1.4 × 10² Pa, 并且对产品质量造成影响。

图1 溅射台进口真空机构

　　首先对该设备进行静压检漏。等真空室抽到9 × 10^{- 4} Pa后, 进行3 min静压检漏, 真空室压强上升速度为7.3 × 10^{- 3} Pa/ min, 真空室体积约为0.3 m³。该设备电容真空计和全量程真空计读数偏差不大, 两个真空计同时出现故障的概率很小。因此首先考虑设备漏。用He 检漏仪进行检漏, 发现测膜厚晶振连接头漏率达4 × 10^{- 9} Pa.m³/ s, 延长喷He 时间, 漏率达1 × 10^{- 8} Pa.m³/ s。接着停了冷泵,检测了粗抽阀、放气阀、主气阀。然后让冷泵开始再生程序升温到室温, 再停止再生。打开冷泵的充N2阀, 喷He 检测门阀, 发现漏率达1.3 ×10^{- 8} Pa.m³/s。最后将检漏仪接到冷泵上, 对冷泵上的管路阀门进行检漏。接下来拆下晶振接头, 发现它的密封圈脏, 清洗后涂上薄薄的一层真空脂。装回后再检,仍然漏气, 因此拆下该晶振接头换上一个堵头, 再检漏确认正常。拆下门阀阀板, 发现阀板上的密封圈上和阀体密封面上有许多金属碎末, 清理后装回, 检漏正常。重新启动设备和冷泵, 确认设备真空已经恢复正常。现在等真空室抽到9 × 10^{- 4} Pa后, 再做3 min 静压检漏, 真空室压强上升率为4.3 × 10^{- 3} Pa/ min。磁控溅射台常见真空故障有密封圈脏, 门阀波纹管漏气和真空计不准等。电子束蒸发台除了上诉故障外, 还有坩锅水冷密封件漏气和高压电极漏气等故障。

5、化学淀积和刻蚀设备检漏

　　这类设备有PECVD, RIE, ICP 等。常涉及到特殊气体和特殊反应物, 其真空室比较小, 常使用分子泵抽高真空。现以某ICP 为例进行说明, 真空结构如图2, 图2 真空室约30 L。出现故障后, 做3 min静压检漏, 真空室压强上升率超过允许值1.3 × 10^{- 1} Pa/ min, 达到10 Pa/min。用He 检漏仪进行检漏, 发现真空室顶针下方的叠片可伸缩波纹管漏, 拆下该波纹管, 维修后装回, 检漏发现该处已恢复正常。但是启动设备进行静压检漏时发现真空室压强上升率为1 Pa/ min, 仍然大于允许值。继续检漏, 停了分子泵, 没有停干泵, 发现门封漏率达1.4 × 10^{- 8} Pa.m³/ s。停了干泵, 真空室压强由6.5 Pa很快上升到30 Pa, 显然有气体通过真空管道漏到真空室。打开粗抽阀与干泵相连的端口进行检漏, 漏率为2 × 10^{- 8} Pa.m³/ s, 因此维修了该阀, 但是再检漏没有通过, 只能更换该阀门。将与分子泵相连的清洗阀拆下, 喷He 检门阀1, 发现门阀1 漏率为5 × 10^{- 8} Pa.m³/ s。将清洗阀装回, 拆下门阀修理后装回, 门阀恢复正常。然后, 在维修模式下用干泵抽真空室和分子泵腔室, 在保证门阀两侧压差<1 × 10³ Pa的情况下打开门阀1, 使真空室和分子泵腔室连通, 检测分子泵上的管道和阀门, 没有发现新的问题。

图2 ICP 涡流结构类型 　　后处理门封处的漏点。换门封隔绝圈, 漏率少许快好了。认真仔细地定期检查门封处的形式, 看到上盖一斜个螺母往下出色, 促使门封隔绝不到位。同一将螺母拆掉相当困苦, 因这需放开上盖。上盖连滴水冷管道铺设, 受限了上盖手机移动的范围; 上盖左下根据笔记本转动轴与正空室上平面磨连在一起, 同一上盖与正空室以下用弹性大的弹性杆顶着, 促使拆卸的按照困苦, 详细情况见图3。结果看到拉开上盖, 弹性杆的弹性开始变得很低,这个时候省事拆卸弹性杆; 放开一个地方档板后展现一个螺母, 放开患者就是可以放开笔记本转动轴。慢慢子放打开了上盖, 将坠痛的螺母积极紧固, 再将上盖安装好, 门封恢复过来正常人。启动的设配验证错误代码已修通。

图3 ICP 真空度室

6、结语

　　半导技术机械机器进口真空箱系统系统系统环境泵的位置有许许多多控制核心部件, 一旦一家控制核心部件漏率不大, 很轻松导至高进口真空箱系统系统系统环境泵抽不进去。半导技术机械机器的进口真空箱系统系统系统环境泵凝难常见故障多半是微漏导至高进口真空箱系统系统系统环境泵抽不上。进口真空箱系统系统系统环境泵检漏的瓶颈问题是要给予重视操作步骤的要点的位置, 要有时间观念。再者, 选国内生产高进口真空箱系统系统系统环境泵计分要留存顾忌,那样将难以提示期许的高进口真空箱系统系统系统环境泵度。