Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок (1051250), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Вал и гайка имеют поводковые пальцы 3. Если поворот гайки происходит в направлении, при котором вал опускается, пальцы сцепляются и маскодержатель поворачивается на '/а часть окружиоств. Прп перемене направления вращения шестерни и гайки Рис. 3-80. Приводпоп иеха- поводковые пальцы расцепства. ляются, и при этом маскодержатель поднимается вверх до тех пор, пока маска пе будет плотно прилегать к подложке. Окончательное, более точное совмещение маски с подложкой обеспечивается с помощью двух конических базпрующих штифтов, которые входят в базовые отверстия на маскодержателе. Для измерения сопротивления пленки в процессе ее напыления рядом с подложкой имеется стеклянная пластинка, на края которой нанесены пленочные иизкоомные хромовые электроды.
Один из электродов соединен с заземленной базовой плитой, а другой вы- 274 веден к измерительному прибору'. Для того чтобы прн последовательном напылении нескольких материалов иа одну подложку получались однородные и повторяемыс пленки, желательно, чтобы напыление производилось из одной и той же точки. Рис. 3-8! Револьверная головка для резпстнвнмт пспаритслсй. С этой целью может быть использована револьверная головка поворотного типа, показанная па рис. 3-8 Е Головка состоит из чстырех секторных пластин 1, укрслсниых с помощью изоляторов на металлическом диске о, являющемся общим заземленным электродом.
Установка под подложкой требуемого пспарптеля осуществляется с помошгью цепной псредачи от маховика, ось которо~о 275 имеет вакуумное уплотнение в базовой плите. Фиксация диска в определенных положениях осуществляется подпружиненным шариком 5. Подвод тока к револьверной головке осуществляется двумя пружинящими контактами 7. В настоящее время наметились два метода изготовления п.теночных микроэлементов и схем путем термического испарения в вакууме. При использовании первого метода (метода раздельного напыления) маски на воздухе предварительно точно совмещаются с подложками, после чего устанавливаются на подколпачную карусель. В находящийся под этой каруселью испаритель (или специальную карусель испарителей) закладывается напыляемый материал, колпак опускается и откачивается до получения разрежения 1О " †10 †' мж рт.
сг. Затем путем поворота карусели последовательно на каждую подложку через заранее совмещенную с ней маску напыляется только один какой-либо слой (например, только резистор, только диэлектрик или только одна обкладка конденсатора). После этого рабочий объем установки заполняют воздухом, колпак поднимают, подложки с масками вынимают и производят замену масок. Затем в такой же последовательности, но уже на другой установке п через другие маски на подложки напыляют следующий слой.
Таким образом, при напылении каждого следующего слоя необходимо разгерметизировать рабочий объем установки. Достоинством метода раздельного напыления является высокая точность сонмегцения масок с подложками, поскольку эта операция производится на воздухе до помещения масок и подложек в откачиваемый объем. К недостаткам метода следует отнести возможность загрязнения подложек и нанесенных на них слоев при их сообщении с атмосферным воздухом.
Второй метод (метод последовательного напыления за один технологический цикл откачки) заключаезся в том, что маски и подложки не совмещаются заранее на воздухе, а помещаются на отдельные карусели, которые могут перемещаться под вакуумным колпаком одна относительно другой. При повороте карусели масок относительно карусели подложек на определенный угол (60') перед подложкой меняется маска и пх совмещение происходит непосредственно в откачпваемом объеме. Благодаря этому за один технологический цикл откачки 276 без разгерметизации рабочего объема удается напылить несколько слоев, а иногда целую микросхему, Пример напыления за один технологический цикл откачки микросхемы (рис, 3-82,а), состоящий из пяти пленочных конденсаторов и девяти резисторов (к которым затем припаиваются навесные транзисторы и диоды), показан на рис. 3-82,б.
Использование подколпачного устройства, имеющего три автономные карусели (масок, подложек и испарителей), позволяет за 5'/з ч произвести напыление на шесть подложек, каждая из которых в дальнейшем может быть разрезана на 16 частей. Таким образом, за 5г!а ч можно изготовить 96 микросхем. Схема подколпачного устройства с тремя автономно вращающимися каруселями, предназначенного для напыления за олин технологический цикл откачки большого числа законченных микросхем, представлена на рис.
3-83, а его конструкция — на рис. 3-84. Подколпачное устройство крепится на базовой плите ! (рис. 3-84) с помощью трех стоек 2 и верхнего опорного диска 5. В центре базовой плиты имеется отверстие, через которое производится откачка рабочего объема с помощью паромасляного насоса, В отверстие вставлена охлаждаемая жидким азотом ловушка 4 в виде конусообразной спирали из медной трубки. Такая форма ловушки позволяет существенно уменьшить миграцию масла из насоса в откачиваемый объем и повысить вакуум в процессе напыления, не снижая при этом существенно быстроту действия насоса. Вакуумноплотные вводы высокого и низкого напряжения, а также вводы вращения осуществляются через базовую плиту.
Непосредственно над плитой расположена карусель испарптелей 5, а над ней карусель масок и карусель подложек. Расположенные пад опорным диском 3 шестерни 7 служат для передачи вращения каруселям, для смены масок п подложек Над опорным диском расположен также кварцевый измеритель 5 толщины пленки. В качестве изоляции используется фторопласт, обладающий малым газовыделением. Схема подколпачвого устройства для раздельного напыления резисторов или конденсаторов показана на рнс. 3-85, а на рис. 3-86 показан разрез рабочей камеры с непрерывным вращением карусели, на которой установлены предварительно совмещенные на воздухе маски 777 Л Ю х 'З % ~79 'с а М у 4 3 ~ ф ч Ф ~с й Ю Р о о Х н а о Ю Н о с3.
э и подложки. Непосредственно иад каруселью 1 расположен сферический экран 2 с нихромовыми спиралями, с помощью которых обеспечивается нагрев подложек до 300 †3'С. Поворот карусели испарителей 3 производится с помощью ручного привода. Рис З-83 Схеьга палколпачного устройства с тремя автономно вращавшимися каруселями У вЂ” нагреватель дла предварительного подогрева, 9 — высокотемпературный нагреватель, б — квардевый намеригель голшииы пленки, б — карусель подложек б — измеритель сопротивлении пленки, б маскодержагель, 7 — высоковольтные аленгролы, б — алекграмагиигимй привод ааслоикн, 9 — карусель иснаригеаей Между каруселью испарителей и каруселью, на которой расположены маски с подложками, помещена заслонка 4, позволяющая отсекать поток пара от испарителя к подложке, когда толщина напыляемого слоя достигает требуемой величины Очистка внутренней поверхности колпака производится тлеющим разрядом с помощью устройства Б.
Специфической особенностью работы вакуумных напылительных установок является резкое увеличение газовыделения в процессе прогрева распыляемого мате- 280 риала, в результате чего резко повышается давление в рабочей камере. Опыт эксплуатации напылительных установок показал, что в процессе прогрева и распыления ряда материалов, обладающих значительным газовыделением, рабочий вакуум может ухудшаться и достигать 5Х Х16-е маг рт сг.
В работах 1Л. 84, 101, 102, 1041 рассмотрены различные методы улучшения вакуумных характе- Рис 3.84. Конструкция рабочей камеры установки с тремя автономно вращающимися каруселями. 19 — 261 281 лк ристик напылительных установок, пелью которых являет- ся увеличение скорости откачки, расширение диапазона рабочих разрежений и снижение времени, необходимого для получения более высокого вакуума. Ркс. 3-85.
Схема подколпачного устронства для напыления резисторов илн конденсаторов с использованном одной карусели длн подложек и пасок и одной наруселч испарителей. 7— — подвижник элентрнчесьнн контакт, 7 — сферический радначяонный нагое ватель. а — латчня лля нзмерення толщины напыляемой пленки. 4 — впащащщэяся карусель с чаярепленнымн на ней масками н оодложкайн у — тео мопары, 6 — экранированный высонавольтный электрод для очнстнн тлещщнм разрядам, 7 †. электромагнэтное устронства д".я поворота каруселн нспаон. телек, а — карусель нспаонтелей Влияние газовыделения напыляемого материала на давление в рабочей камере установки в значительной мере может быть ослаблено путем применения вспомогательных средств откачки с минимальным пусковым 282 периодом, включаемых только во время интенсивного газовыделения (форсировочиые насосы).
В качестве форснровочного насоса может быть использована простая Рлс 3-86 Разрез рабочей камеры установки с непрерывно вращающеисп каруселью масок и подложек конструкция титанового испарительного насоса, устанавливаемого в рабочем объеме установки в непосредственной близости от источника газовыделения (рис. 3-87). 19' 293 Основными частями насоса являются: водоохлаждаемый медный корпус 1, блок испарителя титана 2 и вакуумиогерметичный ввод 3, укрепленный на базовой плите напылительной - — — Ф 1кп установки. !! Х Корпус состоит из 0 обечайки 4, крышки 5, дна б, экрана 7 и медного змеевика 8.
Испаритель состоит ц !л д! из цилиндра 9, изготовленного из титана марки ВТ! -1, который с помощью трех ниобиевых стержней 1О закреплен иа верхнем л-л, держателе 11. Внутрь ,р'' „, '' титанового цилиндра 9 вставлен вольфрамо! вый спиральньщ нагреватель 12 и закреплен с помощью эксцентриковых зажимов !3. Один конец нагрсвателя соединен с корпусом, а на другой его конец подается электропитание через изолироРис.
3-87. Титаиовь!й испарительныв ванный от корпуса нижний держатель 14. Вакуумный ввод обеспечивает подачу тока до 50 а через изолированную шпильку !5, а также подвод и слив воды через впаянные концы трубок !б змеевика для охлаждения корпуса насоса проточной водой. Взаимное расположение элементов насоса обеспечивает осажденпе паров титана иа внутреннюю поверхность водоохлаждаемого корпуса, исключая попадание титана в рабочий об.ьем установки. Поглощение оста. точных газов свеженапь!ленньы!и пленками титана осуществляется через зазоры между крьппкой, дном, экраном и обечайкой. При токе нагревателя 40 а и мощности !!00 вт расход титана составляет 0,15 г!», а скорость откачки при давлении 1 !О-' л!м рг.
Сг. равна 400 л7сек. 284 Продолжительность работы насоса без перезарядки нспарителя достигает 100». Время запуска насоса составляет 5 — 7 л!ин. Применение титанового испарительиого насоса в установке УВ1-1-2М дало возможность почти на 60о7о сокра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
