Введение В Химическое Осаждение Тонких Пленок Из Паровой Фазы Cvd Транспортные Системы

Введение в процесс

Обзор технологии CVD

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) - это сложная технология формирования пленок, которая использует газообразные вещества для создания твердых пленок на поверхности полупроводниковых пластин посредством контролируемых химических реакций. Этот процесс незаменим при изготовлении чипов интегральных микросхем (ИМС), где он имеет решающее значение для получения изоляционных пленок и различных слоев металлических пленочных материалов. Эти слои включают вольфрам, силицид вольфрама для соединения металлических слоев и тонкие барьерные слои, которые тщательно формируются с помощью прецизионных CVD-процессов.

Помимо стандартных методов CVD, для формирования критически важных изолирующих слоев, которые служат защитными барьерами для электронной структуры интегральных схем, используется плазменно-усиленный CVD (PECVD). PECVD усиливает процесс осаждения за счет использования плазмы, которая ускоряет химические реакции и позволяет создавать сложные тонкие пленки с превосходными свойствами.

Технология CVD выходит за рамки полупроводниковых приложений и находит применение в покрытии компонентов газовых турбин металлами для повышения их устойчивости к коррозии и износу. Это более широкое применение демонстрирует универсальность и надежность CVD, которая помогает различным промышленным операциям, значительно продлевая срок службы оборудования.

Современные процессы CVD являются высокотехнологичными и включают в себя последние инновации в области контрольно-измерительных приборов и автоматизации для обеспечения надежной и высокопроизводительной работы. Эти процессы позволяют получать различные покрытия, в том числе нитриды, карбиды и карбонитриды на основе Ti, Zr и Cr, а также высококачественные пленки α- и κ-глинозема (оксида алюминия). Точность и контроль, присущие CVD-технологии, делают ее проверенной технологией для широкого спектра применений покрытий, от производства полупроводников до защиты промышленных компонентов.

Трубчатая печь CVD

Компоненты системы переноса CVD

Газовый шкаф

В чистых помещениях, особенно в подфабричных слоях, газовый шкаф играет решающую роль в хранении и распределении инертных газов, таких как азот и аргон, а также специализированных электронных газов. Эти газы необходимы для различных процессов производства полупроводников, включая химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Газовый шкаф предназначен для обеспечения безопасной и эффективной доставки этих газов к различным элементам оборудования в чистом помещении.

Газы хранятся в баллонах внутри шкафа и регулируются с помощью ряда компонентов для обеспечения нужного давления и расхода. К основным компонентам относятся ручные клапаны, регуляторы, пневматические переключающие клапаны и обратные клапаны. Эти элементы совместно контролируют расход и давление газа, обеспечивая его подачу к соответствующему оборудованию с требуемыми характеристиками.

Специализированные электронные газы, обладающие высокой реакционной способностью и потенциальной опасностью, хранятся в специальных газовых шкафах. Эти шкафы оснащены передовыми средствами безопасности для предотвращения и контроля случайных утечек. Важнейшим компонентом этих специализированных газовых шкафов является газовый детектор, который непрерывно контролирует окружающую среду на предмет любых признаков утечки газа. При обнаружении утечки система немедленно закрывает все клапаны внутри шкафа, тем самым сводя к минимуму риск попадания газа в окружающую среду.

Вся система газового шкафа представляет собой сложную сеть жидкостных компонентов, предназначенных для поддержания безопасной и контролируемой среды для распределения газа. Эта система необходима для бесперебойной работы процессов производства полупроводников, обеспечивая точную и безопасную доставку газов к различным элементам оборудования в чистом помещении.

Газовый шкаф для оборудования Gas Box

Газовый шкаф для оборудования газового блока - важнейший компонент процесса химического осаждения из паровой фазы CVD, предназначенный для управления и контроля потоков различных технологических газов с высокой точностью. Этот шкаф оснащен различными необходимыми компонентами для обработки газов, включая мембранные клапаны, массовые расходомеры (MFC) и обратные клапаны. Эти компоненты работают в тандеме, чтобы обеспечить подачу газов с правильным расходом и давлением, что имеет решающее значение для успешного осаждения тонких пленок на полупроводниковые пластины.

Одной из отличительных особенностей газового бокса является его специализированная система разгрузки. Эта система является неотъемлемой частью безопасной работы оборудования, поскольку позволяет обнаружить любые утечки газа. Система сброса подключена к специальному газовому детектору, который контролирует состояние окружающей среды внутри шкафа. В случае утечки газа детектор может быстро определить проблему и немедленно отреагировать на нее, закрыв все клапаны и предотвратив утечку опасных газов в окружающее пространство.

Конструкция газового бокса также включает надежные механизмы безопасности для защиты от случайных выбросов газа. Эти механизмы обеспечивают безопасную работу оборудования в контролируемой среде, сводя к минимуму риск загрязнения или нанесения вреда персоналу. Сочетание точного контроля газа и передовых функций безопасности делает газовый блок незаменимой частью CVD-процесса, способствуя повышению общей эффективности и надежности систем осаждения тонких пленок.

CVD-реактор

Основным компонентом CVD-оборудования является реактор, в который переносится пластина для процесса осаждения тонкой пленки. В реакторе расположено несколько критически важных элементов, включая реакционную камеру, сопло для смешивания газов, нижний нагреватель, датчик давления в реакционной камере, клапан разгрузки давления и газовые трубопроводы. Газосмесительное сопло обеспечивает равномерное смешивание газов из газового шкафа перед подачей в реакционную камеру. Эта равномерная смесь имеет решающее значение для осаждения высококачественных пленок на поверхность пластин.

Сама реакционная камера представляет собой сложную среду, разработанную для облегчения химических реакций, необходимых для осаждения тонких пленок. Она оснащена датчиком давления и клапаном разгрузки давления для точного контроля внутреннего давления в камере. Такой контроль давления необходим для создания вакуума, необходимого для процесса осаждения. Вакуумный насос, расположенный ниже по потоку, работает в тандеме с этими компонентами для поддержания постоянного вакуума, гарантируя, что давление внутри камеры остается на требуемом уровне.

Тепло - еще один критический фактор в процессе CVD. Нижний нагреватель, расположенный под поддоном с пластинами, обеспечивает необходимую тепловую энергию для протекания химических реакций. Этот нагревательный элемент обеспечивает достижение подложкой оптимальной температуры для формирования пленки, повышая качество и однородность осажденной пленки. Избыточный газ, участвующий в процессе осаждения, эффективно отводится через нижний трубопровод, предотвращая образование скоплений, которые могут помешать процессу.

CVD-реактор

Безопасность имеет первостепенное значение при эксплуатации CVD-реактора, особенно при работе со специальными газами. Реакционная камера подключена к внешней системе отвода газов, которая включает в себя специальный газовый детектор. Этот детектор отслеживает любые случайные утечки специальных газов в окружающую среду. В случае утечки функция блокировки может немедленно перекрыть все клапаны в газовом шкафу, обеспечивая быструю и эффективную реакцию на потенциальную опасность. Этот интегрированный механизм безопасности необходим для поддержания безопасной и контролируемой среды для процесса осаждения.

Конструкция и работа CVD-реактора тщательно выверены для обеспечения осаждения высококачественных тонких пленок. Сочетание точного смешивания газов, контролируемого давления, оптимального нагрева и надежных мер безопасности создает среду, в которой процесс химического осаждения из паровой фазы может развиваться, в результате чего получаются пленки с минимальным количеством дефектов и превосходными характеристиками. Этот передовой реактор не только имеет решающее значение для современного поколения полупроводниковых устройств, но и открывает перспективы для будущих инноваций в области нанотехнологий и не только.

Выхлопная система

Вытяжная система в процессе химического осаждения из паровой фазы (CVD) играет важнейшую роль в поддержании вакуума, необходимого для осаждения тонких пленок. Эта система состоит из нескольких ключевых компонентов, включая дроссельную заслонку, коллектор остаточного газа (ловушку), дополнительный молекулярный насос и сухой насос. Эти компоненты работают согласованно, обеспечивая эффективное удаление газов и побочных продуктов, образующихся в процессе CVD-реакции.

Особое значение имеет дроссельный клапан, позволяющий точно контролировать давление в реакционной камере. Регулируя угол наклона клапана, операторы могут поддерживать оптимальные условия давления, необходимые для процесса осаждения. Такой контроль необходим для обеспечения бесперебойного протекания реакции CVD и стабильного качества осаждаемой пленки.

Помимо контроля давления, вытяжная система также управляет побочными продуктами, образующимися в процессе CVD. Эти побочные продукты, которые могут включать твердые частицы, собираются коллектором остаточного газа (Trap), чтобы предотвратить их засорение вакуумных линий. Регулярное техническое обслуживание, включая замену ловушки, необходимо для обеспечения непрерывной и эффективной работы вытяжной системы.

Вытяжная система

Сухой насос, а также дополнительный молекулярный насос отвечают за создание и поддержание вакуума в реакционной камере. Эти насосы работают вместе для удаления газов и побочных продуктов, обеспечивая поддержание давления на необходимом уровне. Молекулярный насос, если он используется, обеспечивает дополнительную скорость откачки и позволяет достичь более высоких уровней вакуума, которые часто необходимы для передовых процессов CVD.

В целом, вытяжная система является важнейшим компонентом процесса CVD, позволяющим создавать и поддерживать контролируемую вакуумную среду. Эта система не только обеспечивает эффективную работу CVD-реактора, но и помогает защитить оборудование от повреждений, вызванных побочными продуктами и утечками газа.