К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 116
Текст из файла (страница 116)
Конструкции систем не должны содержать непродуваемых участков и застойных зон, в которых могли бы акапливатьая реывнты и отходы реакций. Конструкции систем должны обеспечивать всесторон- зля. элкмкнтная ваза газовых снсткм Производство изделий микроэлектроники многих типов осуществляется по планарноэплтаксиальной технолопти. Оанову этой технолопти составиют процессы осаждения из тазовой вли жидкой фазы, плазменные процессы и т.д.
Одной из важнейших составных частей оборудования дэя реализации вышеуказанных процессов являютоя газовые системы (ГС), выполняющие подготовку, распределение, контроль, транспортирование технологических газов и паротазовых смесей (ПГС) в рабочие камеры (реакторы) установок. Газовой системой называется часть технологической установки, выполняющая следующие функции: очистку, смешение, распределение, транспортирование, измерение и регулирование параметров юзов и ПГС, а также нейтрализацию продуктов реакций.
Для осуществлении ухазанньп функций ГС содержат аппаратуру различных) типов. Включение той или иной аппаратуры в состав системы зависит ат ее назначения и ее конструктивно-пвшологических особенностей. Результаты технологических процессов существенно зависят от состава ПГС и точности ее поддержанют на заданном уровне, таким образом ГС в значительной степени определяют технико-экономические показатели оборудовании в целом. Даля ГС в обшей структуре оборудования (установок) составляет 35 - 45 %.
ГС состоят из специальных элементов (клапанов, регуляторов давления, раахода реа- Продолжение табл. 3.2.25 ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ГАЗОВЫХ СИСТЕМ иий доступ к аппаратуре, трубопроводам и разьемам для периодического осмотра, испытаний на герметичность, репшменппах работ и регулярного демонтажа шш очистки. Кроме того, ГС должны обеспечивать: надежную работу стабилизирующей и запорно-распределительной аппаратуры, особенно при автоматизированном управлении циюгами; минимальные гидравлические сопротивления при достаточных пропускных способностях отдельных участков; безопасные условия эксплуатации при нормальной работе и защиту в аварийных режимах; минимально возможное потребление энергоносителей, мини м альных габаритные размеры и стоимость.
В ГС применяются разнообразные клапаны, вентили, дроссели, посредством которых ведется распределение юзов по каналам. Эта аппаратура в зависимости от газовых сред„ в которых она применяется, может быль разделена на две группы. К одной труппе относится аппаратура для технических и продувочных газов: обеспыленного воздуха, азота, аргона, водорода. Ко второй группе отиоапся аппаратура, устанавпиваемая в линиях реакционных газов, чистого водорода, а также линиях ПГС, содержащих пары жидких реыентов. И к тем, и к другим группам элементов предышляются одинаковые требования по чистоте (привносимой дефекпюсти), герметичности, химической стойкости и другим показателям. Все металлические элементы этих конструкций долины быль выполнены из коррозионно-стойких сталей типа 03Х17Н14МЗ, а магистрали, контактирующие с ПГС и высоко токсичными и агрессивными средами, - из фторо пласта; трубопроводы, по которым транспортируяася газы, должны иметь полированную внутреннюю поверхность.
Соединение трубопроводов между собой желательно обеспечивать через металлические никелевые уплотнения. Высококачественное проведение технологических процессов требует сшбишгзации параметров, в том числе расходов и давлений швов, входящих в состав ПГС. Для этой цели в ГС применяют регулаторы давлений и расходов газов.
Регулятор давления обеспечивает поддержание заданного давления в канале ГС или на входе в регувпор за счет дросселирования потока газа. Чувствительным элементом регулпора давления, как правило, яюшется мембрана, воспринимающая силы, создаваемые давлением газа. При изменении давлении мембрана деформируется и перемещает дрос- сельный регулирующий орган, который изменяет поток газа в камеру регулатора. Регуляторы расхода предназначены для поддержания постоянного во времени объемного или массового расхода газов. Необходимость стабилизации расхода связана с возможными изменениями гидравлических сопротивлений каналов газовой системы (перегибы трубопроводов, перекрытие запорных оршнов и т.д.).
При равномерно установившемся движении объемный расход Ц~ газа, проходящего через сечение Я, равен Ь' = Н5('ср. Здесь )г - коэффициент расхода, характеризующий неравномерность скорости по сечению потока; чср - средюш скорость при малых перепадах даюгения шза, м/с; ч =~2у —, у' Пге Лр - перепад давлеюш на исполнительном органе регулирующего устройства, Па; у плотность шза, кгГмз.
Для непрерывного регулирования расхода газа необходимо (при прочих равных условиях) изменять либо проходное сечение исполюпального органа, либо перегпш давления. В технологии микроэлектроники в системах газораспределения требуюгся высокоэффективные и надежные фильтры. Для сверхбольших интегральных схем (СВИС) с информационной емкостью 1 - 64 Мбит размеры загрязняющих частиц не должны превышать 0,20 - 0,25 мкм юш 1 Мбита и 0,03 - 0,05 мкм для 64 Мбит.
При этом число частиц в 1 дмг технологического объема допускается для указанных диапазонов в пределах 0,3 - 0,4 для 1 Мбита и 30 - 40 для 64 Мбит. Размер частиц, проникающих через волокнистые фильтрующие материалы, составляет 0,1 - 0,3 мкм, для мембранных - 0,03- 0,08 мкм, однако на эту харакшристику оказывают влияние, например, параметры шзового потока, плотность часпщ и другие факгоры. В связи с этим для правильного применения мембранных фильтрующих материалов в диапазоне размеров частиц 0,02 - 1,0 мкм необходимо располыать данными о зависимости, характеризующей эффективность фильтрации в указанном диапазоне размеров при различных параметрах ппового потока, т.е, изменение эффективности фильтрации в трехмерном пространстве. Глава 3.2.
ВАКУУМНЫЕ И ГАЗОВЫЕ СИСТЕМЫ Схема современной ивовой системы технологической установки показана на рис. 3.2.49. Технологические газы (гг - (г4 из баллонов 10 через клапаны 9 и регуляторы расхода газа 8 поступают в рабочую камеру 5. Давление в рабочей камере измеряется датчиком 4, а поддерживаегся в требуемом диапазоне регуляторамн расхода газа 8 и дросселирующим клапаном (заслонкой) 7, который изменяат эффективную быстроту откачки рабочей камеры вакуумным насосом 6.
Управление напуском газов осущеспишегся компьютером 2 с помощью микропроцессорных контроллеров 1 и 3. Типовые образцы элементов ГС, применяемых в электронном машиностроении для формирования технологических сред, представлены на рисунках, а нх технические характеристики - в таблицах: зал орные элементы, предназнаяенньге длл коммутации потоков пюов и их смесей (могут работать как при избыточном давлении, так и при вакуумировании); с ручным управлением (рис.3.2.50, а и табл. 3.2.26); с управлением от пневмопривода (рис.
3.2.50, 6 и табл. 3.2.27); с управлением от электромагнитного привода (рис. 3.2.51 и табл. 3.2.28); предохранительнме элементы: аварийные клапаны (рис. 3.2.52 и табл. 3.2.29), предназначенные для аварийного перекрьгпи ивовых магистралей при увеличении заданного расхода или при падении заданного давления газов и их смесей, и обратные клапаны (рис. 3.2.53 и табл. 3.2.30), предназначенные для зашиты газовых магистралей от обратных потоков юзов и их смесей; регулирующие элементы: ре~улаторы расхода газа (рис. 3.2.54 и табл.
3.2.31), предназначенные юш регулирования потоков напускаемых в рабочую камеру швов. На рис.3.2.54, а приведена конструкция типового регулягора расхода шза, основными узлами которого юшяются входной 1 и выходной 4 штуцераг устройство дросселирования потока газа 2 и электромагнитный натекатель 3. Грубая регулировка расхода шза осуществляется дросселирующим устройством, а тонкая — электромагнитным натекателем (рис. 3.2.54, 6), состоюдим из следующих основных элементов: седла 5; клапана 6 с уллотингельной прокладкой из резиновой смеси марки ИРП- 1345; упругой мембраны 7; жеспсо соединенного с клапаном 6 якоря 8, изготовленного из магнитного материала, и электр омыннтиой катушки 9.
С помощью электромагнитной катушки 9 якорь 8 втягивается в нее на расстояние 1 = 0,35 мм и открывает доступ рабочего газа к отверстию седла 5. Упругая мембрана 7 возвращает югапан 6 в закрытое положение. Изменением соотношения длительностей нахож- деник клапана 6 в положениях "Открыло" и "Закрыто" регулируют лоток рабочего пза, поступающего в технологическую камеру; регуляторы расхода резгента (рис. 3.2.55 и табл.
3.2.32), предназначенные для регулирования расхода паров реагентов независимо от их температуры и уровня исходного материала в испарителях; РегУляторы давления (рис. 3.2.56 и табл. 3.2.33), предназначенные юш редуцироюшия и стабилизации давления газов и их смесей. На рис. 3.2.56 показана конструкция типового регулятора давления с чувствительным элементом в виде диафрагмы 5. Если пружина 8 не сжата, то клапан 3 под действием пру:килы 2 прюкат к седлу 9 и шз, подводимый к входному каналу 1, не может поступать к выходному каналу 10. При настройке регулятора винтом 7 сжимают пружину 8, которая через шток 4 отжимает клапан 3 от седла 9, образуя кольцевую щель, через которую газ поступает в камеру 6 и далее к выходному каналу 10.
При изменении даюгения газа в подводящей мапютрали ююпан 3, связанный с мембраной, перемещается, при этом изменяется проходное сечение кольцевой щели до наступления нового положения равновесия; электронные датчики и регуляторы давления (рис. 3.2.57 и табл. 3.2:34), предназначенные длл преобразования избмточного давления тинологической средм в пропорциональный электрический сигнал и поддержания давления на заданном уровне; вентили (рис. 3.2.58 и табл. 3.2.35), предназначениьге для коммутации и регулирования потоков юзов и их смесей; элементы когпроля давления: индикаторы давления газа и их смесей (рис. 3.2.59 и табл. 3.2.36); однопознционные реле (рис. 3.2.60 и табл.
3.2.37), предназначенные для сигнализации о наличии заданного избыточного давления газов и их смесей; двухпозиционные реле (рис. 3.2.61 и табл.3.2.38), предназначенные для сигнализации о наличии заданного верхнего и нижнего пределов избыточного давлеюш газов и их смесей; фильтры: микроочистки газов и их смесей (рис. 3.2.62 и табл. 3.2.39); михроочистки и охлаждения отработанных газов и их смесей (рис. 3.2.63 и табл. 3.2.40); фильтродержатели (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
