運用普旭(Busch)的最新真空技術,可以降低晶圓處理40%的操作成本

奧得河畔法蘭克福 (Frankfurt) , 德國 位于德國法蘭克福的高性能微電子創新研究所(IHP)是萊布尼茨協會的會員。它開展硅基系統、最高頻率集成電路以及無線和寬帶通信技術領域的研究和開發。該研究所的研究重點是面向電信、半導體和汽車工業、航空航天、遠程醫療和自動化技術的商業問題和解決方案。該研究所也已發展成為國際公認的硅鍺技術能力中心。IHP選擇了來自普旭(Busch)設計的最先進的中央真空系統來為潔凈室提供真空。全自動真空系統可為80個源自不同部門的真空消耗室提供所需的真空以保持或處理晶片。
圖1:: 真空用于在顯微鏡下保存晶圓進行測試
圖1:: 真空用于在顯微鏡下保存晶圓進行測試

IHP為學術界和工業界提供了重要的橋梁。與柏林勃蘭登堡地區的大學和應用科學大學結合的這所聯合實驗室合作尤其成功。作為一個公共研究機構,它由勃蘭登堡州和德國聯邦政府資助。IHP雇傭了來自20多個國家的300名員工。大約有一半的員工是科學家,主要是工程師和物理學家,他們從事跨學科和以應用為導向的研究。創新研究中心的核心是擁有1000平方米一級潔凈室的潔凈室大樓,晶片是在這里以類似于工業條件制備的。晶片試生產的開發是為了研究工業生產晶片的可能性。用于晶片生產的所有的潔凈室中共有80個真空消耗區。例如,這些消耗區簡單來說就是真空鑷子,員工手動操作以觀察晶片。用于運送晶片或將其放置在指定位置以便進行進一步加工的處理設備也連接到該設施的真空網絡。此外,在顯微鏡上不同的真空夾持裝置(圖1)使用(圖1)于蝕刻和涂布過程,或在光刻系統中。

自1999年搬入法蘭克福東勃蘭登堡科技園區的新大樓后,一套由3臺相同的液環真空泵組成的真空裝置已經投入使用。然而,IHP的團隊對這個解決方案并不滿意。首先,這些真空泵需要水作為操作液體。在這種情況下使用脫鈣、脫礦質水,需要花力氣和相關成本。其次,這些真空泵不能調節,因此在無法根據實際真空需求調節時消耗不必要的能源。由于潔凈室的所有工藝步驟都依賴于中央真空的供應,所以團隊也擔心可靠性,尤其是備件的供應可靠性變得越來越重要。

因此,在2016年,他們開始尋找一種最先進的新型的真空技術,可以盡可能實現經濟運行,并保證最高程度的可靠性。


圖2:真空系統為潔凈室提供真空

他們選擇了一套來自普旭(Busch)的配備了3臺COBRA NX螺桿真空泵(圖2)的真空系統。2016年12月,這個系統被一個泵一個泵分步安裝,當新系統開始運行時,現有的液環真空泵被拆除。

COBRA NX螺桿真空泵(圖3)使用干式壓縮,所以他們不需要任何操作液體來產生真空。這種無接觸式的運行技術,兩個螺桿向相反的方向旋轉,不互相或也不與腔體接觸。螺桿與腔室縫隙小,所以不需要任何操作液來密封。這種技術還具有絕對免維護的優點,即不需要更換易損部件。


圖3:COBRA NX干式螺桿真空泵的橫截面

所有3臺安裝的COBRA NX螺桿真空泵的速度都可根據需要進行控制和操作。這確保了唯一的真空泵在運行時,實際需要保持的50到60毫巴的真空水平。真空系統的尺寸是這樣的,兩個COBRA NX真空泵在100%輸出足夠滿負荷運行。第三個真空泵作為備用,以增加可靠性??刂葡到y確保所有三個真空泵都有相同的工作時數,使它們均勻地加載??刂葡到y是自給自足的,并保證所需的真空度保持不變。反過來,自調節控制系統連接到建筑控制技術,它記錄了可能發生的任何問題,并可用于調用不同的參數。

真空系統一年到頭24小時運轉。它是潔凈室大樓設施的一部分,與其他供應工具,如壓縮空氣供應、冷卻水處理、煙霧洗滌器或供電單元一起位于一樓。所有這些供應單位都位于一個干凈的房間里。額外的系統如散熱器、冷卻器和變壓器位于二樓,而潔凈室大樓的實際核心區域在三樓;這是制作晶片的所有過程步驟發生的地方。

在剛開始的幾個月后,他們就已經看到運營成本下降了40%。這也是可能的,因為COBRA NX螺桿真空泵由于其高效率的因素需要較少的電機功率;因此,他們可以使用較小的電機尺寸,而不是液環真空泵。速度控制可精確地調整實際需要;由于技術原因,液環真空泵不可能進行速度控制。此外,水作為一種操作流體的成本和所有相關的準備和循環的能源費用不再適用。因此,利用普旭(Busch)的最先進的真空技術,可以使真空供應更加經濟和可靠。


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