磁流体检测系统及方法

文档序号:434391 发布日期:2021-12-24 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 磁流体检测系统及方法 (Magnetic fluid detection system and method ) 是由 杨华龙 杨德赞 金基烈 吴凤丽 于 2020-06-24 设计创作,主要内容包括:本申请涉及一种磁流体检测系统及方法。在本申请的一实施例中,磁流体检测系统包括:密封装置,其连接到磁流体的前端;真空规,其连接到所述密封装置,可操作以显示所述密封装置的压力值;原动机,其连接到所述磁流体的后端,可操作以使所述磁流体转动;第一真空泵,其通过第一真空管路连接到所述密封装置,在所述第一真空管路上设置有至少一个第一气动阀;及第二真空泵,其通过第二真空管路连接到所述密封装置,在所述第二真空管路上设置有至少一个第二气动阀,与所述第一真空泵相比,所述第二真空泵能够得到更高的真空度。(The application relates to a magnetic fluid detection system and a method. In an embodiment of the present application, a magnetic fluid detection system includes: a sealing device connected to the front end of the magnetic fluid; a vacuum gauge connected to the sealing device operable to display a pressure value of the sealing device; a prime mover connected to the rear end of the magnetic fluid operable to rotate the magnetic fluid; a first vacuum pump connected to the sealing device by a first vacuum line, at least one first pneumatic valve being provided on the first vacuum line; and a second vacuum pump connected to the sealing device through a second vacuum line, at least one second pneumatic valve being provided on the second vacuum line, the second vacuum pump being capable of obtaining a higher vacuum degree than the first vacuum pump.)

磁流体检测系统及方法

技术领域

本申请大体上涉及半导体薄膜沉积及真空制造设备领域,且更具体来说,涉及一种磁流体检测系统及方法。

背景技术

半导体制程可包含薄膜沉积处理,例如原子层沉积(ALD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等,用以在晶圆或基材上形成各种薄膜以制备半导体装置。在薄膜沉积处理中,为了保证沉积在晶圆上的薄膜质量,需要使用真空制造设备。

真空制造设备常常使用磁流体密封技术以提高密封效果。因此,快速并准确地检测磁流体的耐压值和漏率,可以提高设备的可靠性。

然而,当前的磁流体检测装置只能检测常温静态磁流体的耐压值和漏率,并且检测时间长,无法在短时间内进行多次测量。

发明内容

本申请提供了一种磁流体检测系统,其可以检测常温静态和动态磁流体的耐压值和漏率。

本申请还提供了一种磁流体检测系统,其可以检测高温静态和动态下磁流体的耐压值和漏率,以将试验工况映射到磁流体的真实工作环境中。

本申请还提供了一种磁流体检测系统,其可以在短时间内多次测量磁流体的耐压值和漏率,以取其平均值,提高测量的准确性。

一方面,本申请提供了一种磁流体检测系统,其包括:密封装置,其连接到磁流体的前端;真空规,其连接到所述密封装置,可操作以显示所述密封装置的压力值;原动机,其连接到所述磁流体的后端,可操作以使所述磁流体转动;第一真空泵,其通过第一真空管路连接到所述密封装置,在所述第一真空管路上设置有至少一个第一气动阀;及第二真空泵,其通过第二真空管路连接到所述密封装置,在所述第二真空管路上设置有至少一个第二气动阀,与所述第一真空泵相比,所述第二真空泵能够得到更高的真空度。

根据本申请的实施例,所述磁流体检测系统还包括加热系统,其可操作以对所述磁流体进行加热。

根据本申请的实施例,磁流体检测系统还包括真空罩和氦质谱检漏仪,其中所述真空罩设置在所述磁流体的所述后端,并连接到氦气进气口,其中所述氦质谱检漏仪连接到所述密封装置。

根据本申请的实施例,所述真空罩通过第三真空管路连接到所述氦气进气口,所述第三真空管路包含与所述第一真空管路共享的第一真空管路段。

根据本申请的实施例,所述至少一个第一气动阀包括三通气动阀,所述第一真空泵和所述氦气进气口分别连接到所述三通气动阀的第一端口和第二端口,所述第一真空管路段连接到所述三通气动阀的第三端口。

根据本申请的实施例,所述氦质谱检漏仪通过第四真空管路连接到所述密封装置,所述第四真空管路包含与所述第二真空管路共享的第二真空管路段。

根据本申请的实施例,所述至少一个第二气动阀包括三通气动阀,所述第二真空泵和所述氦质谱检漏仪分别连接到所述三通气动阀的第一端口和第二端口,所述第二真空管路段连接到所述三通气动阀的第三端口。

另一方面,本申请还提供了一种使用上述磁流体检测系统的方法,其包括:使用所述第一真空泵对所述磁流体检测系统抽真空,直至所述真空规的示数小于第一阈值;及使用所述第二真空泵对所述磁流体检测系统抽真空,直至所述真空规的示数变化率小于第二阈值,记录所述真空规的第一示数。

根据本申请的实施例,所述第一阈值为10-2Pa。

根据本申请的实施例,所述第二阈值为5%。

根据本申请的实施例,所述方法还包括:使用所述原动机转动所述磁流体,当所述真空规的示数变化率小于所述第二阈值时,记录所述真空规的第二示数。

根据本申请的实施例,所述原动机在一定转速r下进行正反转循环。

根据本申请的实施例,所述转速r大于或等于30转/秒。

根据本申请的实施例,所述正反转循环的正转时间和反转时间均大于或等于30秒。

根据本申请的实施例,所述磁流体检测系统还包括加热系统,其中所述方法还包括:在使用所述第一真空泵之前,开启所述加热系统对所述磁流体进行加热。

根据本申请的实施例,所述磁流体检测系统还包括真空罩和氦质谱检漏仪,其中所述真空罩设置在所述磁流体的所述后端,并连接到氦气进气口,所述氦质谱检漏仪连接到所述密封装置,所述方法还包括:开启所述氦质谱检漏仪,并记录所述氦质谱检漏仪的第一示数;及向所述真空罩通入一定量的氦气,待所述氦质谱检漏仪的示数稳定后,记录所述氦质谱检漏仪的第二示数。

根据本申请的实施例,所述方法还包括:使用所述原动机转动所述磁流体,并记录所述氦质谱检漏仪的第三示数。

根据本申请的实施例,所述原动机在一定转速r下进行正反转循环。

根据本申请的实施例,所述转速r大于或等于30转/秒。

根据本申请的实施例,所述正反转循环的正转时间和反转时间均大于或等于30秒。

根据本申请的实施例,所述第一真空管路包括连接到所述真空罩的真空管路段,所述方法还包括:在记录所述第三示数后,使用所述第一真空泵将所述真空罩中的氦气抽走。

根据本申请的实施例,所述磁流体检测系统还包括加热系统,其中所述方法还包括:在使用所述第一真空泵对所述磁流体检测系统抽真空之前,开启所述加热系统对所述磁流体进行加热。在以下附图及描述中阐述本申请的一或多个实例的细节。其他特征、目标及优势将根据所述描述及附图以及权利要求书而显而易见。

附图说明

本说明书中的公开内容提及且包含以下各图:

图1为根据本申请的一些实施例的磁流体检测系统的结构示意图;

图2为根据本申请的一些实施例的使用磁流体检测系统检测常温静态和动态磁流体耐压值的流程图;

图3为根据本申请的一些实施例的使用磁流体检测系统检测高温静态和动态磁流体耐压值的流程图;

图4为根据本申请的一些实施例的使用磁流体检测系统检测常温静态和动态磁流体漏率的流程图;

图5为根据本申请的一些实施例的使用磁流体检测系统检测高温静态和动态磁流体漏率的流程图。

根据惯例,图示中所说明的各种特征可能并非按比例绘制。因此,为了清晰起见,可任意扩大或减小各种特征的尺寸。图示中所说明的各部件的形状仅为示例性形状,并非限定部件的实际形状。另外,为了清楚起见,可简化图示中所说明的实施方案。因此,图示可能并未说明给定设备或装置的全部组件。最后,可贯穿说明书和图示使用相同参考标号来表示相同特征。

具体实施方式

为更好地理解本发明的精神,以下结合本发明的部分实施例对其作进一步说明。

本说明书内使用的词汇“在一实施例”或“根据一实施例”并不必要参照相同具体实施例,且本说明书内使用的“在其他(一些/某些)实施例”或“根据其他(一些/某些)实施例”并不必要参照不同的具体实施例。其目的在于例如主张的主题包括全部或部分范例具体实施例的组合。本文所指“上”和“下”的意义并不限于图式所直接呈现的关系,其应包含具有明确对应关系的描述,例如“左”和“右”,或者是“上”和“下”的相反。本文所称的“连接”应理解为涵盖“直接连接”以及“经由一或多个中间部件连接”。本说明书中所使用的各种部件的名称仅出于说明的目的,并不具备限定作用,不同厂商可使用不同的名称来指代具备相同功能的部件。

以下详细地讨论本发明的各种实施方式。尽管讨论了具体的实施,但是应当理解,这些实施方式仅用于示出的目的。相关领域中的技术人员将认识到,在不偏离本发明的精神和保护范围的情况下,可以使用其他部件和配置。本发明的实施可不必包含说明书所描述的实施例中的所有部件或步骤,也可根据实际应用而调整各步骤的执行顺序。

图1为根据本申请的一些实施例的磁流体检测系统100的结构示意图。磁流体检测系统100可以包括密封装置1、真空规2、原动机3、第一真空泵4、第二真空泵5和磁流体6。

如图1所示,密封装置1连接到磁流体6的前端。真空规2连接到密封装置1,且可操作以显示密封装置1的压力值。原动机3连接到磁流体6的后端,且可操作以使磁流体6转动。第一真空泵4通过第一真空管路7连接到密封装置1。第二真空泵5通过第二真空管路8连接到密封装置1。在第一真空管路7上设置有至少一个第一气动阀,例如,气动阀9、10和11。在第二真空管路8上设置有至少一个第二气动阀,例如,气动阀12。可视需要设置第一真空管路7和第二真空管路8的连接位置以及第一真空管路7和第二真空管路8上的气动阀的数量、类型和位置,不限于图1所示的具体设置方式。

在一些实施例中,第一真空泵4包括但不限于机械泵。

在一些实施例中,第二真空泵5包括但不限于扩散泵。与第一真空泵4相比,第二真空泵5能够得到更高的真空度。

在一些实施例中,所述至少一个第一气动阀可以包括两通气动阀,例如,气动阀9。在一些实施例中,所述至少一个第一气动阀还可以包括三通气动阀,例如,气动阀10和11。

在一些实施例中,所述至少一个第二气动阀可以包括三通气动阀,例如,气动阀12。

在一些实施例中,磁流体检测系统100还可以包括加热系统13,其可操作以对磁流体6进行加热。加热系统13可以将磁流体6加热到实际工况温度,以检测在实际工况温度下磁流体6的技术参数,例如高温耐压值、高温漏率等。

在一些实施例中,磁流体检测系统100还可以包括真空罩14和氦质谱检漏仪15。真空罩14设置在磁流体6的后端,并连接到氦气进气口。氦质谱检漏仪15连接到密封装置1,可操作以检测磁流体6的漏率。

在一些实施例中,真空罩14可以通过第三真空管路连接到氦气进气口,所述第三真空管路可包含与第一真空管路7共享的第一真空管路段。例如,如图1所示,将第一真空泵4连接到密封装置1的第一真空管路7包括第一真空泵4与气动阀9之间的管路段、气动阀9与气动阀10之间的管路段、气动阀10与气动阀11之间的管路段、气动阀11与密封装置1之间的管路段,第一真空管路7还包括气动阀11与真空罩14之间的管路段;将真空罩14连接到氦气进气口的第三真空管路包括氦气进气口与气动阀10之间的管路段、气动阀10与气动阀11之间的管路段、气动阀11与真空罩14之间的管路段。可见,第三真空管路与第一真空管路7共享气动阀10与气动阀11之间的管路段、气动阀11与真空罩14之间的管路段。此种共享可通过三通气动阀实现。在图1所示的示例中,第一真空泵4和氦气进气口分别连接到三通气动阀10的第一端口和第二端口,共享的真空管路段连接到三通气动阀10的第三端口。

在一些实施例中,氦质谱检漏仪15通过第四真空管路连接到密封装置1,所述第四真空管路包含与第二真空管路8共享的第二真空管路段。例如,如图1所示,将第二真空泵5连接到密封装置1的第二真空管路8包括第二真空泵5与气动阀12之间的管路段、气动阀12与密封装置1之间的管路段;将氦质谱检漏仪15连接到密封装置1的第四真空管路包括氦质谱检漏仪15与气动阀12之间的管路段、气动阀12与密封装置1之间的管路段。可见,第四真空管路与第二真空管路8共享气动阀12与密封装置1之间的管路段。此种共享可通过三通气动阀实现。在图1所示的示例中,第一真空泵5和氦质谱检漏仪15分别连接到三通气动阀12的第一端口和第二端口,共享的真空管路段连接到三通气动阀12的第三端口。

根据本申请的一些实施例,本申请的磁流体检测系统可以为磁流体增加原动力,以检测常温静态和动态下磁流体的耐压值或漏率。在另一些实施例中,本申请的磁流体检测系统可以给磁流体进行加热,以检测高温静态和动态下磁流体的耐压值或漏率。在另一些实施例中,本申请的磁流体检测系统可以在短时间内多次测量取其平均值,以增加检测结果的可靠性。

图2至图5分别示出了根据本申请的一些实施例的使用磁流体检测系统(例如磁流体检测系统100)进行检测的流程图。下面将参照图2至图5详细地描述使用本申请的磁流体检测系统100进行检测的方法。这些示例性方法也可应用于具有类似功能的其他系统。

图2为根据本申请的一些实施例的使用磁流体检测系统100检测常温静态和动态磁流体耐压值的流程图。如图2所示,在检测开始前,可以先检查磁流体检测系统100的连接,以避免因连接问题而导致检测失败或检测结果不准确。在确保连接无误后,开始检测流程。首先,使用第一真空泵4对磁流体检测系统100抽真空,使其达到低真空状态。在此步骤中需打开气动阀9、10和11以及第一真空泵4。可通过检测真空规2的示数是否小于第一阈值来确定是否已达到所需的低真空状态。在一实施例中,所述第一阈值为10-2Pa。在真空规2的示数不小于所述第一阈值时,继续使用第一真空泵4直至达到所需的低真空状态。达到所需的低真空状态后,使用第二真空泵5对磁流体检测系统100抽真空,使其达到高真空状态。在此步骤中需关闭气动阀9、10和11以及第一真空泵4,同时开启气动阀12和第二真空泵5。持续观测真空规2的示数,当真空规2的示数的波动值(即,变化率)小于第二阈值时,记录真空规2的示数(即,第一示数),即为常温静态下磁流体的耐压值。在一实施例中,所述第二阈值为5%。在真空规2的示数变化率不小于所述第二阈值时,继续使用第二真空泵5直至真空规2的示数变化率小于所述第二阈值,再记录真空规2的示数。

然后,开启原动机3,转动磁流体6。原动机3在一定转速r下进行正反转循环。在原动机3的正反转循环期间检测真空规2的示数。在一些实施例中,转速r不小于30转/秒(rps)。在一些实施例中,正反转循环的正转时间不小于30秒后反转时间不小于30秒。持续观测真空规2的示数,当真空规2的示数变化率小于所述第二阈值时,记录真空规2的示数(即,第二示数),即为常温动态下磁流体的耐压值。在真空规2的示数变化率大于或等于所述第二阈值时,继续等待直至真空规2的示数变化率小于所述第二阈值,再记录真空规2的示数。

最后,在确认检测结束后,恢复现场。

图3为根据本申请的一些实施例的使用磁流体检测系统100检测高温静态和动态磁流体耐压值的流程图。与图2所示的检测流程相比,图3所示的检测流程在使用第一真空泵4对磁流体检测系统100抽真空之前,增加了开启加热系统13的步骤。使用加热系统13对磁流体进行加热,可将磁流体加热到实际工况温度。在实际工况温度下稳定一段时间后,可以重复图2中的检测步骤,以检测高温静态和动态下磁流体的耐压值。

图4为根据本申请的一些实施例的使用磁流体检测系统100检测常温静态和动态磁流体漏率的流程图。如图4所示,在检测开始前,可以先检查磁流体检测系统100的连接,以避免因连接问题而导致检测失败或检测结果不准确。在确保连接无误后,开始检测流程。首先,使用第一真空泵4对磁流体检测系统100抽真空,使其达到低真空状态。在此步骤中需打开气动阀9、10和11以及第一真空泵4。可通过检测真空规2的示数是否小于第一阈值来确定是否已达到所需的低真空状态。在一实施例中,所述第一阈值为10-2Pa。在真空规2的示数不小于所述第一阈值时,继续使用第一真空泵4直至达到所需的低真空状态。达到所需的低真空状态后,使用第二真空泵5对磁流体检测系统100抽真空,使其达到高真空状态。在此步骤中需关闭气动阀9、10和11以及第一真空泵4,同时开启气动阀12和第二真空泵5。持续观测真空规2的示数,当真空规2的示数稳定后(例如,真空规2的示数变化率小于5%),开启氦质谱检漏仪15,记录此时氦质谱检漏仪15的第一示数a。在此步骤中需打开氦质谱检漏仪15通向密封装置1的气动阀12。然后,打开气动阀10和11,使一定量的氦气通入到真空罩14中,检测氦质谱检漏仪15的示数,待氦质谱检漏仪15的示数稳定后,记录氦质谱检漏仪15的第二示数A。A-a即为常温静态下磁流体的漏率。

然后,开启原动机3,转动磁流体6。原动机3在一定转速r下进行正反转循环。在原动机3的正反转循环期间检测氦质谱检漏仪15的示数。在一些实施例中,转速r不小于30转/秒(rps)。在一些实施例中,正反转循环的正转时间不小于30秒后反转时间不小于30秒。待氦质谱检漏仪15的示数稳定后,记录氦质谱检漏仪15的第三示数B。B-a即为常温动态下磁流体的漏率。

在一些实施例中,在完成一次测量后,可以打开第一真空泵4以及气动阀9、10和11,使用第一真空泵4将真空罩14中剩余的氦气抽走。然后,重新向真空罩14通入一定量的氦气,重复测量A和B的步骤。最后取多次测量结果的平均值,以保证产品参数的可靠性。

最后,在确认检测结束后,恢复现场。

图5为根据本申请的一些实施例的使用磁流体检测系统100检测高温静态和动态磁流体漏率的流程图。与图4所示的检测流程相比,图5所示的检测流程在使用第一真空泵4对磁流体检测系统100抽真空之前,增加了开启加热系统13的步骤。使用加热系统13对磁流体进行加热,可将磁流体加热到实际工况温度。在实际工况温度下稳定一段时间(例如,30分钟)后,可以重复图4中的检测步骤,以检测高温静态和动态下磁流体的漏率。图5中以a’、A’、B’分别表示在开启了加热系统13的情况下测得的氦质谱检漏仪15的第一示数、第二示数、第三示数。A’-a’为高温静态下磁流体的漏率,B’-a’为高温动态下磁流体的漏率。

与图4的示例类似,在一些实施例中,在完成一次测量后,可以打开第一真空泵4以及气动阀9、10和11,使用第一真空泵4将真空罩14中剩余的氦气抽走。然后,重复检测高温静态和动态下磁流体的漏率,以取得多次测量结果的平均值,提高检测可靠性。

根据本申请的实施例,本申请的磁流体检测系统和方法可以离线检测在常温静态和动态以及高温静态和动态下磁流体的真空耐压值及漏率,将试验工况映射到磁流体的真实工作环境中,还可多次测量取其平均值,完成真空耐压值和漏率的检测,保证产品可靠性,且具有较高的生产经济价值。

根据本申请的实施例,本申请的磁流体检测系统利用加热系统对密封装置和磁流体进行加热,模拟磁流体真实工况,使测量结果更接近于真实值,并且可以在较短时间内实现多次重复测量,以保证产品参数的可靠性。

根据本申请的实施例,本申请的磁流体检测系统操作步骤简单,还可以适用于其他真空密封器件的耐压值和漏率检测,从而节省因故障导致真空设备的停机时间,节约生产成本,提高产品的可靠性。

本说明书中的描述经提供以使所述领域的技术人员能够进行或使用本发明。所属领域的技术人员将易于显而易见对本发明的各种修改,且本说明书中所定义的一般原理可应用于其它变化形式而不会脱离本发明的精神或范围。因此,本发明不限于本说明书所述的实例和设计,而是被赋予与本说明书所揭示的原理和新颖特征一致的最宽范围。

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