Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Использование многоступенчатой откачки, осуществляемой четырьмя соилами, а также разделение иснаряемого вакуумного масла па фракциям при помощи лабиринта на дне насоса позволяет получать большую степень сжатия газа и иметь струю пара 9 на входной ступене насоса с наигзеньшим иасышающим давлением. Охлаждение корпуса пасоса, выполненное в виде змеевика, улучшает эксплуатационнме характеристики насоса. Откачиваемый выходной ступенью газ 6 удаляется нз пасоса в форвакуумную магистраль.
Сконденсированное на охлажденном корпусе вакуумное масло 5 стекает на дно насоса по зазору 4 в резервуар, где вновь нагревается. Диффузионные паромасляные насосы являются универсальными с тачки зрения селективности откачки, так как имеют близкие величины быстроты действия по всем компонентам аткачииаемого газа. Созданные конструкции насосов обладают большим диапазоне)а быстроты действия — от 5.!О-з до 50 мз!с, оии просты в изготовлении и эксплуатации. Недостатками диффузионных насосов являются загрязнение парами рабочей жидкости — тяжелыми углеводородамн — остаточной атмосферы откачиваемых объектов н сложность автоматизации процесса откачки.
Упоминавшиеся уже требования по безчасляности технологической среды заставнлн параллельно с совершенствованием струйных паромасляиых насосов разрабатывать такие типы средств получения вакуума, которые обеспечивали бы высокий безмасляный вакуум. Так появился принцип получения вакуу)аа быстровращающимнся дисками с прорезямн нли лопаткамн — турбннамн.
Этот принцип откачки получил название молекулярный, а насосы — турбомолекуляриые. Существует два исполнения таких насосов; горизонтальное и вертикальное. Турбомолекуляриые насосы вертихального пополнения (рнс. 6.3) состоят из ротора 2 с лопатками 5, расположенными между лопатками 7 статора 9 Принцип откачки заключается в том, что откачнваемый поток газа поступает через вхадяой патрубок, снабженный осколкоуловителем во избежание поломки лопаток турбины; молекулы газа получают тангенциальную составляющую скорости от лопаток ротора, а лопаткамя статора откачиваемый газ направляется в сторону выходного, форвакуумного патрубка н удаляется из насоса.
В такого типа насосах задается высокая частота вращения ротора — до 36000 )янн-', что позволяет добиваться быстроты откачки до 1,5 мз/с. Высокая частота вращения обеспечивается охлаждаемым водой с помощью змеевика 3 электродвигателем 8, с ротором 2 из его выходном валу 4. Смазка и охлаждение подшипников 1. 6 и 11 осуществляется через взл двигателя, на котором смонтирован масляный насос.
Циркуляция смазки происходит через резервуар для сбора масла. Подача воды в змеевик ведется через трубопро. вод 1О. Отдельные элементы статора собираются )нежду собой с уплатннтельнымн прокладками, которые препятствуют проникновению в откачиваемый объем, Конструкция лопаток турбины также практически нснлючаег проникновение з откачиваемый объект высокомолекулярных соединений, паров воды, кислорода, углекислого газа и метана. Насосы вертикального исполнения компактией и дешевле насосов горизонтального типа. Магнитные электроразрядные насосы относятся к системам распыления ма. терналоз с холодным катодом.
В магияторазрядном насосе под действием вы. сокого напряжения и магнитного поля в разреженном газе вознинает и поддерживается тлеющий разряд. Образовавшиеся ионы бомбардируют титановый катод н распыляют его. Осаждаемая на стенки насоса пленка титана поглощает газы: активные (Оз, Хз др.) за счет образования химических соеднне- 9" 131 блад 8 4 ш у Рис. 6.3. Турбамолекулярный вакуумный насос с вертикальной осью Рис. 6.4. Магниторазрядный ва- куумный насос НОРД-25 ний — окислов, нитридов и других, многоатомные (Н»О, СО», СН4) путем их днссоциации в разряде и откачки как простых газов, неактивные (Аг, Хе и др.) за счет внедрения в катод или «замуровывания» пленкой титана, легкие газы (Нз, Не, дейтсрий, тритий и др.) после со>дарения с катодом днффундируют в глубь титана.
Рабочим элементом насоса (рнс. 6.4) является электронный блок, состоящий из охлаждаемого медного анода 4 и двух титановых катодов 2, установленных на высоковольтных изоляторах 5, и конденсатора 6. На корпусе насо. са 1 располагаются магниты 8 и магнитопровод 9. Охлаждающая жидкость к заземленному аноду подводится через трубопровод 3. Напряжение на катоды подается через герметичный токоввод 7, Обезгаживание насоса проводится нагревом снаружи до температуры 400.. 450'С (673...723 К) при снятых магнитах. Охлажденные насосы легка запускаются с давления 5 .
10 Па и длительное время могут работать при мансимальиом рабочем давлении 8 1О-' Па. Для повышения быстроты откачк~ анод имеет ячеистую структуру, Наличие отверстий в катодах обеспечивает повышенную быстроту откачки инертных газов, что особенно важна в связи с присушим насосам данного типа эффектам «аргоиной нестабильности». В результате выбивания нз катода адсарбированного аргоиа резко повышается давление в насосе, через некоторое время давление вновь стабилизируется, но «выплесни» аргона периодически повторяются.
132 В магииторазрядных насосах осуществляется принцип авторегулировки скорости распыления титана. При малом давлении откачиваемого газа количество ионов уыеньшается, а следовательно, уменьшается ионный ток и скорость распыления титана. Это увеличивает ресурс работы насосов. При повышении давления ионный тох н скорость испареняя автоматически увеличиваются. Это свойство насосов позволяет широко испольэовать их в технологическом оборудовании. Когда в производстве ИС требуется особо высокая чистота технологической среды, наиболее перспективно использование криогенных насосов.
Онн применяются прежде всего для создания сверхвысокого вакуума, для этого их включают в работу обычно только после того, как с помощью других насосов (диффузионных, сорбционных) получено достаточно низкое давление. Однако крионасосы как безмасляные средства получения вакуума могут быть применены в оборудовании со средним иакуумом, например в технологическом процессе нанесения тонких пленок методом ионного распыления, ноторый осуществляется в диапазоне давлений 10...10-з Па н сопровождается длительным интенсивным напуском рабочих газов Аг и (ч».
Прн этом очень важно обеспечить в рабочей камере отсутствие тяжелых углеводородов н предельно низкие парыиальные давления химически активных составляющих, таких как Действие криогенных насосов заключается в адсорбироваиин и конденсации газов н паров на поверхности с температурой ниже †2'С (30 К), т. е. с температурой, соответствующей жидкому гелию н водородус При этом эффективно откачнваются как пары, тан и большинство газов, находящихся в вакуумном объеме, за исключением водорода и гелия. Скорость откачки криогенным насосом определяется площадью поверхности конденсации н зависит от разности !«ежду количеством молекул адсорбиро. ванных н десорбированных единицей площади в единицу времени.
Величины скоростей откачки криагеннымн иасосамн могут достигать нескольких десятков кубических метров в секунду Предельное давление, создаваемое крногеиным насосом, зависит главным образам от давления паров при температуре криогенной поверхности. Для более эффетивного поглощения неконденсирующнхся газов (Н„Не) криопанелн и экраны понрывают слоем сорбента, Конструкции насосов могут быть двух типов: залнвны л ные и с криогеиераторам.
Заливные криогенные насосы имеют существенный недостаток, связан. ный с необходимостью периодической заливки н контроля уровня жидкого гелия и азота. Это снижает возможности автгматиэацнн пропесса откачки. В насосах с газовыми холодильными машинами сводятся к минимуму непроизводнтельныс потери холода, так как место получения холода максимально приближено к месту его потребления. На рис. 6.5 показана конст к конструкция д нс ционнаго насоса с использованием двухступенчатой холодильной машины, работающей по обращенному циклу Стирлинга.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
