從鮑斯、愛(ài)德華、萊寶選型對(duì)比，聊聊真空泵在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用

上周跟蘇州某12英寸晶圓中試線的工藝工程師碰了三次，他們今年擴(kuò)產(chǎn)要采27臺(tái)真空泵，老線之前圖省心全用的進(jìn)口一線品牌，今年廠務(wù)預(yù)算砍了20%，想做部分國(guó)產(chǎn)替代，但又怕泵出問(wèn)題影響良率，糾結(jié)得很。剛好借這個(gè)事，把真空泵在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用邏輯，以及主流品牌的適配性說(shuō)透，省得大家選泵的時(shí)候踩坑。

半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)真空泵的要求，真不是“能抽真空就行”

很多非工藝崗的人，覺(jué)得半導(dǎo)體用泵就是要求真空度高，其實(shí)完全不是。半導(dǎo)體生產(chǎn)分前道、后道幾十道工序，不同工位的工況天差地別，對(duì)泵的要求差了十萬(wàn)八千里?？偨Y(jié)下來(lái)核心要求就四個(gè)，缺一個(gè)都容易出問(wèn)題：

• 極限真空匹配度：比如ALD原子層沉積需要1e-7Pa以上的高真空，才能保證薄膜的均勻性，而后道塑封工序只需要1Pa左右的中真空就行，選錯(cuò)了要么多耗兩三倍的電，要么達(dá)不到工藝要求導(dǎo)致良率下降
• 耐腐蝕性：刻蝕、PECVD等前道工序會(huì)產(chǎn)生大量含氟、含氯的工藝廢氣，普通鑄鐵泵腔用不了3個(gè)月就會(huì)被腐蝕穿，漏進(jìn)大氣直接整爐晶圓報(bào)廢
• 抗顆粒污染：刻蝕、離子注入工序會(huì)產(chǎn)生硅粉、金屬氧化物顆粒，一旦進(jìn)入泵腔磨損轉(zhuǎn)子，真空度會(huì)在一周內(nèi)掉一個(gè)數(shù)量級(jí)，顆粒還可能倒灌進(jìn)腔室污染晶圓
• 維護(hù)周期穩(wěn)定性：晶圓廠停線1小時(shí)的損失普遍在6位數(shù)，真空泵的平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）是比采購(gòu)價(jià)重要10倍的指標(biāo)，很多采購(gòu)只看參數(shù)不看MTBF，踩坑的概率超過(guò)80%

主流品牌在半導(dǎo)體工序的適配性對(duì)比，別買(mǎi)錯(cuò)了

現(xiàn)在半導(dǎo)體行業(yè)用的主流泵型，基本就是我們常做的愛(ài)德華、萊寶、鮑斯、睿寶這幾個(gè)品牌，不存在哪個(gè)品牌全品類(lèi)碾壓，都是各有各的優(yōu)勢(shì)工位，選對(duì)了省錢(qián)又省心，選錯(cuò)了就是給自己找事。

先說(shuō)愛(ài)德華，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)12英寸晶圓線的前道核心工序，愛(ài)德華的干泵市占率確實(shí)高，不是說(shuō)它沒(méi)有替代品，是它針對(duì)半導(dǎo)體前道的工況做了很多針對(duì)性設(shè)計(jì)。比如刻蝕工序用的干泵，整個(gè)過(guò)流流道都做了特殊鈍化處理，能扛住連續(xù)12個(gè)月抽含氟廢氣，前置的旋風(fēng)式顆粒捕集器能過(guò)濾99%以上的10μm以上硅顆粒。我們之前給某廠替換同規(guī)格的泵，刻蝕工位的維護(hù)周期從原來(lái)的8個(gè)月拉到了14個(gè)月，運(yùn)行期間極限真空一直穩(wěn)定在5e-2Pa，完全滿(mǎn)足工藝要求。當(dāng)然它的缺點(diǎn)也很明顯，采購(gòu)價(jià)是國(guó)產(chǎn)同抽速泵的2-3倍，維護(hù)配件也貴，用在后道工序完全是浪費(fèi)性能。

再講萊寶，萊寶的優(yōu)勢(shì)是高真空段的產(chǎn)品，比如薄膜沉積、離子注入工位用的分子泵，配合它的旋片式前級(jí)泵，極限真空能穩(wěn)定在1e-7Pa，而且振動(dòng)控制得特別好。很多對(duì)微振動(dòng)敏感的光刻周邊真空工位，萊寶的分子泵組是首選，哪怕貴一點(diǎn)也沒(méi)人敢隨便換，畢竟光刻的對(duì)位精度要求是納米級(jí)，泵的振動(dòng)大一點(diǎn)直接導(dǎo)致對(duì)位偏差。它的干泵其實(shí)也能用于半導(dǎo)體，但性?xún)r(jià)比不如愛(ài)德華，所以一般我們只推薦高真空需求的工位選萊寶的泵組，中低真空就沒(méi)必要花這個(gè)錢(qián)。

然后是鮑斯，很多人對(duì)鮑斯的印象還停留在空壓機(jī)，其實(shí)它的干式螺桿泵最近兩年在半導(dǎo)體后道封裝的用量漲得飛快。比如塑封、鍵合、切筋這些后道工位，對(duì)耐腐要求不高，極限真空只要1Pa以?xún)?nèi)就行，鮑斯的同抽速干泵，采購(gòu)價(jià)只有愛(ài)德華的三分之一，維護(hù)成本也低。我們給好幾家功率半導(dǎo)體封裝廠換了之后，連續(xù)運(yùn)行20000小時(shí)沒(méi)有出過(guò)故障，完全能滿(mǎn)足后道的工藝要求，是現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)替代的主流選擇。

最后是睿寶真空，睿寶主要做真空系統(tǒng)集成和檢漏設(shè)備，半導(dǎo)體封裝后的氦質(zhì)譜檢漏工位，睿寶的檢漏系統(tǒng)配合萊寶或者鮑斯的前級(jí)泵，檢漏精度能到1e-12Pa·m3/s，比進(jìn)口的檢漏系統(tǒng)便宜近一半，現(xiàn)在很多車(chē)規(guī)級(jí)半導(dǎo)體廠的檢漏線都在用，穩(wěn)定性完全夠。

半導(dǎo)體選泵的兩個(gè)常見(jiàn)誤區(qū)，別踩坑

這兩年接觸了不下30家半導(dǎo)體廠的采購(gòu)和工藝，見(jiàn)過(guò)最多的坑就是兩個(gè)極端：唯進(jìn)口論和唯低價(jià)論。

之前有個(gè)做分立器件的廠，采購(gòu)不懂工藝，覺(jué)得進(jìn)口泵就是好，后道塑封工位全上了愛(ài)德華的耐腐干泵，一臺(tái)貴了兩萬(wàn)多，一年采10臺(tái)就是20萬(wàn)的冤枉錢(qián)。其實(shí)塑封工序的廢氣只有少量環(huán)氧樹(shù)脂揮發(fā)分，沒(méi)有腐蝕性，普通國(guó)產(chǎn)干泵完全夠用，多花的錢(qián)純粹是浪費(fèi)。

還有反過(guò)來(lái)的，前兩年有個(gè)地方建廠的晶圓廠，為了省成本，前道刻蝕工位用了沒(méi)有做鈍化處理的普通國(guó)產(chǎn)干泵，不到3個(gè)月泵腔就被含氟廢氣腐蝕穿了，漏了大氣，一爐12英寸晶圓全廢，直接損失幾十萬(wàn)，比省的泵錢(qián)多了十幾倍，還耽誤了半個(gè)月的產(chǎn)能。

我們做方案的時(shí)候，從來(lái)不會(huì)硬推貴的或者便宜的，都是按每個(gè)工位的工藝氣體成分、極限真空要求、顆粒含量來(lái)匹配，算全生命周期的成本。之前我們?cè)趙ww.haodondon.cn上更新過(guò)一套半導(dǎo)體分工序真空選型的對(duì)照表，標(biāo)注了不同工位的推薦泵型和注意事項(xiàng)，不少工藝工程師下過(guò)參考。

給半導(dǎo)體行業(yè)選泵的一點(diǎn)實(shí)際建議

現(xiàn)在半導(dǎo)體行業(yè)的成本管控越來(lái)越嚴(yán)，真空系統(tǒng)的能耗和維護(hù)成本其實(shí)占了廠務(wù)端的15%左右，很多廠都沒(méi)重視。選泵的時(shí)候不要只看采購(gòu)價(jià)，要算3年的總成本，包括電費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、潛在的停線損失。

前道核心的刻蝕、薄膜沉積、離子注入工位，優(yōu)先選成熟的進(jìn)口品牌，把MTBF放在第一位，不要省那點(diǎn)采購(gòu)錢(qián)，畢竟停一次線的損失夠買(mǎi)好幾臺(tái)泵。后道封裝、檢測(cè)這些對(duì)真空要求不高的工序，完全可以用國(guó)產(chǎn)泵，成本能降一半以上，穩(wěn)定性也足夠。另外盡量不要全用同一個(gè)品牌的泵，不同品牌的優(yōu)勢(shì)工位不一樣，組合搭配下來(lái)，整體成本能降30%以上，穩(wěn)定性還不會(huì)打折扣。

上周那個(gè)晶圓廠的方案最后定的是：前道8臺(tái)刻蝕用愛(ài)德華干泵，12臺(tái)中低真空的檢測(cè)工位用鮑斯螺桿泵，7臺(tái)高真空的薄膜沉積用萊寶分子泵組，算下來(lái)比全用進(jìn)口的省了42%的采購(gòu)成本，維護(hù)成本預(yù)估降35%，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)場(chǎng)調(diào)試了。

其實(shí)真空選型從來(lái)沒(méi)有最好的，只有最適配的，多花點(diǎn)時(shí)間核對(duì)每個(gè)工位的工況參數(shù)，比到處比價(jià)劃算的多。如果你們廠也在做真空系統(tǒng)的降本，不妨先把每個(gè)工位的工藝要求列出來(lái)，再對(duì)應(yīng)找泵型，別上來(lái)就定品牌。