Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Улучшение вакуумных условий в технологическом оборудовании не только обусловливает высокую чистоту всех используемых материалов, но и открывает возможность контроля за ходом технологического процесса с помощью средств аналитического приборостроения. Под технологией молекулярно-лучевой эпитаксни (МЛЭу подразумевают процесс гомо- и гетероэпитакснального выращивания пленочных структур, определяемый взаимодействием молекулярных илн атомарных потоков с кристаллической поверхностью в условиях сверхвысокого вакуума — прн давлении 10 — а Па и ниже.
Молекулярные потоки 3 (рис. 5.24) формируются нсточвиками 1, имеющими специальные устройства для управления интенсивностью потока, что позволяет в любой момент времени устанавливать химический состав суммарного потока, необходимый для эпитаксиального роста на подложке 6 слоя требуемого полупроводникового соединения. Электрически активные примеси в процессе роста добавляются либо из аналогичных источников, либо из ионных источников («трудновводимые» примеси). Тре- 122 буемая температура роста б 7 з пленки устанавливается с помощью нагревателя 7. Процесс МЛЭ определяется кннетикой адсорбции и физико-химических реакций на поверхности подлож- 1 /~ ки в противоположность процессам роста при термо- 3 4 ! ( ф динамическом равновесии в Я ( У ! ) ф жидкостной или газофазной эпитаксии, что позволяет гибко управлять составом растущих атомарных слоев на толщинах атомарного 7 масштаба. Относительно низкая температура прн МЛЭ (напРнмеР, в слУчае Рис.
5.24. Рабочая камера установки моле- выращивания ОаАз Т =. кулярно-лучевой впитаксии (МЛЭ) (560'С) не может привести к заметной диффузии легнрующих примесей из одного зпитаксиального слоя в другой, что позволяет получать «сверхрезкие» р-, п- и гетеропереходы с толщиной области раздела около 2— 3 слоев кристаллической решетки. Особенностью МЛЭ в отличие от жидкостной и газофазной эпитаксии является возможность прямого непрерывного контроля за кристаллической структурой и химическим составом растущих слоев на моноатомных толщннах. Это осуществляется с помощью методов поверхностного контроля, таких как ДБЭ (дифракция быстрых электронов) и электронная Оже-спектроакопия, реализуемых в технологической камере. В камере располагаются необходимые устройства: Оже-анализатор 2, люминесцентный экран 10, анализатор ДМЭ (дифракции медленных электронов) 9.
Послойное стравливание поверхности выращенной пленки для контроля ее структуры осуществляется с помощью ионной пушки 11, облучение образца электронами производится пушкой ДБЭ 4. Кроме того, возможен прямой контроль состава молекулярных пучков в зоне роста с помощью масс-спектрометричеакой аппаратуры: датчика вторичных ионов 5 н квадрупольного фильтра масс 8. Большую сложность промышленной реализации технологии МЛЭ представляет недопустимость загрязнения поверхности подложек как непосредственно в процессе роста структуры, так и при переходе к другим операциям. Так, перед эпитаксией поверхность подложки должна быть молекулярно чистой, а сразу после выращивания пленки закрыта диэлектрической илн металлической пленкой.
Осуществлять процессы очистки поверхности подложки, !23 КОНТРОЛЬНБ!Е ВОНРОСБ! 1. Назовите состав установок нонной имплантации и объясните назначение ее основных элементов. 3. 2. Какие существуют приемные камеры для ионной имплантации? . По каким признакам различаются методы вакуумно-плаэменного травления микроструктур? 4. Объясните принцип работы установки модульного типа для конно-плазменного и плазмохимического травления. 5. В чем сущность методов нанесения тонких пленок в вакууме: термическим испарением и ионным распылением? б. Как устроена магнетронная система распыления материалов? 7. Перечислите этапы развития установок вакуумного нанесения тонких пленок и дайте краткую характеристику каждому из ннх.
8. Каков принцип работы установки электронно-лучевой сварки? 9. Объясните назначение и принцип работы установки «Квант-12». !О. Какое аналитическое оборудование используется при молекулярно-лучевой эпитаксни? Рис. 5.25, Магнстрально-модульный комплекс МЛЗ зпитаксиальный рост слоя и осаждение защитного покрытия целесообразно не в одном вакуумном объеме, а в разных с передачей подложек в вакуумной транспортной магистрали. Создан магистрально-модульный комплекс МЛЭ (рис. 5.25), который обеспечивает проведение в разных технологических модулях операции подготовки подложек (модуль 2), молекулярно- лучевой зпитаксии (модуль 7), получение диэлектрических покрытий или металлизацин (модуль 3) в едином технологическом цикле в условиях сверхвысокого вакуума без вскрытия рабочих камер.
Все модули снабжены необходимыми для проведения технологических операций аналитическими средствами контроля поверхности и технологической среды. Подложки поочередно передаются из загрузочного модуля 1 в вакуумную транспортно-загрузочную магистраль 4 и затем с помощью манипуляторов 6 переносятся последовательно в рабочие модули 2, 7 и 3. Обработанные изделия выгружаются через модуль 5. В комплексе предусмотрена кассетная загрузка подложек (по 10 подложек в кассете). Он может быть дополнен другими модулямн для выполнения каких-либо новых технологических операций изготовления БИС и СБИС в вакууме.
Помимо разработанного варианта вакуумного транспортера, жестко соединенного со всеми входящими в магнстрально-модульный комплекс каме. рами, существует вариант с гибкой межагрегатной связью, предусматривающий использование герметичных кассет-накопителей и применение промышленных роботов. 124 Глава 6 ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ВАКУУМНЫХ И ГАЗОВЫХ СИСТЕМ. АППАРАТУРА ХИМИКО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК 6.1. СРЕДСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ВАКУУМА Вакуум является технологической средой для выполнения таких операций, как электронная сварка и литография, ионное травление н имплантация, осаждение тонких пленок, молекулярно-лучевая эпитаксия и т.
д. Значение давления н состав остаточных газов определяют качество проведения технологических процессов и влияют на такие параметры ИС, как удельное сопротивление тако. проводящих элементов, емкость электронно-дырочных переходов, сопротивление омических контактов, усилительные и частотные характеристнни транзисторов и т.
д. При серийном и особенно массовом производстве ИС важное значение имеет время получения вакуума в рабочем объеме технологической установки. Предельное давление и состав остаточных газов в камере, а также время достижения требуемого давления главным образом зависят от средств получения вакуума — вакуумных насосов. Все вакуумные насосы можно разделить на две большие группы: низко. и высоковакуумиые. Как правило, в оборудовании для производства ИС рабочую, технологическую среду создают высоковакуумные насосы, а низковакуумные играют вспомогательную роль для обеспечения форвакуума, т. е. для создания необходимых условий для запуска и стабильной работы высоковакуумных насосов. Па способу получения вакуума различают насосы, выполняющие механическое перемещение газа с последующим выталкиванием его в атмосферу, и насосы, в которых осуществляется поглощение газа путем сорбции, химической реакции или конденсации.
125 Из средств получения низкого вакуума широко распространены насосы пластинчато-роторного типа (рис. 6.1,а). В таких насосах охлаждаемый маслом статор б имеет цилиндрическую расточку, в которой вращается ротор 12 во- 3 !а а) 20 27 23 24 25 2В 22 27 й»ис. 6.1. Форвакуумный насос 126 круг оси, смещенной относительно оси статора.
В радиальных пазах ротора перемегдаются пластины 7 и 10, с помощью пружины 9 создается необходим усилие герметизации в контакте пластин со статаром. В насосе этого типа имеются три области откачки: всасывания 6, переноса 11 и выхлопа 8, разделенные контактами статора с пластинами и ротором, При вращении ротора в направлении, показанном стрелкой на рис. 6.1,а, объем области 6 увеличивается и заполняется через впускной патрубок 1 газом из откачиваемого объекта, который затем через пол-оборота ротора попадаег в область переноса 11 и еще через пол-оборота ротора — в обтасть выхлопа 8 и через обратный клапан 3 выпускного патрубка 2 выбрасывается в атмосферу.
Ротор насоса хорошо сбалансирован, три области отначки позволяют предотвратить прорыв газа в откачиваемый объем прн несрабатываиии обратного клапана. Для герметязации и смазки зон уплотнения подвижных деталей используется вакуумное масло, уровень которого на рис. 6.!,а обозначен позицией 4. Применяемое масло марки ВМ.4 имеет хорошие смазывающие свойства, но обладает довольно высоким давлением насыщающих паров, испарение которых существенно сказывается иа значении предельного давления насоса и составе остаточной атмосферы в объекте при откачке его до давления, близкого к предельному.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
