К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы, страница 10

В микроэлектронике ВЧ- и СВЧ-поля применяются жи плавления полупроводншсовьи материалов при выращивании монокристалпов, испарения металлов и сплавов при нанесении тонких пленок в вакууме, а также, для создания и поддержания газоразряпной плазмы в устройствах эпитаксиального выращивици сверхчистых слоев, системах ионного распыления и термо-ионного осаидеши пленок Для измерения и контроля электромагнитные поля используются, например, в радиолокационных датчиках ди обнаружения подвижных обьекгов, слежения за ними и управления траекторией их перемещения (транспортные и накопительные системы роботизированных технологических комплексов), а таске многих других областях. Воздействие элехтромагнитпого СВЧ- поги на биолопиеские системы, в частности, продукты питания, имеет по сравнению с традиционными технолопи ми преимущества: более высокую скорость и безынерционность нагрева, возможность резонансного воэпействня, исключение потерь массы и пюцевой ценности щюдуктов, значительное сокращение рабочей силы и производственных площадей.

Измерения, коатрааь в исследования. С помощью электронных, ионных, оптических, регптеновских пучков и изоразрядной плазмы можно измерять геометрические размеры, определпь физические и химические свойства обрабатьпиемых изделий, а также контролировать параметры технологических процессов. При создании приборов нз элементов с оубмикроиными допусками необходимо про- 33 Глава 1.Х ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ В ЭЛЕКТРОННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ верять на соответствие заданным Геометрические размеры и свойства материалов.

Даже самые лучшие оптические микроскопы не позволяют наблюдать детали объекта размером, менъшим, чем 0,3 мкм. В электронных же микроскопах достигается, разрешение 1 нм, а в некоторых типах - 0,5 нм (при определенных условиях можно рассматривать даже отдельные атомы). Максимюшное увеличение оптического микроскопа составляет около 1000", электронного - 100 000", а электронного дпя наблюдения ощельннх атомов - 1 000 000". Ионные микроскопы, так же как и электронные, подразделяются на три типа - просвечивающие, зеркальные и эмиссионные - и мотут использоваться в двух рехимах - проекционном и растровом сканирующем. Микроскоп с автоионной эмиссией имеет четкость разрешения, позволяющую набшодать на поверхности металлических криспсшов массивы атомов с очень малыми радиусами.

Рентгеновские микроскопы относятся к устройствам обычного проекционного увеличения. Основное ограничение заключеется в интенсивности реипеновского излучения, и поэтому разрешение составляет значение порядка 0,1 мкм, что намного больше нх теоретнческото предела, но лучше, чем в оптических микроскопах. С помощью сканирующих электронных микроскопов можно получшь информацию: об изображении поверхности, топслогических контрастов, структуры материала, магнитных доменов; об атомном номере материалов поверхности, их химическом составе, кристаллической ориентации и структуре кристаллов; о распределении электрических потенциалов в поверхностных струзцурах, местонахождении и высоте потенциальных барьеров, изменении проводимости, глубине н ташцине р-л-переходов, размерах запрещенной эоны, распределении примесей и т.п.

В режиме просвечивания можно наблюдать движение атомов и изучать ядерные процессы. Кроме того, еже-элешронная микроскопия позволяет непосредственно во время осаждения технологических слоев, например с помощью молекулярно-лучевой зпитаксии, получать карту элементного анализа материалов, т.е. контролировать качество проведения технолознческого процесса. Для химического анализа поверхностей и пленок используется ряд методов, в которых предпочитают реипеновские и ионные пучки, а не электроны. Коллимиро ванный пучок рентгеновских лучей при одинаковых с электронами энерпшх проникает в вещество значительно глубже и, следовахелъно, дает больше информации о составе материала на больших глубинах.

Ренпеновские лучи выбивают электроны, которые несут информацию о состоя- нии химических связей атомов, а измерение энергетического спектра эмиттироваиных с поверхности электронов позволяет осуществлять химический анализ приповерхностной области образца. В ионно-рассеивающей спекзроскопии твердых поверхностей применяются ионные пучки низких энергий (0,1 - 1 кэВ) относительно большой интенсивности, сфокуоированные в патио малопз диаметра на исследуемую поверхносп и перемещаемые по ней с помощью ионно-оптической системы. В большинстве случаев используются ионы инертных тазов. Метод упрутого обратното рассеяния легких ионов с большой энергией (например, гелия при 1 - 3 МэВ), называемый резерфордовской спешроскопией обратното рассеяния, используется для изучения дефектов кристаллической решетки после имплантации и отжита, распределения примесных атомов в крнсилле и исследования поверхностей и тонких пленок.

В методе вторичной ионной массспехтрометрии анализируются массы распыленных первичным ионным пучком вторичных ионов. Для этой цели обычно исполъзуются квадрупольные масс-спешрометры с разрешением порядка 1 а. е. и. Изображешш поверхностных неоднородностей могут получаться путем проецированик или растрового сканирования. Первичный ионный пучок используется также юш удаления поверхностных слоев при исследовании профилей концентрации по птубине с шагом порядка 5 нм.

Вторично-ионные масс-спешро метры могут работать как в качестве ионного мнкрозонда, так и лля формирования реального изображения поверхности. Они позволяют наблюдать все химические элементы, вюпочая водород, исследовать отдельные изотопы элемента, их номера и время жизни. По чувствительности этот метод превосходит еже-электронную спектроскопию и электронный зондовый микроанализ. Для исследования работы активных полупроводниковых приборов применяется лазерное сканирование, о помощью которого строятся карты коэффициентов усиления транзисторов, распределения температур на поверхности приборов, внутренних логических состояний интегральных микросхем и т.п.

Для этото ислолъзуапся лазеры с длиной волны видимого света (0,633 мкм) и инфракрасного изяучення (1,15 мкм). Таким образом, в качестве инструмента для измерений, контроля и исследований электронные, ионные, оптические и реппеновские лучи позволают определять теометрические размеры вплоть до размеров отдельных атомов (0,1 - 0,3 нм), выяювпь химический состав вещесша о позрешностью до 10 4 % как КРИТЕРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОНИКИ 33 100 10 0,3 0,1 0,01 О, 001 1 Рас. 1.2.3. ТЕВВЕВВВВ УВЕВВВЕВВВ ВлаамаЛЬВМЛ РаЛМЕРЕа Улэл ВЕЛУЧаслмл аул ЕЕРабЭЛВЕ ВЛДЕЛВВ атеввмвв частаялвв в юлучеввлвв Зз гщ на поверхности образца, так и по всей его толщине и проверять качество функционирования готовых приборов. Минимальные размеры (в;в элементов, обрабатываемых с помощью атомных частиц и излучений (рис.

1.2.3), могут уменьшаться до тех пор, пока не начнут проявляться ограниюния, связанные с физическими принципами работы электронных приборов нли принципиальной возможностью получеши требуемых размеров и допусков. Для микроэлектроники, например, ограничения пленарной технологии связаны с возможностью нанесения слоев с заданной толщиной и свойствами, а глюке, формирования в этих слоях рисунка с зтданными допусками. Получению элементов иэделий электронной техники с размерами 10 - 25 нм препятствуют явления, связанные с фундаментальными свойствами материалов и включающие эффекты электромиграции и пробоя диэлектриков, изменения удельного сопротивления, рассеяния мощности, тепловых, механических и других харюсгеристик.

Для предотвращения их последствий, свойственных микромиру, осуществюпот поиск поныл физических эффектов как двл создания микроструктур новых типов, так и для разработки новых технологических методов. 1.2.2. ЕРИТЕРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЕ ДДЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕВИй ЭЛВЕТРОННОЯ ТЕХНЫЕИ Производство ИЭТ харакмризуется большим разнообразием технологических процессов и применением нескольких сотен типов реализующего эти процессы оборудования, которые объединяются под общим понятием "электронное машиностроение". В электронном машиностроении нспользуяпся химические, электрофизичесвие, термические процессы, обработка резанием и давлением, прокатка, литье, сварка, пайка, нанесение покрытий, прецизионная сборка и др.

Впервые начали примеюпъся в электронном машиностроении и зашм распространились далеко за его пределы висуумные технологические процессы - электронные, ионные, плазменные, рентгеновские, - а также фотолитография, получение метлллостекляиных изделий, намотка сеток и спиралей, сборка печатных плат и др. Оборудование для производства ИЭТ включает в себя следующие виды: заготовительное, для проведения основных технологических операций, контрольно-измерительное, сборочное, для испытания и тренировки, маркировки и упаковки. Однако все мнопюбразие технологического оборудования для производства изделий электронной техники объединяет то, что зако- 24 г 1.2, твхнодогии и оворудовлнив в влвктронном млшиностровнии Летели Узлы Слс геле ые шли Рве.

1.2.4. Соева иывввм аюдаге тезвеаешчееюие вазвачеаве Рее. 1.2,5. Струазурвав ешеа ваыцевея тезаелаичееаее уетавееав ны сощаиия машин разного технологического назначения едины.. Это подтверждается тем, что пивным назначением любой технологической машины является обеспечение максимальных показателей качеспю и количества вьпгускаемой в единицу времени продукции в течение максимально длительного срока эксплуатации при минимальных затратах.

С другой стороны, любые технологические машины состоят из определенной номенклатуры деталей и узлов. Технощаичеыие машины могут входить в состав системы машин (поточной или автоматической линии, кластерного оборудования и др.), которая разбивается на участки, соединенные транспортными устройствами н межоперационнымн накопимлями (рис. 1.2.4).