Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 83

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 83)

Если требуется определенная конфигурация слоя, то в процессе напыления применяют маски нли используют метод травления уже напыленного слоя. Однако метод дифференциального травления, вообще говоря, не применим для получения многослоицых пленочных структур методом напыления, ради которых, собственно, и были созданы рассматриваемые высокомеханизированные системы. Поэтому для изготовления многослойных микроэлектронных схем приходится применять маски и устройства для их смены. Большие трудности возникают прн прецизионном совмещснии последовательно серии масок с подложкой внутри вакуумной системы.

Непосредственный контакт маски с подложкой может привести к нежелательному изменению маски из-за теплового расширения или коробления. Однако еще более существенно то, что по мере миниатюризации тонкопленочных элементов техника напыления оказывается уже не в состоянии обеспечить требуемую точность размеров, реализуемую лишь с помощью прецизионныхфотолитографических методов (см.

гл. 7). Именно поэтому в последние годы использование авто. матичированных напылитсльных систем для микроэлектронных применений заметно снизилось. Растущий объем производства полупроводниковых микросхем, изготавливаемых методами полупроводниковой технологии, делает с экономической точки зрения все более привлекательным применение простых систем непрерывного действия дтя осаждения лишь одного слоя. Хотя стоимость таких систем пока еще в несколько раз больше, чем у обычных установок последовательного типа, их производительность выше. По мере нзкопления опыта работы с уже применяемымн в настоящее время такими элементами систем, как входные вакуумные шлюзы, испарители большой емкости и устройства для контроля процессов осаж.

дення, представляется все более и более осуществимой идея использования вычислительных машин для контроля всем процессом изготовления объектов. Я)0 6. Вакуумные измерения 6. ВАКУУМНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ Для правильной эксплуатации вакуумных систем, составленных из различных компонентов, необходимо измерять и непрерывно контролировать их рабочие характеристики. Чтобы охарактеризовать качество достигнутого вакуума, проводятси три типа измерений, в результате которых устанавливается степень герметичности вакуумной камеры, определяется общее давление и состав атмосферы остаточных газов в ней.

Предметом рассмотрения этого раздела являются экспериментальные методы, обычно используемые для получения указанной информации. А. Выявленне течей При вводе в эксплуатацию высоиоваиуумпых систем обычно сталкиваютси с тем фактом, что быстрота их откачки значительно отличается от расчетной в худшую сторону, а требуемый вакуум не достигается. Эти симптомы свидетельствуют, как правило, о наличии в системе течей. Газовый поток в вакуум через узкие поры или каналы посвоему механизму обычно бывает молекулярным или молекулярно-вязкостным, см.

равд. 2Б, 5), гл. 1. И хотя количество натекающего газа относительно невелико, опо существенно меняет рабочие характеристики системы. Например, молекулярио-вязкостный поток атмосферного воздуха через канал диаметром !О мкм и длиной ! мм равен 5 10 з мм рт. ст.. л с ' )5). Пусть быстрота откачки системы равна 500 л . с-'. В этом случае скорость натекания газа сравняется с быстротой его откачки при давлении !О-ь ми рт. ст.

На практике из-за дополнительного выделении газа за счет десорбции получаемое предельное разрежение будет еще хуже. Для получения илн восстановления оптимальных характеристик вакуумной системы необходимо выяснить наличие и точное местоположение течи с тем, чтобы ее можно было устранить. Существует целый ряд методов поиска течей. Под. робный обзор этого вопроса может быть найден в литературе )325, 325).

1) Идентификация вакуумных течей. Задача идентификации небольших течей в вакуумной камере усложняется обычно наличием так называемых виртуальных течей, также дающих вклад в атмосферу остаточных газов. Эти течи обусловлены пеболыиимн объемами газа, захваченного н «карманы» внутри самой системы и медленно выделяющегося из них при снижении давления в камере. Источниками виртуальных течей могут быть глухие резьбовые отверстия с винтами, из которых газ просачивается в вакуум, некачественно выполненные сваи или упботнення с двойными прокладками, а также другие детали элементов, изолирующие некоторый объем газа, связанный с высоким вакуумом через очень узкие отверстия.

Ответственными за аномальво высокое давление остаточных газов могут стать также и материалы, обладающие большой адсорбциониой емкостью, вапример, смазка, активно сорбнру!ощая газы, или пористые материалы, равно как и некоторые сорта керамики или дерево, случайно оставленное в системе. Подобно виртуальной течи могут действовать также вымораживающие ловушки, поскольку давление паров таких конденсаторов, как вода или СО, при обычных температурах вымораживания в условиях высокого вакуума становится уже существенным )227, 228). Поиск действительной течи при наличии в системе виртуальных источников может оказаться очень продолжительным и безуспешным.

Таким образом, первоочередной задачей поиска является обнаружение именно виртуальных течей. К сожалению, проблема разделения течей является очень трудной. Для выделения вкла. дов конденснруемых и обычных газов иногда полезно внимательно прослс- 311 Гл. 2.

Техника ньюокого вакуума дить за изменением давления в системе при прогреве или охлаждении отделъных ее элементов. Однако этот метод идентификации источников натекания ас гарантирует успеха в решении задачи. Если в течение большого промежутка времени наблюдается постепенное ухудшение предельного давленая, то наиболее вероятной причиной этого является избыточная десорбция какого. либо наиапливающего конденсата. В этом случае положение должно исправиться после тщательной промывки всех внутренних поверхностей и замены масла в насосе. Резкое изменение быстроты откачки после установки новых вакуумных компонентов скорее всего свидетельствует о появлении реальной течи. Наилучший метод предотвращения всех виртуальных течей заключается в тщательном выполнении всех рекомендуемых правил монтажа вакуумных систем.

В частности, нужно удалить все элементы с глухими реаьбовычи отверстиями н правильно выполнить все неразборные соединения и уплотнения с двойными прокладкамя. Следует избегать применения в вакуумных системах пористых мате. риалов и ограничить до минимума использование смазки. Охлаждение ловушек дол;кно производиться только после откачки основной газовой нагрузки нлн, если это невозможно, они должны периодически прогреваться для удаления накопленаых конденсируемых газов. Если наличие реальной течи стало достаточно очевидным, то некоторые сведения о ее местоположении и величине могут быть получены нз наблю.

дений изменения давления Ьр за период времени йт после того, как откачивающнй насос будет отилючен от иамеры. Если объем иамеры равен У, то скорость натекання выражается как Лр)г/Ы. Таким образом мы получим представление о размере течи н выясним, в какой части системы (скажем, до илн восле высоковакуумного вентиля) она находитси. Кроме того, определение скорости натекания в систему полезно в качестве отправной точки для сравнения с результатамн дальнейших измерений того же типа.

Для проверки герметичности отдельных элементов системы еще до ее сборки весьма удобен компрессионный метод. Внутри аспытываемой детали создается избыточное давление, н затем деталь погружается в воду нлн обмывается мыльным раствором. Место течи определяется по пузырькам, выделяющимся из дефектного участка. Затратив на тщательный.

осмотр всего несколько минут, можно определить течи со скоростью натекания до 10-4 мм рт. ст. ° л ° с-'. Для обнаружения течей в стеклянных си. стемах нли ее элементах используется простой метод поиска с помощью трансформатора Тесла. Для применения этого метода необходимо, чтобы давление в системе не превышало 2 мм рт. ст.

Высоковольтный щуп проносится над поверхностью стекла на расстоянии около ! см. Попадая в течь, конизировэдпые молекулц втягиваются внутрь вакуумной системы, возбуждая в ийй тлеющий разряд. Шуп необходимо проносить достаточно быстро для того, чтобы избежать «пробоя» стекла. Таким методом можнв идентифицировать течи до 10-а мм рт, ст. ° л ° с-т.

Более унииерсальным является метод поиска течей, основанный нв локальном обдуванин снаружи корпуса апробным» газом (или промыванием пробной жидкостью) н наблюдении изменения давления внутри св. стемы с помощью теплового манометра (термопарного) или термометра сопротивления. Когда пробное вещество попадает в площадь течи, со. став газа внутри вакуумной снстеыы быстро изменяется, что отражается на показаниях манометра. Как оказалось, для поиска течи этим способом прнгодны быстро проникающие в небольшие поры газы, такие квк водород, гелий, двуокись углерода и бутан.

Характеристики

Список файлов книги