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半导体产业用圧力表与应用环境
点击次数:279 更新时间:2025-08-14

半导体产业用圧力表与应用环境


半导体产业通常需要使用高精度、高洁净度、耐腐蚀的压力表,以满足其精密制造工艺和严苛生产环境的要求。具体如下:


按类型分类:

数字压力表:如长野福田的半导体行业专用小型数字压力表 ZT67,体积小巧(30mm 见方),显示清晰,有 BA、UC 等级可选择,测压范围广(-0.1~1MPa、0~1MPa 等多种范围可选),可用于半导体设备真空室、干燥泵、气体供给线等部位。

电接点压力表:例如麦克传感器的 MPM802UHP 型超高纯电接点压力表,适用于半导体行业高纯气体压力监测,可在压力达到设定值时发出电信号,实现压力的控制和报警功能,常用于需要对压力进行精确控制的场合。

超高纯压力表:雅斯科的 Ashcroft^ 50mm/63mm HPX 超高纯压力表,经过超声波清洗,不锈钢结构和接液元件适用于半导体工业气体应用,能满足超高纯度气体输送系统的测量需求。


按材质分类:

不锈钢压力表:由于半导体生产过程中涉及多种气体和液体,部分具有腐蚀性,因此常使用 316L 不锈钢材质的压力表。如雅斯科的部分压力表采用高纯度奥氏体 316L 不锈钢,可减轻氢脆影响,且接液部件为 316L 不锈钢的压力表能适应多种腐蚀性介质。

氟聚合物涂层压力表:对于一些特殊腐蚀性气体或液体的测量,会使用带有氟聚合物(PTFE/PFA)涂层的压力表,其具有良好的耐腐蚀性和化学稳定性,可有效保护压力表内部部件不受腐蚀。


按特性分类:

高洁净度压力表:半导体生产对环境洁净度要求很高,压力表需经过特殊处理,如每台产品都经过泄漏检测(>5 x 10^ mbar L/s)以及双重包装处理等,确保完整性和洁净度,像雅斯科的部分压力表在 100 级洁净室中组装和包装。

高精度压力表:半导体工艺对压力控制精度要求严格,通常需要精度较高的压力表,如 Ashcroft ^ ZT/ZX 系列高纯压力传感器基于 CVD 传感元件平台,可提供 ±1.0% 满量程精度(参考温度为 23°C)。


半导体产业用压力表的应用环境极为严苛,需适应高精度、高洁净度、强腐蚀性及复杂介质等多重要求,具体可从以下几个关键维度分析:


一、超高洁净度环境

洁净室标准:半导体生产多在 Class 1~100 级洁净室(每立方英尺空气中粒径≥0.5μm 的粒子数≤100 个)中进行,压力表需满足严格的洁净要求:

表面无残留污染物:需经过超声波清洗、脱脂处理,避免粒子脱落污染晶圆或工艺气体。

密封性能优异:泄漏率需控制在极低水平(通常≤5×10⁻¹¹ mbar・L/s),防止外部杂质渗入气体管路。


二、腐蚀性与特殊介质环境

接触介质特性:半导体工艺中涉及多种腐蚀性气体(如氯气、氟化氢)、高纯化学品(如硫酸、氨水)及高温蒸汽,因此压力表需具备:

耐腐蚀性材质:接液部件多采用 316L 不锈钢(抗氢脆、耐酸碱)、PTFE/PFA(氟聚合物,耐强腐蚀),部分更高要求的产品还会进行表面钝化处理(如电解抛光)。

兼容性设计:避免与介质发生化学反应,例如测量氨气时需避免铜材质(会生成易爆的氮化铜)。

典型应用:湿法刻蚀设备的化学品输送管路、废气处理系统的压力监控。


三、宽压力范围与高精度控制需求

压力区间跨度大:涵盖从超高真空(如离子注入机,压力低至 10⁻⁹ Pa)到高压(如气体钢瓶输送,压力可达 10MPa 以上)的测量需求,压力表需在不同区间内保持稳定精度(通常要求 ±0.1%~±1% FS)。

动态压力环境:部分工艺(如快速热退火)中压力会快速波动,要求压力表响应速度快(毫秒级),避免滞后导致工艺偏差。

应用场景:真空系统(分子泵、扩散泵)的压力调节、气体流量控制器(MFC)的压力配套监测。


四、强电磁干扰与振动环境

电磁兼容性(EMC):半导体设备(如射频溅射机、等离子刻蚀机)会产生强电磁辐射,压力表需通过 EMC 认证(如 CE、FCC),确保在高频电磁场中测量数据稳定,不受干扰。

抗振动性能:设备运行(如真空泵、机械臂运动)会产生持续振动,压力表需具备抗震结构(如充液阻尼、弹性元件加固),避免指针或电子元件因振动损坏,测量精度下降。


五、高温或低温环境

温度波动范围广:部分工艺环节(如薄膜沉积腔室)温度可达 300~1000℃,而气体输送管路可能处于常温或低温(如液化气体存储),压力表需:

耐温范围宽:通常要求 - 40℃~125℃(部分高温型号可达 200℃以上)。


总结

半导体用压力表的应用环境核心是“精密化"—— 既要耐受腐蚀性、高温、强电磁等恶劣条件,又要在超高洁净环境中保持高精度、低污染,因此其设计需针对半导体工艺的特殊性进行定制化优化,是保障芯片制造良率的关键辅助设备之一。




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