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應用報告——半導體工廠中的氦氣泄漏檢測

點擊次數:609  信息來源:  發布時間:2019-11-25 04:36:10  【打印此頁】  【關閉

智能手機、平板電腦、游戲機、導航系統、純平顯示器,這些以及其他很多高科技產品由于半導體產業才得以存在。沒有該產業,現代傳播媒體中使用的內存芯片和處理器就無法生產出來。

        它們的生產需要極其潔凈的真空條件并精確地進行監測。例如,在半導體生產設施(被稱為晶圓廠)投入運行后,需要以測量壓力上升的方式進行泄漏測試。只有系統的氣密性得到了認可,才能批準該工藝流程。如果壓力上升大于定義的閾值,則晶圓廠關閉,并啟動泄漏檢測以找出泄漏并將其修復。普發真空憑借其全面的售后服務體系,提供最佳專家支持(甚至為現場泄漏檢測提供支持)。

        我們售后服務工程師之一的典型現場服務一覽:
        測試生產環境的氦氣泄漏檢測
        “大于 5 milliTorr,我去拿檢漏儀!”E他為一家大型半導體提供商的操作員提供真空設備和現場泄漏檢測支持。目前,多晶硅干法刻蝕系統必須在標準維護后才能重新啟動。

        “在重啟之前,需要對壓力衰減進行測量。他解釋說。壓力上升包括系統中許多不同的氣源。這可能是內表面脫氣或者滲透(即氣體通過密封處釋放)以及一處或多處泄漏。如果壓力上升在我們的閾值之上,則泄漏太大。而這會干擾工藝過程。那么必須檢測出泄漏并將其密封。

        測量結果顯示出 10 milliTorr 的壓力上升。這是允許閾值的兩倍。如果腔室體積已知,則可以估計檢漏儀的顯示標度。

        壓力上升和氦氣泄漏率必須轉換成可比較的單位,以感受氦氣檢漏儀上顯示值。

        泄漏率大多以 mbar l/s 顯示。壓力上升的測量顯示壓力隨時間的變化。對于轉換,系統的腔室體積必須是已知的。然后,壓力上升的單位從“mTorr”轉換為“mbar”,同時將分鐘轉換為秒。在實際示例中,10 mTorr 相當于 0.013 mbar 1.3 · 10-2 mbar l/s。五分鐘相當于 300 秒。腔室體積為 5 升。因此,泄漏率為 2.2 · 10-4 mbar l/s。

系統內的不同氣源
        泄漏不是系統內導致壓力上升的唯一氣源。此外,尤其需要注意內表面的脫氣以及密封件的滲透。哪種氣源具有最大影響取決于特定的系統,因此必須分別確定。

        E 進入系統內并連接無油、高性能普發真空檢漏儀ASM 380。因此,他將檢漏儀安裝在位于地下室管線中渦輪分子泵和流程泵之間的切斷閥上。

        在一旁觀察他的系統操作員很驚訝:該系統腔室處有一個法蘭可以輕松接近。這是我們通常連接檢漏儀的地方。為什么您不這樣做,反而爬進系統內去接觸內部的法蘭?這意味著付出更多的努力,因而耗費時間!

        “這種說法或許有一定的道理,售后服務工程師回答到,但努力是值得的。如果檢漏儀連接在渦輪分子泵和干式泵之間,則泄漏信號更高,反應時間更短。此外,可以更快地發現并找出泄漏。因此最后,您甚至節約了時間!

        地下室前真空管線處的法蘭的確是最佳連接。在這里,檢漏儀不必與運行中的渦輪分子泵競爭。

        與渦輪分子泵的抽速相比,檢漏儀的有效抽速更小。因此,要比壓力上升測量的泄漏率顯示 2.2 · 10-4 mbar l/s 小得多。在渦輪分子泵抽速大約為 1000 l/s 時,泄漏率值將下降到 10-6 mbar l/s 以下。

        如果檢漏儀連接在渦輪分子泵和前級泵之間,仍有部分氣流跑進前級泵,但是工藝泵的氦氣抽速比渦輪分子泵低得多。如果檢漏儀被連接至前真空管線,檢漏儀可以預測到大約 1.1 · 10-6 mbar l/s 的泄漏信號,而不是壓力上升測量的 2.2 · 10-4 mbar l/s。因此,導致壓力上升的泄漏必須在該標度內。

        在泄漏檢測中,時間常數取決于工藝室的體積以及氦氣的有效抽速。在泄漏率信號達到其最大強度的 63% 時,時間常數就可以確定了。

        如果檢漏儀只連接至腔室,實際示例中的時間常數大約為 1.4 秒。如果檢漏儀連接在渦輪分子泵后面,時間常數為 4 毫秒,因此比檢漏儀的反應時間短很多。在我們的示例中,反應時間不重要。但是,體積越大,抽速對反應時間來說越重要。

半導體晶圓廠的特殊要求
        E打開氦氣瓶處的壓力調節器。他調節氦氣噴槍,以便他通過槍頭就能感覺到最微小的測試氣體氣流。這絕對足以檢測到最微小的泄漏。而且,這樣還可以防止封閉環境中的氦氣負載。他慢慢地、有條不紊地、耐心地從底部至頂部對懷疑有泄露的系統部件進行噴吹。

        “如果從底部開始,那么輕型氣體氦會上升至頂部。您瞧,泄漏確實不存在,是虛漏!一名操作員突然插嘴道。沒錯,這是泄漏檢測培訓課程上經常講到的。但是,只有空氣絕對平靜且氦氣均等地散布到環境中,這才是真的。在這樣的潔凈室中,總會有從天花板到地板的層流。它擾亂了測試氣體。在這種情況下,測試因此必須逆著層流——從底部到頂部進行。

         突然,檢漏儀有反應。E 噴射腔室密封處。但他尚不滿意。顯示的值太小,無法解釋該壓力上升。

        他標記了該泄漏并繼續進行。測量設備第二次有反應。泄漏好像是找到了。雖然如此,他還是檢查了系統的其余部分,以便他不會忽略任何泄漏。這只花費了幾分鐘時間,但是如果未發現任何泄漏的話,就要采取需要關閉和重啟系統的另一套測試程序。最后,測量值保存在 ASM 380 檢漏儀中的集成 SD 卡上。這樣可以在報告中記錄檢測到的泄漏。

        兩個有缺陷的密封件則可以輕松更換。系統重啟。新的壓力上升測量現在顯示:工藝準備就緒


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