Тонкослойные материалы в современных ИМС. Важная особенность тонкослойных материалов для технологии ИМС. Физико-химические основы ХОГФ, страница 12

Суммарный расход парогазовой смеси, подаваемой в реактор (G₀), складывается из расходов (g_i) всех i-х исходных веществ, входящих в состав смеси:

z

                                                                             G₀ =∑g_i                                                        (2.1)

i=1

Значительно реже для описания процессов ХОГФ применяют параметр, называемый “линейная скорость движения газа, υ”. Этот параметр более общий и, соответственно, более значимый по сравнению с газовыми расходами. Он имеет очень большое значение для правильного описания кинетики осаждения и ростовых характеристик тонких слоев. В самом деле, линейная скорость движения газа дает возможность рассчитывать для любой точки в реакторе от входа газовой смеси (х) очень важный параметр проточных реакторов, называемый “время пребывания, τ=х/υ”. Важность этого параметра для характеристики процессов ХОГФ кремнийсодержащих слоев будет показано в следующей лекции, посвященной характеристике кинетики осаждения тонких слоев. 

В простейшем случае РАД с сечением реактора (s) величина суммарного расхода газа определяет величину линейной скорости газового потока (υ) как υ=G₀/s. Однако, с учетом разницы температуры в реакторе и комнатной температуры  (T_к) выражение выглядит следующим образом:

                                                                                            G0 ×Td                                                   (2.2)

_υ(РАД) ₌ s×T_к

Для реакторов атмосферного давления типичные величины линейных скоростей газа в большинстве случаев составляют от нескольких единиц до несколько десятков сантиметров в секунду. 

2.9. Краткие основы вакуумной техники

Параметр “давление” (P_d) становится важной характеристикой процессов ХОГФ, реализуемых при пониженном и низком давлении реагентов, а к ним относится большинство процессов в технологии ИМС. Для таких процессов необходимы вакуумные системы, типичная конструкция и основные элементы которой могут быть аналогичными приведенной на рис.2.19. 

Основой многих современных систем ХОГФ в микроэлектронике, работающих в диапазоне до нескольких десятков мм.рт.ст., являются вакуумные агрегаты, составленные на базе т.н. насосов Рутса (часто называемых двухроторными насосами) и форвакуумных насосов. Смысл такого объединения разных по параметрам насосов состоит в том, что эти два типа насосов принципиально отличаются по массе и по характеристикам скорости откачки, см. рис.2.20. 

    Рис.2.20. Характеристики (в относительных единицах) быстроты откачки условного форвакуумного насоса (1) и условного насоса Рутса (2) в

      Форвакуумный насос            Насос Рутса

Вакуумный агрегат

1-вход; 2-клапан; 3-масло

Однако, в отличие от габаритного и массивного форвакуумного насоса, работа которого может осуществляться в очень широком диапазоне давлений и, что принципиально важно, начиная с атмосферного давления, относительно компактный насос Рутса в области больших давлений не эффективен. В агрегате форвакуумный насос создает необходимое опорное давление, а насос Рутса при малых размерах и массе имеет в несколько раз большую скорость откачки в диапазоне нескольких мм.рт.ст. Таким образом, вакуумные агрегаты обеспечивают наилучшее сочетание эффективности откачки, массы и размера, а также имеют запас по скорости откачки, необходимый для надежного регулирования и поддержания рабочего давления в системах осаждения и травления. 

2.9.1. Давление 

Давление в вакуумной системе (P) определяется величиной суммарного газового потока (Q₀) и эффективной быстротой (скоростью) откачки вакуумной системы (S_e) и, в общем виде, находится из соотношения:

                                                                             Q₀ =P ×S_e                                                        (2.3)