Винтовые вакуумные насосы для производства полупроводников
В сверхточном мире производства полупроводников вакуумные системы являются незамеченными героями. Они создают и поддерживают первозданную среду, необходимую для таких важных процессов, как химическое осаждение из паровой фазы (CVD), травление и ионная имплантация. Однако, когда вакуумный насос выходит из строя или работает неэффективно, это не просто вызывает незначительную задержку; это может привести к катастрофическим потерям производительности, дорогостоящим простоям инструментов и загрязнениям, которые ставят под угрозу целые производственные партии.
В этом руководстве подробно описаны пять наиболее распространенных и дорогостоящих проблем с вакуумными насосами на заводах по производству полупроводников. Мы изучим их основные причины, предложим действенные решения и объясним, как выбор правильной технологии насоса с самого начала является наиболее эффективной профилактической стратегией.
1. Загрязнение углеводородами и обратный поток
Проблема: это основной фактор, снижающий производительность во внешних процессах. Углеводороды из насосных масел могут возвращаться из насоса в сверхчистую технологическую камеру, загрязняя пластины. Эти загрязнения создают дефекты в наносхемах, что приводит к выходу устройства из строя и снижению производительности.
Коренные причины:
Использование традиционных пластинчато-роторных вакуумных насосов с масляным уплотнением или диффузионных насосов в чувствительных приложениях.
Деградация насосного масла из-за высоких температур или реакции с технологическими газами.
Неадекватные или неисправные системы продувки и холодные ловушки.
Решения:
Устранить источник: Переход на технологию сухого вакуумного насоса. Сухие вакуумные насосы, в которых в насосной камере не используется уплотнительное масло, полностью исключают риск обратного потока углеводородов.
Используйте фильтрацию на месте использования. Установите и поддерживайте эффективные входные ловушки, адсорберы или каталитические нейтрализаторы, предназначенные для улавливания определенных загрязняющих веществ.
Оптимизируйте техническое обслуживание. Для процессов, в которых сухие насосы пока невозможны, внедрите агрессивный и частый график замены масла, используя только высокочистые жидкости полупроводникового класса.
2. Коррозия и химическое воздействие.
Проблема: в полупроводниковых процессах используются очень агрессивные газы, такие как фтор, хлор, трихлорид бора и гексафторид вольфрама. Эти газы и побочные продукты их плазмы могут быстро вызвать коррозию внутренних компонентов насоса, таких как роторы, статоры и подшипники, что приводит к внезапному отказу, образованию металлических частиц и нестабильной работе насоса.
Коренные причины:
Стандартные материалы насоса (например, стандартная сталь или алюминий) несовместимы с химическими процессами.
Недостаточный или неподходящий поток продувочного газа (например, азота) для продувки агрессивных газов через насос.
Попадание влаги, которая может в сочетании с технологическими газами образовывать сильнокоррозионные кислоты.
Решения:
Укажите коррозионностойкую конструкцию: выбирайте насосы с никелированными, тефлоновыми или керамическими внутренними деталями. Для экстремальных условий применения выбирайте насосы, полностью изготовленные из коррозионностойких сплавов.
Обеспечьте правильную сухую продувку: Внедрите непрерывную регулируемую систему продувки инертным газом. Это создает защитный барьер и помогает транспортировать химически активные побочные продукты через насос до того, как они смогут отложиться или подвергнуться коррозии.
Контролируйте влажность: используйте загрузочные замки и убедитесь, что насос и выхлопные линии правильно прогреты, чтобы предотвратить образование конденсата.
3. Генерация и выделение частиц
Проблема: сам вакуумный насос может стать источником загрязнения твердыми частицами. Частицы могут образовываться в результате внутреннего износа (например, деградации подшипника) или в результате отрыва хлопьев затвердевших технологических отложений. Эти частицы могут мигрировать вверх по потоку, загрязняя камеры и пластины.
Коренные причины:
Механический износ насосов с контактирующими деталями.
Накопление и последующее отслаивание технологических остатков (например, оксидов, нитридов) внутри насоса.
Использование внутренних смазок, которые могут разлагаться и образовывать частицы.
Решения:
Выбирайте насосы с бесконтактной технологией: такие насосы, как винтовые или кулачковые насосы, имеют синхронизированные роторы, которые никогда не соприкасаются, что значительно снижает образование частиц из-за износа.
Осуществляйте очистку на месте: выбирайте модели насосов, которые позволяют выполнять автоматизированные процедуры очистки на месте (CIP). Это безопасно растворяет и удаляет внутренние отложения без разборки, сохраняя насос чистым и восстанавливая его производительность.
Мониторинг выхлопных газов насоса: установите счетчики частиц на выхлопных линиях насоса, чтобы заранее контролировать выход твердых частиц из насоса и планировать техническое обслуживание, прежде чем это станет проблемой.
4. Низкая надежность и длительное время простоя на техническое обслуживание.
Проблема: незапланированные отказы насосов приводят к внеплановым простоям инструмента, что чрезвычайно дорого обходится на предприятии с высокой загрузкой. Частое и длительное техническое обслуживание также снижает общую эффективность оборудования (OEE).
Коренные причины:
Насосы не рассчитаны на круглосуточную работу полупроводников.
Отсутствие мониторинга состояния приводит к реактивному (а не профилактическому) техническому обслуживанию.
Сложные конструкции насосов, обслуживание которых сложно и трудоемко.
Решения:
Инвестируйте в надежные насосы полупроводникового класса. Выбирайте насосы, специально разработанные и изготовленные для непрерывной работы в суровых производственных условиях, а не перепрофилированные промышленные модели.
Внедряйте профилактическое обслуживание: используйте насосы со встроенными интеллектуальными датчиками, которые контролируют температуру, вибрацию и мощность двигателя. Усовершенствованные контроллеры могут отслеживать эти данные, чтобы прогнозировать сбои на несколько недель вперед.
Конструкция, обеспечивающая удобство обслуживания: выбирайте насосы с модульной конструкцией, которая позволяет быстро заменять быстроизнашивающиеся компоненты, такие как подшипники или уплотнения, сводя к минимуму среднее время ремонта (MTTR).
5. Неэффективное потребление энергии.
Проблема: вакуумные насосы являются одними из крупнейших потребителей электроэнергии на предприятии. Старые или неэффективные конструкции насосов работают с постоянной скоростью независимо от потребностей процесса, тратя огромное количество энергии и увеличивая выбросы углекислого газа на заводе и эксплуатационные расходы.
Коренные причины:
Использование насосов с фиксированной скоростью с дроссельными клапанами или байпасными линиями.
Негабаритные насосы работают далеко от оптимальной точки эффективности.
Отсутствие управления энергопотреблением на системном уровне.
Решения:
Внедрите технологию частотно-регулируемого привода (ЧРП): винтовой вакуумный насос с ЧРП может точно регулировать свою скорость в соответствии с газовой нагрузкой в реальном времени. Это может снизить потребление энергии на 40-60% по сравнению с насосом с фиксированной скоростью.
Подберите правильный размер вашего насоса: поработайте с инженерами по применению, чтобы выбрать насос, который будет работать с максимальной эффективностью в соответствии с вашими требованиями к базовому давлению и расходу конкретного технологического процесса.
Рассмотрим рекуперацию тепла: работа сжатия в насосе генерирует тепло. Усовершенствованные системы могут улавливать эту тепловую энергию для использования в других частях объекта.
Почему винтовые вакуумные насосы Wordfik серии DVS являются идеальным выбором для производства полупроводников
Для решения пяти критических проблем, описанных выше, требуется нечто большее, чем просто стандартный насос; это требует решения, разработанного для уникальных задач полупроводниковой промышленности. Безмасляный винтовой вакуумный насос Wordfik серии DVS с самого начала был разработан именно для этого решения.
Максимальная чистота и упреждающий контроль загрязнения. Являясь настоящим 100% безмасляным насосом, серия DVS исключает риск углеводородного загрязнения в его источнике. Важно отметить, что встроенная оптимизированная система продувки азотом обеспечивает точную и непрерывную продувку насосной камеры. Это активно предотвращает конденсацию и накопление коррозийных или образующих частицы побочных продуктов процесса, сохраняя производительность при самых чувствительных процессах осаждения и травления.
Непревзойденная химическая стойкость: насос DVS, оснащенный современными покрытиями и устойчивыми к коррозии материалами на всех смачиваемых поверхностях, выдерживает самые агрессивные химические вещества в отрасли, обеспечивая длительный срок службы и надежность.
Разработано для обеспечения чистоты: бесконтактные винтовые роторы сводят к минимуму образование частиц, а варианты автоматической очистки на месте (CIP) предотвращают образование отложений, снижающих производительность, поддерживая чистоту перекачиваемой среды.
Максимальное время безотказной работы благодаря интеллектуальному мониторингу. Созданный для непрерывной работы и обладающий прочной конструкцией, насос DVS предлагает больше, чем просто надежность. Его встроенное подключение к Интернету вещей и интеллектуальные датчики позволяют в режиме реального времени удаленно отслеживать критические параметры работоспособности, такие как температура подшипников, вибрация и нагрузка двигателя. Это позволяет проводить по-настоящему профилактическое обслуживание, предупреждая вашу команду о потенциальных проблемах до того, как они вызовут незапланированные простои, тем самым максимизируя доступность вашего инструмента и общую эффективность оборудования (OEE).
Интеллектуальная эффективность: насос DVS, оснащенный высокоэффективным частотно-регулируемым приводом (VFD), динамически регулирует скорость в соответствии с потребностями процесса, обеспечивая значительную экономию энергии и более низкую совокупную стоимость владения.
В производстве полупроводников вакуумный насос является важнейшим компонентом целостности вашего технологического процесса. Выбор такого насоса, как серия Wordfik DVS, специально созданного для решения этих основных проблем отрасли, — это инвестиция в производительность, время безотказной работы и операционное совершенство.
