Глава 3. Материалы, используемые в тонкопленочной технологии

8-10 листов

Глава 4 Технологическое оборудование для производства изделий методом тонкопленочной технологии

В промышленном производстве ГИС используют вакуумные установки, которые позволяют получить металлические пленки до 10 мкм и равномерной толщины на большом числе подложек.

Например, Вакуумная магнетронная напылительная установка VSM, производимая компанией РОБВАК, состоящая из совокупности таких систем как:

1. Вакуумная камера

Рис 1. Вакуумная камера

Для производства систем используется серийно изготавливаемая вакуумная камера из нержавеющей электрополированной стали размером 40х60 см (D-образная форма в горизонтальном серчении). Вакуумная камера изготавливается в двух вариантах – с водяным охлаждением и без водяного охлаждения.
Вверху фланец под ввод вращения, на котором расположен подложкодержатель: столик или планетарный механизм. В указанном варианте камеры, изготавливаемой по умолчанию, напыление происходит «снизу-вверх»: магнетроны расположены внизу, подложкодержатель – наверху.
Возможна поставка камеры для напыления «сверху-вниз»
На днище камеры предусмотрены фланцы для монтажа магнетронов и пневматических заслонок.
Также в камере имеются дополнительные фланцы CF под подсоединение измерительного или функционального оборудования заказчика.
Для подсоединения вакуумного затвора и ТМН используется фланец ConFlat8” (CF160) или ISO250, расположенный на задней стенке камеры.
Рама и панели под вакуумной камерой изготовлены из нержавеющей стали, что придаёт камере красивый вид, а также позволяет долго сохранять новый вид (не образуются царапины, пятна, характерные для покрашенных рам и панелей).

2. Вакуумная система

Вакуумная откачная система обеспечивает предельный вакуум в камере не хуже 10^-6 торр.

Безмасляная откачная система состоит из ТМН со скоростью откачки 600 л/с (фланец CF160) или ТМН со скоростью откачки 2000 л/с на фланце ISO250 (только для магнетронных напылительных систем с установленным ионным источником).
Безмасляный турбомолекулярный вакуумный насос с керамическими подшипниками на консистентной смазке обеспечит получение безмасляного высокого вакуума. ТМН подсоединен к задней стенке вакуумной камеры, что позволяет избежать случайного попадания в насос каких-либо упавших деталей, кусочков образцов и пр.

Трехпозиционный затвор для регулирования откачки при напылении покрытий методом магнетронного напыления значительно уменьшает расход технологических газов благодаря дроселлированию откачки ТМН.

Контроль вакуума обеспечивается широкодиапазонным вакуумметром (на базе датчика Пирани и датчика с нитью накаливания) немецкого производства (Thyracont) на диапазон 1 атм – 1х10^-9торр. В вакуумметре установлены 2 нити накаливания, при сгорании одной автоматически начинает работать вторая. В случае перегорания обоих нитей накаливания нужно заменить всего лишь «сенсорную» часть вакуумметра, которая составляет прим. 30% от стоимости вакуумметра.

Рис.2 вакуумная система

3. Система электрофизических устройств

В камере установлены два или три магнетрона производства компании РОБВАК, имеющие очень высокий коэффициент выработки мишени.
Опционно в вакуумных напылительных системах серии VSM могут быть установлены магнетроны со специфическим функционалом. Данные магнетроны могут работать с мишенями толщиной 0,2 – 6 мм. Возможность работы с тонкими фольгами позволяет использовать их для напыления тонких слоёв дорогих материалов, изготовление мишеней обычных толщин которых дорого. Магнетроны могут иметь следующий отличительный функционал:
- регулируемый угол наклона
- магнетрон для распыления ферромагнитных материалов
- сверхтемпературный магнетрон
- магнетрон с непосредственным охлаждением мишени
- магнетрон, объединящий несколько вышеназванных опций

 

4. Система контроля толщины покрытия

Контроль толщины покрытий осуществляется кварцевым датчиком (кварцевыми микровесами). На дисплее монитора отображается текущая скорость напыления и толщина покрытия.
Опционно возможна поставка датчика измерения скорости напыления с пневматической заслонкой.

5. система вращения подложкодержателя.

Представляет собой вращающийся диск диаметром 150-250 мм из нержавеющей стали толщиной 4 мм (по согласованию с заказчиком возможна установка диска иного диаметра или материала). В диске сделаны отверстия с резьбой, что позволяет закрепить клипсы или иную оснастку для удержания напыляемых образцов. Блок управления и регулирования скорости вращения (возможность встраивания в АСУ ТП) позволяет регулировать скорость вращения до 20 об/мин.

 

Рис 3. Планетарная система вращения подложкодержателя

6. Система нагрева.

Система нагрева состоит из кварцевых ламп или опционно - нагревателей типа ТЭН (мощностью 2-3 кВт) из нержавеющей стали, блока управления и контроля нагревом, что даёт дополнительную надёжность системе по сравнению с нагревом кварцевыми лампами. Нагрев до 200°С.

Использование кварцевых ламп подразумевает более частую чистку (или замену) защитных стекол, установленных на кварцевой лампе. Сами кварцевые лампы также требуют периодической замены ввиду их более частого перегорания.

При использовании ТЭНов возможно поддержание заданного значения в технологическом процессе по обратной связи через термопару.

7. Система подачи технологических газов

В вакуумной магнетронной напылительной системе VSM-BASIC для подачи технологических газов устанавливаются 2 или 3 ручных натекателя на диапазон 100 см3.

8. Система управления

В установке предусмотрены все системы блокировок по воде и вакууму для обеспечения штатного функционирования компонентов и оборудования в целом. Управление на базе контроллеров устройств позволяет работать как в полуавтоматическом режиме, так и, при модернизации установки, осуществить завязывание отдельных ветвей управления в единую АСУ ТП (опционно).

Системы серии EVG®100 сконструированы специально для нужд мелкосерийного и опытно-конструкторского производства. Эти системы покрывают широкий спектр методов нанесения фоторезистивных покрытий для МЭМС и других полупроводниковых технологий.

Установки удовлетворяют всем требованиям технологий нанесения тонкопленочных и толстопленочных резистивных покрытий и могут быть оснащены дополнительными опциями для обеспечения высокой гибкости и универсальности.

рис. 1, Автоматическая система с модулями нанесения, проявления и сушки фоторезиста EVG®150

Установки серии EVG 620 - это установки прецизионного двухстороннего совмещения и экспонирования для подложек диаметром до 150 мм. Кроме стандартной литографии с верхней и нижней сторон и возможности прецизионного совмещения пластин для их скрепления, установки серии EVG620 могут применяться в области нанотехнологий, например, для переноса рисунка со штампа на подложку для микроконтактной печати и литографии для получения нанооттисков. Оба этих процесса могут использовать прецизионные микроскопы установки EVG620 для оптического совмещения оттисков. Прецизионные системы совмещения EVG620 приспособлены для создания оттисков с штампами и подложками с размерами от маленьких кристаллов до диаметров 150 мм.

Рис. 2, Внешний вид установки двухстороннего совмещения и экспонирования EVG620

Для размерной резки отечественная промышленность предлагает установки резки пластин алмазными дисками или лазерная размерная обработка. Например установка дисковой резки DS-150. Установка предназначена для ориентированной обработки пластин или заготовок (надрезание, сквозное разделение, подшлифовка торцов) полупроводниковых и диэлектрических материалов (кремний, германий, поликор, сапфир, ситалл, кварц, ниобат лития, арсенид и фосфид галлия и др.) на глубину до 3мм при толщинах до 12мм диаметром от 20 до 150мм алмазными отрезными кругами.

Устройство

Установка построена по модульному принципу, позволяющему легко производить как аппаратную, так и программную модернизацию под заказ.

Установка оснащена новой видеоконтрольной системой, состоящей из модульной видеокамеры (380 линий), монитора (32см) и устройства формирования электронного визира.

Основой модернизации является новая микропроцессорная система на основе Intel 386EX. Электронная часть управления приводами имеет встроенную защиту от перегрузки и микрошаговые режимы.

Рис. 3, Внешний вид установки дисковой резки DS-150