2021推薦工藝腔內(nèi)的氣體控制課件

1、本章內(nèi)容8.1 真空8.2 真空泵8.3 工藝腔內(nèi)的氣流8.4 殘氣分析器8.5 等離子體8.6 工藝腔的沾污本章內(nèi)容8.1 真空8.1 真空工藝腔現(xiàn)代的硅片處理工藝通常用到發(fā)生在工藝腔里的反應(yīng)。工藝腔是指一個(gè)受控的真空環(huán)境?？刂茪鈶B(tài)化學(xué)品的流入，并在盡量靠近硅片的地方發(fā)生反應(yīng)在真空環(huán)境中保持預(yù)定的壓強(qiáng)去除不需要的水汽、空氣和附加反應(yīng)創(chuàng)建一個(gè)能夠使化學(xué)反應(yīng)（例如產(chǎn)生等離子體）發(fā)生的環(huán)境控制硅片的加熱和冷卻8.1 真空工藝腔現(xiàn)代的硅片處理工藝通常用到發(fā)生在工藝腔20年代初期的真空鐘罩鐘罩隔離閥氣體分子真空泵尾氣圖 8.1 20年代初期的真空鐘罩鐘罩隔離閥氣體分子真空泵尾氣圖 8.1多腔集成設(shè)備多

2、腔集成設(shè)備真空的益處創(chuàng)建潔凈的環(huán)境：去除顆粒、不需要的氣體、水汽和沾污物降低分子密度：減少沾污，去除起妨礙作用的氣體（降低分子干擾）增大分子碰撞的距離：提供必要條件用以創(chuàng)造半導(dǎo)體制造業(yè)中濺射和刻蝕等工藝需要的等離子區(qū)加速反應(yīng)過(guò)程：降低反應(yīng)蒸氣的壓強(qiáng)，使得它們可以更快地與其他原料反應(yīng)，從而有助于加速反應(yīng)進(jìn)程產(chǎn)生一種動(dòng)力：例如機(jī)械臂控制硅片所用的真空吸力真空的益處創(chuàng)建潔凈的環(huán)境：去除顆粒、不需要的氣體、水汽和沾污真空級(jí)別初級(jí) 759100托 氧化、光刻、拋光中級(jí) 10010-3托 刻蝕、淀積、金屬化高級(jí) 10-310-6托 離子注入、測(cè)量超高級(jí) 10-610-9托 測(cè)量真空級(jí)別初級(jí) 759100托

3、 氧化、光刻、拋光2022/9/27集成電路工藝7平均自由程一個(gè)運(yùn)動(dòng)的氣體分子在撞上另一個(gè)分子之前運(yùn)動(dòng)的平均距離叫做平均自由程（MFP）760托110-3托110-9托分子個(gè)數(shù)/立方厘米31019410134107平均自由程510-6cm5cm48km2022/9/26集成電路工藝7平均自由程一個(gè)運(yùn)動(dòng)的氣體分子8.2 真空泵初級(jí)泵高級(jí)真空泵干性機(jī)械泵增壓/調(diào)壓泵加速分子泵冷凝泵8.2 真空泵初級(jí)泵高級(jí)真空泵干性機(jī)械泵增壓/調(diào)壓泵加速分子旋轉(zhuǎn)支架干性機(jī)械泵Exhaust portCompressed gasesRotorsIntake PortStator housing(a)(b)(c)Use

4、d with permission from International SEMATECHFigure 8.4 旋轉(zhuǎn)支架干性機(jī)械泵Exhaust portCompresse羅茨增壓泵Pump outlet to roughing pumpPump inlet connected to process chamberLobes rotate rapidly in opposite directions forcing gas through the outlet.Figure 8.5 羅茨增壓泵Pump outlet Pump inlet co渦輪分子泵葉片RotorStatorMotorOut

5、letInletStatorStator joinedto pump housingRotorUsed with permission from Varian Vacuum SystemsFigure 8.6 渦輪分子泵葉片RotorStatorMotorOutletI冷凝泵壓縮器和泵模塊 Cryopump housing Cold head Gas linesOutlet to roughing pumpInlet to process chamberCompressorUsed with permission from Varian Vacuum SystemsFigure 8.7 冷凝泵

6、壓縮器和泵模塊 Cryopump housing Co集成工藝中的真空集成工藝中的真空8.3 工藝腔內(nèi)的氣流對(duì)工藝腔控制氣流最基本的要求有：具備控制各種通用和特種氣體的能力，包括很多腐蝕性或有毒的氣體。對(duì)進(jìn)入工藝腔氣流的控制要精確且可重復(fù)。在工藝進(jìn)行過(guò)程中應(yīng)當(dāng)可以控制混合氣體的比例。腔體中的材料既不能受工藝氣體的影響，也不能在氣流中產(chǎn)生沾污。8.3 工藝腔內(nèi)的氣流對(duì)工藝腔控制氣流最基本的要求有：產(chǎn)量當(dāng)討論氣流傳輸系統(tǒng)或真空的時(shí)候，標(biāo)準(zhǔn)條件下氣流的量被稱(chēng)為產(chǎn)量（Q）。產(chǎn)量就是在一段特定時(shí)間內(nèi)通過(guò)真空系統(tǒng)中某一點(diǎn)的氣體分子的凈數(shù)目。產(chǎn)量的單位：托/秒 、升/秒、標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分(sccm)、標(biāo)準(zhǔn)升

7、/分(slm)產(chǎn)量當(dāng)討論氣流傳輸系統(tǒng)或真空的時(shí)候，標(biāo)準(zhǔn)條件下氣流的量被稱(chēng)為泵速泵常用泵速來(lái)描述，反映泵去除氣體的效率。泵速通常用單位時(shí)間內(nèi)的容積數(shù)量來(lái)表達(dá)（如升/秒或立方英尺/分）。泵速泵常用泵速來(lái)描述，反映泵去除氣體的效率。質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)入腔體的氣流通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)（MFC）來(lái)控制MFC利用氣體的熱傳輸特性，直接測(cè)量進(jìn)入腔體的質(zhì)量流量比率。質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)入腔體的氣流通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)（MFC）來(lái)控制質(zhì)量流量計(jì)Used with permission from International SEMATECHFigure 8.10 加熱線圈傳感線圈測(cè)量管氣流閥旁路測(cè)量與控制電子電路質(zhì)量流量計(jì)Used wit

8、h permission from8.4 殘氣分析器殘氣分析器（RGA）是工藝腔設(shè)備的重要部分，用來(lái)檢驗(yàn)殘留在已清空系統(tǒng)中的氣體分子的類(lèi)型。RGA的原理就是隔離、鑒別和測(cè)量腔中所有的氣體分子。RGA可以測(cè)量真空系統(tǒng)中每種氣體成分的局部壓力分布，以及所有氣體分子的總壓力。實(shí)時(shí)監(jiān)控的RGA可以直接監(jiān)控腔中的化學(xué)成分，以快速進(jìn)行工藝問(wèn)題診斷，確保工藝正常進(jìn)行。8.4 殘氣分析器殘氣分析器（RGA）是工藝腔設(shè)備的重要部分RGA基本構(gòu)成RGA基本構(gòu)成8.5 等離子體等離子體是一種中性、高能量、離子化的氣體，包括中性原子或分子、帶電離子和自由電子。在一個(gè)有限的工藝腔內(nèi)，利用強(qiáng)直流或交流電磁場(chǎng)或是用某些電子

9、源轟擊氣體原子都會(huì)導(dǎo)致氣體原子的離子化。等離子體可以提供發(fā)生在硅片表面的氣體反應(yīng)所需的大部分能量，因此被廣泛應(yīng)用。8.5 等離子體等離子體是一種中性、高能量、離子化的氣體，包等離子體Plasma等離子體又叫做電漿，是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的正負(fù)電子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，它是除去固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。等離子體是一種很好的導(dǎo)電體，利用經(jīng)過(guò)巧妙設(shè)計(jì)的磁場(chǎng)可以捕捉、移動(dòng)和加速等離子體。等離子體物理的發(fā)展為材料、能源、信息、環(huán)境空間，空間物理，地球物理等科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提供新的技術(shù)和工藝。Plasma Science and Technology中科院等離子體物理研究所等

10、離子體Plasma等離子體又叫做電漿，是由部分電子被剝奪后奇異多采的等離子體現(xiàn)象 在地球上我們通過(guò)人工的辦法可以產(chǎn)生一些電高度不高的“低溫”等離子體。在大氣層中也存在一些奇異多采的等離子體現(xiàn)象，其中象球狀閃電、極光等奇特景象。 奇異多采的等離子體現(xiàn)象 在地球上我們通過(guò)人工的辦法可以產(chǎn)生一輝光放電通過(guò)在混合氣體中施加直流電壓或者射頻（RF）范圍內(nèi)使用交流電都可以產(chǎn)生輝光放電。當(dāng)施加電能時(shí)，混合氣體中的自由電子被加速，穿過(guò)混合氣體，然后與原子或分子相撞，在碰撞過(guò)程中釋放出附加的電子。高能電子與中性原子或離子相撞并激發(fā)它們。這些受激發(fā)的原子或離子存在的時(shí)間很短，當(dāng)它們返回其最低能級(jí)時(shí)，能量以發(fā)射聲子

11、（或光）的形式釋放。輝光放電通過(guò)在混合氣體中施加直流電壓或者射頻（RF）范圍內(nèi)使8.6 工藝腔的沾污在帶有真空的工藝腔內(nèi)，痕量水是最顯著的沾污源。為了降低工藝腔內(nèi)吸附的水產(chǎn)生的沾污，需要減少以清洗為目的的開(kāi)啟或拆開(kāi)的工藝反應(yīng)室。通過(guò)在線清潔技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。8.6 工藝腔的沾污在帶有真空的工藝腔內(nèi)，痕量水是最顯著的沾本章重點(diǎn)真空的優(yōu)點(diǎn)、范圍等離子體和輝光放電工藝腔的沾污本章重點(diǎn)真空的優(yōu)點(diǎn)、范圍1. 成功呈概率分布，關(guān)鍵是你能不能堅(jiān)持到成功開(kāi)始呈現(xiàn)的那一刻。3. 母愛(ài)是一縷陽(yáng)光，讓你的心靈即便在寒冷的冬天也能感受到溫暖如春;母愛(ài)是一泓清泉，讓你的情感即使蒙上歲月的風(fēng)塵仍然清澈澄凈。24、一個(gè)有

12、信念者所開(kāi)發(fā)出的力量，大于99個(gè)只有興趣者。12. 成功的秘訣是努力，所以的第一名都是練出來(lái)的。HARDWORK!4. 愚癡的人，一直想要?jiǎng)e人了解他。有智慧的人，卻努力的了解自己。5. 一個(gè)平凡而普通的人，時(shí)時(shí)都會(huì)感到被生活的波濤巨浪所淹沒(méi)。你會(huì)被淹沒(méi)嗎?除非你甘心就此而沉淪!10. 平生不做皺眉事，世上應(yīng)無(wú)切齒人。5. 生命中最重要的人，或許當(dāng)你在身邊的時(shí)候，能感覺(jué)到的也只是淡淡的溫暖而已，并不比一杯熱茶更顯著。但當(dāng)你失去的時(shí)候，整個(gè)世界瞬間荒蕪。只知道我們總是在戰(zhàn)勝空間，卻對(duì)時(shí)間無(wú)能為力。3、我們可以不美麗，但我們健康;我們可以不偉大，但我們莊嚴(yán);我們可以不完滿(mǎn)，但我們努力;我們可以不永恒，但我們真誠(chéng)。12. 昨晚多幾分鐘的準(zhǔn)備，今天少幾小時(shí)的麻煩。8. 流過(guò)淚的眼睛更明亮，滴過(guò)血的心靈更堅(jiān)強(qiáng)!6. 成功的人是跟別人學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，失敗的人只跟自己學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。18. “穩(wěn)妥”之船從未能從岸邊走遠(yuǎn)。2. 沒(méi)有什么事情有象熱忱這般具有傳染性，它能感動(dòng)頑石，它是真誠(chéng)的精髓。6、偉人所達(dá)到并保持著的高處，并不是一飛就到的，而是他們?cè)谕閭兌妓臅r(shí)候，一步步艱辛地向