目前半导体芯片生产设备工艺条件主要有以下几种:
1.工艺环境要求纯真空条件,如电子束光刻,电子束激光焊,离子注入,刻蚀,磁控溅射等设备,是通过电子或者离子等对晶圆进行工艺,而要保证这些粒子拥有足够的平均自由程,以及不被其他微观粒子引起放电、参杂、电离等破坏工艺的影响,这就需要在一个密闭的纯真空腔室里面进行工艺;
2.工艺环境要求有易燃易爆、有毒等危险气体氛围的情况,比如液相外延,有需要在纯氢气氛围下加热进行工艺,有的需要在含砷等剧毒气体氛围下加热进行工艺;比如扩散炉、碳化硅外延炉、立式炉等,一般会有氢气,氧气,氨气,砷等,而且基本都需要在高温条件下进行工艺,这也需要一个密闭的气密性足够好的腔室里面进行工艺;
因此,大部分的半导体芯片生产设备都有一定的真空或者气密性的要求,这对设备的工艺腔体,真空及气路管道,接头,阀门等气密性提出了严格的要求,下面就介绍设备装调过程中,对设备进行真空气密性检测的仪器——氦质谱检漏仪:
氦质谱检漏技术是真空检漏领域里不可缺少的一种技术,由于检漏效率高,简便易操作,仪器反应灵敏,精度高,不易受其他气体的干扰,在电阻炉检漏中得到了广泛应用。氦质谱检漏仪是根据质谱学原理,用氦气作示漏气体制成的气密性检测仪器。由离子源、分析器、收集器、冷阴极电离规组成的质谱室和抽气系统及电气部分等组成。
氦质谱检漏仪
氦质谱检漏仪的介绍和使用步骤(以INFICON氦质谱检漏仪为例);
1.首先将检漏仪的检漏口连上需要检漏的封闭腔体或者封闭管道,检漏仪的接口一般是KF25的,根据需要检漏部分的接口自行匹配接头和管道;
氦质谱检漏仪实物
2.接通电源,将设备开关按到“ON”开机状态;
开启检漏仪
3.设备开启后,内部涡轮分子泵会开始加速,这个阶段只需安静等待,等其内部分子泵加速完成即可;
检漏仪内部分子泵加速
4.设备分子泵加速完成后,界面会显示“STAND-BY"的界面,这个时候按最左边的按钮”START"即可开始抽真空;
检漏仪分子泵加速完成
检漏仪开始抽真空准备检漏
5.开始工作后界面会显示两个关键信息,即面板上面显示的是被测部分的漏率,面板下面显示的是被测部分当前的真空度,一般真空度小于2Pa,漏率小于-8的时候才有检漏的必要,不然就是大漏,检测意义不大(大漏建议充微正压氮气听漏气声音判断漏点);
达到检漏条件
6.当显示面板中漏率和被抽部分本底真空变化不大时即可开始检漏,此时按中间按钮“ZERO"使检漏仪处于待检状态;
开始检漏
7.接通氦气,一般都是采用移动式的氦气瓶,其瓶口一般必须装有手动阀,减压阀和压力表,调节氦气压力,同时氦气检漏管口需配流量调节阀或者接喷枪,调节流量即可开始检漏;
检漏氦气瓶
检漏氦气瓶必备配件
8.将氦气按照顺序逐一排查腔体法兰接口,管道阀门等连接处,有漏的地方界面漏率会升高(注意每测一处后需要等待一会再检测下一处接头);
氦气检漏管口及流量控制阀
9.检测一两遍确定不漏后即可关闭检漏仪,即按最右边的”STOP"按钮,停止仪器工作;
停止检漏
10.由于检漏仪工作时对被检部分进行抽真空了,因此检漏停止后需要对被检部分进行充气,即长按“STOP”按钮,让检漏仪对被检的部分进行充气到常压;
11.关闭检漏仪电源,关闭氦气瓶阀门,整理线缆和管路。
氦质谱检漏仪使用常见问题及注意事项:
a.氦气比空气质量轻,一般遵循从上往下逐一排查的原则,避免误判或错判漏点;
b.氦气流量需调节的比较微量,一般将管口对着额头感觉到有气就行,或者将管口插入酒精瓶,有缓慢冒泡即可,氦气开大了飘的范围太广,无法准确找到漏点;
c.使用检漏仪时最好不要再开启被检设备本身的真空泵组,这样容易损伤检漏仪;
其余检漏方法:
1.RGA(残余气体分析仪)检漏,真空要求高的地方比较普遍;
2.充氢气,用手持式氢气探测器(一般不推荐,非常规操作);
3.检漏液,一般用于较小的口径,如管接头等,充微正压气体观察冒泡;
4.喷酒精,一般无法判断时也常用酒精喷洒接头,观察真空值是否变化;
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