位于德國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)會的會員。它開展硅基系統(tǒng)、z*高頻率集成電路以及無線和寬帶通信技術(shù)領(lǐng)域的研究和開發(fā)。該研究所的研究重點是面向電信、半導(dǎo)體和汽車工業(yè)、航空航天、遠(yuǎn)程醫(yī)療和自動化技術(shù)的商業(yè)問題和解決方案。該研究所也已發(fā)展成為國際公認(rèn)的硅鍺技術(shù)能力中心。IHP 選擇了來自普旭（Busch）設(shè)計的z*先進的中央真空系統(tǒng)來為潔凈室提供真空。全自動真空系統(tǒng)可為 80 個源自不同部門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行測試

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)合實驗室合作尤其成功。作為一個公共研究機構(gòu)，它由勃蘭登堡州和德國聯(lián)邦政府資助。IHP 雇傭了來自 20 多個國家的 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 平方米一級潔凈室的潔凈室大樓，晶片是在這里以類似于工業(yè)條件制備的。晶片試生產(chǎn)的開發(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 個真空消耗區(qū)。例如，這些消耗區(qū)簡單來說就是真空鑷子，員工手動操作以觀察晶片。用于運送晶片或?qū)⑵浞胖迷谥付ㄎ恢靡员氵M行進一步加工的處理設(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 的團隊對這個解決方案并不滿意。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)，因此在無法根據(jù)實際真空需求調(diào)節(jié)時消耗不必要的能源。由于潔凈室的所有工藝步驟都依賴于中央真空的供應(yīng)，所以團隊也擔(dān)心可靠性，尤其是備件的供應(yīng)可靠性變得越來越重要。

因此，在 2016 年，他們開始尋找一種z*先進的新型的真空技術(shù)，可以盡可能實現(xiàn)經(jīng)濟運行，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

他們選擇了一套來自普旭（Busch）的配備了 3 臺 COBRA NX 螺桿真空泵（圖 2）的真空系統(tǒng)。2016 年 12 月，這個系統(tǒng)被一個泵一個泵分步安裝，當(dāng)新系統(tǒng)開始運行時，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產(chǎn)生真空。這種無接觸式的運行技術(shù)，兩個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密封。這種技術(shù)還具有絕對免維護的優(yōu)點，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 臺安裝的 COBRA NX 螺桿真空泵的速度都可根據(jù)需要進行控制和操作。這確保了w*的真空泵在運行時，實際需要保持的 50 到 60 毫巴的真空水平。真空系統(tǒng)的尺寸是這樣的，兩個 COBRA NX 真空泵在 100%輸出足夠滿負(fù)荷運行。第三個真空泵作為備用，以增加可靠性。控制系統(tǒng)確保所有三個真空泵都有相同的工作時數(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。反過來，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 小時運轉(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，而潔凈室大樓的實際核心區(qū)域在三樓；這是制作晶片的所有過程步驟發(fā)生的地方。

在剛開始的幾個月后，他們就已經(jīng)看到運營成本下降了 40%。這也是可能的，因為 COBRA NX 螺桿真空泵由于其高效率的因素需要較少的電機功率；因此，他們可以使用較小的電機尺寸，而不是液環(huán)真空泵。速度控制可精確地調(diào)整實際需要；由于技術(shù)原因，液環(huán)真空泵不可能進行速度控制。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)的能源費用不再適用。因此，利用普旭（Busch）的z*先進的真空技術(shù)，可以使真空供應(yīng)更加經(jīng)濟和可靠。