Установка для осаждения покрытий из паровой фазы (GELIOS)

Особенности установки

Технологические устройства:

- Система электронно-лучевого испарения;

- Система магнетронного испарения

- Система терморезистивного испарения

- Ионный источник для проведения процессов очистки;

- Контроль процесса напыления по времени и/или толщине покрытия (по показаниям кварцевого измерителя толщины);

- Контроль скорости осаждения;

- Полная автоматизация процесса нанесения покрытий по заданному алгоритму;

- Стабильная повторяемость заданного технологического процесса;

- Автоматический и ручной режимы работы

- Безмасляная высоковакуумная откачка на базе турбомолекулярного насоса и криопанели;

- Соответствие Техническим регламентам ТС и стандартам SEMI.

Типы подложкодержателей:

- карусельного типа в виде купола с регулируемой скоростью вращения 0-20 об/мин в процессе напыления, для подложек 50, 76, 100 и 150 мм (позволяет в одном цикле пылить на пластины разного формата);

- столик вращения для пластин до 200 мм 0-60 об/мин, с обеспечением высокой равномерности нагрева подложек до температуры +650°С

- планетарная система вращения для ЭЛИ и терморезистивного напыления с регулируемой скоростью вращения 0-20 об/мин

- Безмасляная высоковакуумная откачка на базе турбомолекулярного насоса и криопанели;

- Соответствие Техническим регламентам ТС и стандартам SEMI.

Описание Установки

Конструктивно GELIOS состоит из каркаса с установленными на нем технологической камерой, а также блоками питания и управления, входящими в состав электротехнического шкафа, панелью управления на базе ЖКИ монитора с сенсорной поверхностью. Фронтальная дверь камеры с механизмом поджима имеет окно с заслонкой для наблюдения за работой технологических устройств и держателем подложек.

Технологическая камера – D-образная, вертикальная, условным диаметром 600 мм из нержавеющей стали, электрохимполированная, с каналами охлаждения на стенках. Внутри технологической камеры расположены технологическое устройства, подложкодержатель, элементы системы кварцевого контроля процесса нанесения покрытий, система нагрева, система защиты от запыления стенок, заслонки подложкодержателя и технологических устройств. Дверь вакуумной камеры оснащена смотровым окном с заслонкой и поляризующими фильтрами для осуществления наблюдения за процессом испарения.

Технологические устройства:

Электронно-лучевой испаритель предназначен для испарения в вакууме тугоплавких окислов, полупроводниковых материалов и металлов. В ЭЛИ с поверхности разогретого катода происходит эмиссия свободных электронов и их фокусировка под действием ускоряющих и направляющих электростатических и магнитных полей в форме электронного луча, который концентрируется на поверхности распыляемого материла, находящегося в водоохлаждаемом тигле. Вследствие бомбардировки поверхности электронным пучком, материал нагревается до температуры, при которой происходит его испарение с требуемой скоростью. Испарительное устройство в камере обычно дополняется средствами контроля, измеряющими скорость испарения материала. В единый комплект входят сам испаритель, необходимые вакуумные выскоковольтные и управляющие вводы, силовые и управляющие электрические блоки, ручной пульт управления устройством с возможностью настройки траектории и параметров пучка. Водоохлаждаемый медный тигель барабанного типа имеет 6 позиций для загрузки материала объемом 7 см².

Система магнетронного распыления может включать до  4 магнетронов, DC/DC pulsed, ВЧ. Диаметр магнетронов зависит от задач заказчика, размера подложек и типа помстроения магнетронной системы. В устройстве предусмотрена механическая фиксация косвенно охлаждаемой мишени с электрической изоляцией всего катода от камеры установки.

Терморезистивный испаритель предназначен для испарения в вакууме различным материалов. Содержит 3 испарителя косвенного нагрева с кварцевыми тиглями, снабженных заслонками; мощность - до 1 кВт ; тигель - кварцевый/керамический, молибденовая вставка.

Вакуумная система построена на базе турбомолекулярного насоса, работающий совместно с криопанелью (ловушка Мейснера, улавливающая пары воды), имеющий жалюзи, защищающие внутренние поверхности устройства от запыления. Форвакуумная откачка – сухим механическим насосом. Контроль вакуума осуществляется низковакуумным и высоковакуумным датчиками, установленными в системе откачки. Клапана откачки предназначены для перекрытия форвакуумной линии в зависимости от алгоритма откачки. Клапан напуска предназначен для напуска воздуха в технологическую вакуумную камеру по окончании технологического процесса или для проведения профилактических и ремонтных работ.

Система ионной очистки – предназначена для предварительной ионной обработки поверхности подложек, с блоком питания и управления. Позволяет по команде оператора изменять энергию ионов в пучке в диапазоне от 10 до 220 эВ. Пучок является квазинейтральным, из-за чего не требуется использовать дополнительные накальные или плазменные компенсаторы.

Защита внутренних стенок камеры выполняется из нержавеющей стали со специальной обработкой поверхности (снижение общей дефектности, увеличение периода межоперационного обслуживания) и является легкосъемной.

Нагреватели – располагающиеся внутри вакуумной камеры. Расположены в верхней части камеры таким образом, чтобы обеспечить максимальную скорость выхода на заданную температуру с минимальным разбросом температуры по подложкодержателю. Для обеспечения заданного алгоритма выхода на рабочую температуру и ее поддержания используется закон ПИД регулирования. Контроль температуры обеспечен наличием калиброванного термодатчика/термопары.

Система контроля толщины покрытий – построена на базе системы кварцевого контроля для обеспечения воспроизводимости толщины и скорости наносимых пленок 

Система подачи технологических газов построена на прецизионных регуляторах массового расхода с системой предварительной фильтрации газов от механических частиц и регуляторами давления. Разводка выполнена трубками из нержавеющей стали с применением компрессионных фитингов. Система газовая включает в себя от 3 линий.

Система охлаждения обеспечивает автоматическое включение/выключение каналов охлаждения, регулировку и контроль протоков по каналам, температуру и давление охлаждающей жидкости для обеспечения стабильной и безаварийной работы установки.

Пневматическая система имеет ступень предварительной подготовки сжатого воздуха (грубая фильтрация и коррекция давления), входной и рабочий манометрические индикаторы, ресивер для аварийного запаса воздуха, блок пневмораспределителей с автоматическим управлением. Все разводящие полиуретановые трубки присоединяются с использованием быстрокоммутируемых цанговых фитингов.

Система управления установкой построена на базе модульного ПЛК и ПК с графическим интерфейсом, и обеспечивает ручное, полуавтоматическое и автоматическое управление откачкой, нагревом и нанесением покрытия. 

Система управления также снабжается источником бесперебойного питания для обеспечения корректного завершения работы основных управляющих устройств установки в случае аварии внешнего электропитания.

Загрузка (выгрузка) обрабатываемого изделия осуществляется при открытой двери камеры. После того, как изделие установлено на подложкодержатель и дверь закрыта, производится последовательно низковакуумная и высоковакуумная откачка технологической камеры. После достижения в камере необходимого для начала технологического процесса давления производится нагрев образца до необходимой температуры. На этом этапе возможно выполнить ионную очистку пластин. Напыление производится при вращении подложкодержателя путем напыления нужного материала с помощью электронно-лучевого испарителя при одновременном контроле за покрытием в режиме реального времени системой кварцевого контроля.