论文部分内容阅读
摘 要：PECVD制程工艺中，会产生氟化氢和氢气等气体，氟化氢是有毒气体，需要进行尾气过滤处理后，才能排放大气;但是排气系统中因过滤装置的存在，自然会造成排气管路不通畅，真空泵因为自身的高压缩比，如果此时尾部压力过大，会损伤真空泵，从而影响泵的使用寿命;本文介绍的控制系统，合理的解决了这个问题，制程前期无氟化氢阶段，通过旁通快速排气，中、后期氟化氢阶段，因制程工艺需要控制在低压小于10Pa阶段，此时排气经过过滤，不会造成排气管路压力升高。
关键词：PECVD;有害气体;排气系统
引言
等离子表面处理作为提升材料表面性能有效方法被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械重工和五金工具制造等领域。主要工艺有CVD、PVD 2种，CVD中的PECVD因淀积的薄膜具有优良的电学性能、良好的衬底附着性以及极佳的台阶覆盖性，所以广泛应用于集成电路、光电器件等领域。本文介绍的排气控制系统，主要解决前期无氟化氢阶段的快速排放和中后期氟化氢的过滤排放，经过实际使用证明，能满足设备需要，而不损害真空泵组中的螺杆泵，下面进行排气系统详细介绍。
1 排气控制系统组成
主要由真空泵组1，排气管路2，背压阀3，电动排气球阀4，5过滤筒1，6过滤筒2，液体收集器7，尾气连接管道8，组成，如图1所示。
真空泵组1：等离子真空镀膜机的真空动力源，保证反应腔体压力小于10Pa，泵组中螺杆泵的压缩比一般在8-10，属于设备中的核心设备，所以再排气过程中，需要保证螺杆泵排气口压力小于0.15MPa。
排气管路2：提供螺杆泵到排气系统的管路，一般采用SUS304材质，防止工艺制程中的气体腐蚀。
背压阀3：用于极端情况下的管路压力平衡，在排气管路2和尾气连接管道8之间的压力超过1.5Bar时，单向单开通道，保证真空泵组后压力低于安全值;此背压阀要求具有单向导通性，避免排气管网压力倒灌进螺杆泵，而损伤螺杆泵。
电动排气球阀4：用于排气系统无氟化氢时的，尾气快速通过;阀芯采用SUS316材质，类型为固定球球阀，直径范围为20-40mm。
5过滤筒1：用于制程中氟化氢产生时的，有毒气体过滤，过滤介质为活性氧化铝。
6过滤筒2：用于对过滤筒1中出来的尾气进行2次有毒过滤，确保尾气无害。
液体收集器7：等离子镀膜机中产生的尾气，经真空泵组高压缩比排出后，气体会有部分液位，所以需要在低位进行收集，防止反向进入真空泵组;另外一般排气管网中也会有部分液体的，需要对设备进行保护，防止工业液体进入设备。
尾气连接管道8：用于跟排气管网的连接，材质采用SUS304。
2作用原理
制程前期：（无氟化氢阶段）
工艺制程前期，PECVD的反应腔室在放入工件后，需要由常压经真空泵组抽到高真空状态，通常压力会小于10Pa，在这个过程中没有有害气体产生，而且前期排气量大，为了保证真空泵组中的螺杆泵不受损，需要快速通过，此时通过PLC程序控制打开电动球阀4，让尾气连入排气管网。
制程中、后期：（有氟化氢阶段）
工艺制程中后期，因化学单体的进入，会产生有毒气体氟化氢，这个时候，需要关闭电动球阀4，让有毒气体经过5过滤筒1和6过滤筒2，进行尾气无害化处理;这个过程因真空腔体压力维持在10Pa压力小，不会造成螺杆泵泵后压力明显升高，基本上影响可以忽略不计。
安全方面：
考虑到过滤筒可能会存在堵塞情况，这个时候因螺杆泵的高压缩比，真空腔室中的气体依然会排入排气管路2，造成螺杆泵后压力过高，如果高到1.5Bar时，时间长会损伤螺杆泵;此时背压阀3需要快速打开，降低排气管路2中的压力。
3 系统注意的问题
排气系统在实际使用过程中，注意排气管路上也需要安装压力传感器，实时监控官网压力和螺杆泵后的安全压力;另外PLC需在保证工艺制程的前提下，提前从电动球阀4切换到过滤筒1和2;这样保证尾气排入官网时，肯定是無害的。
如果真空腔体产生的氟化氢量比较大，还需增加过滤筒的数量。过滤筒中的活性氧化铝需要定期巡检，如果失效数量超过三分之二即要及时进行更换。
4 结束语
经设备的实际使用，证明这套有毒气体排气系统具有的有益效果为：
（1）在刚开始抽真空时，能提高反应腔体的排气效率，减小真空泵排气压强。
（2）当反应腔体产生有毒气体时，能自动切换到具有过滤器的排气管路，使有毒物质能够被过滤掉，对空气产生零污染。
（2）满足设备的制程工艺，同时保证真空泵组中的螺杆泵不受损伤，提高设备的使用率和安全性。
参考文献
[1] 李云奇.真空镀膜技术与设备设计安装及操作维护实用手册.化学工业出版社.2006.5
[2] 王振华.真空设备制造工艺技术标准规范全书.宁夏大地音像出版社.2004.10
作者简介：花志平（1982-），男，江苏无锡人，工程师，主要从事电气自动化工作
关键词：PECVD;有害气体;排气系统
引言
等离子表面处理作为提升材料表面性能有效方法被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械重工和五金工具制造等领域。主要工艺有CVD、PVD 2种，CVD中的PECVD因淀积的薄膜具有优良的电学性能、良好的衬底附着性以及极佳的台阶覆盖性，所以广泛应用于集成电路、光电器件等领域。本文介绍的排气控制系统，主要解决前期无氟化氢阶段的快速排放和中后期氟化氢的过滤排放，经过实际使用证明，能满足设备需要，而不损害真空泵组中的螺杆泵，下面进行排气系统详细介绍。
1 排气控制系统组成
主要由真空泵组1，排气管路2，背压阀3，电动排气球阀4，5过滤筒1，6过滤筒2，液体收集器7，尾气连接管道8，组成，如图1所示。
真空泵组1：等离子真空镀膜机的真空动力源，保证反应腔体压力小于10Pa，泵组中螺杆泵的压缩比一般在8-10，属于设备中的核心设备，所以再排气过程中，需要保证螺杆泵排气口压力小于0.15MPa。
排气管路2：提供螺杆泵到排气系统的管路，一般采用SUS304材质，防止工艺制程中的气体腐蚀。
背压阀3：用于极端情况下的管路压力平衡，在排气管路2和尾气连接管道8之间的压力超过1.5Bar时，单向单开通道，保证真空泵组后压力低于安全值;此背压阀要求具有单向导通性，避免排气管网压力倒灌进螺杆泵，而损伤螺杆泵。
电动排气球阀4：用于排气系统无氟化氢时的，尾气快速通过;阀芯采用SUS316材质，类型为固定球球阀，直径范围为20-40mm。
5过滤筒1：用于制程中氟化氢产生时的，有毒气体过滤，过滤介质为活性氧化铝。
6过滤筒2：用于对过滤筒1中出来的尾气进行2次有毒过滤，确保尾气无害。
液体收集器7：等离子镀膜机中产生的尾气，经真空泵组高压缩比排出后，气体会有部分液位，所以需要在低位进行收集，防止反向进入真空泵组;另外一般排气管网中也会有部分液体的，需要对设备进行保护，防止工业液体进入设备。
尾气连接管道8：用于跟排气管网的连接，材质采用SUS304。
2作用原理
制程前期：（无氟化氢阶段）
工艺制程前期，PECVD的反应腔室在放入工件后，需要由常压经真空泵组抽到高真空状态，通常压力会小于10Pa，在这个过程中没有有害气体产生，而且前期排气量大，为了保证真空泵组中的螺杆泵不受损，需要快速通过，此时通过PLC程序控制打开电动球阀4，让尾气连入排气管网。
制程中、后期：（有氟化氢阶段）
工艺制程中后期，因化学单体的进入，会产生有毒气体氟化氢，这个时候，需要关闭电动球阀4，让有毒气体经过5过滤筒1和6过滤筒2，进行尾气无害化处理;这个过程因真空腔体压力维持在10Pa压力小，不会造成螺杆泵泵后压力明显升高，基本上影响可以忽略不计。
安全方面：
考虑到过滤筒可能会存在堵塞情况，这个时候因螺杆泵的高压缩比，真空腔室中的气体依然会排入排气管路2，造成螺杆泵后压力过高，如果高到1.5Bar时，时间长会损伤螺杆泵;此时背压阀3需要快速打开，降低排气管路2中的压力。
3 系统注意的问题
排气系统在实际使用过程中，注意排气管路上也需要安装压力传感器，实时监控官网压力和螺杆泵后的安全压力;另外PLC需在保证工艺制程的前提下，提前从电动球阀4切换到过滤筒1和2;这样保证尾气排入官网时，肯定是無害的。
如果真空腔体产生的氟化氢量比较大，还需增加过滤筒的数量。过滤筒中的活性氧化铝需要定期巡检，如果失效数量超过三分之二即要及时进行更换。
4 结束语
经设备的实际使用，证明这套有毒气体排气系统具有的有益效果为：
（1）在刚开始抽真空时，能提高反应腔体的排气效率，减小真空泵排气压强。
（2）当反应腔体产生有毒气体时，能自动切换到具有过滤器的排气管路，使有毒物质能够被过滤掉，对空气产生零污染。
（2）满足设备的制程工艺，同时保证真空泵组中的螺杆泵不受损伤，提高设备的使用率和安全性。
参考文献
[1] 李云奇.真空镀膜技术与设备设计安装及操作维护实用手册.化学工业出版社.2006.5
[2] 王振华.真空设备制造工艺技术标准规范全书.宁夏大地音像出版社.2004.10
作者简介：花志平（1982-），男，江苏无锡人，工程师，主要从事电气自动化工作