磁悬浮分子泵吹扫气路动密封测试方法及应用与流程

本技术涉及分子泵性能测试领域，更具体地说，尤其涉及一种磁悬浮分子泵吹扫气路动密封测试方法及应用。

背景技术：

1、半导体刻蚀工艺要求分子泵具有无污染、低振动等特性，因而，半导体刻蚀工艺必须采用磁悬浮分子泵。如图1所示，专利文献ep4123181a1给出了半导体行业用磁悬浮分子泵的基本构造。其气路包括两部分：一是主抽气路，即气体从分子泵的进气口进入泵内，然后经过涡轮分子泵级的压缩，再进入到下方的螺纹槽泵级的压缩，最后进入排气口；二是吹扫气路r1，即保护气体（如氮气）从吹扫口进入到主轴的外表面与径向定子的内表面之间的间隙，然后从径向定子的外表面与转子下侧的外表面的间隙，最后进入到排气口。吹扫气路主要实现两大功能：一是保护气体持续置换轴系组件腔内部气体，冲刷沉积物；二是阻挡排气侧高压工艺气体逆向窜入轴承区域，维持吹扫腔压力稳定，即动密封稳压阻隔功能。

2、半导体刻蚀工艺过程会使用大量具有腐蚀性的气体，如氯气、三氯化硼、氟化氢、盐酸等。即便是在主轴的外表面和径向定子的内表面设置吹扫气路，腐蚀性气体仍然可能进入到主轴与径向定子的间隙中从而对主轴的外表面、径向定子的内表面进行腐蚀（图2和图3分别示意出了径向定子的内表面、主轴的外表面被腐蚀的实际图）。

3、然而，现有技术中还未涉及分子泵吹扫气路动密封测试方法。

技术实现思路

1、本技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种磁悬浮分子泵吹扫气路动密封测试方法。

2、本技术的另一目的在于提供一种使用前述的测试方法在确定磁悬浮分子泵临界吹扫流量的应用。

3、本技术的技术方案为：

4、一种磁悬浮分子泵吹扫气路动密封测试方法，其用于测试吹扫口流量为a的动密封性能；在磁悬浮分子泵吹扫口连通有吹扫口真空规和吹扫口流量计，其进气口安装有盲板以及固定在盲板上的进气口流量计，进气口流量计与进气口连通；

5、包括如下步骤：

6、s1，进气口流量计归零；

7、s2，设定吹扫气路的吹扫口流量为固定值a；

8、s3，调节进气口流量计，逐步增大进气口流量至目标流量；在进气口流量增大的过程中，记录由吹扫口压强与进气口流量构成的数据集{（p吹扫i，qi）|i为1至n的整数}；其中，p吹扫i、qi分别表示第i个采样的吹扫口压强、进气口流量，n表示数据集中数据对的总数；

9、s4，根据所述数据集计算吹扫压力稳定系数s，以此来评价吹扫口流量为a的动密封性能；

10、s=1-（p吹扫max-p吹扫min）/p吹扫平均；其中，p吹扫max、p吹扫min、p吹扫平均分别表示p吹扫1~p吹扫n的最大值、最小值、平均值；

11、若s大于等于阈值[s]，吹扫口流量为a的动密封性能满足要求；否则，不满足要求。

12、进一步，目标流量取值为[900sccm，1000sccm]。

13、进一步，阈值[s]为0.95。

14、一种如前述的测试方法在确定磁悬浮分子泵临界吹扫流量中的应用，其包括以下步骤：

15、步骤a，设定吹扫流量测试最大值amax、吹扫流量测试最小值amin、测试步长b；

16、步骤b，当前测试吹扫流量a设定为amax；

17、步骤c，采用前述的测试方法测试吹扫口流量为a时对应的吹扫压力稳定系数s；

18、步骤d，比较s和阈值[s]：

19、若s≥阈值[s]，执行步骤e；

20、若s＜阈值[s]，执行步骤f；

21、步骤e，判断a-b与amin的大小：

22、若a-b≥amin，重新设定当前测试吹扫流量a：将a-b赋值给a，返回步骤c；

23、若a-b＜amin，则临界吹扫流量为a，停止测试；

24、步骤f，判断当前测试是否为首次测试：

25、若a=amax，磁悬浮分子泵在[amin，amax]不存在临界吹扫流量，停止测试；

26、否则，将a+b作为临界吹扫流量，停止测试。

27、进一步，amax为50sccm。

28、进一步，0 sccm＜b≤10sccm。

29、进一步，0＜amin≤b。

30、一种磁悬浮分子泵吹扫气路动密封测试系统，包括：

31、进气口组件，其包括：盲板、进气口流量计；盲板固定连接在分子泵进气口上且在盲板上设置有安装孔；进气口流量计与安装孔连通；

32、出气口组件，其包括：出气管道、前级泵；分子泵的出气口与前级泵通过出气管道连接；

33、吹扫口组件，其包括：吹扫口三通接头、吹扫口真空规、吹扫口流量计；吹扫口三通接头的一端与分子泵的吹扫口连接、另外二端分别与吹扫口真空规、吹扫口流量计连接。

34、进一步，所述出气口组件还包括：出气口真空规，在出气管道上靠近分子泵的出气口的一侧设置有出气口真空规。

35、进一步，所述进气口组件还包括：进气口三通接头、进气口真空规；进气口三通接头的一端与安装孔连接、另外两端分别与进气口真空规、进气口流量计连接。

36、本技术的有益效果在于：

37、第一，对于磁悬浮分子泵吹扫气路的动密封而言，动密封的性能评价与吹扫口流量（吹扫口流量一般不大于50sccm）是一一对应的。即仅当吹扫口流量被设定为某一固定值时，该条件下测得的动密封性能才具有确定的评价意义。

38、对于动密封评价而言，是在固定吹扫流量条件下，吹扫口压强能否在进气口流量从0到目标流量的过程中能够保持稳定为依据。吹扫口压强的稳定，表明动态气流屏障在固定吹扫流量下具有连续性。

39、从图9所示的对比结果也验证了本技术所提出的动密封评价方法的有效性，即通过检测吹扫口压强在进气口流量变化过程中的波动程度，可用于判断动密封的效果。

40、第二，本技术首次提出了磁悬浮分子泵的临界吹扫流量，其作为磁悬浮分子泵的性能指标之一，其是下游客户使用时的重要指标之一。临界吹扫流量越小，下游客户运行中的成本也相对越低。因此，该指标能够为不同型号的分子泵运行提供表征经济的量化指标，从而为下游客户选择磁悬浮分子泵型号提供依据。

41、本技术提出的磁悬浮分子泵的临界吹扫流量的确定方法，其包括以下步骤：

42、步骤a，设定吹扫流量测试最大值amax、吹扫流量测试最小值amin、测试步长b；

43、步骤b，当前测试吹扫流量a设定为amax；

44、步骤c，采用前述的测试方法测试吹扫口流量为a时对应的吹扫压力稳定系数s；

45、步骤d，比较s和阈值[s]：

46、若s≥阈值[s]，执行步骤e；

47、若s＜阈值[s]，执行步骤f；

48、步骤e，判断a-b与amin的大小：

49、若a-b≥amin，重新设定当前测试吹扫流量a：将a-b赋值给a，返回步骤c；

50、若a-b＜amin，则临界吹扫流量为a，停止测试；

51、步骤f，判断当前测试是否为首次测试：

52、若a=amax，磁悬浮分子泵在[amin，amax]不存在临界吹扫流量，停止测试；

53、否则，将a+b作为临界吹扫流量，停止测试。

54、第三，本技术提出的吹扫气路动密封测试方法可以作为磁悬浮分子泵设计阶段优选设计。也适用于出厂前的动密封性能检测。