位于德國(guó)法蘭克福的高性能微電子創(chuàng)新研究所(IHP)是萊布尼茨協(xié)會(huì)的會(huì)員。它開(kāi)展硅基系統(tǒng)、z*高頻率集成電路以及無(wú)線和寬帶通信技術(shù)領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)。該研究所的研究重點(diǎn)是面向電信、半導(dǎo)體和汽車(chē)工業(yè)、航空航天、遠(yuǎn)程醫(yī)療和自動(dòng)化技術(shù)的商業(yè)問(wèn)題和解決方案。該研究所也已發(fā)展成為國(guó)際公認(rèn)的硅鍺技術(shù)能力中心。IHP 選擇了來(lái)自普旭（Busch）設(shè)計(jì)的z*先進(jìn)的中央真空系統(tǒng)來(lái)為潔凈室提供真空。全自動(dòng)真空系統(tǒng)可為 80 個(gè)源自不同部門(mén)的真空消耗室提供所需的真空以保持或處理晶片。

圖1：真空用于在顯微鏡下保存晶圓進(jìn)行測(cè)試

IHP 為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界提供了重要的橋梁。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)合的這所聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室合作尤其成功。作為一個(gè)公共研究機(jī)構(gòu)，它由勃蘭登堡州和德國(guó)聯(lián)邦政府資助。IHP 雇傭了來(lái)自 20 多個(gè)國(guó)家的 300 名員工。大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。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，晶片是在這里以類(lèi)似于工業(yè)條件制備的。晶片試生產(chǎn)的開(kāi)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)。例如，這些消耗區(qū)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是真空鑷子，員工手動(dòng)操作以觀察晶片。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)。此外，在顯微鏡上不同的真空夾持裝置（圖 1）使用（圖 1）于蝕刻和涂布過(guò)程，或在光刻系統(tǒng)中。

自 1999 年搬入法蘭克福東勃蘭登堡科技園區(qū)的新大樓后，一套由 3 臺(tái)相同的液環(huán)真空泵組成的真空裝置已經(jīng)投入使用。然而，IHP 的團(tuán)隊(duì)對(duì)這個(gè)解決方案并不滿意。s*先，這些真空泵需要水作為操作液體。在這種情況下使用脫鈣、脫礦質(zhì)水，需要花力氣和相關(guān)成本。其次，這些真空泵不能調(diào)節(jié)，因此在無(wú)法根據(jù)實(shí)際真空需求調(diào)節(jié)時(shí)消耗不必要的能源。由于潔凈室的所有工藝步驟都依賴于中央真空的供應(yīng)，所以團(tuán)隊(duì)也擔(dān)心可靠性，尤其是備件的供應(yīng)可靠性變得越來(lái)越重要。

因此，在 2016 年，他們開(kāi)始尋找一種z*先進(jìn)的新型的真空技術(shù)，可以盡可能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并保證z*高程度的可靠性。

圖2：真空系統(tǒng)為潔凈室提供真空

他們選擇了一套來(lái)自普旭（Busch）的配備了 3 臺(tái) COBRA NX 螺桿真空泵（圖 2）的真空系統(tǒng)。2016 年 12 月，這個(gè)系統(tǒng)被一個(gè)泵一個(gè)泵分步安裝，當(dāng)新系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)有的液環(huán)真空泵被拆除。

COBRA NX 螺桿真空泵（圖 3）使用干式壓縮，所以他們不需要任何操作液體來(lái)產(chǎn)生真空。這種無(wú)接觸式的運(yùn)行技術(shù)，兩個(gè)螺桿向相反的方向旋轉(zhuǎn)，不互相或也不與腔體接觸。螺桿與腔室縫隙小，所以不需要任何操作液來(lái)密封。這種技術(shù)還具有絕對(duì)免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，即不需要更換易損部件。

圖3：COBRA NX 干式螺桿真空泵的橫截面

所有 3 臺(tái)安裝的 COBRA NX 螺桿真空泵的速度都可根據(jù)需要進(jìn)行控制和操作。這確保了w*的真空泵在運(yùn)行時(shí)，實(shí)際需要保持的 50 到 60 毫巴的真空水平。真空系統(tǒng)的尺寸是這樣的，兩個(gè) COBRA NX 真空泵在 100%輸出足夠滿負(fù)荷運(yùn)行。第三個(gè)真空泵作為備用，以增加可靠性?？刂葡到y(tǒng)確保所有三個(gè)真空泵都有相同的工作時(shí)數(shù)，使它們均勻地加載?？刂葡到y(tǒng)是自給自足的，并保證所需的真空度保持不變。反過(guò)來(lái)，自調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)連接到建筑控制技術(shù)，它記錄了可能發(fā)生的任何問(wèn)題，并可用于調(diào)用不同的參數(shù)。

真空系統(tǒng)一年到頭 24 小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。它是潔凈室大樓設(shè)施的一部分，與其他供應(yīng)工具，如壓縮空氣供應(yīng)、冷卻水處理、煙霧洗滌器或供電單元一起位于一樓。所有這些供應(yīng)單位都位于一個(gè)干凈的房間里。額外的系統(tǒng)如散熱器、冷卻器和變壓器位于二樓，而潔凈室大樓的實(shí)際核心區(qū)域在三樓；這是制作晶片的所有過(guò)程步驟發(fā)生的地方。

在剛開(kāi)始的幾個(gè)月后，他們就已經(jīng)看到運(yùn)營(yíng)成本下降了 40%。這也是可能的，因?yàn)?COBRA NX 螺桿真空泵由于其高效率的因素需要較少的電機(jī)功率；因此，他們可以使用較小的電機(jī)尺寸，而不是液環(huán)真空泵。速度控制可精確地調(diào)整實(shí)際需要；由于技術(shù)原因，液環(huán)真空泵不可能進(jìn)行速度控制。此外，水作為一種操作流體的成本和所有相關(guān)的準(zhǔn)備和循環(huán)的能源費(fèi)用不再適用。因此，利用普旭（Busch）的z*先進(jìn)的真空技術(shù)，可以使真空供應(yīng)更加經(jīng)濟(jì)和可靠。