- •Конспект по предмету
- •Раздел 1 Технологический процесс обработки изделий микроэлектроники
- •Устройство для выращивания монокристаллического слитка вытягиванием из расплава:
- •Формирование слоев с заданными свойствами
- •Процессы формирования рисунка методом литографии
- •Формирование рисунка маски из резиста:
- •Последовательность получения оксидной маски на пластине:
- •Последовательность операций при формировании рисунка поликремния:
- •Последовательность получения рисунка алюминиевой коммутации, контактов и затвора в моп-имс:
- •Сборка и монтаж имс
- •Типы и основные характеристики подложек
- •Конструктивно-технологические особенности биполярных имс
- •Структуры биполярной кремниевой имс (а) и интегрального транзистора (б) (все размеры указаны в микрометрах):
- •Структуры конденсаторов для биполярных имс:
- •Электрическая схема (а) и топология (б) логического элемента:
- •1, 5, 7, 8 — Входы; 2 —наиболее положительный потенциал; 3 — выход; 4 — земля
- •Влияние конструктивно-технологических факторов на электрические параметры имс
- •Основные этапы технологии биполярных имс
- •Технологический процесс формирования биполярных полупроводниковых структур
- •Шаблон, используемый для создания области скрытого слоя коллектора, (а) и набор фотошаблонов для фотолитографии (б):
- •Основные конструктивно-технологические варианты мпд-имс
- •Конструкция мдп-транзистора имс:
- •Структура моп-транзистора, используемая для расчета:
- •Влияние физико-технологических факторов на параметры моп-имс
- •Базовый технологический процесс получения моп-имс
- •Технология моп-имс с кремниевым затвором
- •Основные этапы изготовления моп-имс с кремниевыми затворами:
- •Раздел2 Устройство, принцип работы, наладка и регулировки узлов и механизмов специального технологического оборудования
- •Классификация оборудования.
- •Особенности техники безопасности в п/п производстве.
- •2.2 Оборудование для создания и контроля чистых сред. Наладка и регулировка
- •Пылезащитные камеры с вертикальным ламинарным потоком воздуха для выполнения операций без выделения продуктов химических реакций (а) и с выделением их (б):
- •Приборы для измерения параметров атмосферы производственных помещений
- •Гигрометры: а - волосяной, б - пленочный; 1 - груз, 2 -волос, 3 - стрелка, 4 - неравномерная шкала, 5 - пленочная мембрана
- •Анализатор запыленности:
- •Установки для очистки газов и воды
- •Приборы для измерения давления и расхода
- •Пружинный манометр: 1 - стрелка, 2 - триб, 3, 5 – спиральная и трубчатая пружины, 4 - сектор, 6 - поводок, 7 - держатель, 8 - штуцер
- •Термопарный манометрический преобразователь: 1, 2 - стеклянные трубки и баллон. 3 - платиновый подогреватель, 4 - хромель-копелевая термопара, .5 - цоколи 6 - штырьки
- •Ионизационный манометрический преобразователь:
- •Структурная схема ионизационно-термопарного вакуумметра вит-3:
- •2.3 «Оборудование для механической обработки полупроводниковых материалов»
- •Ориентация с помощью метода световых фигур.
- •Установка для световой ориентации монокристаллов:
- •Оптическая система установки световой ориентации монокристаллов:
- •Резка слитков на пластины.
- •«Алмаз 6м»
- •Станок резки слитков "Алмаз-6м":
- •Шпиндель станка "Алмаз-6м":
- •Барабан станка "Алмаз-6м":
- •Привод подачи слитка станка "Алмаз-6м":
- •Станция очистки и перекачки смазочно-охлаждающей жидкости станка "Алмаз-6м":
- •«Шлифовальное оборудование»
- •1 Рельефный слой, 2 трещенковый слой, 3 дислокационный слой, 4 напряженный слой
- •Планетарный механизм для двухстороннего шлифования пластин
- •Кинематическая схема станка двухстороннего шлифования
- •Принципиальная схема автомата снятия фасок
- •Принципиальная схема полуавтомата приклеивания пластин к блоку
- •2.4 Оборудование для химобработки
- •Автомат гидромеханической отмывки
- •Кинематическая схема агрегата (трека) автомата гидромеханической отмывки:
- •Пневмогидравлическая схема установки химической обработки: 1, 4 - ванны, 2 - подогреватель, 3 - насос-эжектор, 5 - поддон, 6 - рассеиватель, 7 - вентили, 8 - электропневматический клапан
- •2.5 Термическое оборудование
- •Схемы реакторов для газовой эпитаксии
- •Реактор установки унэс-2п-ка
- •Система газораспределения эпитаксиальной установки
- •Скруббер установки эпитаксиального наращивания унэс-101
- •Оборудование для диффузии и окисления
- •Камеры загрузки-выгрузки с ламинарным потоком воздуха термической диффузионной установки
- •Нагревательная камера термической диффузионной установки
- •Установка термической диффузии адс-6-100
- •Нагреватель диффузионной установки
- •Функциональная схема автоматической системы регулирования температуры термической диффузионной установки
- •Устройство загрузки-выгрузки подложек в реакционную трубу
- •Программатор время - команда
- •1.2. Основные технические данные.
- •1.3. Устройство пвк
- •1.4. Работа пвк
- •2. Меры безопасности
- •Время-параметр
- •1.2. Основные технические требования
- •1.3. Устройство
- •1.4. Работа
- •2.6 Оборудование для элионной обработки
- •Установки для нанесения тонких пленок в вакууме
- •Метод термического испарения
- •Метод распыления материалов ионной бомбардировкой
- •Испарители
- •Способы ионного распыления для осаждения тонких пленок
- •2.7 Оборудование для контактной фотопечати
- •Компоновочная схема эм-576
- •Блочная схема эм-576
- •Механизм выравнивания поверхности подложки и фотошаблона
- •2.8 Оборудование для проекционной фотопечати
- •Привод подъема стола.
- •Система совмещения.
- •Система автофокусировки.
- •2.9 Оборудование для нанесения и проявления фоторезиста
- •Устройство нанесения фоторезиста:
- •2.10 Сборочное оборудование
- •Установка резки алмазными кругами:
- •Узел крепления алмазного круга:
- •Установка монтажа кристаллов эм-438а
- •Кинематическая схема установки эм-438а
- •Автомат присоединения кристаллов эм-4085
- •Назначение микроскопа мт-2
- •Технические данные
- •Устройство и работа микроскопа
- •Устройство и работа составных частей микроскопа
- •Оборудование для разварки межсоединений эм-4020б
- •Последовательность монтажа проволочных перемычек
- •Механизм микросварки
- •Механизм микросварки
- •Координатный стол микросварочной установки проверка технического coctояhия
- •Возможные неисправности и методы их устранения
- •Оборудование для герметизации интегральных микросхем
- •Способы герметизации металлостеклянных и металлокерамических корпусов ис
- •Функциональная схема герметизации
- •Установка угп-50 для герметизации интегральных микросхем пластмассой
- •Раздел 3 Устройство, принцип работы наладка, регулировка специального технологического оборудования
- •Тема 1. Износ деталей машин.
- •Тема 2. Система планово-предупредительного ремонта (ппр).
- •Виды ппр.
- •Периодичность ремонта и нормы простоя оборудования при ремонте.
- •Организация ремонтного обслуживания цехах, участках и на предприятии.
- •Раздел 4 Ремонт специального технологического оборудования Основы технологии ремонта то
- •Алгоритм диагностики схемы синхронизации
- •Раздел 5 Контрольно-измерительное и испытательное оборудование
- •Контактирующее устройство зондовых установок эм-6010:
- •Устройство зондовой установки эм-6010
Испарители
Метод нагрева электронной бомбардировкой может быть реализован в виде облучения металлического тигля 11 (рис. ж), включенного как анод. При этом энергия электронов, эмиттированных катодом 12 и сфокусированных экраном 13, преобразуется в тепловую, выделяемую на тигле 11.
С помощью электронных пучков (рис. з) можно получить поток энергии с большой плотностью мощности на сравнительно небольшой поверхности испарения — до 5*108 Вт/см2. Практически точечная фокусировка пучка позволяет получить очень высокую температуру, что дает возможность испарять любые, даже самые тугоплавкие, материалы с достаточно большой скоростью испарения. К недостаткам метода следует отнести наличие высокого напряжения (~10 кВ), что требует соблюдения условий безопасной работы.
Испарение материалов в дуговых —испарителях (рис. и) осуществляется из областей быстроперемещающихся по поверхности катода 22 микропятен, число которых пропорционально току разряда. Микропятна являются интенсивными источниками пара благодаря высокой плотности тока в пятне (105... 107 А/см2). Высокая концентрация мощности в катодном пятне (107...108 Вт/см2) позволяет получать пленки из сплавов с сохранением стехиометрического состава. Область катодного пятна является сосредоточенным источником тепла, приводящим за очень короткое время к возникновению температуры, значительно превышающей температуру испарения составляющих сплава.
Процесс формирования пленок при ионном распылении характеризуется тем, что скорость осаждения, как правило, ниже, чем при термическом испарении, осаждение пленок происходит в разряде, распыление производится в низком вакууме. Методами ионного распыления возможно получение пленок такого же сложного состава, как и исходный материал, даже тогда, когда коэффициенты распыления отдельных компонентов различаются между собой.
Способы ионного распыления для осаждения тонких пленок
При распылении диодным методом (рис. а) с постоянным напряжением между катодом (мишенью) 3 и анодом 5 — носителем подложек 4 устанавливается или постоянное, или переменное высокочастотное (ВЧ) напряжение. После зажигания плазмы из-за различной подвижности носителей зарядов в высокочастотном поле катод заряжается отрицательно. В диодных системах распыления газовый разряд поддерживается в объеме камеры 1 за счет ионизации рабочего газа, подаваемого через натекатель 6, вторичными электронами, выбитыми из мишени (катода). Устойчивое горение этого разряда возможно только при низком вакууме (1..Л00 Па), что ухудшает качество осаждаемых пленок. Для получения оптимальных условий распыления подбирают соответствующее соотношение между тремя величинами: расстоянием между катодом и анодом, приложенным напряжением и давлением газа.
Для ионного распыления диэлектриков требуется применение ВЧ электрических полей с частотой 1... 20 МГц, прикладываемой к металлической пластине, расположенной непосредственно за непроводящей мишенью. При отрицательной полуволне напряжения на диэлектрической мишени происходит обычное катодное распыление. В этот период поверхность мишени заряжается положительными ионами, из-за чего прекращается бомбардировка мишени. При положительной полуволне напряжения происходит бомбардировка мишени электронами, которые нейтрализуют положительный заряд на поверхности мишени, позволяя производить распыление в следующем цикле. Для предотвращения распыления внутрикамерных устройств используется экран 2.
В триодной схеме распыления (рис. б) газовый разряд может устойчиво гореть при более высоком, чем в диодной схеме, вакууме (5*10-2 Па), так как поддерживается с помощью электронов, эмиттированных раскаленным катодом 10. Использование магнитного поля катушек 7 для увеличения траектории движения электронов от термокатода 10 к аноду 9, перемещающихся по спирали, позволяет еще больше снизить давление и уменьшить загрязнение пленок.
Однако триодная система имеет недостатки, заключающиеся в наличии термокатода, имеющего низкую долговечность при реактивном распылении. Из-за сильного разогрева стенок камеры, прилегающих к термокатоду, возможно выделение неконтролируемого количества адсорбированных газов.
Особо чистые пленки можно получать с помощью систем распыления с автономными источниками ионов (рис. в), в которых камера ионизации 13 отделена от камеры осаждения 12 диафрагмой с небольшой проводимостью, позволяющей поддерживать перепад давления между камерами. Ионный пучок бомбардирует мишень 14, расположенную под некоторым углом к направлению движения ионов, что увеличивает коэффициент распыления материалов. Столик с подложками 15 также может изменять угол наклона, что позволяет осаждать пленку на ступеньки.
Наибольшее распространение в настоящее время находят магнетронные системы распыления (рис. г). Принцип их действия основан на повышении плотности газового разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях. Дополнительное магнитное поле от постоянного магнита 19 заставляет электроны двигаться в небольшом пространстве над мишенью 17 из распыляемого материала по спиралеобразной траектории в так называемой магнитной ловушке, образованной скрещенными электрическим и магнитным полями. Это приводит к увеличению столкновений электронов с молекулами газа и увеличению плотности газового разряда. Использование магнетронной распылительной системы повышает производительность процесса осаждения, повышает чистоту пленок за счет снижения рабочего давления, подложки, расположенные на держателе 18, подвергаются небольшим температурным нагрузкам. Экран 16 способствует локализации плазмы. На держатель 18 может подаваться напряжение смещения. При распылении диэлектриков на мишень 17 подается ВЧ-напряжение.
Структурно-компоновочные схемы установок для нанесения тонких пленок, несмотря на многообразие их назначений и конструктивного оформления, содержат следующие основные системы, устройства и приборы:
вакуумную систему, включающую рабочую камеру и средства откачки, которые обеспечивают требуемые вакуумные условия для проведения технологического процессе;
источники испарения или распыления, создающие атомарный или молекулярный поток осаждаемых материалов;
транспортирующие устройства, обеспечивающие ввод изделий в рабочую камеру и зону осаждения, их вывод, крепление изделий (подложек) и их ориентацию относительно потока частиц осаждаемого материала;
систему электропитания, обеспечивающую работу испарителей и устройств распыления, а также других систем установки;
систему контроля и управления, позволяющую осуществить поддержание требуемых параметров технологического процесса и режимов работы.
Первые промышленные УВН для изготовления тонкопленочных элементов ИС представляют собой установки колпакового типа, созданные на базовой модели УВН-70А-1.
В промышленных модификациях колпаковых установок, например УВН-2М-1, УВН-62П-1, УВН-75Р-2, УВН-71П-3, использованы резистивные и электронно-лучевые испарители, диодные системы ионного распыления, плоские и сферические карусели с подложками, реализующие как индивидуальный, так и групповой методы обработки (одним источником одновременно обрабатывается несколько подложек). Вакуумная система, обеспечивающая разрежение 10-4…10-5 Па, построена на базе паромасляного насоса Н-2Т или Н-2Т-3, управление процессом откачки ручное или полуавтоматическое.
Установка вакуумного напыления тонких пленoк (рисунок ниже) состоит из основания, колпака (рабочей камеры) с механизмом для его подъема и подколпачным устройством, вакуумной системы, системы охлаждения и пульта управления с электрическим блоком.
Установка вакуумного напыления тонких пленок: 1 - сосуд Дьюара, 2 - автоматический питатель жидкого азота, 3 - паромасляный насос, 4 - азотная ловушка, 5 - вакуумный затвор, 6 - колпак (рабочая камера), 7, 8 - карусели подложек и масок, 9 - испаритель, 10 - резиновое уплотнение, 11 - переносные приборы, 12 - сварной стальной каркас, 13 - пульт управления, 14 - вращательный механический насос, 15 - блок клапанов, 16 - трубопроводы
Основанием установки служит сварной стальной каркас 12, закрытый металлическими панелями и панелями пульта управления 13. Колпак 6 с подколпачным устройством расположен на верхней панели (столешнице) и представляет собой герметичную, из нержавеющей стали, открытую снизу конструкцию, которая вакуумно-плотно соединяется с базовой плитой резиновым уплотнением 10. Для наблюдения за процессом напыления в колпаке имеются смотровые окна. Под колпаком на базовой плите размещен поворотный механизм с вращающимися каруселями 7 и 8 подложек и Масок, а также испаритель 9.
Механизм подъема колпака обычно представляет собой винтовую пару (или винтовые пары), гайка которой неподвижно закреплена на колпаке, а винт — на каркасе установки. Находясь в гайке, винт при вращении в одну или другую сторону поднимает либо опускает колпак. Привод винта производится электродвигателем через редуктор.
Вакуумная система установки предназначена для создания разрежения под колпаком и состоит из вращательного механического 14 и паро-масляного 3 насосов, вакуумного затвора 5, блока клапанов 15, трубопроводов 16, а также спиральной азотной ловушки 4, в которую автоматическим питателем 2 подается из сосуда Дьюара 1 жидкий азот.
Все вакуумные системы имеют одинаковый порядок включения на откачку. Вначале включают механический насос, который откачивает систему до давления 1,3 • 10-1 Па, а затем паромасляный, который создает давление до 10-3 Па. Для создания более высокого вакуума используют азотную ловушку, пропуская через нее жидкий азот.
В системе охлаждения паромасляного насоса, колпака и испарительного устройства проточной водой предусмотрено гидрореле, отключающее установку при недостаточном давлении воды и сигнализирующее об этом. Для прогрева подколпачного устройства и колпака с целью обезгаживания и устранения конденсации паров воды при его подъеме в установке имеется специальный нагреватель.
На пульте управления сосредоточены контрольные приборы и приборы управления (кнопки, сигнальные лампы, предохранители), которые соединены проводами с низковольтными и высоковольтными источниками питания, предназначенными для нагрева испаряемого вещества, зажигания тлеющего разряда и очистки подложек.
В зависимости от назначения установки вакуумного напыления оснащают электронно-лучевыми испарителями и устройствами программного управления (температурой нагрева испарителя и подложек, скоростью испарения, давлением в рабочей камере, сопротивлением осаждаемых пленок и др.).