位于德國法蘭克福的高性能微電子創(chuàng)新研究所(下文簡稱IHP)開展硅基系統(tǒng)、高頻率集成電路以及無線和寬帶通信技術(shù)領(lǐng)域的研究和開發(fā),其研究重點(diǎn)是半導(dǎo)體、電信、汽車行業(yè)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)化技術(shù)和航空航天相關(guān)業(yè)務(wù)問題和解決方案。該研究所是德國萊布尼茲協(xié)會(huì)的成員發(fā)展成為國際認(rèn)可的硅鍺技術(shù)能力中心。
IHP選擇了先進(jìn)的中央真空系統(tǒng),為潔凈室提供真空,其全自動(dòng)真空系統(tǒng)可以為來自不同部門的80個(gè)真空消耗室提供所需的真空度,以容納或處理晶圓。
IHP為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的緊密鏈接提供了重要的渠道,它與柏林勃蘭登堡地區(qū)的大學(xué)和應(yīng)用科學(xué)大學(xué)結(jié)合,合作極為成功。
IHP的數(shù)百位員工來自全球二十多個(gè)國別,其中約有一半的員工是科學(xué)家,主要是工程師和物理學(xué)家,他們從事跨學(xué)科和以應(yīng)用為導(dǎo)向的研究。IHP創(chuàng)新研究中心的核心,是擁有1000平方米一級(jí)潔凈室的潔凈室大樓,而晶片就是在這里以類似于工業(yè)條件制備的。晶片試生產(chǎn)的開發(fā),是為了研究工業(yè)生產(chǎn)晶片的可能性。用于晶片生產(chǎn)的所有的潔凈室中,共有80個(gè)真空消耗區(qū)。這些消耗區(qū)通俗點(diǎn)來說就是真空鑷子,員工手動(dòng)操作以觀察晶片的狀態(tài)。用于運(yùn)送晶片或?qū)⑵浞胖迷谥付ㄎ恢靡员氵M(jìn)行進(jìn)一步加工的處理設(shè)備,也連接到該設(shè)施的真空網(wǎng)絡(luò)中。此外,在顯微鏡上不同的真空夾持裝置,普遍應(yīng)用在蝕刻和涂布過程,或在光刻系統(tǒng)中。
從1999年搬入法蘭克福東勃蘭登堡科技園區(qū)的新大樓以來,該機(jī)構(gòu)已使用了由多臺(tái)液環(huán)真空泵組成的真空裝置。但是,IHP團(tuán)隊(duì)對(duì)此解決方案并不滿意。首先,這些真空泵需要用水作為操作液體,在這種情況下,就得使用脫鈣和軟化水,需要付出額外的工作量和成本。其次,這些真空泵不能調(diào)節(jié),因此不能根據(jù)實(shí)際真空需求調(diào)節(jié),環(huán)保性較差。由于潔凈室中的所有處理步驟都取決于中央真空的供應(yīng),因此科研團(tuán)隊(duì)也特別關(guān)注可靠性,尤其是備件供應(yīng)的可靠性越來越受到重視。
鑒于液環(huán)泵的種種弊端,他們開始尋找一種先進(jìn)的真空技術(shù),該技術(shù)可以較大程度地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,并確保高可靠性。最終他們選擇了一套配備了3臺(tái)螺桿真空泵的真空系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的每個(gè)泵分步進(jìn)行安裝,當(dāng)新系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí),現(xiàn)有的液環(huán)真空泵被完美地替代了。
該系統(tǒng)的3臺(tái)螺桿真空泵均可以根據(jù)實(shí)際狀況的需要進(jìn)行控制和操作,這樣可以確保當(dāng)只有一臺(tái)真空泵在運(yùn)行時(shí),還能繼續(xù)按需要保持50至60mbar的真空度。真空系統(tǒng)使其中兩臺(tái)真空泵100%滿負(fù)荷輸運(yùn)行輸出功率,第三臺(tái)作為備用泵,以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性??刂葡到y(tǒng)確保其三個(gè)真空泵具有相同的工作時(shí)長,以使它們均勻地加載負(fù)荷。控制系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行,并確保所需的真空度維持恒定。同時(shí),自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)連接到建筑物控制樞紐,記錄可能發(fā)生的任何問題,并可用于調(diào)取不同的運(yùn)行參數(shù)。
真空系統(tǒng)每天24小時(shí)都在運(yùn)行,它是潔凈室大樓建筑設(shè)施的一部分,與其他供應(yīng)工具(例如冷卻水處理、壓縮空氣供應(yīng)、煙霧洗滌器或電源裝置)一起被設(shè)置在一樓的潔凈室內(nèi)。其他如散熱器、冷卻器和變壓器等附加系統(tǒng)則位于二樓,而潔凈室大樓的實(shí)際核心區(qū)域位于三樓—這是制造精品的所有工藝步驟的地方。
在螺桿真空泵投入運(yùn)行后的最初的幾個(gè)月中,IHP就已經(jīng)看到運(yùn)營成本下降了40%左右,這都?xì)w功于螺桿真空泵由于效率高而需要的電機(jī)功率更少。由于技術(shù)原因,液環(huán)真空泵無法執(zhí)行速度控制,而螺桿真空泵的轉(zhuǎn)速可以根據(jù)實(shí)際需要精確調(diào)整。另外,作為工作流體-水的成本以及所有相關(guān)的制備,以及回收能源成本也可以直接去除。因此,使用先進(jìn)的真空技術(shù)可以使真空供應(yīng)更加具有經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
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