К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Важными элементами установки, определаошими качество обработки, яюиются дягчики контроля технологического процесса Для контроля окончаюш травления используются различные датчики. Наиболее простой метод фиксации момента стравливания слоев с различной электропроводностью является измерение силы тока в цепи подложка - земля. Изменение силы тока может фиксироваться самописцем илн анализироватьоя микроЭВМ, управляющей технологическим процессом.
Применяются также различные модификации лазерного контроля, основанные на изменении коэффициента отражения при стравливании слоев. Большой информативностью обладает масс-сцектрометрический метод контроля. Этот метод позволяет фиксировать остаточную среду, определять состав многокомпонелтной смеси рабочих вешеств, а в некоторых случаях фиксировать момент окончания процесса травления. Применение масс-слектрометрического метода контроля экономически целесообразно в связи с сущеспенньгм повышением стоимости оборудования лри переходе от ручного управления к созданюо автоматических установок, управляемых от микроЭВМ.
Применяют и другие датчики контроля: кварцевый измерюель толщины, лазерный эллипсометр, электростатические зонды, эмиссионный опекгрометр и др. По методу обработки пластин установки можно разделить на две группы: циклические и непрерывного действия. В циклических установках подложки зшружают на подлоикодержатель нри вскрьпой технологической камере. После загрузки воздух из камеры откачивается до достижения предельного давления, партия пластин обрабатывается одновременно.
Такие системы применяют в основном для обработки изделий, различающихся по размерам и форме. Установки непрерывного действия используют в основном для обработки пластик ОБОРУДОВАНИЕ Иу одного размера, например кремниевых подложек; загрузка и выгрузка пластин осущеспшяеюя автоматически из кассеты в кассету. Сами кассеты могут находиться в вахууме или атмосфере.
При расположении кассеты в атмосфере подложки из нее поступают в технологическую камеру и выходят из нее через вакуумный шлюз. Обрабопса подложек может быль Фупповой или индивидуальной. Установки с индивидуальной обработкой имеют меньшую производительность, но обеспечивают более высокое качество процесса. При индивидуальной обработке легче обеспечить идентичные условия обработки по всей поверхности пластины и осуществить контроль технологического процесса, в частности фиксировать момент окончания травления одного слоя относительно другого. Особые требования к вакуумной системе полно-лучевого оборудования вытекиот из физических особенностей сисшмы "источинкобрабатываемый обьект". Ионно-лучеюи система является проточной в отличие от систем с ВЧ-разрядом и магнетронными источниками, в которых давление в технологической камере определяется условиями поддержания разряда.
Чтобы избежать рассеяния и перезарядки пучка ионов в технологической камере, давление в ней не долхшо превышать 10-г Па. Поэтому увеличение производительности процесса за счет повышения плотности тока пучка ионов вызывает необходимость роста быстроты откачки вакуумной системы. Для установок полно-лучевой обработки применяют как безмасляные средства откачки (криогенные или турбомолекулярные насосы), так и диффузионные насосы. Вмбор насосов для откачки химически эхтивных веществ ограничен. Серийные криогенные насосы для этих целей непригодны. В турбомолекулярных насосах требуется усовершенспювание констРукции - защита подшипников, турбин и других деталей насоса.
В диффузионных насосах необходима замена обычных масел маслами, стойкимн к продуктам химическия реакций, содержащим хлориды и фториды. Требуются химически стойкие масла и для механических насосов. 1'аким образом, применение химически активных веществ для технологических процессов изменило требования ко всем элементам вакуумных систем, вюпочая высоковакуумиые и механические насосы, вакуумную арматуру, системы подачи шза, датчики давления и т.д. Конструкции уепзиовок. В табл. 2.3.4 приведены характеристики наиболее распространенных зарубежных и отечественных установок ИЛО.
За рубехом основными разработчиками оборудования ИЛО являются американские фирмы Тесйшсв, Тес)ннтв Р)азии, Чеесо, цапал, С олино шэеа)гц Зс1еп1Шс, 1оп ТесЬшсз, английская фирма ОхГоп$ Р1азша Тес)пю1ояу. Фирма Тесйшш разработала ряд усшновок ИЛТ, две из которых применяются в промышленности. Установка М1М-Т1А 20 оснащена источником Кауфмана, который обеспечншет травление слоев пучком ионов аргоиа с плотностью тока до 1 мА/смз при энергии ионов 0,5 - 2 кэВ.
Неравномерность обрабопси х (2 - 5) % достигается в зоне диаметром 200 мм. Источник Кауфмана имеет накэливаемый катод с тремя нитями (одна- рабочая и две - запасные). Ионно-оптическая сисгема вьшолнена в виде трех соосных сеток с отверспьями диаметром 2 - 3 мм. Подложкодержатель охлахшается водой, вращается и махет устанавливаться под утлом 0 - 90 ' по отношению к оси пучка. Для улучшения контакта пластин с охлазкдаемым подложкодержателем применяют эластомер с металлическим пап олнителем. Та же фирма разработала самую мощную установку ионно-лучевого травления М1МП.А 35.
Диаметр технологической камеры установки равен 1 м, а длина — 1,4 м. Источник Кауфмана с четырьмя накэливаемыми катодами формирует пучок ионов диаметром 35 см. Плотность тока пучка ионов аргона составляет 0,05 - 1 мА/смз при энергии ионов 100 - 2000 эВ. Неравномерность травления составляет Я 5 % на площади около 0,1 мз. Карусель состоит из четырех дисков диаметром 35 см. Диски охлаждаются водой, и угол между плоскостями дисков и осью пучка может измешпъся в пределах 20 - 90 '. Установка откачивается диффузионным насосом с быстротой откачки 18 мз/с или криогенным насосом с быстротой откачки 20 мз/с.
Зырузка и вьпрузка пластин осуществляются вручную. Установка РИЛТ КЕ-580 с индивидуальным травлением пластин с зшрузкой — вьпрузкой из кассеты в кассету разработана фирмой Уапап / Ех1пэл (США). Установка оснащена автоматической системой управления с контролем момента окончания травления. Пучок ионов химически ахтивных веществ диаметром 150 мм осуществляет травление пластин диаметром до 125 мм с неравномерностью травления и 5 %. Эиерпи ионов 500 - 1000 эВ. Откачка технологической камеры осугцестюшешя диффузионным насосом.
Фирма Вакарра (Австрия) сощала первую лабораторную установку для ионно-лучевого распыления материалов. Для обработки применяют два источника Кауфмана. Один источник предназначен для очистки подложки перед осаждением пленок и активации поверхности подложки в процессе нанесения пленки. Источник формирует пучок ионов диаметром 6 см и плотностью ионного тока до 1 мА/смз при энергии 2 кэВ. Второй источник слу.хнт дэя распыления мишени, конструкция которой позволяет последовательно без разгерметизации наносить три различных материала.
Глаю КЗ. ИОННО-ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА 118 ооо о ооо оФ сч <ч л о" 6 о $ ~а й Р Й ро А я 8 ооо 'о ~Ч ооо о ~1 ооо Я о 6 ахамот ~~ И О О ~Яо о о о <ч Фа ~п 4С ~паЗ о Ф о(~ о о ~ о ЯоЯ Фоо<ч й я' о ыЗ х р„~ $Д ~ о х Ф В й - .Ий 6' о Я~ $ ~~ ~ щй л ~ $ й6. $ ОБОРУДОВАНИЕ 119 Рве. 2.ЗЛ9. Взугрвзввсрвос устройстве уставоаев ИЛТ в РИЛТ, разработавамх ва бам УВН-7ЭА-1г 1- тсзнолопгчсская камера; 3 - подложки; 5- засюнка; 4- источник ионов; 5- аоод врмиенна Рве. 2.3.29.
Ввугрвюсасрвос устройстве УРМЗ.279.050 комплексных устзмеаок реаанзакого вовне-лучевого траелеаиа в ааааа-иаазмеввоге вевессмм тевавк викою 1 - источник "Радикал"; 2- источник пенно-плапаеннсго распыления "Потах-4"; 5- механизм поворота кассет; 4- тезнолошчессае камера; 5- барабан с пластинами Источник ионов создает пучок диаметром 3 см с плотностью тока до 10 мА/смз при энергии ионов 2 кэВ.
Загрузка и выгрузка пластин— индивидуальная из кассеты в кассету. У нас в стране серийные установки ИЛТ были вьшущены в 1975 г., а установки РИЛТ- в 197б г. Первое поколение этого оборудования было создано на базе вакуумнмх откачных постов УВН-70А-1 и УВН-70А-П, Оба поста снабжены автоматической спешной управления процессом откачки технологической камеры. Управление вахуумлой системой можно осуществшпь в ручном или автоматическом режиме. В газовой оистеме предусмотрена подача одного, двух или трех различных швов с помощью прецизионных натекатолей. Типичная внутрикамерная оснастка установок ИЛО, разработанных на базе УВН-70А-1, приведена на рис.
2.3.19. В установке ИЛТ с источником "Луч" (УРМ3.279.029) и РИЛТ (УРМ3.279.045) пластины, обрабатываемые пучком, крепатсв на массивных подложкодержателях диаметром 200 мм, совершающих планетарное перемещение относительно источника и оси технологической камеры. В едином вакуумном цикле возможно использование двух технологических процессов: ионно-лучевого травления нли очистки поверхности пластин и одновременного нли последоватопьного с ионной обработкой нанесения пленок различных материалов. Такое многофункциональное оборудование было создано на модернизированной базе УВН-70А-П (рис. 2.3.20). Эта установка оонащена источником ионов "Радикал" и источником ионноплазменного распьшения (ИПР) "Поток-4" с мишенью из четырех различных мшериалов, которые устанавливают в зоне распыления в любой последовательности без разгерметизации технологической камеры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
