К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 100
Текст из файла (страница 100)
Осаждение на подложку зависит от электрического заряда или магнитного момента МДЧ и потенциала подложки, а таске от силы упругости, возникающей при столкновении микрочастицы с подшвккой. На рис. 3.1.54 в виде графика предсювлены результаты расчета длины х пролета микрочаспщ размером с(ч, генерируемых механизмом, размещенным внутри вакуумной камеРы, пРи Различных скоРостах чч взвита часпщ и рабочих давлениях р; 3) формирование привносимой дефасгности в результате действия вторичных потоков МДЧ таске можно разделить на три фазы (рис. 3.1.55, а): отрыв от поверхности, перемещение вместе с потоком газа и осаждение на подложку. На интенсивность этих явлений влияние оказывают: силы адгезионного взаимодействия микрочастиц с поверхностью твердого тела; градиент затухания скорости движения потоков газа в вакуумной камере во вреьи его откачки при начальном давлении, равном атмосферному; габариты, форма и размеры патрубков; эффективная быстрота откачки и др.
Напуск таза с целью разгерметизации вакуумной камеры (3.1.55, О) оказывает большее, чем откачка, влияние на отрыв МДЧ от стенок и внутрикамерной оснаспси, так квк тазпцина пограничного аюя газа у поверхности при высоком вакууме практически равна нулю и микрочвспщы не "защгпцены" им. Размеры отрываемых МДЧ (с( ) лежат в некотором диапазоне, зависящем от эффективной быстроты откачки 41 (рис. 3.1.56, а) или напуска Яа. С возрастанием Д1 нли ов этот диапазон, а следовательно, и количество отрываемых микрочастнц у (рис.
3.1.56, 6), увеличивается, причем ннзашя граница размеров определяется условием превьппения силы адгезии микрочастицы над силой лобового воздействия потока газа, а верхняя - превышения веса частицы. Условие перемещения микрочастицы в пространстве камеры и ее удаления в вакуумную систему при откачке заюпочаегся в том, что скоросп движения потока юза превышает стационарную скорость осаждения МДЧ (кривые Ыул и Ууд на рис. 3.1.56, а, О).
Часть потока оторваннык от внугрикамерных поверхностей и удаляемых с потоком газа микрочастнц, сгалкиаись с препятствием, например с полулроводниковой полло~ккой, может осесть на ее поверхность либо Упруго отразиться. Более мелким частицам "проще" осесть на подлалху, так как для них больше вероятность выполнения условия, что сила ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ И КОМПОНОВКА ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ 299 атмосбераса леалевае -+ аэауум б) Рве. 3.1.55. Схема вэаюювебствюг мваречествам с юнакам гюа ара атанас еаауумаеге ебьсма с бмсгрютэб атаачав Дг (с), арв ваауске юэа е ваа)чаллы юбьэм с бмстратея ваеусаа ~ (б) а графвк (а) вэмеаевва ЕВМЮСааа СКЕРаетея тл/тэ Ватаев Гала Зе ВРЕМа Ма ЮтазЧаа аРа Вааэаьаюа Леазсааа, 1ЗМВЕМ атМЮГЗРЭРВЕМУ, э)м рэзлвчвем сечеввв ютаачюмю вырубаю т» - тсауюзс эаачсавс эвереста ватаев юза; те - аачалмввэ аюрюсгь Ммюаа Газа; Рэ - Сава аатаэаа' Зэз - Меэа Лебюэюте МаыетЭВЖИаа Гт - Сазе 'ГРМааг) ю аэаэзааэыа МГЗЮ з» - аэс часгвюк гг - сале уаругеге евыгаеювеююг )) г - алла ввсрвав адгезии превысит силу упругости (крнюш гусс иа рнс.
3,1.56, а). О зависимости количества осаидюшцнхся на препятствие микрочаспщ ст эффективной быстроты откачки однозначно судить нельзя, так как эта зависимость имеет экстремум (кривая у на рис. 3.1.56, 6), Умен ьпппь генерацию ьашрочасппг внугрикамерными механизмами можно следующим образом: путем выбора аитифрнкционных н износостойкнх материалов; использованием специальных технологических методов обработки деталей машин; посредством разработки конструктивных решений механизмов и устройств с минимальными потоками МДЧ. Твердо смазочные покрытия (ТСП) ВНИИНП различных марок, "Димолит-4" и другие износостойкие (шприды, карбиды и силициды мешллов) и антифрикционные материалы (фторопласт-4, полиямид и др.) широко используются в электронном машиностроении а напраюыющих, подшнпниковых опорах качения и скольжения и т.п. Наиболее перспекппньлз с точки зрения минимальной пылегенерации яюшегся покрытие на основе дисульфида молибдена, нанесенное ионноплазменным расльшением в вакууме.
Поток МДЧ из подшипника качения с таким покрытием на 2 - 8 порядков (в зависимости от наработки) меньше, чем у тех же подшипников без ТСП. С увеличением наработки поток микрочастиц из подшипников без покрытия возрастает, а у подшипников с ТСП уменьшается (до тех пор, пока покрытие полноспю не изнооится). Уменьшению потока выделяемых мнкрочастиц способствуют такие нетрадиционные технологические методы обработки деталей машин, как плазмо-химичссюш модификация резин фторолластом, ионно-плазменное нанесение в вакууме ТСП на подшипники качения и скольжения, маппппо-импульсная обработка ферромагнитных порошков для получения магнитных жидкостей и др.
Глава 3.1. ВАКУУМНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Лучу и н,Вас иб У г Х ~0 Н 60бг,5„,диЬ Рис. 3.1.56. Гувфвкв эвввсвмоств ет эффмпввкея быстроты откачки Ээ (быстроты вааусвв Эе): э - размеров частиц, отрываемых от поверхности (с) ), удаляемых иэ обьсмв (с)„х) и осэидвсмых иа препетстеие (оос); 1- "мягкаэ" откачка; Н - "иеспиы" откачка; 6- числа микрочэспщ ав йэу 2эрп стул Ф 1эУУ У2 Р,у гу и~уа(уг ижиу ((г Кардинальным решением проблемы являются механизмы без пар трения в вакууме, например, на основе управляемой упругой де4юрмаиии. Однако по другим критериям (жесткость, точность, габариты и т.п.) они существенно уотупают традиционным передаточным механизмам. Из унифицированных вводов движения в вакуум (манжетных, сильфонных, волновьгх и т.п.), а также оригинальных конструкций на основе жидких звтектических сплавов и магнитных композиций наименьшим потоком МДЧ обладаег ввод с магнитожндкостньгм уплотнением.
Основные рекомецдации по конструированию и эксплуатации вакуумно-технологического оборудования с позиции уменьшения привносимой дефектности обрабатываемых иэделий приведены ниже. В присутствии подложек в вакуумной камере (рис. 3.1.57, а) необходимо проводэпь "мягкую" откачку или нвпуск с быстротой 'Л) < лепка (см, рис, 3.1.56, а). При этом лучше испольэовать патрубки круглого сечения с введением их внуэрь камеры на птубину, равную 1,5 - 2 диаметра, и располшать патрубки как можно дальше от днища камеры. Стенки камеры для умличения силы аягеюш частиц к их поверхности необходимо охлаждать до температуры около 8 - 10 С, а напускать лучше болев легкий, чем воздух, шз, например азот илн шлий.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ И КОМПОНОВКА ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ 301 Рас. 3.1.57. Рекеиеэдаяаа ае кеасгруврееааше я зксэауатаиая ааагтияеге тсхаеаешчесылч еберудееаааа: 3зг - диаметр усхсвэого прохода; Ф„- фишер грубой очистки; Фт — фильтр тонкой очистки; 4~э ю,.„- мянямальнаа быстрота откачки, при которой происходит отрыв частицы с поэсрхисста; М- механнчесхэй приаод; ШЗУ - шлюзовое змрузочное устройство; вше аш - мексамааыам быстрота опачхи, пги которой происходит 100%-ный стрьш часпщ с поверхности; ОКТ - оптический квантовый генератор; КТМ-1 - камера телевизионная ыагщолаы; СМИФ - стандвртный механический интерфейс 1 - рабочий источник; 2- эакуумно-транспортнаа система; 5 - вакуумный затэор; 4- васуумиый контейнер; 5- рабочий источник По мере заполнения стенок, оснастки н днища вакуумной камеры продуктами износа, отслоениями конденсата необходимо прн отсутствии подложек (рис.
3.1.57, 6) проводить очистку камер посредством "жесгкой" откачки с быстротой оэ > оэ х (см. Рис. 3.1.56, а). Более эффективны патрубкн щелевидной формы с соотношением сторон 1:5 — 1:10, располагать их следует как можно блике к днищу камеры. Стенки камеры для уменьшения силы адгсзни микрочастиц с поверхностью необхо- димо нагревать примерно до 70 - 80 С, напускать надо хорошо осушенный гэз н более тяжелый, чем воздух, например аргон или криптон. Расположение внутрикамерных механизмов и других источников МДЧ должно быль таким, чтобы не было прямого попадания микрочастиц на подложху.
Для этого должны быль применены экраньь лабиринты, магнитные и электростатические улааливателн. Пространственное расположение подложек пред- Глав 3.1. ВАКУУМНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ з.зз з,з з,зз Рве. 3.1.5К Схема Пхзаазшвя ареаессем вагвра ззата щдщя дезм мацваефеатвеезя ебраб ЧНП - члсгое лрсвзводстеевное памещевяе; з) - доза лриввзсемлоб дефезтнсстя; Асз - ползя мяхрочасгвн; 64 К; 255 К; 1М; 4 М; 1 М - инфсрмеллопвзв емхссзь микросхемы; Ч„- коэффициент юзхола годных почтительнее вертикальное (рис.
3.1.57, в), перемещать нх следует только в верхней части камеры и механизмами с минимальным коли. чеством пар трения, например, с помощью механических рук. Непосредственно перед обработкой, если необходимо, с подложек могут быль удалены осевшие на них михрочастицы с помощью механического, химического, аэродинамического, элехтро- и магнитно- разрядного, а также, лазерного воздействия.
Контроль и анализ потоков оозхдаюшихся на подложку микрочастнц, а также эффективность нх удаления можно вести с помощью оптичеокнх устройств, например на основе телевизионной камеры, установленной на микроскопе. При создании вакуумных многокамерных установок кластерного типа юш производства сверхбольших интегральных схем важное значение имеет выбор схем расположения рабочих модулей и межоперационного транопорта, обеспечивающих уровень дефектности изделий, не превышающий допустимый.
Это требование мохет быль выполнено двумя способами: первый - традиционный, эаимспюванный из машиностроения, заключается в последовательном располохсении вакуумных технологических модулей и транспортных сипим; второй - нетрадиционный, заключается в использовании стыкуемых висуумных контейнеров, снабженных стандартными механическими интерфейсами (СМИФ). Если традиционвъю конструкторские решении установок позволяют люсь снизить привносимую дефектность, то использование вакуумньпс СМИФ-контейнеров обеспечивает радикальное уменьшение дефектности, так как, во-первых, полноопю исключает попадание на изделие вторичных потоков МДЧ вследствие того, что давление в контейнере и камере практически одинаково, во-вторых, такой способ характеризуется минимальными вспомогательными ходами и достаточно высокой надежностью функционирования.
Кроме того, контейнер можно использовать и в качестве межоперацнонного накопителя с практически неограниченной вместимостью и в качестве межоперационного транспортного средства. При этом значительно снижаются требования к чистоте производственного помещения, т.е. "чистую комнату", по существу, махно уменышпь до размеров контейнера. Влиять на процесс набора дозы привносимой дефектности (рис. 3.1.58) махно путем выбора югасса чистоты производственного помещения, способа транспортирования и апрузки изделий в оборудование, типа вакуумной транспортной системы и структуры машины, ошечающих требованиям по качеству и выходу годных микросхем различной сложности, а такхе с помощью устройств удаления микрочаствп, попавппп на рабочие поверхности подлсскек МЕТОДЫ РАСЧЕТА И РЕГУЛИРОВАНИЙ ЧИСЛА И РАЗМЕРОВ МИКРОЧАСТИЦ ИЗНОСА 303 З.гл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
