干式真空泵的優(yōu)化選擇

1、干式真空泵的優(yōu)化選擇摘要：本文介紹在半導(dǎo)體工藝中應(yīng)用的干式真空泵的幾種選擇類型 關(guān)鍵詞：圓裝片爪羅茨螺桿1前言過去，人們?cè)诟鞣N半導(dǎo)體工藝中廣泛使用油式真空泵，其中又以懸片式真空泵和活塞式真空泵 為主要代表。而它們?cè)诟鞣N應(yīng)用中的表現(xiàn)越來越不能使人們感到滿意。因此，干式真空泵應(yīng)運(yùn)而生。 在過去的十多年里，有好幾種不同類型的干式真空泵被設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出來，它們?cè)跈C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有 明顯差異。因?yàn)檫@種差異，我們可以將干式真空泵歸納為以下幾種類型：圓裂片式、爪式、組合式（羅 茨+爪）、螺桿式。當(dāng)今，這些類型被不同生產(chǎn)廠家所廣泛應(yīng)用。其中，圓裂片式、爪式和組合瓦羅 茨+爪）被稱為多級(jí)泵。因?yàn)樗鼈兊墓ぷ鞣绞酱笾孪?/p>

2、同，都是利用多級(jí)真空腔對(duì)氣體進(jìn)行反復(fù)的壓縮 來產(chǎn)生真空。在多次反復(fù)壓縮的過程當(dāng)中，氣體的溫度和壓力也產(chǎn)生比較復(fù)雜的變化，因而比較容 易引起氣體物理特性的變化。而螺桿式被稱為單級(jí)泵，因?yàn)樗豢恳粋€(gè)真空腔來產(chǎn)生真空。根據(jù)其 氣體壓縮方式的不同，又可將其分為內(nèi)部壓縮型螺桿泵和外部壓縮型螺桿泵。以下就將這些不同類 型的泵在物理特性上作一些探討，希望能對(duì)大家有所幫助。2不同類型泵的物理特性牌I很同艱片式雙圓裂片式設(shè)計(jì)和目前最流行和廣泛應(yīng)用的羅茨泵非常相似。事實(shí)上，一些最早期的干泵設(shè)計(jì) 思想就是將羅茨泵疊加起來。這種多級(jí)設(shè)計(jì)使得氣體通路相當(dāng)復(fù)雜，并且每一級(jí)都需要較大流量的氮?dú)馄鸬较♂尯透綦x作用。同時(shí)，為了

3、達(dá)到好的 真空度，對(duì)各級(jí)的間隙有非常嚴(yán)格的要求。當(dāng)然，這種設(shè)計(jì)由于增加了內(nèi)部的壓縮比而使得其耗電 量相對(duì)較低。國2 刁ii咽僵伸式三葉圓裂片式設(shè)計(jì)和雙圓裂片式設(shè)計(jì)的原理完全相同，它只是在旋轉(zhuǎn)一圈中將氣體分為三份而 不是象雙圓裂片式設(shè)計(jì)分為兩份。三葉圓裂片式設(shè)計(jì)和雙圓裂片式設(shè)計(jì)有著相同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。為 了進(jìn)一步降低耗電量，在傳動(dòng)部分有的廠家選用兩個(gè)直流馬達(dá)，但這也會(huì)導(dǎo)致扭矩減小，重新啟動(dòng)的能力下降。同雙圓裂片式設(shè)計(jì)一樣，三葉圓裂片式設(shè)計(jì)的每一級(jí)都需要較大流量的氮?dú)馄鸬较♂?和隔離作用。m ? 演1式l羿凝Jtumli組合式（羅茨+爪）設(shè)計(jì)用羅茨來提高在較低壓力下的抽氣效率，用爪來提高在較高壓力下

4、的抽氣 效率。它的基本原理和氣體通路同前面介紹的圓裂片式設(shè)計(jì)完全相同。也有些廠家將其最后一級(jí)改 為星型設(shè)計(jì)，這樣可以在旋轉(zhuǎn)一圈中將氣體分為五份，就象三圓裂片式設(shè)計(jì)可以將其分為三份。同 樣，在很多工藝中，組合式設(shè)計(jì)的每一級(jí)都需要較大流量的氮?dú)馄鸬较♂尯透綦x作用。、 irl:4 蚌SVR琢徵蝶杵式在外部壓縮型螺桿式設(shè)計(jì)中，使用一對(duì)等距螺桿。這使得內(nèi)部壓縮減到最小，同時(shí)使得氣體通 路最短也最簡單。這樣，氣體在泵體內(nèi)停留的時(shí)間也最短。雖然這種設(shè)計(jì)由于減少了內(nèi)部的壓縮比 而使得其耗電量相對(duì)較高，但在很多復(fù)雜的半導(dǎo)體工藝中表現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性。這種單級(jí)設(shè)計(jì)使得 其對(duì)氮?dú)庥昧康囊笠卜浅Ｐ《液唵?，這樣就使得

5、其在不同工藝中有很好的互換性。在很多清潔 的工藝中甚至可以不用氮?dú)?。圖5 PIST”酷叩或汗式除了使用一對(duì)非等距螺桿以外，內(nèi)部壓縮型螺桿式設(shè)計(jì)和外部壓縮型螺桿式設(shè)計(jì)的基本原理非 常相似。螺桿間容積的不斷減小使得其內(nèi)部產(chǎn)生壓縮。這種設(shè)計(jì)由于產(chǎn)生內(nèi)部壓縮而使得其耗電量 降低到同多級(jí)泵相當(dāng)?shù)乃健５诤芏喙に囍?，這種內(nèi)部壓縮同多級(jí)泵一樣，極易造成氣體在泵體 內(nèi)的物理化學(xué)變化而產(chǎn)生固化或液化。3發(fā)展趨勢(shì)在以上介紹的所有類型的干式真空泵，我們都渴望能夠?qū)⑵湮锢沓叽鐪p小。但這與真空泵的抽 氣速率相矛盾，因?yàn)檎婵毡玫某闅馑俾逝c真空泵的容積成正比，物理尺寸小意味著容積也小。當(dāng)然， 還有一個(gè)影響真空泵的抽氣速率

6、的重要因素，那就是轉(zhuǎn)速。為了讓小尺寸的真空泵的抽氣速率與大 尺寸真空泵的抽氣速率相匹配，就需要提高它的轉(zhuǎn)速。而想要改變真空泵的轉(zhuǎn)速有兩種方法。一是 改變電源的頻率，即采用變頻器，二是改變齒輪箱的傳動(dòng)比。其中，采用變頻器的好處是可以提供 一個(gè)閉環(huán)控制，但在大負(fù)載下容易引起扭距的損失。而改變齒輪箱的傳動(dòng)比是一種非常經(jīng)濟(jì)的方法， 當(dāng)然，它只能提供不可控的單一轉(zhuǎn)速。現(xiàn)在，您可以看到干式真空泵有著如此多的不同設(shè)計(jì)，它們各自有著自己的特性和優(yōu)缺點(diǎn)。一 直以來，使用成本是一個(gè)影響人們選擇真空泵的重要因素。越來越多的真空泵用戶意識(shí)到也應(yīng)該將 真空泵運(yùn)行的穩(wěn)定性考慮進(jìn)去。因?yàn)檎婵毡玫囊馔獬鲥e(cuò)會(huì)引起機(jī)器的使用效率

7、降低，影響到晶圓的 生產(chǎn)和交貨期，甚至造成所加工晶圓的報(bào)廢和機(jī)器其它部件的損壞。由于螺桿式設(shè)計(jì)為單級(jí)設(shè)計(jì)，同多級(jí)泵如圓裂片式、爪式以及組合式相比，其在零件的使用數(shù)量上 減少了百分之六十。這使得其在穩(wěn)定性和將來的維修成本上有很大的優(yōu)勢(shì)。綜合考慮，如果用戶認(rèn)為耗電量對(duì)他來說最為重要而氮?dú)庥昧繉?duì)他來說最不重要，那么內(nèi)部壓縮型 螺桿式可以是一個(gè)好的選擇。但普遍說來，對(duì)尾氣處理越來越嚴(yán)格的要求使得將來對(duì)減少氮?dú)獾挠?量變得更重要。如果你希望用單一類型的泵不經(jīng)過改變來處理各種不同的半導(dǎo)體工藝，而使得你的 庫存控制簡單化，那么外部壓縮型螺桿式是你最好的選擇。4結(jié)束語根據(jù)您所處的具體狀況，綜合以上所有設(shè)計(jì)類型的優(yōu)點(diǎn)一定是您最理想的選擇，但目前還不太可能。 因此，這就要求使用者首先要知道在干泵的設(shè)計(jì)上有著如此多的不同設(shè)計(jì)類型，進(jìn)而根據(jù)自身工藝 特點(diǎn)了解各種不同類型泵的設(shè)計(jì)對(duì)其影響。這樣，他做出的選擇才能夠盡可能降低其使用成本，而 獲得一個(gè)壽命較長的穩(wěn)定