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真空培训教材编写：潘家荣 大部分半导体设备在真空状态下工作，因此，对从事半导体设备维修的设备人员来说，了解真空尤为重要，下文主要介绍一些真空方面的知识。一， 真空的概念 1， 什么是真空呢？一句话，就是当容器里的气压低于标准大气压时，即为真空现象。其标准的定义为： 在标准温度和压力下，当一升容积的容器里的气体分子数少于2.71022个时，就 产生了真空现象。2， 真空度密封容器里气体稀薄的程度。3， 真空度的几个常见单位Torr . mTorr . mbar . Pascals . PSI 等1ATM = 760 Torr = 14.7 PSI = 1013 mbar1Torr = 1000 mTorr1mbar = 100 Pascals具体看下表。4， 真空区域的划分 粗真空 760 10 Torr 低真空 10 10-3 Torr 高真空 10-3 10-8 Torr 超高真空 10-8 10-12 Torr 极高真空 10-12 Torr5， 高度与真空的关系一般认为，宇宙中的真空度为 极限真空。因此，高度与真空便有了对应关系。 50000 feet (15000米) = 100 Torr 300000 feet (90000 米) = 10-3 Torr (1 mTorr) （粗真空 ） 750000 feet (230000 米) = 10-6 Torr （高真空 ） 2000000 feet (600000 米) = 10-8 Torr （超高真空） 13000000 feet (4000000 米) 10-12 Torr (极高真空)二， 真空在半导体工业中的应用 随着半导体工业的发展，电路的集成度越来越高，线条越来越细，光刻的次数也越来 越多，生产中使用的真空设备也越来越多。 1， 分立器件工艺，所做电路比较简单，线条一般比较宽，线间距较宽，粉尘及杂质 气体对其影响较小，基本不用真空设备。2， 双极电路工艺，稍微复杂一些，线条也相对较细，线间距稍细，粉尘及杂质气体 的影响开始显现，所以，关键工序都使用了真空设备。3， MOS电路工艺，基本是目前最复杂的电路，线宽一般在1之下，线间距很 细，粉尘及杂质的影响很大，因此，除光刻之外，大部分使用了真空设备。 线宽 从十几个变化到1之下，真空在工艺中的重要作用，从下面的资料可见一斑：1， 在10-6Torr压力下，以每秒100层单分子层的速度淀积，污染气体同时也会在此 表面形成，杂质的最终淀积比例大约为1。2， 在10-5Torr压力下，以同样的速度进行的淀积，杂质的最终淀积比例大约为 10。3， 在10-4Torr压力下，以同样的速度进行的淀积，最终的产品带入的杂质大约为50。 真空在半导体工业中的主要应用如下：1， 增加主自由通道的安全性。（注入机）2， 减少反应腔体内的反应气体的密度。（P5K CVD，ETCH，LPCVD炉管）3， 减少分子碰撞的频率。（注入，渐射）4， 可以产生等离子体。（ETCH，P5K CVD，渐射）三， 实现真空的方法 真空泵依据可以实现真空的能力分为高真空泵和低真空泵： 低真空泵：1，真空油泵 2，干泵 3，吸附泵 高真空泵：1，分子泵 2，冷凝泵 3，扩散泵 4，钛泵： a, 热钛泵 b, 冷钛泵名词解释： 本底真空 能满足设备正常工作所需的最低真空。 漏率 设备腔体到达本底真空后，停止抽气，大气通过腔体的缺陷向 真空空间漏气的速度。 抽速 在一定温度和压力下，单位时间内，泵从被抽腔体抽走的气体 体积称作抽速。 极限真空 真空泵的入口端，经过充分抽气后，所能达到的稳定的最低压 强，称极限压强或极限真空。油泵的抽速： z n L S几= KV （D2 d2 ）(升/秒) 24104 S几 泵的几何抽速，由泵的几何参数决定的抽速值； Z 旋片的数目； n 泵的转速，转/分； D 泵腔的直径，厘米； d 转子直径，厘米； L 泵腔的深度，厘米； KV 泵腔的容积利用系数。它表示吸气终止时吸气空间容积与泵腔几何 容气腔容积之比。分子泵的抽速： Smax = （RT/2M）1/2 F W R 气体常数； T 绝对温度； M 气体分子量； F 叶片通导面积，cm2； W 何氏系数。扩散泵的抽速： S = 1/4 c A c 分子的平均速度； 气体分子扩散到蒸汽中的全部扩散面积。冷凝泵的抽速：（单位面积） /av/4 f/(1f) S S 1/A 单位面积抽速； F 粘着系数； V1av 分子平均速度。四， 气体沿导管的流动1， 在高压强下气体沿导管的流动 气体尊守理想气体的基本定律，单位时间内流过道管的克分子数： d/dt = (P21P22) d4 / RT 256L 内摩擦系数； L 管长； d 管经； P1，P2 管两端的压强；2， 低压强下气体沿管道的流动 低压强下气体的流动规律与高压强下完全有别，单位时间内流过导管任意截面积的 气体流量 Q = PV = MRT/ = （ P1 P2）/W = U（P1 P2） 该公式完全象闭环电路的电路公式，因此，我们称：W为导管的流阻，U为导管的流 导，（P1 P2）为导管的压差，有： W = 1/U = （P1 P2）/Q 可以推导出： S0 = U /（1U/S泵） S0 容器出口处的抽速； S泵 泵的抽速。1， 当U S泵时，则S0 U 即容器