Билет № 9 вакуум.

Одним из основных процессов при изготовлении интегральных микросхем (ИМС) является получение пленочных структур различными методами ва­куумного напыления на поверхности подложек.

Вакуум – это состояние разреженного газа, которому соответствует область давления ниже 10⁵ Па, т.е. ниже атмосферного давления. В зависимости от степени разрежения различают низ­кий, средний, высокий и сверхвысокий вакуум. Области давлений газов, соответствующие различному вакууму, показаны на рис. 1.1.

К откачным системам установок относятся: камера, вакуум­ные насосы и трубопроводы, вакуумные клапаны и приборы для из­мерения вакуума. Процесс откачки состоит из трех этапов:

1) удаление воздуха из объема рабочей камеры;

2) обезгаживания элементов внутрикамерной технологической оснастки и внутренних стенок камеры;

3) поддержания рабочего давления при нанесении тонких пленок.

На первом этапе вакуумный объем в основном откачивается форвакуумными механическими насосами до давления 10 Па.

В торой этап откачки (до давления 10^-3 Па) связан с тем, что материалы, из которых изготовлены камера и их внутренняя арма­тура, содержат значительные количества адсорбированных на по­верхности и имеющихся внутри кристаллической решетки материала молекул газов. Для интенсивного удаления адсорбированных на поверхностях молекул газов необходимо снизить давление и повысить температуру. Удаление растворенных в толще материала молекул газов требует значительно большего времени, что связа­но с их диффузией между атомами металла.

Рис. 1.1. Области давления газов, соответствующие различному вакууму.

При одновременном повышении температуры и понижении давления усиливается тепловое движение, как атомов металла, так и растворенных в нем молекул газа, что способствует интенсификации обезгаживания рабочего объема. Обычно вакуумные рабочие камеры нагревают горячей водой, пропускаемой через змеевик.

На третьем этапе откачной системой компенсируются газовыделения и поддерживается необходимое рабочее давление.

Таким образом, высокий вакуум устанавливается в результате динамического баланса процессов откачки и поступления газа (рис.1.2).

С помощью вакуумной системы установки (рис. 1.3) рассмотрим принципы построения откачных систем.

При поднятом рабочем колпаке 7 загружают подложки на подложкодержатель. При опускании колпака его фланец опирается на резиновую прокладку 4 и таким образом герметизируется. При форвакуумной откачке магистрали насоса 1 сначала включают механический форвакуумный насос 12, а затем открывают клапан 11 и откачивают магистраль насоса 1. После установления вакуума в объеме диффузионного насоса 1 и его магистрали, включают этот насос, предварительно подав воду

Рис. 1.2. Динамическое равновесие процессов откачки и поступления газов.

для охлаждения его корпуса. Одновременно начинают охлаждать жидким азотом ловушку 2. Прогревают насос в таком положении в течение 45 мин. После этого закрывают клапан 11, открывают клапан 9 и откачивают рабочую камеру до давления 10 Па.