
半导体与光电子制造是对真空环境要求最为严苛的领域之一。从晶圆镀膜、刻蚀,到光电器件的外延生长与封装,几乎每一道核心工艺都离不开精确的真空测量与控制。在这些产线中,真空计不是辅助仪表,而是直接影响良率、设备稳定性和维护成本的关键部件。东京电子(TOEL)的 CC-10 复合真空计,正是针对半导体与光电子产线的实际需求设计的宽量程一体化解决方案。本文从产线视角出发,分析 CC-10 为何值得被纳入设备配置。
半导体与光电子制造涉及的真空区间非常宽:
粗抽与预真空:大气压至 1Pa,用于腔体抽气、传片腔准备;
工艺真空:1Pa 至 10⁻⁵Pa,如溅射镀膜、电子束蒸镀、等离子体刻蚀;
高真空与超高真空:10⁻⁵Pa 至 10⁻⁷Pa,如分子束外延(MBE)、精密光学镀膜、部分刻蚀与沉积工艺。
传统方案需要在同一腔体上安装多台真空计,并搭配独立的控制器。这不仅增加设备成本,也让电控柜空间和配线复杂度大幅上升。
半导体与光电子产线通常是连续运行或高频次运行,设备停机意味着产能损失。真空计若频繁故障、需要反复校准或清洁困难,会直接影响设备可用率。因此,产线更倾向于选择结构坚固、维护简便、长期稳定性好的真空计。
现代半导体设备强调模块化与标准化。真空计需要具备数字通信接口(便于接入 PLC 或上位机)、设定点输出(用于联锁控制),并符合 CE、RoHS 等法规要求,尤其是面向出口的设备。
CC-10 的测量范围为 1.0×10⁻⁷Pa ~ 1.0×10⁵Pa,内部集成晶体规与冷阴极规,自动切换,无需人工干预。这意味着:
从腔体粗抽到工艺真空,再到超高真空工艺,同一台 CC-10 可连续监测;
产线无需为不同真空区间配置多台真空计,减少设备种类和备件库存;
工艺工程师可以在一个界面上观察全流程压力变化,便于调试与故障排查。
在传片腔和 load lock 的粗抽阶段,准确判断压力是否达到切换阈值至关重要。CC-10 的晶体规可直接检测大气压,在粗真空区域提供可靠读数,避免因测量不准导致的阀门误动作或抽气效率下降。
CC-10 将传感器、电路、显示集成于一体,属于变送器型真空计,无需独立控制器。对半导体设备制造商而言:
电控柜内不再需要为真空计控制器预留 DIN 导轨空间;
传感器与控制器之间的配线大幅减少,降低接线错误风险;
多腔体设备中,每腔一台 CC-10 即可,整体布局更紧凑。
半导体与光电子工艺中,真空计长期接触工艺气体和副产物,传感器污染是常见问题。CC-10 的冷阴极规结构坚固,且传感器清洁简便,采用简单结构设计,便于维护人员定期清理。这有助于延长使用寿命,减少因真空计故障导致的非计划停机。
CC-10 配备 3点设定点(1点独立、2点共común),接点容量 DC50V、0.12A,可直接用于:
联锁控制(如压力达到阈值后允许开启高真空阀);
工艺起始触发(如镀膜或刻蚀的起镀/起刻信号);
报警输出(压力异常时通知系统)。
同时标配 RS-485 数字通信,支持模拟输出(10V F.S. 对数或复合输出),便于接入半导体设备的 PLC 或上位机系统,实现数据采集与远程监控。
CC-10 符合 CE 和 RoHS 标准,对于面向欧洲市场的半导体与光电子设备制造商而言,这是一个重要的合规优势,可减少设备认证过程中的障碍。
| 应用场景 | 真空区间 | CC-10 的作用 |
|---|---|---|
| 传片腔 / Load Lock | 大气压 ~ 1Pa | 晶体规监测粗抽过程,判断切换时机 |
| 溅射镀膜 | 10⁻¹Pa ~ 10⁻³Pa | 冷阴极规实时监控,配合设定点控制工艺起始 |
| 电子束蒸镀 | 10⁻³Pa ~ 10⁻⁵Pa | 连续测量,确保镀膜过程压力稳定 |
| 等离子体刻蚀 | 10⁻¹Pa ~ 10⁻³Pa | 压力监控与联锁,保障刻蚀均匀性 |
| 光电子器件外延 | 10⁻⁵Pa ~ 10⁻⁷Pa | 冷阴极规覆盖超高真空区间 |
| MBE / UHV 研究 | 10⁻⁷Pa 级别 | 满足超高真空测量需求 |
| 设备维护 | — | 传感器可清洁,烘烤温度最高150°C |
页面推荐的“电子デバイス製造装置"和“光電子工学のデバイス製造装置"正是 CC-10 在半导体与光电子领域最直接的应用方向。无论是前道晶圆制造还是后道光电器件封装,CC-10 都能以单台设备完成全流程压力测量。
法兰选择:提供 NW25 和 ICF70 两种法兰,需根据腔体接口匹配;
电源:DC 22~26V,最大8W,若使用交流电需另配 AC 适配器(选件);
烘烤:最高150°C,但必须拆下电路部分,否则可能损坏电子元件;
工作温度:0~50°C,需确保设备环境温度在此范围内;
重量:NW25 约840g,ICF70 约1060g,安装时需考虑支撑;
通信配置:RS-485 需与上位机协议匹配,模拟输出需选择对数或复合模式。
半导体与光电子制造产线对真空测量的核心需求可以归纳为四点:宽量程覆盖、高可靠性、易于集成、维护简便。CC-10 以一台一体化设备同时满足这四项需求:
宽量程:1.0×10⁻⁷Pa ~ 1.0×10⁵Pa,自动切换,覆盖从粗抽到超高真空的全流程;
高可靠性:冷阴极规坚固耐用,晶体规可测大气压,传感器易清洁;
易于集成:一体式变送器设计,标配 RS-485 和设定点输出,符合 CE/RoHS;
维护简便:传感器清洁简单,烘烤温度最高150°C。
在半导体与光电子产线日益追求紧凑化、智能化、高良率的趋势下,CC-10 这类宽量程复合真空计,正在成为设备制造商和工艺工程师的优先选择。对于需要在一台设备上完成多区间真空测量的产线而言,CC-10 不仅是一台真空计,更是一个降低系统复杂度、提升设备可用率的集成方案。