Процесс осаждения из парогазовых смесей.

Металлизацию СБИС, как правило, проводят в вакуумных камерах. На рис. 6 схематически показана вакуумная си­стема. Камера представляет собой вертикальный цилиндриче­ский реактор колпакового типа из нержавеющей стали с базо­вым уплотнением. Предварительная откачка камеры произво­дится форвакуумным насосом типа механического роторно­пластинчатого насоса или комбинацией механического насоса и цеолитовых молекулярных ловушек, охлаждаемых жидким азо­том. С помощью механического роторного насоса можно пони­зить давление в системе до 20 Па, а применение комбинации механического насоса и цеолитовых молекулярных ловушек по­зволяет достичь величины давления в камере — 0,5 Па. При до­стижении соответствующего давления камера соединяется с си­стемой получения высокого вакуума, с помощью которой про­должается снижение давления в рабочем объеме.

Высоковаку­умные системы откачки могут состоять из охлаждаемой жид­ким азотом ловушки и паромасляного диффузионного насоса, ловушки и криогенного насоса, охлаждаемого гелием, с замкну­тым циклом откачки. Малопроизводительная система откачки может включать ловушку, титановый сублимационный насос и ионно-сорбционный насос. Выбор системы откачки зависит от требуемой скорости откачки, предельно достижимого давления (за приемлемое время), желаемого качества получаемой плен­ки, метода осаждения пленки и затрат. В традиционных систе­мах откачки используются паромасляные диффузионные насо­сы, но вероятность загрязнения пленки парами масла способст­вует применению турбомолекулярных или криогенных насосов. Криогенные насосы действуют как ловушки и должны периодически регенерироваться; турбомолекулярные и диффузионные насосы работают как перекачивающие насосы, прокачивая газ через себя.

Высоковакуумные системы откачки создают в камере низкое давление, которое необходимо для проведения процесса осаж­дения. Это низкое давление называют рабочим или основным давлением. Например, для систем осаждения алюминия мето­дом испарения рабочее давление может составлять 6,6* 10^-5 Па, но при включении дополнительных источников нагрева давление в камере может подниматься на порядок величины и более. Давление может повышаться и далее при нагреве источника ис­парения. Для уменьшения времени процесса осаждения, вклю­чающего период откачки, операцию очистки системы необходи­мо разбить на несколько этапов. Все компоненты камеры под­вергаются химической очистке и сушке. Как правило, для уменьшения адсорбции паров воды на внутренних поверхностях камеры со свежим покрытием при контакте с атмосферой в ка­налах охлаждения камеры поддерживается циркуляция подо­гретой воды. Любые пленочные образования на внутренних по­верхностях камеры периодически удаляют для того, чтобы уст­ранить основной источник захвата атмосферных газов. При формировании МОП-приборов существенным является исклю­чение загрязнений натрием. Это возможно достичь путем очистки подложек перед нанесением пленки в растворах HF, устранения поверхностного контакта с любыми внутренними частями установки осаждения и использования источников чис­того металла.

Подобные меры предосторожности должны соблюдаться и при осаждении методом ионного распыления. В системах ион­ного распыления поддерживается давление аргона ~1 Па. Не­смотря на относительно высокое давление, к процессу ионного распыления предъявляются такие же требования, как к процес­су вакуумного испарения, поскольку другие газы (например, пары воды и кислород) могут оказать вредное влияние на ка­чество пленки, если их парциальное давление составит величи­ну — 10^-2 Па. Дополнительным фактором является чистота ак­тивного газа аргона. Таким образом, для поддержания чистоты процесса линии, соединяющие источник газа с камерой распы­ления, должны быть чистыми и вакуумно-плотными. В системах ионного распыления между ловушкой и высоковакуумной систе­мой откачки должен быть расположен вентиль, регулирующий натекание. Давление аргона может поддерживаться уменьше­нием эффективной скорости откачки при сохранении полной скорости удаления паров воды ловушкой.

Эта особенность вакуумных систем приводит к использованию загрузочных шлюзовых камер, когда подложки вводятся в рабочую камеру через шлюз, который периодически откачивается от атмосферного до пониженного давления. Под­ложки при пониженном давлении переносятся через загрузоч­ный шлюз в рабочую камеру, при этом дегазации должны быть подвергнуты только подложки, а не вся внутренняя поверхность камеры. После завершения процесса осаждения пленки подлож­ки переносятся в ту же или другую шлюзовую камеру и извле­каются из системы. Использование таких систем в промышлен­ном оборудовании получения пленок возрастает, так как произ­водительность установок с загрузочными камерами выше по сравнению с производительностью однокамерных установок (при использовании пластин диаметром 100 мм и более).

Дата добавления: 2015-08-05