半导体干式真空泵结构原理、选型与维护

干式真空泵结构与工作原理

1. 核心结构（螺杆式为主流）

• 阴阳转子：一对精密啮合螺杆（材质：不锈钢 / 镀硬铬 / 特种涂层），微米级间隙、非接触运转。

• 泵腔 / 壳体：整体铸造、水冷夹套，控制热变形与温度漂移。

• 轴承 / 齿轮箱：高精度轴承 + 同步齿轮，保证转子间隙稳定；多为终身润滑，减少维护点。

• 入口 / 出口：配粗滤 / 粉尘过滤器，防止制程颗粒进入泵腔。

  2. 工作原理（容积式、无油压缩）

  关键优势：全程无油，杜绝碳氢污染，满足半导体超洁净要求。

  三、半导体制程选型（按工艺严苛度）

  1. 清洁工艺（量测、光刻、Loadlock）

  2. 中等工艺（PECVD、ALD、Wet 刻蚀后处理）

  3. 苛刻工艺（RIE/ICP 刻蚀、High-k 沉积、As 掺杂）

  四、日常维护与易损耗材（决定寿命的关键）

  1. 必换耗材（周期按工艺：3–12 个月）

  2. 维护要点（避免非计划停机）

  五、常见故障与根因（快速定位）

  六、总结

  干式真空泵是半导体真空系统的心脏，选型看工艺、稳定看耗材、寿命看维护。Fab 80% 真空相关停机源于滤芯 / 密封 / 轴承超期，而非泵本体。按时更换耗材、定期检测参数、严控污染，才能保障设备长期稳定、良率可控。

• 真空度下降 / 抽速慢：入口滤芯堵、转子间隙变大、密封漏气、涂层腐蚀。

• 振动 / 噪音大：轴承磨损、转子失衡、基础松动、颗粒卡滞。

• 排气冒烟 / 异味：有机物结焦、涂层过热分解、轴承干磨。

• 晶圆颗粒污染：泵腔涂层剥落、滤芯破损、排气返流。

• 每周：检查振动、温度、电流、排气压力；清理入口过滤器表面粉尘。

• 每月：检测极限真空、抽速、泄漏率；必要时清洗泵腔结焦 / 沉积物。

• 每季度：检查轴承间隙、密封老化、涂层完整性；更换老化密封件。

• 每年：拆解大修（清洁转子 / 腔体、更换轴承 / 密封、重新涂层）。

• 入口滤芯 / 过滤器：拦截颗粒，防止腔体磨损；堵塞→抽速下降、真空不稳。

• 轴承组件：高负荷、高温易损；超期→振动增大、异响、转子扫膛。

• 轴封 / 机械密封：隔离齿轮箱与泵腔；老化→漏气、油污染、真空度掉链。

• 转子涂层 / 腔体涂层：腐蚀 / 剥落→金属离子析出、颗粒污染晶圆。

• 介质：高浓度 F/Cl 基等离子、强腐蚀、纳米粉尘

• 泵型：防腐型螺杆干泵（重型、高转速、大间隙）

• 材质：双相钢 / 哈氏合金+全氟涂层；轴承加强防腐密封

• 介质：含微量 HF/Cl₂、水汽、粉尘

• 泵型：标准螺杆干泵（抽速 100–500 m³/h）

• 材质：转子 / 腔体防腐涂层（如 PFA / 陶瓷）

• 要求：高洁净、低振动、低噪音

• 泵型：涡旋干泵（小抽速、洁净安静）或小型螺杆泵

• 极限真空：≤1×10⁻³ Pa

1. 转子旋转→泵腔容积周期性变化；

2. 进气：容积扩大→吸入工艺气体（含微量腐蚀性气体 / 颗粒）；

3. 压缩：容积缩小→气体被压缩（无油、无水，避免油返污染）；

4. 排气：高压侧排出→经 Scrubber 处理后排放。