К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 101
Текст из файла (страница 101)
Методы РАсчетА и РегулиРОЕАиия числА и ИЗМЕРОВ МИВРОЧАСГИЦ ИЗИОСА, ГЕИЕИП УЕМЫХ внупчщамкгиыми механизмами К4КУУМНОГО ОЕОРУДОВАНИД По мере развития вакуумных технологий в производстве интегральных микросхем особенно вюкное значение приобретает сникение уровня зырязнений михрочастицами обрабатываемых изделий.
Наиболее существенным источником загрязнений микрочастицами вшсуумной технологической среды яшшются узлы трения внутрнхамерных механизмов. Среднее количество ЬГ микрочастиц износа, образующихся в резулыэте работы узла трения внутрикамерного механизма в единицу времени, определяется по формуле 1ьчсАи Гг гле 1А — средняя линейная интенсивность изнашивания; ч - скорость скольжения во фрикционном контакте; Ал - номинальная площадь поверхности трения; $' - средний обьем микрочастнцы износа. Минимальное число Ьгл;а микдочастиц износа, образующихся в единицу времени, можно записать в виде Ьчг' Ф . лвл где 41 - средний диаметр микрочастицы износа; Я - путь трения.
Максимальный объем микрочастицы износа определяют по формуле УЕ И люх 1 Значения 1 1г, 41 рассчитываот в соответствии с выбранной моделью контактирующих поверхностей. ' Так, для контактирующих поверхностей, моделируемых сферическими сегментами равных радиусов, расположенных на одном уровне, среднее количество микрочвстиц износа / — — 6 Г 21 Ьг=75 10 з "" ~ х о лов 4Чс 4н г — — 2~1 ' Ь(2гы — Ь' Зг +~г„— т~г„, — г ) где ои - контактное напряжение, Н/ммз; ол „- допустимое контактное напряжение, Н/ммт; /- коэффициент трения скольжения; г - радиус фрикционного шпна контакта, мм; гм- радиус округления микронеровиостей, мм; Ь— максимальная высота микронеровностей, мм.
Средний диаметр микрочастицы износа: для случая упругого контактного взаимодействия 41 = 1,4 (здесь р - давление в контакте, Н/ммз; Ег, Е2 - модули Учтругостн контактирую1цих матер ...Н/ 2), ющ случаи пластического контактного взаимодействия А — г В рхЬГ2гы Ь) > 11 ° ще 12 - микротвердость менее твердого материала рассматриваемой пары, Н/ммз. Максимальный диаметр микрочастицы износа На рис. 3.1.59 представлены расчетные и экспериментальные зависимости, иллюстрирующиее изменение скорости ч образования микрочастиц износа от скорости скольжения ч, во фрикционном контакте при давлении в контакте р = 0,33 Н/ммт и остаточном давлении в вакуумной камере р = 10 4 Па лля различных пар материалов.
гбг зуе !О! Еуг 10 аш гс Рве. ЗЛ.59. Заавсшюсть еяераств чч абршеааввв ШЮРЮЬЭСТВЯ ВЭЮВЫ Ет СВЕРЕСШ ШлаЬЮФЮ4В Чс ае фввюшевваи аватаате даа следующих вар ваъврвааеа: 1, 1' - сталь 40Х!3 - сталь 40Х13; 2 2' — сталь 45- сталь 45; Я, Я - молибден М4ВП вЂ” молибден М4ВП', штРиховые линии - расчетные значелвя; сплошные линии - экслервыеигааьиые значение Глава 3.1. ВАКУУМНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 304 и Ы к Ы"в Юо Р„,н/вР Рпс. 3.1.61. Вилы передач и опор виутринамврнмх механизмов ввнууммого обобуловашм по ирптврюо мяпнмапьиоб гвявранип мннпочвскня Рне.
3.1.60. Звмюимошь ероливго лнимктра 4 образумншхсп мнирочаспш юпоса от улольиоб имрузкн в нмпннте Рк лив свелуниех нар материало~ 1, 1' - сталь 40Х13 — сталь 40Х13; 2 2' — сталь 45- сталь 45; 3, 3' — молибден М4ВП - молибден М4ВП; штриховые линии - расчетные значении; сплошные линии — экспериментальные значения Расчетные и экспериментальные кривые, иллюстрирующие изменение среднего диаметра су микрочастиц износа от удельной наьрузки в контакте Р„при скорости сколыкения во фрикционном контакте тс = 157 мм/с и остаточном давлении в вакуумной камере р 104 Па для различных пар материалов, представлены на рис.
3.1.60. На основе проведенных расчетов и экспериментальных исследований разработана классификация передач и опор внутри- камерных механизмов по критерию минимальной генерации микрочастнц износа (рис. 3.1.61). Наибольшее число микрочастиц износа образуется при работе передач винт-гайка 1, червячных передач 2 опор скольжения 3, зубчато-реечных 4 и зубчатых передач 5. Несколько меньшее число микрочастиц износа образуеюя при работе несоосных передач винт-гайка 6 и волновых передач 7, значительно меньшее - при работе шариковых передач винт-гайка 8 и передач с гибкой связью 9, шариковых напраюшющих 10 и подшипников качения 11.
Минимальным числом вьшеляемых микрочастиц отличаются механизмы без внешнего трения на основе упрутодеформируемых трубчатых элементов 12, передачи с магнитным бесконтактным взаимодействием 13, Упругие 14 и магнитные 15 опоры. Снизить число микрочастнц износа, генерируемых внутрикамерными механизмами, можно путем применения устройств локализации последних посредством гравитационното, электростатического и магнитното полей.
Устройства локализации могут быль встроены в функциональные устройства и элементы вакуумного оборудования, например, в подшипниковый узел или герметичную волновую зубчатую передачу. УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ 1- КООРДИНАТНЫХ МЕХАНИЗМОВ 305 Уравнения движения тела в 1-координатах описываются в линейных величинах, в качестве которых взяты длины шести отрезков, соединяющих тело с неподвшкной базой таким образом, что при заданных значениях гь гъ ..., 16 образуется шомегрически неизменяемая структура, которая характеризует полажение и движение тела в пространстве непосредственно в абсолютных неподвжкных координатах, в то время как в традиционных ИУ текущее положение каждого последующего звена определяется относительно положения предыдущего звена, т.
е, в относительных координатах. Устройства на основе 1-координат в оборудовании электронной техники используются в качестве хак исполнительных, так и информационных устройств. Как исполнительные они используются в роботах, манипуляторах, загрузочно-транспортных устройствах и устройствах гашения колебаний по всем шести степеням. При этом в качестве привода применяются любые: пневмо-, гидро- и электромеханический, мщиитострикцио нный и на основе пьезоэффекта. Как информационные 1- координатные устройства используются в качестве датчиков силового и моментного очувствления, устройств для определения положения и перемещения тела в пространстве, в которых параметры определяются контактным или бесконтактным методом, например ультразвуком.
ЭЛ.Э. УСТРОЙСТВА ЫА ОСИОВК 1- КООРДНЫАТИЫХ МЕХАНИЗМОВ Существенное повышение эксплушционных характеристик оборудования производства достигается за счет использования 1-координатных исполнительных устройств (ИУ), так как по сравнению с традиционными ИУ они могут одновременно выполнять функции манипулятора, транспортного устройства и устройства виброэащнты (рис. 3.1.62, 3.1.63). Рва. 3.1.62. 1-каеригаатвае вивщввтелыви уаэ вейагаа: 1- неподвижная база; 2- ыыалцае звала; 2- привод Рвс. 3.1.63.
Усэрайагаа ва аававе Г-каераваат а аберудававвв ВТ (гахвалапаисаэа кацвеваваа)э 1 - шлюэавае устройства; 2- 1-каардвнатлый парадиощий манвлулвтар; 2 — камера подготовки абьакгав; 4- 1-каардвцатцый кавлрующяй мацвлуипар; 5 - 1-каарлянапаай мипагрицааэй конвейер; б- 1-коардвнаэный вибраэащлтный абэехтодар.ютааь; 7- камера выращввиви полупроводниковых агвуатур методом молекулярно-лучевой эцлтщсав; В - 1-каардвцатлый лрецвэваицый мацццулвгар; 9 - камара фонового лагнраванвя; 10- магнитный секторный анализатор; 11 — ионный иагачляк Фрвмии; 12- камара обработан ионным пучком; 12- иенца-оптическая колонна; 14- Г-каардвцатный прецвэваицый агалцк; 15- аналвтяческая камера; 16- 1-координатный прецизионный маиапулвтар; 17- Г-хаардвнатная ввбвалиилрующаа платформа; 10 - транспортная ми ястрэль; 19- 1-каардвцатиая система метралагвческай цавагацвв; 20- управляющая ЭВМ Глмм 3.1.
ВАКУУМНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Ф/МКАД,Ди/ Рас. 3.1.64. Схема испелштслмсеге устуейстее дла ебеуулееаим ваисссиил теваих плевел За время осаждения 11 Ь(х1,у1,бы() = — х )г 3р' х~ О /. (х1,У1,Я1,1) Кннематическив возможности Г-координатных ИУ на шесть степеней лодввхшости позволяют аффективно использоыпь их в оборудовании для нанесения тонких пленок (рис. 3.1.64).
Исходные предпосылки для расчета г-координатного ИУ в таком оборудовании следующие: лоток испарявмого вещества и связанная с ним толщина пленки на поверхности неподвижной подложки подчиняется закону Кнудсена; временная нестабильность источника мала и скорость осаждения вещества в любой точке подпохски постоянна; юпрацня атомов по поверхности подложки и вторичное их испарение незначнтсльДвнхенне ИУ в двухкоордиантной системе (неподвижной ОБЦЗ и подвикной 01ХУГ) допкно обеспечгпь заданный закон перемещения подложки М (точка 01 совпадает с центром тяжести подложки). В точке О„находится испаритель, при работе которого вещество осаждается на подлохку ао скоростью (см/с) рсоа() аоау ярХ где р - скоросп испарения вещеспы, г/с; уушп между направлением потока испаренного вещества и нормально к поверхности испарнтеля; () - угол между направлением потока осаждаемого материала и нормалью к поверхности подложки; р - плопюсть осаждаемого вещества, г/смз; л, - расстояние ст испаритсля до элементарной площадки, см.
Толщина слоя осажденного вещества на подюхгке в точке подппкки с координатами хд, уд, Гр в зависимости от промехупга времени А/ определяется по формуле Основные функции усгройспа на основе Г-координат: захват подлохки с передающего манипулятора; перенос подпохки в зону о а видения пленки; выполнение сложного движения с целью создания равномерного ло толщине покрытия.
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ ВАКУУМА 307 Прн условии, чсо толщина осюкдениом нещества в любой точке подложки с координашии х, у, 2 должна быль величиной постоянной на ЭВМ получены выражения дчя текущвх значений длин тяг 11 исходя из того, что вх начальные значения следующие: 11+с)1+чс ' 12 = чт+ 12+ч2' О 2 2 2, 0 2 2 2, 13 О 14 = 15 = О О б Для создания таком сложносо движения используются шасовые двнсатели с системой управлеюш временными интервалами между матами. Таким образом, с помощью С-координатных исполнительных устройств можно воспроизводить любой закон движения НУ с любой заданной толшиной осажденного слоя, исходя из заданного закона распределения толщины этого слоя. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
