仪器网（yiqi.com）欢迎您！

集成电路的制造可以分成两个主要的部分。首先，在晶圆内及其表面制造出有源器件和无源器件，这称为前端工艺线或者FEOL。在后端工艺线(BEOL)中,需要在芯片上用金属系统来连接各个器件和不同的层。在这部分中，金属化工艺所要用到的材料、规范和工艺,将随着金属在芯片制造中的应用而逐步阐明。用在CVD、蒸发、离子注入和溅射系统的真空泵将在这一章的结束时进行介绍。

金属薄膜在半导体技术中最普遍的用途就是表面连线。把各个元件连接到一起的材料工艺、连线过程一般称为金属化工艺(metallizationproeess)。根据器件的复杂度和性能要求电路可能要求单层金属或多层金属系统。可能使用铝合金或铜作为导电的金属。

多层系统导致阻挡层和黏附层，插塞和中间层的开发。下文将探讨单层金属和多层金属系统基础。

一、 单层金属

第一层金属化工艺流程

• 良好的电流负载能力(电流密度)
• 与晶圆表面(通常是SiO₂)具有的良好的黏合性
• 易于图形化的工艺
• 与品圆材料具有良好的电接触性能
• 高纯度
• 耐腐蚀
• 具有长期的稳定性
• 能够淀积出均匀而且没有“空洞”和“小丘”的薄膜
• 均匀的颗粒结构

二、多层金属设计

增加芯片密度能够在晶圆表面放置更多的元件，这实际上就减少了表面连线的可用空间。这个两难的问题的解决方法就是利用有2~4层独立金属层的多层金属结构。国际半导体技术路线图(ITRS)预测到2020年金属层将达到15~20层。

多层金属结构

两层金属结构

上图显示了一个典型的两层金属的堆叠结构。这种堆叠结构的底部是在硅表面形成的硅化物阳挡层(barrier layer),这有利于降低硅表面和上层之间的阻抗。如果铝作为导电材料的话.阻挡层也能够阻止铝和硅形成合金。接下来是一层介质材料层，可称之为金属间介质层(Intermetallic Dielectrie Layer,IDL或IMD),它在两个金属层之间提供电绝缘作用。这种介质材料可能是淀积的氧化物、氮化硅或聚酰亚胺膜。这一层需要进行光刻以形成新的连接孔，这些连接孔称为通孔(via)或塞(plug),它们下到第一层金属。在这些连接孔中淀积导电的材料，就可以形成导电的塞。紧接着，第一层的金属层被淀积并进行图形化工艺。在以后的工艺中，重复IMD/塞/金属淀积或图形化工艺，就形成了多层金属系统。多层金属系统更昂贵，良品率较低，同时需要尽量使品圆表面和中间层平坦化，才能制造出比较好的载流导线。

三、导体材料

1）铝

在超大规模集成电路(VISI)开发之前主要的金属化工艺材料就是纯铝。通常来讲，了解为什么选择铝以及铝的局限性，对于理解金属化工艺系统是很有教育意义的。从导电性能的角度来看，铝的导电性要比铜和金差一些。如果用铜直接替代铝，铜与硅的接触电阻很高，并且如果铜进人器件区将引起器件性能的灾难。而铝则不具有上面所说的问题，因而成为一种较好的选择。它有足够低的电阻率(2.7μ·em),有很好的过电流密度。它对二氧化硅有优异的黏附性,有很高的纯度,天然地和硅有很低的接触电阻，并且用传统的光刻工艺易于进行图形化工艺。铝原料可被提纯到5~6个"9”的结度(99.999%~99.9999%)。

2）铝硅合金

晶圆表面的浅结是最初使用纯铝导线所遇到的问题之一。前面已经讲到，为了降低并稳定铝-硅界面的接触电阻，需要对品片进行烘焙，以形成所谓的“欧姆接触”，这时电压-电流的特征行为服从欧姆定律。遗憾的是，铝和硅能够相互溶解，而且在577℃时它们存在一个共熔点。共熔现象是指当两种材料相互接触并进行加热时，它们的熔点将比各自的熔点低得多。共熔现象发生在一个温度范围之内，铝硅共熔大概在450℃左右就已经开始了，而这个温度是形成良好的电接触所必需的。问题的关键在于所形成的合金能够溶解进硅品片内，如果其表面有浅结点，则合金区域将扩散并进人这些结点，从而造成这些结点的短路。

解决这个问题有两种办法:其一，在硅和铝之间增加一个金属阻挡层来隔离铝和硅，以此来避免共熔现象的发生:其二，采用含硅1%-2%的铝合金，在接触加热的处理中，铝合金更倾向于和合金内部的硅发生作用，而不是晶圆中的硅。当然了，这个方法并不是百分之百有效，晶圆和铝之间的合金化反应还是经常会发生的。

3） 铝铜合金

铝还会遭遇所谓电迁徙(electromigration)的问题。在VLSV/ULSI电路中，铝导线比较细长，而且经常承载很高的电流，这时就会发生问题。电流在导线内部产生一个电场，并且电场强度从输入端到输出端逐渐减弱。同时，电流所产生的热也产生一个热梯度。在它们的作用下，导线内部的铝就会运动并沿着两个梯度的方向扩散。这样最直接的影响就是使导线变细。在极端的情况下，导线甚至会完全断开。遗憾的是，这种情况经常在集成电路的使用后发生，从而引起芯片失效。不过，通过淀积含铜0.5%-4%的铝铜合金或含铁0.1%-0.59的铝钛合金，就可以防止或减轻电迁移现象。在实际的应用中，人们经常使用既含有铜又含有硅的铝合金以防止合金化问题和电迁移问题。在早期铝合金是通过蒸发系统中放置分离的进行淀积的。这样导致增加了积设备和工艺的复杂性。同时，与纯铝相比，它也增加了薄膜的电阻率。增加的幅度因合金成分和热处理工艺的不同而异，通常多达25%-30%。

4）阻挡层金属

使用阻挡层是一种防止硅和铝金属化共品合金的方法。使用钛钨(TW)和氮化钛(TN)两层。在铝或铝合金淀积之前，将TW溅射淀积在品圆开口的接触孔上。在铝刻蚀步中，淀积在场氧化层上的TW被从表面去除。有时,在TW淀积之前,在暴露的硅上面形成第一层硅化铂。可以用所有的淀积技术将氨化钛层放置在品圆表面，如蒸发、射和CVD。还能用在氙气或氨气中，在600℃形成钛的热氨化层。CVD氮化钛层有良好的台阶覆盖，并能填充亚微米接触孔。在TN膜下要求有一层钛，目的是和硅衬底之间提供一个高的电导率中间层。用铜金属化时，阻挡层也是关键。在硅中的铜会毁坏器件的性能。使用的阻挡层金属是TN、钽(Ta)和氨化钽(TaN)。

5）难熔金属和难熔金属硅化物

虽然通过采用铝合金和阻挡层金属技术，电迁徙和共晶合金的限制已被缓解，接触电阻的问题或许成为铝金属化的最终限制。金属系统的全面效果由电阻率、长度、度和全部金属和晶圆互连的总的接触电阻所决定。在简单的铝系统中，有两个接触:硅-铝互连和铝互连-压焊线。在具有多层金属层、阻挡层、填塞、多晶硅栅和导体及其他中间导电层的ULSI电路中，连接的数目变得非常大。全部单个接触电阻加起来可能主导金属系统的导电性。接触电阻受材料、村底掺杂和接触孔尺寸的影响。接触孔尺寸越小，电阻越高。遗憾的是，ULSI芯片有更小的接触孔，并且大的门阵列芯片表面可能占接触面积的80%。这两项使接触电阻在 VISI金属系统性能中成为决定因素。铝硅接触电阻及合金问题已导致开始为VISI金属化研究其他金属。与铝相比，多晶硅有更低的接触电阻，并用在MOS电路中。这是传奇式的硅栅(silicongale)MOS 器件结构。

难熔金属和它们的硅化物提供了低的接触电阻。有意义的难熔金属是钛(T)、(W)钽(T)和钼(Mo)。当它们在硅表面被合金时，分别形成它们的硅化物(TiSi、WSi、TaSi,和MoSi,)。在20世纪50年代第一次提出将难熔金属用于金属化，但是由于缺乏可靠的淀积方法，使用它们的技术一直停滞。随着IPCVD和溅射工艺的开发，情况才发生了改变。所有的现代电路设计，尤其是MOS电路，使用难熔金属或它们的硅化物作为中间层(塞)、阻挡层或导电层。更低的电阻率和更低的接触电阻使它们作为导电膜更具吸引力，但是杂质和淀积均匀性问题使它们作为MOS栅电极的吸引力降低。对此问题的解决方法是多晶硅化物和硅化物栅结构，它是在硅栅上做一个硅化物的结合。

接触电阻对电阻电容(RC)时间常数的影响

四、金属塞

难熔金属最广泛的用途是在多层金属结构中的通孔填充。这个工艺称为塞填充(plughlling)，填充的通孔称为塞。或者用选择性钨淀积通过表面的孔到第一层金属，或者用CVD技术填充这种通孔。在可用的难熔金属中，大量使用钨是作为铝硅的阻挡层、MOS栅互连和作为通孔塞。钨依靠其良好的台阶覆盖、降低电阻、抗电迁移和耐高温而受到青睐。然而，它与硅的接触电阻和黏附性的挑战需要额外的层，形成典型的钨堆叠(slack)。在钨淀积之前，Ti首先(接触)被淀积，其次是TiN(增加黏附性)。此外，通孔可用钨填充，反蚀刻或用化学机械处理(CMP)工艺进行平坦化。

 钨塞工艺步骤

历史悠久的金属淀积工艺是真空蒸发。蒸发发生在一个不锈钢罩中，晶圆固定在由电子流加热蒸发的金属源上方的旋转的圆顶上。随着铝合金和深宽比的通孔覆盖台阶的引人，这种方法遇到了限制。不同的金属以不同的速率蒸发，它使得淀积均匀的合金很困难。更大直径晶圆的到来限制了蒸发系统的生产速率。溅射淀积(溅射)解决了这些问题，并成为标准的金属淀积方法。

真空蒸发器

溅射工艺的原理

典型的溅射工艺设备

台阶覆盖度也可以通过溅射来改良，蒸发来自于点源,而溅射来自于平面源。因为金属微粒是从靶材各个点溅射出来的，所以在到达晶圆承载台时，它们可以从各个角度覆盖晶圆表面。台阶覆盖度还可以通过旋转晶圆和加热晶圆得到进一步的优化。

阶梯覆盖

溅射形成的薄膜对晶圆表面的黏附性也比蒸发工艺提高很多。首先，轰击出的原子在到达晶圆表面时的能量越高，所形成薄膜的黏附性就越强。其次，反应室中的等离子环境有“清洁”晶圆表面的作用,从而增强了黏附性。因此在淀积薄膜之前,将晶圆承载台停止运动，对晶圆表面溅射一小段时间,可以提高黏附性和表面洁净度。在这种模式下,溅射系统所起的作用与离子刻蚀(溅射刻蚀，反溅射)设备一样。

对台阶覆盖和在深孔中形成均匀的薄膜的另一种技术是准直射束。原子以多种角度从靶中出来,并趋于在底部填充之前填充孔的侧壁。准直器是一个物理的阻挡板它类似于具有圆的或六边孔的蜂巢。为了电中和,将其接地。以任何角度到达准直器的原子在其侧壁被俘获，而垂直角度的原子继续到晶圆的表面。准直器的厚度是原子束准直度的一个因子。

具有准直器的溅射

在高深高比的孔中,均匀的薄膜覆盖总是采用准直系统。通常地，溅射靶材料是原子研究发现,将金属引入等离子体中可产生离子。在晶圆上还施加了偏置,吸引金属离子直接进入孔中,提供更均匀的覆盖。这种工艺称为离子化淀积或I-PVD。而且在孔的底部有二次溅射(resputler)发生。首先，一层金属放下,正在进入的离子有效地溅射这底层,依次淀积在孔的侧壁上。

有4种溅射方法可用:二极管(直流)、二极管[射频(RDI)]、三极管和磁控管。磁控管溅射(magnetron)已经作为优选系统而呈现。这种系统将磁极安装在靶的背面和四周。磁铁俘获和限制电子到靶前的运动及到晶圆的运动。此外，它将可以被溅射的靶室材料的量最小化，并防止对淀积膜的污染。磁控系统对于提高淀积速率更加有效。因此，磁控系统产生的离子流(轰击靶的氧离子密度)要比传统的二极溅射系统好。其次，反应室的压力将更低，这有利于淀积膜的清洁。另外，磁控溅射系统使得靶的温度降低，有利于铝和铝合金的溅射。

磁控溅射系统

实际生产用的溅射系统各种各样。有的反应室是批次晶圆生产系统，,有的则是单品圆生产系统。大部分生产设备都有装料自锁能力。装料口就像接待室，它是局部真空的，可以保证反应室维持真空。它的优点就是提供了更高的生产率。生产设备通常可以支持一种或两种靶材，而且随着机械技术的发展，将来的设备会有更大的扩展性。

溅射工艺还能完成晶圆表面的腐蚀和清洁。将晶圆承载台放在一个不同的场压下，使得氩原子直接轰击晶圆,来完成刻蚀和清洁。这种工艺程序称为溅射刻蚀(spuuter etch)反溅射(reverse sputter)或离子铣(ionmiing)。它可清除品圆上的污染物和一层薄的膜清除污染物提高了已暴露晶圆区域与薄膜之间的电连接,同时提高了薄膜对晶圆表面其他部分的黏度。

1）双大马士革铜工艺

在20世纪90年代，IBM公司引入铜基的大马士革工艺而取代铝的金属化。铜金属化引人关注点之一是铜可以用来作为金属塞材料，产生将金属间电阻降到最小的单一金属系统。

随着集成电路达到几百兆赫兹的速度，铝金属化遇到了性能的阻碍。信号必须以足够快的速度通过金属系统，才能防止程序延误。同样，更大的芯片需要更长、更细的金属导线.这就使金属连线系统的电阻变得更大。随着接触孔数量增加，铝和硅表面之间的小接触电阳加起来变得非常重大。虽然铝提供了可以工作的电阻，它也很难淀积在具有(10:1)深宽比的通孔中。直到今天，人们已经使用了阻挡层金属方案、堆叠金属和难熔金属来降低铝金属系统的电阻。由于0.25uΩ·cm(或更小)的器件的需要，人们不得不尝试着减少附加电阻这使人们的兴趣重新转向了铜这种导体。与铝3.1uΩ·cm的电阻率相比，铜的电阻率仅为1.7μΩ·cm，导电性比铝优良。同时,铜本身就具有抗电迁移的能力,而且能够在低温下进行淀积。铜也能够作为塞材料使用。铜能够通过CVD、溅射、化学镀、电镀等方法进行淀积。除了缺乏学习曲线，其缺点包括刻蚀问题、铜还易刮伤、腐蚀，还需要隔离金属来防止铜进入硅片之中。尽管如此，IBM还有紧随其后的Motorola，都在1998年就宣布了基于铜技术的器件制造的可行性。现在所有的电路都采用铜金属化和低k介质技术开发。主要益处是提高性能和减少要求的金属层数。

2） 低k介质材料

在双大马士革技术中提过，隔开两层金属的介质是二氧化硅。然而，对于高性能电路这种材料存在一个问题。金属电阻(R)和电容(C)的联合作用就会使集成电路的信号变慢这称为系统的RC常量。对电容因素的一个主要贡献是用于隔离金属层间的材料的介电常数，该层称为中间金属介质(IMD)。

二氧化硅的介电常数(k)是3.9左右。根据SA的国际半导体技术路线图，成功的电路要求k值低至1.5~2.0的范围内。除了介电特性外,IMD还必须有一些化学和机械的特性，包括热稳定性(随后的金属工艺能带着原来的膜通过一些高达450℃的热过程)、好的刻蚀选择性、无针孔、对耐受芯片应力足够的适应性和与其他工艺的可匹配性。

人们已经开发了一些低k介质材料以满足USI电路的需要。下图中列出了这些材料及其介电常数，主要分类是氧化硅基材料、有机基和它们的变种。基于PAE[poly(alylene)thers]或 HOSP( hydrido-organic siloxane polymers)的有机材料具有可以旋转涂敷( spin-on)的优势。旋转涂敷工艺提供了优异的均匀性和平坦性，并比CVD工艺成本更低。

低k材料(源自:Future Fab International)

3） 双大马士革铜工艺

从铝到铜金属化的转变不是一个简单的材料转换。铜有其自身的一系列问题和挑战。它不容易用湿法和干法技术刻蚀。铜与硅有大的接触电阻。它容易扩散穿透二氧化硅，并进入硅结构。在那里，它能使器件性能退化并产生结漏电问题。铜不能很好地黏附在二氧化硅表面，会引起结构问题。这些挑战导致了独特的、高产能的工艺开发,该工艺专门用于克服铜的问题它的特点包括光刻工艺、低k阳挡层或衬垫层工艺的开发、铜电镀和化学机械抛光工艺。大马士革工艺的概念很简单。首先用光刻工艺在介质层表面形成一个沟槽，并在沟槽里淀积所要的金属。一般情况下,淀积的金属会溢出沟槽这就需要CMP工艺来再次使表面平坦化。因为沟槽宽度限定了金属宽度，这个工艺可以实现优异的尺寸控制。它消除了接下来金属淀积的典型金属刻蚀工艺所带来的差异。

双大马士革(镶嵌)工艺

实际上，该工艺更复杂一点。在一个多层金属系统中，必须有一层直接将第一层金属与器件电连接。必须由第二次图形化工艺来产生携带第二层金属的沟槽，因此称为双大马士革(dual-damaseene)。下图描述了一个典型的连接两层金属的双大马士革工艺。它从已经有一层金属的地方开始。淀积一层低k介质并用CMP工艺对其平坦化。用图形化工艺在介质层中产生一个通孔。第二次图形化工艺导致介质降低，并在表面开出更宽的“台阶”(stepback)槽。这个图形留下开口更宽的顶层盆，它可以允许足够的宽度为铜条携带要求的电路等级。这个顺序提供了填充通孔和形成铜金属导线一步完成的优势。基于这一基本的双大马士革工艺有一些变形方式，每种都是一个窄的通孔和为金属填充而备的较宽的沟槽开口来结尾。

4）阻挡层或衬垫层

前面已提及铜容易扩散穿过二氧化硅层，并且如果它进入电路的器件则可能引起电性能问题。通过在通孔底部和侧面淀积一个衬垫层(iner)可以解决这个问题。使用的典型材料是钽(Ta),厚度为50~300。依据材料,或者使用溅射,或者使用CVD淀积来产生阻挡层或衬垫层。这些通孔深宽比非常大，在整个通孔和沟槽内表面产生均匀薄膜的工艺是个很大的挑战。

具有氨化钽阻挡层的单层双大马士革结构(源自:Wolf and Tauber ,Microchip Manufacturing ,lattice Press.)

5） 种籽层

可以使用溅射或CVD淀积来淀积铜，但是电化学镀膜(ECP)已成为优选的淀积方法用ECP生产均匀的、无空洞的铜薄膜要求在通孔/沟槽洞里有一个起始的“种籽"(seed)层使用PVD技术淀积在通孔中的铜种籽(300~2000?)。正像在阻挡层或衬垫层淀积中一样，在一个非常大的深宽比通孔内产生一个均匀层是个挑战。

六、电化学镀膜

由于电镀的低温和低成本，它已成为产生铜淀积的方法“。如果用于低k介质层，必须是低温。种籽层必须均匀地覆盖在通孔/沟槽的底部和侧面，以确保铜金属导线的物理和电特性均匀。铜的电镀已成为印制电路板(PCB)主流工艺几十年了。将晶圆悬在含硫酸铜(CuSO₄)的池中，并和阴极(负电极)相连。通过施加电流，池中的成分分离。铜镀在晶圆外面，同时氢气在阳极释放。一个关注点是晶圆整片的均匀性。晶圆表面上的材料和结构变化会降低电流分布的均匀性，其结果可能是不均匀的生长和密度。另一个关注点是在开口边缘处形成斜角。可通过淀积后分别的清洗步骤解决这一问题。晶圆表面的不均匀区域在CMP工艺中将有不同的去除速率。生产级的ECP系统将包括晶圆预清洗、电镀部分、斜角去除和退火。

铜电镀示意图

七、化学机械工艺

在半导体工艺中,有几步使用化学机械工艺(CMP)。前期文章讲述了它在硅晶圆原材料平坦化的应用。后期文章回讲述它在工艺中平坦化品圆表面,其目的是为了提高光刻精度。铜后CMP是一个类似的工艺,但是有不同的表面要被平整和平坦化。在铜电镀过程中,通孔或沟槽孔过度填充以确保沟槽被完全填充。在进行下一步工艺之前，必须通过去除溢出的铜将表面重新平整。

八、CVD 金属淀积

2） CVD 难熔金属淀积

由于低压化学气相淀积(LPCVD)具有诸多优点，因此为金属淀积提供了第三种选择LPCVD有许多优点，它不但不需要造价昂贵、维护复杂的高真空泵，而且提供了共形台阶覆盖和高的生产效率。最常用CVD淀积的难熔金属膜是钨(W)。

钨可以用于各种元件构造,包括接触阻挡层、MOS管的栅极互连和通孔塞。通孔填充是形成有效的多金属层系统的关键。绝缘层比较厚，而通孔相对细一些(深宽比大)。这两个因素有助于较难的连续金属淀积通孔，而且不会使通孔中的金属变细。选择CVD淀积钨塞来填充整个通孔，而且为接下来的导电金属层淀积提供了平整表面。钨作为阻挡层金属，它的淀积可以通过硅与六氟化钨(WF₆)气体进行反应。其反应式为

2WF₆ +3Si-2W+3SiF₄

钨还可以通过 W。有选择地反应淀积在铝和其他材料上,该工艺称为衬底缩减(substratereduetion)。钨可以通过WF₆和H₂生成，其反应式为

WF₆+3H₂→W+6HF

以上所有淀积都是在LPCVD系统中进行，温度大约为300℃。这可以与铝金属化工艺相兼容。

硅化钨和硅化钛层的工艺反应式为

WF₆+2SiH₄→WSi₂ + 6HF + H₂

TiCl₄+2SiH₄→TiSi₂+4HCI +2H₂

九、金属薄的用途

1）MOS 栅极和电容器极板

大多数电器元件都依靠电流的流动来工作。然而电容器是一个例外。它(见第16章)由两个被绝缘电介质层隔开的电极板导电层所构成。在大多数设计中，上部的电极板是导体金属系统的一部分。关于电容器参数关系的讨论已在前面有说明MOS晶体管就是一个电容器的结构，其上部电极称为栅极(ate),它在MOS集成电路中起着非常关键的作用。

2） 背面金属化

为了封装，有时金属层被溅射到品圆的整个背面上。这层金属作为热的互连层或特定封装工艺的压焊层。可使用金属包括金、铂、和铜，后面将论述。

十、 真空系统

在微芯片制造最初，仅有两种基于真空的工艺:铝蒸发和背金。如今，大约有四分之一的工艺是在真空或低压中进行的，其中包括光刻曝光、剥离和刻蚀系统、离子注人、溅射工艺、LPCVD、PECVD和快速热处理。此外，对于带真空锁的装卸台和传输台，自动处理要求在低压环境中进行。真空反应室提供没有污染气体的工艺条件。在薄膜淀积工艺中，真空环境增加了淀积的原子和分子的平均自由程，这提高了薄膜淀积的均匀度和可控性。LPCVD是在低至10托(中真空)的压力范围内进行的，然而其他工艺是在低至10-托(高真空到超高真空)的压力范围内进行的。中真空可以通过机械真空泵来获得。而在高真空工艺反向室，这些机械泵可以用在起初的减压阶段。在这种情况下，将其称为粗抽泵(roughingpump)。另外，我们还可以将机械真空泵用在高真空泵系统的出气端，帮助气体分子从泵转移到废气排放系统。

在粗真空建立之后，高真空泵接替完成最终的真空的建立。这种高真空泵可以是油扩散泵(ail diusion)、低温泵(eryegenie)、离子泵(ion)或涡轮分子泵(tutomeleeular)。无论是哪种泵，它们都是由特殊材料制成的，不会向系统气(outgs)，破坏真空。典型材料有304号不锈钢、无氧高导性铜(OFHC),科瓦铁镍钻合金钛、硅酸玻璃、陶瓷、钨、金和某些低挥发的人造橡胶。有些泵用于抽取腐蚀性和毒性气体或反应后的副产品，它们必须对内擘无腐蚀。而且，我们在维护这些泵时要十分小心在选择和使用泵时有许多原则，它们是:

• 要求的真空度范围

• 所抽气体(像氢气一样轻的气体很难被抽出)。抽气速率

• 总的抽气量

• 处理冲击负载的能力(周期性外溢气体

• 抽取腐蚀性气体的能力

• 服务和维护要求

• 停机时间

• 成本

系统压力是指在封闭环境中，气体原子或分子在分子间力作用下，撞击反应室壁从而产生的压力。系统压力减小要求反应室内的气体移出。这基本上是由泵来完成的。首先，在泵内部，建立较低的压力，允许工艺反应室的气体流人泵，从而抽走整个系统的气体。在非常低的气压下，反应室内物质很少，继续减压就要求系统既无泄漏.也不能继续充进气体升压。某些系统采用收集器来阻止泵室中的材料回流(backstreaming)到反应室。

1） 干机械泵

替代早期油泵的是干机械泵(drymechanicalpump)。由于油吸附尾气，油基泵是一个污染源。有毒气体引出了特别的安全问题。干泵是基于罗茨式泵“roots"设计的。这些螺旋式或凸轮式(claw)设计,机械地“攫取”(grab)气体，从而在高真空泵接替之前降低反应室的压力。

2）涡轮分子高真空泵

涡轮分子泵在设计上与喷气式飞机涡轮引擎相似。带有开口的一系列叶片，在中心轴上高速旋转(24000~36000rpm)。来自反应室的气体遇到第一个叶片的，然后与旋转中的叶片碰撞获得动量。动量的方向是向下指向下一个叶片的，相同的情况重复发生。这个循环的结果使气体从反应室排出。这个动量转移的作用与油扩散泵抽气原理一样。涡轮分子泵的主要优点是没有油的回流，无须再填充油，其他优点是高可靠性且可使压力降至高真空范围。它的缺点是相比油扩散泵和低温泵抽气速率较低，而且由于高速旋转而容易产生振动和磨损。涡轮泵的附带泵是拖曳式(dragype)泵。气体分子被转筒或转盘弹出，而不是动叶片或静叶片的作用结果。

涡轮分子泵的原理

这些组合(combination)泵可以在高气压下排气。用于腐蚀性气体工艺的涡轮泵要求在转子和定子有涂层和/或给泵加热，阻止气体形成能够淀积在泵部件的固态颗粒。

参考文献：

(客服电话4001021226)

销售 | 租赁 | 定制

爱蛙帮您找到最合适的光传感解决方案