Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Т еб р ования, предъявляемые к оборудованию для производства ИС по кбезмасляности» вакуума, т. е. ограниченяю или полному отсутствию в спектре остаточных газов тяжелых углеводородов, определили появление механических безмасляных насосов, Сложность создания таких насосов заключается в герметизации подвижных элементов насосов без использования жилкой вакуумной смазки.
Поэтому сначала появились двухроторные насосы Рутсэ (рис. 6.1,6) вообще без уплотнительных элементов. Двухроторные насосы не требуют смазки, так как их роторы 14, 17 в статор 18 ие соприкасаются благодаря сохранению во время вращения небольшого зазора. Обусловленная этими зазорами негерметичность уменьшает быстродействие и повышает предельное давление, однако «чистота» получаемого вакуума и высоная быстрота действия из-за большой частоты вращения роторов является важным достоинством насосов типа Рутса. Роторы насоса имеют такой вид, что при их синхронном вращении (в направлении стрелок) зазоры 1б между ними всегда достаточно малы (десятыв доли миллиметра); мал также и зазор 13 между роторами в статором.
Роторы должны быть точно изготовлены я харашо центрированы, так как оии в а ают ся с частотой несколько тысяч оборотов в минуту. Производительность насоса определяется как разность прямого потока газа из откачивасмого объема н обратного потока, вызванного негерметнчностью зазоров Предельное давление насоса будет тем ниже, чем ниже давление на выходе из насоса. С учетом этого, а также для разгрузки роторов от действия больших сил, вызванных атмосферным давлением, и во избежание перегрева конструкции вследствие выделяющегося при сжатии газа тепла на выходе насоса Рутса создается предварительное разрежение с помощью, например, приведенного ниже насоса. Кроме того, привод вращения роторов также помещен в форвакуумный объем, образуемый наружным корпусом 19 и соединенный с насосом предварительной откачки с помощью канала 16.
127 С появлением высокотемпературных нзносостойкнх полимерных материалов, например, на основе фторопласта-4, полинмнда, капрона стало возможным создание контактных уплотнений, не требующих смазки. Схема механического безмасляного насоса марки 01-П-!2-001 изображена на рнс. 6.1,в, Принцип работы насоса заключается в следующем: прн вращении эксцентрнкового вала 34 двухплечевой рычаг ЗЗ совершает качательное движение н перемешает поршни обоих цилиндров в противоположные стороны, т.
е. навстречу друг другу н друг от друга за одни оборот эксцентрика. Полости цилиндров соединены друг с другом так, что' откачнваемый газ последовательно проходит от входного зтверстня 22 через левый цилиндр в правый, а затем через выходной патрубок 27 в атмосферу. При движении поршней в направлении друг от друга, как показано на рис. 6.1,в, через открытые пружиной 32 всасывающие клапаны ЗО откачиваемый газ проникает в увеличивающиеся в объеме полости цилиндров; в левый — из откачнваемого объекта через отверстие 22, в правый — нз левого цилиндра через соединительный трубопровод 21 н выхлопной клапан 20. Этот клапан открывается прн нажатии на него перемещающегося левого цнлннлра, который сжимает газ в закрытой полости цилиндра. Из правого цилиндра сжатый в закрытой полости газ выбрасываетси в атмосферу прн открытии движущимся поршнем 28 клапана 29.
При этом торец поршня немного выходит за габариты гильзы цилиндра н перемещает тарель клапана 29, сжимая пружину 31. Прн движении поршней навстречу друг другу выхлопные клапаны 29 и 20 возвращаются посредством пружин 31 в закрытое положение, уплотннтельиое кольцо с оправкой 26 некоторое время остается неподвижным за счет снл трения. Это позволяет переключить всасывающие клапаны 30 и 25, благодаря чему прн дальнейшем движении поршней навстречу друг другу нз отверстия 22 откачнваемый газ будет проникать в другую полость левого цилиндра, а сжимаемый газ через выходной клапан 23 будет выдавливаться в правый цилиндр, ио уже в другую его полость. Сжимаемый правым цилиндром газ через выхлопной клапан 24 выбрасывается в атмосферу. Таким образом, за один оборот эксцентрнкового вала совершается два цикла всасывания н выхлопа откачнваегиого газа.
Надежная работа насоса обеспечивается хорашимн уплотннтельнымн н антнфрнкцноннымн свойствами полимерных материалов, используемых в насосе. Движение поршней в разных направлениях уравновешивает динамические нагрузки. Насос нашел широкое применение в технологических системах с безмасляным вакуумом. Параметры ннзковакуммных механических насосов приведены в табл. 6.1, где 5, — быстрота действия насоса, р', рсо — соответственно предельное н выпускное давление насоса. Выбор форвакуумных насосов производится нз условия обеспечения необходимой производительности, т, е, максимального потока газа, который прел- полагается удалять основным насосом, а также нз условия обеспечения предварнтельнога разрежения, достаточного лля начала работы высоковакуумного насоса, т.
е. до давления, меньшего илн равного впускному давлению основного насоса. Технологическую среду практически во всех вакуумных установках для 128 Таблица 6.1 , яПс ззо' Тнп я норка насоса р', Пз Пластинчато-статорный н золотниковый ВН-461М, РВН-20, ВН-2МГ, ВН-7 Пластинчато-роторный ВН-01, ВН-494, 2НВР-!Д, 2НВР.5Д Двухроторный типа Рутса ДВН-5-1...
ДВН-500 Безмасляный поршневой 01-П-12-00! 0,78...500 0,1...5 (0,8...3) 1О 10 з...10 с (1...5) 10 а 100 5...500 12 100 6,65 изготовления ИС создают высоковакуумные насосы, диапазон рабочих давлений которых составлиет 1О-'...10-' Па. По принципу действия все высоко- вакуумные насосы можно разделить иа струйные, высокоскоростные молекулярные, адсорбцнонные, нспарнтельные н сублимационные, распылнтельные магннторазрядные н криогенные. Разработано множество насосов, использующих сочетание перечисленных принципов применяются также комбинированные средства откачки, т. е.
одновременное использование двух нли более высоко- вакуумных насосов. К этому вынуждает такое свойство большинства насосов, как селектнвность откачки, т. е. спосоность удалять нз объекта не все 10 газы. Практически все высоковакуумные насосы требуют для своего .- / запуска прелварительного разреже- ;74 ння.
Средства получения высокого вакуума, основанные на струйном д н высокоскоростном молекулярном принципе, могут стабильно работать только прн последовательном вклю. ченнн форвакуумного насоса, создающего на выходе основного на. соса необходимое разрежение.
Бы- Т!У, 'о строта действия этих насосов определается объемом газа, попадающим в единицу времени на движущуюся с большой скоростью поверхность йси Ра, рабочего тела (струи жидкости или х лопаток турбины) и переносимым в область высокого давления. Пре- 1 дельный вакуум зависит от величины обратного потока газа за счет диффузии н давленнЯ насыщенных Рнс. 6.2. Диффузионный вакуумный иапаров матерчала рабочего тела и сос 9 — 6281 129 Таблица 6.2 Дввлеяэе пре.
дельное <остз. точзое1р'. получаемое с эомошмз рэЗочеа жядкоств, 1З Чта Даэлеяяе язсьппзюпвх паРов Ркз пээ зяэчеявз тепверэтурм хэнк 10 «Па Марка вакуумного масла Прямечавве 200 50 200 0,5 ВМ-1, ГОСТ 5671 — 70 ВМ-5, ТУ ВЗ-43 — 65 ВМ-7, ВТУ МЗ-17 — 62 5Ф4Э, ТУ 609-497 — 73 1 О,1 4 0,01 Повышенная окислитель- иая стойкость Высокая окислнтельная стойкость То же Высокое выпускное дав- ление 0,8 ФМ-1, ТУ-602-758 — 73 ПФМС-275л, ТУ6-02-777 — 73 ПФМС-З, ОТО 005.019.ТУ 0,01 200 1000 1 200 130 площади деталей, обращенных в сторону закуумнруемого объема.
Для технологических процессов, проходящих в невысоком вакууме (1О... ....1О-' Па), таких как иоиио-плазменная я плазмохимнческая обработка подложек, рабочее давление обеспечивается струйными бустерными иасосамн эжекторного типа. В них откачка осуществляется в основном за счет снл зязкостного трения в газе, т. е. механического переноса струей жидкости попадающих на нее молекул газа. Наибольшее распространение в вакуумноы технологическом оборудовании получнлн насосы струйного тина — диффузионные паромасляные (рнс.
6.2). Онн были одними из первых высоковакуумных насосов и в настоящее время занимают ведущее место в вакуумном оборудовании производства ИС Отначка производится за счет диффузии молекул газа откачиваемого потока 10 в струю пара 9 вакуумного масла и перенос в ней этих молекул в область более высокого давления, где онп подхватываются потоком 6 форвакуумного насоса. Диффузионные паромасляные насосы выполняются многоступенчатыми. Корпус первой са стороны высокого давления ступени откачки 2 образует резервуар, заполняемый рабочей жидкостью — специальным вакуумным маслам 3, наиболее часто применяемые марки и свойства которого приведены в табл. 6.2.
Нагрев масла до температуры кипения осуществляется обычным спиральным нагревателем 1. Образовавшийся масляный нар подниыается к четырем соплам. Быстрота действия и нредельиое давление насоса определяются геометрическими и фнзическимя параметрами струи пара 9 четвертой, входной ступени. Площадь поверхности струн, обращенная к откачнваемому объекту, и скорость ее движения определяются геометрическими размераыи верхнего сопла и корпуса насоса 7. Сопла первой (верхней), второй 8 и последую щих ступеней имеют сходную форму.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
