Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Спираль развития оборудования для нанесения тонких пленок чи енные инертные и активные газы, отсутствие выделения тве дых частиц и т. д.), необходимости в повышении производительности и степени автоматизации. На рис. 5. да ния тв рд развития оборудования для нанесения тонких пленок в вакууме, среди которых можно выделить установки периодического действия (рис. 5.15,а — в), полунепрерывного (рис. 5.15,г) и непре- Р ывного действий (рис, 5.15,д) и автоматическую линию для получения тонкопленочных структур ИС (рис. 5.15,е).
Установки периодического действия легко адаптируются к изменению технологии, так как принцип их конструирования основан на том, что разработка специализированных УВН ведется на 104 основе базовых моделей. Базовая модель, включает рабочую камеру, систему откачки и контроля вакуума, а также набор источников испарения или распыления материалов, приемных устройств для закрепления подложек и т. п., должна отвечать ряду требований по: остаточному давлению и эффективной быстроте откачки; парциальному давлени1о паров воды, кислорода, тяжелых углеводородов и т. и.; времени получения заданного давления; степени автоматизации процесса откачки.
При переходе на новое изделие меняются внутрикамерные механизмы и устройства, Первые промышленные УВН для изготовления тонкопленочных элементов ИС представляют собой установки колпакового типа (рнс. 5.15,а), созданные на базовой модели УВН-70А-1. Под колпаком б на плате 2 установлены испарители резистивного типа 1 и 3 или диодные распылительные системы, которые могут перекрываться заслонками 4. Подложки за1О5 , наг еваются спиралью 8 и при осажде- иреплены на карусели 7, нагр аются с масками, нии различных слоев пос. д следовательно совмещ а ка сели 5. При такой ко мпоновке внутриальный не~од из о- камерных механизмов Р у в еализ ется индивид товления пленочных элементов гибридных ложках через Использование нескольких р лей л ких испарителей име, подслой, слой и смеша нный переход т ельно получать, например, ин икл откачки.
а , Н одной из позиций от подслоя к слою за од ц а котором смонтиыть помещен имитатор, н карусели 7 может быть ературы нагрева под- рованы терморезистор д т ля измерения темпе " п енки, На рабочих по- ложки н датчик сопроти тивления наносимой пле ые эк аны, изолирующие друг зициях уст становлены быстросменные экраны, от друга источники испарения. ого конденсата на Для р~джвр~щмы обр б азования водян чеи водои Д чя камера перед Разгерметизацией нагревается го я з .
ащиты рабочего объема от паров из ди узио , охлаждаемые жидким аз т пользуются ловушки, охл ебования к системе от- ного распыления вносит д ополнительные тре ого вакуума (13... качкш длнте ьная работа у в словиях низк .. 8,7.10 ' Па), При напуске инертного газа и ет аботать только с сист диффузионный насос может р лирования. мо и икациях колпаковых установок, наэлект онно-лучевые испа наны резистивные и эл р фе ические карусели с стемы ионного распыл ения, плоские и с р ый, так и групповой подложками, реализующ ие как индивидуальн методы обработки (одн им источником одновр ременно обрабатыважек).
Вакуумная систе ма, обеспечивающая б Разрежение 10 '...10 — ' Па, построена на аз ое или соса Н-2Т или Н-2Т-З, управ ение проц ое полуавтоматическое. р . П оизводительность ус ка сели, кото а орая для большинства оп 91 ~4 яет 12 подложек разм УВН этого типа составляет .+(25. 30) %. На ы пленки составляет Погрешность толщины пл ИС 3-й степени интегра- устано ках такого типа р об абатываются -й цни (10' элементов на кристалле) с мини одства ИС ст емтеннн условиях ассоют ронзвод увеличению размеров о р б абатываемых подлож ожек в колпаковых личество одновременно ру о заг жаемых подл причиной появления ~д~риошшощ ф ю им фактором и пр обо дования.
спольз более производительного об ру 5.15,б) позволяет уве- ве подложкоиосителя б р ба абана 11 (рис. талловых подложек личить число одновременно ру заг жаемых сит $06 до 70 — 80, уменьшить погрешность толщины осаждаемых пленок до ~ (15... 20) %, повысить коэффициент использования материала до 0,7... 0,8 (для карусельных подложкодержателей этот коэффициент составляет всего 0,08...0,1), Рабочая камера выполнена в виде цилиндра 9 с горизонтальной осью и имеет торцевые крышки 10, которые могут откатываться по направляющей вдоль оси цилиндра. Вазовой моделью служит установка УВН-70А-2, на основе которой создано несколько технологических модификаций (УВН-71П-4, УВН-75П-1 и др.) путем встраивания внутрикамерных устройств (систем испарения 13 или распыления, датчиков, нагревателей, заслонок 12 и т.
д.) и доукомплектования соответствующей системой питания и управления, Установки такого типа бнабжены более вместительными тигельными испарителями косвенного нагрева или электронно-лучевыми с возможностью загрузки нспаряемого материала в тигель. Система откачки выполнена на базе диффузионных насосов Н-5К, Н-10К и других и обеспечивает рабочее давление 10 — ' Па. На этих установках стало возможным обрабатывать БИС с числом элементов на кристалле 5 10'....5 10' и минимальными размерами элементов 5...1О мкм.
Можно наносить проводящие пленки из алюминия и ванадия, полупроводниковые материалы и диэлектрики. Для очистки подложек перед осаждением к барабанному подложкодержателю, изолированному от земли, можно приложить ВЧ-напряжение для ионной бомбардировки подложек. Ужесточение требований по парциальному давлению тяжелых углеводородов в рабочих камерах, отрицательно влияющих на качество пленок и прежде всего их адгезию к подложке, вызвало необходимость использования в УВН безмасляных средств откачки, Базовая модель 01 АГМ-4000 содержит горизонтальную камеру с торцевыми крышками (рис.
5.15,б), но со средствами откачки, выполненными на базе комбинированного геттерно-ионного насоса. В корпусе насоса размещены восемь магниторазрядных блоков с быстротой откачки 0,1 м'/с каждый и четыре испарителя из титано-молибденовой проволоки с запасом титана около 220 г. Схема вакуумной системы этой установки аналогична представленной на рис. 5.12,а. Все описанные выше установки колпакового и горизонтально-цилиндрического типа являются установками периодического действия, принцип работы которых заключается в периодической разгерметизации рабочей камеры для выгрузки обработанных и загрузки новых подложек, опускании колпака или закрытии торцевых крышек, откачки объема до рабочего вакуума, нагреве испарителей или выводе на режим систем распыления, контроле параметров потока осаждаемых частиц, открытии заслонки, включении вращения карусели или барабана, в проведении некоторых других операций.
107 Установки периодического действия имеют ограниченную про' изводительность в связи с тем, что время нанесения пленки составляет незначительную часть общего времени цикла, а большая часть его затрачивается на откачку рабочего объема до нужного давления. Кроме того, частая разгерметизация камеры является причиной внесения загрязнений, которые играют все большую роль по мере увеличения степени интеграции ИС и уменьшения размеров их элементов.
Переход к БИС и СБИС с числом элементов на кристалле 10'... 10' н минимальными размерами элементов 1... 3 мкм, обеспечивающих емкость МОП ЗУ, например, 64 ... 256 Кбит, вызвал появление нового типа УВН периодического действия со шлюзовыми загрузочными устройствами. На рис. 5.15,в показана конструкция УВН возвратного шлюзования, состоящая из рабочей 14 и шлюзовой 20 камер. Время цикла обработки партии подложек сокращается за счет уменьшения времени достижения требуемого вакуума в рабочей камере.
Шлюзовая камера служит для периодической загрузки и выгрузки подложек при небольшом перепаде давлений между шлюзовой и рабочей камерами. В рабочей камере постоянно поддерживается высокий вакуум, что обеспечивает высокую чистоту технологической среды. Шлюзовая камера отделяется от рабочей затвором 16, а ог атмосферы крышкой 17, через которую происходит загрузка и выгрузка подложек на вспомогательный барабан 19. С барабана 19 на рабочий барабан !5 подложкодержатели перегружаются с помощью механизма 18.
В качестве источника осаждаемых частиц могут использоваться электронно-лучевые испарители 22 с большим тиглем, магнетронные распылительные системы и т. п. Для нагрева подложек могут использоваться галогенные лампы 21. При одношлюзовой компоновке УВН (рис.
5.! 5,в) можно обеспечить лишь периодическую обработку подложек. Для повышения производительности необходимо стремиться совместить во времени вспомогательные операции (загрузки, разгрузки и откачки шлюзовой камеры, нагрева и очистки подложек и т. д.) с основной операцией — осаждением пленок. Этого можно добиться в установках прямоточного шлюзования (рис. 5.15,г), которые можно отнести к типу УВН полунепрерывного действия, когда цикл обработки стабилен и состоит лишь из стадии осаждения пленки и перемещения изделия из позиции в позицию. Установка, показанная на рис. 5.15,г, марки 01НИ-7-006, предназначена для вакуумного нанесения алюминия, легированного кремния н других проводящих материалов и сплавов. Она снабжена планетарной системой вращения держателей подложек и предварительной плазмохимической очисткой в едином вакуумном цикле.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
