无油真空泵的选择与应用(2)

         如图19 所示控制齿轮箱中的气体压力, 齿轮箱可专用一台泵抽空或通过吸附阱与泵的出口相连预抽, 这样就可以说成是无油的真空泵了。而且润滑用的油类选用合成油PFPE 油可杜绝CnHm 化合物对真空系统的污染。

图19　齿轮箱预抽结构

         对半导体工艺来说, 灰尘和颗粒物沉积在基片上所造成的灰尘污染和油的返流污染的危害是同样的, 因此要找出一种办法来防止灰尘落到所要研究的表面上, 以提高产品的质量。

         微细颗粒物在空气中的运动是很复杂的, 一受如下因素的影响。如(1)空气的速度, (2)温度梯度。(3)分子间的碰撞。(4)颗粒物与器壁的相互作用,(5)静电。

         如果气体密度很大, 可产生气动力, 这个力能使粘附在内表面上的沉积物碰撞出来。灰尘和固体颗粒物就会被这股气流携带运动起来, 当对容器粗抽向大气中排气时, 这种现象就会发生。实践中发现当压力降到几个百帕量级时, 灰尘和颗粒物几乎就不会漂移了。因此在抽空时要小心控制气流的速度。即降低粗抽时的抽速, 当压力下降到40～50hPa 时,使泵的入口全部打开抽气, 如分子牵引泵和无油膜片泵机组就能实现这一要求, 如图20 所示。在高压下, 抽速低实现平静的抽气。当分子牵引泵运行时,压力低于1021hPa 还能提供最佳的抽速。

图20　Drytel 30型机组的抽速与压力的关系

        从所周知, 任何真空泵的压缩比都与其间隙的大小和压缩的级数有关。间隙越小, 级数越多, 泵的最大压缩比就越高。对于动态真空泵来说, 都存在内部间隙的泄漏。结果都会造成泵的抽速下降和压缩比降低。这种内部泄漏对抽轻的气体比抽空气时的影响还大。如抽H2时, 内部泄漏较大, 而且抽H2时的压缩比比抽N 2 时的压缩比要明显的下降。由于泵对抽H2和抽空气的热特性不同, 使泵内的间隙影响也不同。使用容积泵抽H2时, 使用气镇, 充入干燥的N 2 或空气使被抽的混合气体的粘滞性增加了, 使干泵的高压段和压缩N₂气就一样了, 这样一来, 泵抽H2的抽速就可能和抽N2或抽空气的抽速一样了。用多级无油泵抽H2 而无气镇时, 其抽速比S_H2/S_N2=30%～35% , 而有气镇时S_H2 /S_{N 2} = 95%～100%。

         无油泵运转成本随地区不同差别很大, 要充入干燥N2气供气镇之用, 以抽除腐蚀性气体, 可凝性气体等, 若充N2量为25L/s , 一天工作20h, 全年工作200 天的系统一年要消耗9500kg 的N2气, 就价格来说, 不比油封式机械泵使用PFPE 油贵。