Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 18
Текст из файла (страница 18)
На рис. 5.11 изображена схема установки для ионно-плазменного и плазмохимического травления микроструктур, сочетающая высокую производительность с высокой точностью обработки, Установка состоит из семи рабочих модулей 2 с ВЧ-электродами 17, ш промежуточной вакуумной камеры 4 с перегрузочным роботом 3 ,и шлюзовой загрузочной камеры 5. Через патрубии 7 и 15 производится раздельная, независимая откачка каждого рабочего модуля 2, промежуточной камеры 4 и шлюза 5. Рабочие модули отделены от промежуточной камеры затворами !3, шлюзовая камера отделяется от вакуумного объема при загрузке и выгрузке плоскими затворами 9, которые с помощью механизма подъема 10 прижимаются к нижней стенке шлюзовой камеры 5.
Установка имеет следующие особенности: с целью повышения точности обработки в каждый модуль 2 для травления помещается по одной подложке и режим травления контролируется в каждом модуле; для увеличения производительности используется одновременная обработка в нескольких (до семи) модулях в режиме последовательной загрузки при условии минимального времени ожидания при транспортировке; чтобы улучшить воспроизводимость результатов травления и обеспечить автоматическое обслуживание, все рабочие модули должны быть постоянно откачаны до высокого вакуума, перегрузка пластин осуществляется вакуумным роботом, полностью исключающим контакт оператора с обрабатываемыми изделиями; обеспечена возможность обработки подложек диаметром 75...150 мм. Принцип действия установки заключается в следующем. В шлюзовую камеру 5 через крышку 6 вводятся две кассеты 8 с подложками и через патрубок 7 производится откачка камеры 5. После завершения откачки кассеты 8, установленные на плоских затворах 9, с помощью механизма пошагового перемещения 10 переводятся в промежуточную камеру 4, в которой постоянно поддерживается высокий вакуум.
С помощью робота 3 и поворотной планки 12 механизма съема 11 первая подложка из кассеты переносится в один из рабочих модулей 2 через открытый затвор 13. После установки подложки !8 на электрод 17 рука робота возвращается в промежуточную камеру 4, рабочий модуль закрывается и в него через натекатель 1 подается рабочий газ. В модуле устанавливается заданное давление, от источника 16 подается на электрод 17 ВЧ-напряжение, и начинается процесс травления. Сразу после завершения процесса загрузки первой подложки вторая из кассеты 8 переносится в другой рабочий модуль, в котором также начинается процесс травления.
Аналогично выполняется процесс загрузки следующих подложек в остальные рабочие модули. Таким образом, процессы загрузки совмещены по времеви с процессом обработки, что является одним из путей повышения производительности оборудования. При завершении травления первой подложки контрольное устройство выдает сигнал прекращения подачи в модуль ВЧ-напряжения и напуска рабочего газа. Через некоторое время, необходимое для откачки из модуля газообразных продуктов травления и достижения высокого вакуума, камера открывается и первая обра- 92 ботанная подложка с помощью робота, приводимого в движение механизмом 14, переносится на поворотную планку 12 механизма съема 11 и затем в свободную ячейку соответствующей кассеты 8.
В освободившийся модуль переносится новая подложка и процесс травления в данном модуле повторяется. На описанной установке можно добиться хорошей воспроизводимости результатов травления. Так, значение средиеквадратического отклонения ширины линий не превышает 0,05 мкм при обработке поли-имонокристаллическогокремния,5!Ом 5!зМ», а также А! и Мо. При этом источник ВЧ-напряжения имеет мощность 720 Вт, частоту 13,56 МГц. Управление установкой автоматическое с помощью микропроцессоров. 5.3. УСТАНОВКИ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК В ВАКУУМЕ В производстве ИС вакуумным нанесением тонких пленок можно получать проводники и контактные площадки, тонкопленочные резисторы, конденсаторы, индуктивные элементы, диэлектрические покрытия и магнитные пленки, полупроводниковые структуры ИС.
В качестве материалов пленки используются металлы, диэлектрики, полупроводниковые и магнитные сплавы и соединения. Основными характеристиками тонких пленок является их структура, размер зерна, чистота, адгезия к подложке, механические напряжения и т. д., которые определяются параметрами технологического процесса и оборудования для нанесения пленок. На качество тонких пленок влияют такие факторы, как качество материала подложки и ее очистки, шероховатость и температура подложки, чистота исходного материала, скорость осаждения, парциальное давление остаточных газов в рабочей камере, взаимное расположение и относительное перемещение источника и приемной поверхности.
Процесс нанесения тонких пленок требует изолированного от атмосферы объема, в котором создается требуемое разрежение. Процесс нанесения пленок состоит из: образования атомарного илн молекулярного потока вещества из источника испарения или распыления, переноса этого потока от источника до подложки, конденсации атомов или молекул на подложке и образования пленки. Основные требования к установкам вакуумного нанесения тонких пленок (УВН) заключаются в обеспечении максимальной чистоты пленки, ее адгезии к подложке, заданной структуры и размера зерна, получении высокой равномерности толщины пленки, обеспечении требуемой производительности обработки.
Удовлетворение этих требований осуществляется путем выбора способа нанесения пленки и типа вакуумной системы, выбора наиболее эффективного источника испарения или распыления материала, спо- 93 соба подготовки поверхности подложки, расчетом расстояния от источника до поверхности осаждения и траектории их относительного перемещения. Важную роль играет выбор методов контроля параметров техпроцесса и системы управления. Обеспечение высокой производительности достигается выбором оптимального варианта структуры и компоновки, способа агрегатирования оборудования, созданием высоконадежной конструкции.
Существуют два вакуумных метода нанесения тонких пленок, различающихся по способу генерации потока частиц: метод термического испарения и метод распыления материалов ионной бомбардировкой. Сущность метода термического испарения (рис. 5.12,а) состоит в нагреве материала в специальном испарителе 2 до температуры, при которой начинается заметный процесс испарения и последующая конденсация паров материала в виде тонкой пленки на поверхности подложек 5, расположенных на подложкодержателе 4 на некотором расстоянии от испарителя 2.
Для управления началом и окончанием процесса осаждения служит заслонка б, которая может перекрывать поток испаренных частиц 3. Для обеспечения требуемого качества пленок в рабочей камере 1 необходимо поддерживать определенное разрежение и состав остаточных газов. Наилучшие свойства пленок получаются при проведении процесса осаждения в высоком (10 — 4...10 к Па) и сверхвысоком (10-в...!0 в Па) безмасляном вакууме.
На рис. 5.12,а показан пример безмасляной вакуумной системы, в которой для и 12 Рис. 5.12. Методы вакуумного нвнесения тонких пленок 94 обеспечения рабочего давления применен магнитораэрядный насос 1иМ, соединенный с рабочей камерой через вакуумный затвор ЧР. Форвакуумная откачка рабочего объема осуществляется механическим насосом Х1.. Чтобы пары масла из механического насоса не проникали в рабочую камеру, ее первоначальную откачку ведут через клапаны уА1 и УА2 до давления примерно 100 Па (при этом давлении обратный поток, незначителен), а дальнейшую форвакуумную откачку до давления запуска высоко- вакуумного насоса (около 10-' Па) — через клапаны УА!, УАЗ и сорбционную ловушку ВЯ. После запуска магниторазрядного насоса механический насос выключается.
Напуск воздуха в современных форвакуумиых насосах осуществляется автоматически через встроенный в него натекатель. Регистрация давления в рабочей камере производится вакуум- метрами РА и РТ. Для разгерметизации рабочей камеры в нее производится напуок атмосферного воздуха с помощью натекателя УР и осушителя воздуха В. Сущность метода ионного распыления (рис. 5.12,б) состоит в бомбардировке быстрым~и частицами (обычно положительно заряженными ионами инертных газов) 10 мишени 11, изготовленной из осаждаемого материала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
