eng
Выпуск #6/2008
Х.Миркурбанов, В.Тимофеев, В.Одиноков, Г.Павлов, Д.Верёвкин, А.Кравченко.
Установка эпитаксиального наращивания слоев для индивидуальной обработки подложек большого диаметра
Установка эпитаксиального наращивания слоев для индивидуальной обработки подложек большого диаметра
Просмотры: 3748
Устойчивая тенденция к уменьшению размеров элементов структуры микроприборов до субмикронных требует модернизации существующего и разработки нового эпитаксиального прецизионного оборудования [1,2]. Это особенно важно в связи с переходом на использование подложек большого диаметра (200 и 300 мм), а также необходимостью получения эпитаксиальных структур (ЭС) с разнородными материалами.
В России для получения эпитаксиальных структур на кремниевых подложках диаметром 100 и 150 мм в основном используется оборудование групповой обработки (УНЭС-101, ЭПИКВАР 101М, ЭПИКВАР 121МТ и др.). Для таких установок разработан ряд реакторов, совершенствование которых связано с ростом требований к ЭС [4].
По способу нагрева реакторы можно разделить на две группы – с односторонним и двухсторонним нагревом подложек. В реакторах с односторонним нагревом подложки расположены на внешней стороне нагревателя, где нагрев в основном индукционного типа (ЭПИКВАР-101М, EpiPro и др.) [3–5]. Во второй группе реакторов нагрев осуществляется лучистой энергией (ИК) от ламповых панелей через стенку реактора.
По сравнению с групповой индивидуальная обработка подложек имеет ряд достоинств. К ним относятся возможность полной автоматизации, кластеризация, более простой и надежный невскрываемый реактор с управляемым течением газового потока, минимальная фоновая память реактора, меньшие энергетические затраты, более экономичное использование реагентов [3–6]. Как и при групповой обработке, в реакторах индивидуальной обработки используется односторонний и двухсторонний нагрев подложек.
С использованием результатов теплофизических и физико-механических исследований состояния подложки в реакторе эпитаксиального наращивания для индивидуальной обработки подложек больших диаметров, а также анализа газодинамических характеристик потока в щелевом кварцевом реакторе в НИИТМ разработана и выпускается установка эпитаксиального наращивания для индивидуальной обработки подложек – ЕТМ 150/200-0,1, компоновочная схема которой приведена на рисунке.
Установка предназначена для выполнения как низкотемпературного (Ge), так и высокотемпературного (Si) эпитаксиального наращивания на индивидуальные подложки диаметром 150–200 мм при нормальном и пониженном давлении. Нагрев подложки ламповый (ИК), автоматизация процесса полная.
Конструктивно установка выполняется в виде единого технологического модуля, включающего реактор с ламповой системой нагрева, системы автоматической перегрузки подложек, управления и газораспределения.
Реакторный блок содержит кварцевый реактор, подложкодержатель (графит ОСЧ, покрытый SiC), ламповый блок и систему механизации. Последняя представляет собой узел вращения подложки с диапазоном угловых скоростей 5–100 об/мин.
В ламповом блоке размещены галогеновые лампы верхнего, нижнего и бокового нагрева. Внутренние отражающие стенки лампового блока полированы и покрыты отражающим слоем золота. Охлаждение корпуса ламп и стенок реактора воздушное. Температура охлаждаемой стенки реактора 550–600°С. Контроль и пятизонное управление температурой подложкодержателя осуществляется с помощью пяти термопар.
Модуль загрузки обеспечивает манипуляции подложкой без участия оператора и без вскрытия реакторной зоны.
В системе газораспределения используются быстродействующие высокоточные дозаторы с металлическими уплотнениями, исключающими загрязнение реактора.
Система управления установкой трехуровневая, построенная на промышленном контроллере DL-405 с доступным программным обеспечением "Think and Do". Управляющая станция включает компьютерный блок, монитор и клавиатуру.
Ожидаемая типовая производительность – 10 пл./ч, что соответствует зарубежным аналогам. Установка рассчитана на непрерывную работу без вскрытия реактора. Для обеспечения производительности, сравнимой с производительностью установки групповой обработки, необходимо компоновать две установки с вариантами левостороннего и правостороннего технологического обслуживания.
Результаты теплофизических и физико-механических исследований процесса наращивания прецизионных эпитаксильных слоев на подложках большого диаметра, анализ газодинамических характеристик потока в щелевом кварцевом реакторе и пластических деформаций подложек, ставшие теоретической основой создания установки ЕТМ 150/200-01, будут представлены в статье этого же творческого коллектива в следующем номере журнала.
Литература
1. Петров С.В., Прокопьев Е.П., Белоусов В.С. Опытно-промышленная эпитаксия кремния: Новая аналитическая модель. – Петербургский журнал электроники, 1996, №1 (10), с. 29–40.
2. Макушин М.В. Современное состояние и перспективы развития рынка эпитаксиальных пластин. – Зарубежная электронная техника, 2001, вып. 4, с.53–59.
3. Сажнев С.В., Миркурбанов Х.А., Тимофеев В.Н. Состояние проблемы разработки эпитаксиальных установок. – Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. – М.: ВИМИ, 2003, № 4, с. 43–45.
4. Петров С.В., Сигалов Э.Б., Папков Н.С. Эпитаксиальные реакторы для различных областей полупроводникового производства. – Электронная промышленность, 1990, №3, с. 3–6.
5. Каблуков А.Л. Разработка и исследование агрегатов для проведения процесса газофазного осаждения эпитаксиальных слоев кремния на подложки большого диаметра./Дисс. на соискание к.т.н., М.:2003.
6. Миркурбанов Х.А. Разработка реактора эпитаксиального наращивания одиночных подложек и исследование в нем теплофизических и физико-механических процессов./ Дис. на соиск. учен. степени к.т.н., М., 2005.
По способу нагрева реакторы можно разделить на две группы – с односторонним и двухсторонним нагревом подложек. В реакторах с односторонним нагревом подложки расположены на внешней стороне нагревателя, где нагрев в основном индукционного типа (ЭПИКВАР-101М, EpiPro и др.) [3–5]. Во второй группе реакторов нагрев осуществляется лучистой энергией (ИК) от ламповых панелей через стенку реактора.
По сравнению с групповой индивидуальная обработка подложек имеет ряд достоинств. К ним относятся возможность полной автоматизации, кластеризация, более простой и надежный невскрываемый реактор с управляемым течением газового потока, минимальная фоновая память реактора, меньшие энергетические затраты, более экономичное использование реагентов [3–6]. Как и при групповой обработке, в реакторах индивидуальной обработки используется односторонний и двухсторонний нагрев подложек.
С использованием результатов теплофизических и физико-механических исследований состояния подложки в реакторе эпитаксиального наращивания для индивидуальной обработки подложек больших диаметров, а также анализа газодинамических характеристик потока в щелевом кварцевом реакторе в НИИТМ разработана и выпускается установка эпитаксиального наращивания для индивидуальной обработки подложек – ЕТМ 150/200-0,1, компоновочная схема которой приведена на рисунке.
Установка предназначена для выполнения как низкотемпературного (Ge), так и высокотемпературного (Si) эпитаксиального наращивания на индивидуальные подложки диаметром 150–200 мм при нормальном и пониженном давлении. Нагрев подложки ламповый (ИК), автоматизация процесса полная.
Конструктивно установка выполняется в виде единого технологического модуля, включающего реактор с ламповой системой нагрева, системы автоматической перегрузки подложек, управления и газораспределения.
Реакторный блок содержит кварцевый реактор, подложкодержатель (графит ОСЧ, покрытый SiC), ламповый блок и систему механизации. Последняя представляет собой узел вращения подложки с диапазоном угловых скоростей 5–100 об/мин.
В ламповом блоке размещены галогеновые лампы верхнего, нижнего и бокового нагрева. Внутренние отражающие стенки лампового блока полированы и покрыты отражающим слоем золота. Охлаждение корпуса ламп и стенок реактора воздушное. Температура охлаждаемой стенки реактора 550–600°С. Контроль и пятизонное управление температурой подложкодержателя осуществляется с помощью пяти термопар.
Модуль загрузки обеспечивает манипуляции подложкой без участия оператора и без вскрытия реакторной зоны.
В системе газораспределения используются быстродействующие высокоточные дозаторы с металлическими уплотнениями, исключающими загрязнение реактора.
Система управления установкой трехуровневая, построенная на промышленном контроллере DL-405 с доступным программным обеспечением "Think and Do". Управляющая станция включает компьютерный блок, монитор и клавиатуру.
Ожидаемая типовая производительность – 10 пл./ч, что соответствует зарубежным аналогам. Установка рассчитана на непрерывную работу без вскрытия реактора. Для обеспечения производительности, сравнимой с производительностью установки групповой обработки, необходимо компоновать две установки с вариантами левостороннего и правостороннего технологического обслуживания.
Результаты теплофизических и физико-механических исследований процесса наращивания прецизионных эпитаксильных слоев на подложках большого диаметра, анализ газодинамических характеристик потока в щелевом кварцевом реакторе и пластических деформаций подложек, ставшие теоретической основой создания установки ЕТМ 150/200-01, будут представлены в статье этого же творческого коллектива в следующем номере журнала.
Литература
1. Петров С.В., Прокопьев Е.П., Белоусов В.С. Опытно-промышленная эпитаксия кремния: Новая аналитическая модель. – Петербургский журнал электроники, 1996, №1 (10), с. 29–40.
2. Макушин М.В. Современное состояние и перспективы развития рынка эпитаксиальных пластин. – Зарубежная электронная техника, 2001, вып. 4, с.53–59.
3. Сажнев С.В., Миркурбанов Х.А., Тимофеев В.Н. Состояние проблемы разработки эпитаксиальных установок. – Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. – М.: ВИМИ, 2003, № 4, с. 43–45.
4. Петров С.В., Сигалов Э.Б., Папков Н.С. Эпитаксиальные реакторы для различных областей полупроводникового производства. – Электронная промышленность, 1990, №3, с. 3–6.
5. Каблуков А.Л. Разработка и исследование агрегатов для проведения процесса газофазного осаждения эпитаксиальных слоев кремния на подложки большого диаметра./Дисс. на соискание к.т.н., М.:2003.
6. Миркурбанов Х.А. Разработка реактора эпитаксиального наращивания одиночных подложек и исследование в нем теплофизических и физико-механических процессов./ Дис. на соиск. учен. степени к.т.н., М., 2005.
Отзывы читателей
