Напылительные установки нанесения покрытий (Раздаточные материалы)

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИМногослойные покрытия, широко применяемые припроизводстве изделий электронной техники, целесоЕ.Берлин, Л.Сейдманобразно наносить на подложку за один технологический цикл. В результате не только повышается прокриогенный насос типа Криоторр-8 со скоростью откачки 1500 л/спо азоту и 4000 л/с по воде. Предельное давление, достигаемоев рабочей камере, – 5·10-5Па.Рабочая камера установки(рис.2) содержит полный наборустройств, необходимых для решения различных исследовательских и технологическихзадач. В зависимости от выбранной комплектации в наборвходят от одного до четырех магнетронных источников,один-два термических испарителя, устройство плазменнойочистки подложек, карусель дляпозиционирования подложек инагреватель подложек. Рассмот- Рис.2.

Рабочая камера установкиКаролина Д-12Арим эти узлы подробнее.На горизонтальном диске карусели диаметром 480 мм можно разместить до 12 полупроводниковых пластин диаметром 100 мм или 24ситалловые подложки размером 48х60 мм. Карусель электрическиизолирована от корпуса установки. Электрический вывод подачи наподложки постоянного отрицательного или импульсного напряжениясмещения выведен наружу.

На карусели установлен и держатель датчика сопротивления (свидетеля), контакты которого через коллектортакже выведены наружу. Привод, установленный сверху на колпакерабочей камеры, обеспечивает вращение загруженной карусели с регулируемой скоростью 0–20 оборотов/мин. С помощью отдельныхприводов можно управлять и положением заслонок (открыта или закрыта), назначение которых – очистка мишени любого магнетронаперед напылением или очистка навески термического испарителя путем предварительного испарения.Для нанесения за один цикл нескольких слоев различных материалов под каруселью располагаются магнетроны с круглыми горизонтальными мишенями диаметром 100 мм (рис.3). Мишень удерживается на охлаждаемом водой основании прижимной рамкой, над которой расположен изолированныйот корпуса установки анод магнетрона.

Весь катодный узел окружен защитным экраном.Кроме магнетронов под каруселью находится устройствоплазменной очистки. С его помощью проводится предварительная очистка подложек бом- Рис.3. Магнетрон установкибардировкой ионами кислорода Каролина Д-12Аизводительность процесса, но и снижается плотность дефектов в слоях, что позволяет значительноулучшить межслойную адгезию и исключить расслоение структуры при дальнейших операциях. Этизадачи могут быть успешно решены с помощью разработанных и серийно выпускаемых ООО "ЭСТО-Вакуум" новых полностью автоматизированные установок вакуумного напыления с возможностями комбинирования средств нанесения и травленияпокрытий.акуумные напылительные установки ООО "ЭСТО-Вакуум" – Каролина Д-12А, Каролина Д-12Б и Каролина Д-12В характеризуютсяобщим конструктивным решением и максимальной унификацией узлов и деталей.

Все установки имеют одинаковую откачную базу. Отличительная их особенность – наличие автономной системы охлаждения, которая заливается дистиллированной водой и охлаждаетсячерез герметичный теплообменник оборотной водой предприятия.Различаются они компоновкой рабочей камеры: в установке Каролина D-12А подложки располагаются на горизонтальной карусели, ав установках Каролина D-12Б и D-12В – на вертикальном барабане.ВУСТАНОВКА КАРОЛИНА D-12АКаролина Д-12А – вакуумная напылительная система, состоящая извакуумного поста и стойки управления (рис.1). Предназначена дляпроведения исследовательских работ в области осаждения тонкихпленок и для мелко- и среднесерийного производства. Она пригоднадля магнетронного и (или) термического напыления пленок на керамические, кремниевые и другиеподложки диаметром до 100 мм.Горизонтальная компоновка камеры размещения подложек позволила совместить магнетронное нанесение с термическимиспарением, что важно для технологии ряда изделий.В традиционный вакуумный пост установки входятрабочая камера и системаоткачки, включающая двухступенчатый агрегат типа АВР-50,Рис.1.

Установка Каролина Д-12А вынесенный за установку, иЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 2/200688(или любого другого рабочего газа). Эта операция обычно занимает3 мин. Устройство очистки подключено к генератору высокой частоты(13,56 МГц) с максимальной мощностью 1 кВА.Перед нанесением пленок подложки нагреваются излучением резистивного нагревателя мощностью 2,5 кВт до заданной по технологии температуры (максимальная 300оС). Температура измеряетсяс точностью ±5% с помощью платинового резистивного датчика,установленного на карусели.Технологические газы (аргон, азот и кислород) подаются в камеручерез газораспределительную систему, выполненную из нержавеющей стали. Поток газов независимо автоматически контролируетсятрехканальными регуляторами расхода газов на базе РРГ-9 с запорными клапанами.

Расход рабочего газа регулируется в диапазоне0–0,1 Вт.Стойка питания и управления установки располагается слева от вакуумного поста, вплотную к нему (см. рис.1). В нее входят все блокиуправления установкой, в том числе импульсный блок питания магнетронов на средние частоты типа EL разработки фирмы "ЭСТО-Эл".Блок содержит бестрансформаторный преобразователь тока промышленной частоты в импульсы с частотой до 40 кГц, схему стабилизации тока, мощности или напряжения разряда (по выбору), устройство дугогашения, а также средства защиты от короткого замыкания и перекоса фаз.

Максимальная мощность блока питания составляет 6 кВт, ток – до 10 А. Значение выходного напряжения блокапитания магнетрона достаточно, чтобы гарантировать его работус любым типом мишени и реактивного газа. Блок питания незаменимпри нанесении диэлектрических слоев методом реактивного магнетронного распыления.По выбору технолога процесс нанесения покрытия может либо заканчиваться в автоматическом режиме, либо по достижении заданного времени напыления, либо после напыления на свидетеля слоя(только первого) заданного сопротивления.

Процесс управляетсяв программируемом автоматическом режиме. Поскольку датчик сопротивления напыляемой пленки при каждом обороте вращающейсякарусели попадает в зону плазмы работающего магнетрона, значениеизмеряемого сопротивления временно искажается. Чтобы исключитьтакое искажение показаний свидетеля, на приводе вращения карусели наверху рабочей камеры устанавливается датчик положения свидетеля относительно магнетрона (датчик стробирования). Схемаизмерения сопротивления свидетеля по команде датчика положениясчитывает информацию только тогда, когда свидетель находитсяза пределами зоны плазмы магнетрона.

Измеренное значение сопротивления запоминается и воспроизводится цифровым индикатором,при каждом обороте карусели показания обновляются. Диапазон контроля сопротивления свидетеля 0,2–20 кОм с точностью ±3%.Управление трехканальной прецизионной системой газонапускапроизводится в автоматическом режиме согласно технологическойпрограмме.Система питания. Блок питания нагревателя подложек и контроляих нагрева обеспечивает контроль заданного и фактического значений температуры (в диапазоне 50–300°С с точностью ±5°С), выводимых на экран дисплея установки, а также плавную подачу напряженияна нагреватель, стабилизацию температуры изделий и отключениесистемы нагрева изделий при отсутствии вакуума или охлаждающейводы. В стойке управления предусмотрен блок подачи на подложку вовремя нанесения пленки напряжения смещения, постоянного отрица-89ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 2/2006НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИтельного или импульсного с частотой 100 кГц или 13,56 МГц.

Мощность импульсного генератора смещения 1 кВА.Производительность установки – не менее четырех процессов нанесения покрытия в смену. Мощность, потребляемая установкой отсети питания, не превышает 15 кВА.Рис.6. Протяженный магнетронустановки Каролина Д-12БУСТАНОВКА КАРОЛИНА D-12БОткачной пост этой установки аналогичен посту Каролины D-12А, нокомпоновка вакуумной камеры – вертикальная (рис.4, 5).

Такая компоновка и применение барабанного держателя подложек позволилизначительно увеличить производительность установки. В результатеза один цикл можно обрабатывать до 39 круглых подложек диаметром100 мм или до 111 прямоугольных диэлектрических подложек размером 60х48 мм.