RU2240377C2 - Method of increasing productivity of processes of precipitation of thin layers onto substrate - Google Patents
Method of increasing productivity of processes of precipitation of thin layers onto substrate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2240377C2 RU2240377C2 RU2001130362/02A RU2001130362A RU2240377C2 RU 2240377 C2 RU2240377 C2 RU 2240377C2 RU 2001130362/02 A RU2001130362/02 A RU 2001130362/02A RU 2001130362 A RU2001130362 A RU 2001130362A RU 2240377 C2 RU2240377 C2 RU 2240377C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- pressure
- getter device
- mbar
- working
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение касается способа увеличения производительности технологических процессов по осаждению тонких пленок на подложку.The present invention relates to a method for increasing the productivity of technological processes for the deposition of thin films on a substrate.
Технологические процессы для осаждения тонких пленок на подложку широко применяются в различных областях промышленности. Например, эти процессы лежат в основе производства интегральных схем (хорошо известных в этой области техники как ИС); носителей для хранения информации, например таких как КД (компактные диски) (где тонкий слой алюминия наносится на подложку из прозрачных пластмасс) или жестких дисков для компьютеров (где магнитный материал наносится на основание, обычно из алюминия); плоских дисплеев; и наконец процессы осаждения тонких пленок применяются в развивающейся области микромеханических устройств, которые изготавливаются с помощью технологий, подобных тем, которые используются при производстве ИС.Technological processes for the deposition of thin films on a substrate are widely used in various fields of industry. For example, these processes underlie the production of integrated circuits (well known in the art as IP); media for storing information, such as CDs (compact disks) (where a thin layer of aluminum is applied to a substrate made of transparent plastic) or hard drives for computers (where magnetic material is applied to a base, usually aluminum); flat panel displays; and finally, thin-film deposition processes are used in the developing field of micromechanical devices that are manufactured using technologies similar to those used in the manufacture of ICs.
Основные промышленные процессы осаждения тонких пленок - это химическое осаждение из паровой фазы и физическое осаждение из паровой фазы, которые лучше известны в данной области как "химическое осаждение из паровой фазы" и "физическое осаждение из паровой фазы" соответственно или сокращенно "CVD" (ХОП) и "PVD" (ФОП).The main industrial processes for thin-film deposition are chemical vapor deposition and physical vapor deposition, which are better known in the art as "chemical vapor deposition" and "physical vapor deposition" respectively or abbreviated as "CVD" ) and "PVD" (FOP).
В процессах ХОП вызывают взаимодействие двух или более типов газообразных частиц в вакуумированной камере, в которой находится подложка; в результате реакции образуется твердый продукт, который осаждается на подложке в виде тонкой пленки. Давление, до которого должна быть откачена камера, в различных процессах ХОП может значительно различаться; в некоторых случаях (которые относятся к процессам с низким давлением или сверхвысоким вакуумом) может потребоваться начальная откачка камеры до величины давления 10-8-10-9 мбар (10-6-10-7 Па); в дальнейшем под процессами ХОП будут всегда пониматься процессы такого типа.In OCP processes, two or more types of gaseous particles interact in the evacuated chamber in which the substrate is located; as a result of the reaction, a solid product is formed, which is deposited on the substrate in the form of a thin film. The pressure to which the chamber should be pumped out can vary significantly in different OCP processes; in some cases (which relate to processes with low pressure or ultra-high vacuum), an initial pumping of the chamber to a pressure of 10 -8 -10 -9 mbar (10 -6 -10 -7 Pa) may be required; hereinafter, OCP processes will always be understood as processes of this type.
Сокращенным наименованием ФОП обозначается фактически ряд возможных альтернативных технологий. Однако все эти технологии проявляют следующие общие признаки:The abbreviated name FOP denotes a number of possible alternative technologies. However, all of these technologies exhibit the following common features:
- для получения тонкой пленки используется мишень из материала, который предполагается осаждать, и эта мишень обычно имеет форму малого по высоте цилиндра, который размещается в камере перед подложкой и параллельно с ней;- to obtain a thin film, a target is used from the material that is supposed to be deposited, and this target usually has the shape of a small cylinder, which is placed in the chamber in front of the substrate and in parallel with it;
- камера сначала откачивается и затем заполняется газовой средой из инертного газа, обычно аргоном, при давлении 10-2-10-3 мбар (1-10-3 Па); между основанием подложки и мишенью прикладывается разность потенциалов в несколько киловольт (так, чтобы мишень была катодом), в пространстве между подложкой и мишенью генерируется плазма из электронов и ионов Аr+; эти ионы ускоряются под действием электрического поля в направлении мишени, таким образом вызывая эрозию мишени при ударе; частицы (обычно атомы или "кластеры" атомов), образующиеся при эрозии мишени, будут осаждаться на подложке (а также и на других имеющихся поверхностях), таким образом формируя тонкую пленку.- the chamber is first pumped out and then filled with a gaseous medium from an inert gas, usually argon, at a pressure of 10 -2 -10 -3 mbar (1-10 -3 Pa); a potential difference of several kilovolts is applied between the base of the substrate and the target (so that the target is a cathode), a plasma of electrons and Ar + ions is generated in the space between the substrate and the target; these ions are accelerated by the electric field in the direction of the target, thus causing erosion of the target upon impact; particles (usually atoms or "clusters" of atoms) formed during erosion of the target will settle on the substrate (as well as on other available surfaces), thereby forming a thin film.
Каждый процесс может состоять из ряда этапов по осаждению тонких пленок, и существуют также гибридные процессы, включающие этапы и ХОП и ФОП.Each process can consist of a series of steps for the deposition of thin films, and there are also hybrid processes, including the steps of both CVD and POP.
Известно, что свойства тонкопленочных устройств особенно в случае ИС сильно зависят от наличия дефектов в осажденных пленках. Эти дефекты главным образом обусловлены наличием атомов химических элементов, отличающихся от тех, которые образуют данную пленку. Следовательно, необходимо уменьшить до минимально возможного количество источников загрязнения на всех этапах процесса, используя реагенты с максимально возможной чистотой (химически активные газы в случае ХОП и мишень в случае ФОП) и обеспечивая высочайшую чистоту всех поверхностей в рабочей камере и рабочей газовой среды.It is known that the properties of thin-film devices, especially in the case of IP, strongly depend on the presence of defects in the deposited films. These defects are mainly due to the presence of atoms of chemical elements that are different from those that form this film. Therefore, it is necessary to reduce to the minimum possible number of pollution sources at all stages of the process, using reagents with the highest possible purity (chemically active gases in the case of CVD and the target in the case of POP) and ensuring the highest purity of all surfaces in the working chamber and working gas environment.
Более того, даже если можно осуществлять осаждение в одно и то же время на нескольких подложках (в обоих случаях ХОП и ФОП), то промышленная тенденция идет в направлении процессов с одной подложкой, что позволяет обеспечить лучшее управление особенностями осаждения.Moreover, even if it is possible to carry out deposition at the same time on several substrates (in both cases, CVD and POP), the industrial trend is towards processes with a single substrate, which allows better control of the deposition features.
Для выполнения вышеупомянутых требований процессы осаждения тонких пленок осуществляют в системах, содержащих по меньшей мере одну камеру, но обычно множество камер, каждая из которых сконструирована для конкретной операции; например, существуют действующие рабочие камеры, в которых выполняются этапы по осаждению, или камеры кондиционирования, которые применяются, например, для очистки или нагрева подложек до осаждения. В последующем рабочие камеры и камеры кондиционирования, как правило, будут называться камерами обработки. В случае наличия нескольких камер обработки они могут быть расположены в линию, непосредственно соединенными друг с другом; в альтернативном варианте эти камеры могут быть расположены вокруг центральной камеры переноса. Каждая камера соединена со смежными камерами с помощью задвижек, которые нормально закрыты и открываются только для переноса подложек из одной камеры в другую во время различных этапов технологического процесса.To fulfill the aforementioned requirements, thin-film deposition processes are carried out in systems containing at least one chamber, but usually a plurality of chambers, each of which is designed for a specific operation; for example, there are operating working chambers in which the deposition steps are carried out, or conditioning chambers that are used, for example, to clean or heat the substrates before deposition. Subsequently, working chambers and air conditioning chambers, as a rule, will be called processing chambers. If there are several processing chambers, they can be located in line, directly connected to each other; alternatively, these chambers may be located around a central transfer chamber. Each chamber is connected to adjacent chambers using valves that are normally closed and open only for transferring substrates from one chamber to another during various stages of the process.
Для обеспечения как можно более высокой степени чистоты обычно все камеры находятся под вакуумом, причем наиболее высокая величина вакуума в камерах для осаждения. Подложки переносятся из одной камеры в последующие камеры с помощью автоматизированных средств, обычно механических рук. В простом рабочем примере системы для технологического процесса (содержащей камеры, расположенные вокруг камеры переноса) подложки вводятся в первую камеру, находясь внутри коробок подходящей формы, внутренние стенки которых снабжены хвостовиками, предназначенными для удерживания подложек отдельно друг от друга, чтобы упростить автоматизированные операции по их перемещению. В первой камере создают вакуум приблизительно 10-5-10-6 мбар (10-3-10-4 Па) и открывают первую задвижку для соединения этой камеры с камерой переноса; механическая рука берет подложку из коробки и переносит ее в камеру переноса, где давление на более низком уровне, чем в первой камере, обычно приблизительно 10-7 мбар (10-5 Па), и первую задвижку закрывают; затем открывают вторую задвижку для соединения камеры переноса с рабочей камерой, подложку устанавливают в положение, при котором будет происходить осаждение, и рабочую камеру закрывают, закрывая вторую задвижку. После завершения осаждения тонкой пленки подложка затем может быть перенесена опять с помощью механических рук и через камеры переноса наружу из системы или в другую камеру системы.To ensure the highest possible degree of purity, usually all chambers are under vacuum, with the highest vacuum in the chambers for deposition. Substrates are transferred from one chamber to subsequent chambers using automated means, usually mechanical hands. In a simple working example of a system for a technological process (containing chambers located around the transfer chamber), the substrates are introduced into the first chamber, being inside boxes of a suitable shape, the inner walls of which are equipped with shanks designed to hold the substrates separately from each other, in order to simplify the automated operations on their displacement. A vacuum of approximately 10 −5 −10 −6 mbar (10 −3 −10 −4 Pa) is created in the first chamber and a first valve is opened to connect this chamber to the transfer chamber; a mechanical hand takes the substrate from the box and transfers it to the transfer chamber, where the pressure is lower than in the first chamber, usually about 10 -7 mbar (10 -5 Pa), and the first valve is closed; then the second valve is opened to connect the transfer chamber to the working chamber, the substrate is set to the position at which deposition will occur, and the working chamber is closed, closing the second valve. After the deposition of the thin film is completed, the substrate can then be transferred again using mechanical hands and through the transfer chambers to the outside of the system or to another chamber of the system.
В идеальном варианте системы для осаждения тонкие пленки всегда должны находиться изолированными от атмосферы. Однако камеры обработки должны периодически открываться для выполнения операций, касающихся поддержания в рабочем состоянии автоматизированного оборудования, очистки внутренних поверхностей или в случае ФОП для замены мишени, когда она израсходовалась, или должен осаждаться другой материал. При каждом открывании давление камеры сравнивается с давлением окружающей среды, и ее внутренние стенки, поверхности оборудования и мишени поглощают атмосферные газы, в частности водяные пары. Затем эти газы выходят в камеру во время производственных этапов. Во время процесса производства осуществляется непрерывная откачка камер насосами, так чтобы удалять из них примеси и особенно атмосферные газы, выделяющиеся с поверхностей, как описано выше. Баланс между дегазирующим потоком с поверхностей и скоростью удаления газа с помощью насосов во время процессов производства является определяющим для базового давления системы; чем ниже это базовое давление, тем меньше количество возможных загрязнений для пленок при осаждении. Обычно для улучшения базового давления после каждого открывания камер проводят их откачку при нагреве с температурой приблизительно 100-300°С (этот этап известен в данной области техники как "обезгаживание прогревом"). Цель такой обработки заключается в увеличении дегазации всех поверхностей в камере и удалении как можно большего количества газов, первоначально адсорбированных на этих поверхностях; чем выше скорость откачки во время этапа обезгаживания прогревом, тем более эффективно происходит такое удаление. Таким способом уменьшают остаточное количество адсорбированных газов и, следовательно, уменьшают дегазирующий поток во время производственных этапов; при этом в результате при той же скорости откачки во время производственного процесса получают более низкое базовое давление и, следовательно, меньшее количество примесей в рабочей газовой среде. После обезгаживания прогревом откачку продолжают; чистота камеры считается приемлемой для начала нового цикла осаждения, если давление достигает предварительно заданной величины, обычно приблизительно 10-7-10-5 мбар (10-5-10-7 Па). Поверхность мишени, используемой в процессах ФОП, очищается путем обработки, при которой проводится такой же этап осаждения, как и при производственном процессе, но на "ложную" подложку, которая затем убирается; этот этап приведения к требуемому состоянию мишени известен в данной области техники под названием "приработка".Ideally, thin film deposition systems should always be isolated from the atmosphere. However, the processing chambers should be periodically opened to perform operations related to the maintenance of automated equipment, cleaning the internal surfaces, or in the case of OPF to replace the target when it is used up or other material must be deposited. With each opening, the pressure of the chamber is compared with the pressure of the environment, and its internal walls, surfaces of the equipment and targets absorb atmospheric gases, in particular water vapor. These gases then exit the chamber during the production steps. During the manufacturing process, the chambers are continuously evacuated by pumps so as to remove impurities and especially atmospheric gases from the surfaces, as described above. The balance between the degassing flow from surfaces and the rate of gas removal by pumps during production processes is critical to the base pressure of the system; the lower this base pressure, the lower the amount of possible contamination for the films during deposition. Typically, to improve the base pressure, after each opening of the chambers, they are pumped out during heating at a temperature of approximately 100-300 ° C (this step is known in the art as “heating degassing”). The purpose of this treatment is to increase the degassing of all surfaces in the chamber and to remove as many gases as possible originally adsorbed on these surfaces; the higher the pumping speed during the heating-off degassing step, the more effectively this removal occurs. In this way, the residual amount of adsorbed gases is reduced and, therefore, the degassing flow during the production steps is reduced; however, as a result, at the same pumping speed during the production process, a lower base pressure and, therefore, a smaller amount of impurities in the working gas medium are obtained. After degassing by heating, pumping is continued; the purity of the chamber is considered acceptable to start a new deposition cycle if the pressure reaches a predetermined value, usually about 10 -7 -10 -5 mbar (10 -5 -10 -7 Pa). The surface of the target used in the POP processes is cleaned by processing, in which the same deposition step is carried out as in the production process, but on a “false” substrate, which is then removed; this step of bringing the target to the desired state is known in the art as “running in”.
В технологии, применяемой в настоящее время, этап откачки для восстановления давления в камере от приблизительно 1000 мбар (105 Па) до приблизительно 10-8 мбар (10-6 Па) требуется время в диапазоне от 4 до 12 часов; для этапа приработки требуется время в диапазоне от получаса до 4 часов. Эти два подготовительных этапа необходимы для получения изделия высокого качества, но с точки зрения производительности процесса на эти этапы затрачивается время простоя.In the technology currently in use, a pumping step to restore the pressure in the chamber from about 1000 mbar (10 5 Pa) to about 10 -8 mbar (10 -6 Pa) takes a time in the range of 4 to 12 hours; the running-in phase requires a time ranging from half an hour to 4 hours. These two preparatory stages are necessary to obtain a high-quality product, but from the point of view of the productivity of the process, idle time is spent on these stages.
Другой возможный источник загрязнения камер для осаждения - это повторяющееся открывание их для переноса подложек. Как указывалось выше, в камерах переноса в нормальном состоянии поддерживают давление более высокое, чем в камерах обработки, и, в свою очередь, в камерах с коробками, в которых находятся подложки, поддерживают давление более высокое, чем давление в камерах переноса. Всякий раз, когда задвижки, соединяющие камеры, открывают, происходит перенос газов из камеры с более высоким давлением в камеру с более низким давлением, что приводит в результате к постоянному переносу загрязняющих газов из камер, в которых находятся коробки с подложками, в камеры обработки. Более того, сама поверхность подложек, как правило, "грязная", на ней адсорбированы атмосферные газы; эти газы выделяются в камерах обработки, находящихся под низким давлением.Another possible source of contamination of the deposition chambers is their repeated opening to transfer the substrates. As indicated above, in the transfer chambers in a normal state the pressure is higher than in the processing chambers, and, in turn, in the chambers with boxes in which the substrates are located, the pressure is higher than the pressure in the transfer chambers. Whenever the valves connecting the chambers open, gases are transferred from the chamber with a higher pressure to the chamber with a lower pressure, which results in a constant transfer of polluting gases from the chambers in which the boxes with substrates are located to the processing chambers. Moreover, the surface of the substrates, as a rule, is “dirty”, atmospheric gases are adsorbed on it; these gases are released in processing chambers under low pressure.
В соответствии с вышеизложенным существует ряд возможных источников загрязнений тонких пленок при их формировании, которые могут привести к производству бракованных изделий. Выход годных устройств, полученных при использовании технологий осаждения тонких пленок, может быть повышен либо путем уменьшения времени на откачку камер, либо уменьшения загрязнения в целом рабочей газовой среды, либо, что лучше, путем воздействия на оба эти параметра технологического процесса.In accordance with the foregoing, there are a number of possible sources of contamination of thin films during their formation, which can lead to the production of defective products. The yield of suitable devices obtained using thin-film deposition technologies can be increased either by decreasing the time for pumping out the chambers, or by reducing the overall pollution of the working gas environment, or, better, by influencing both of these process parameters.
Цель настоящего изобретения состоит в создании способа увеличения выхода годных в процессах осаждения тонких пленок на подложку.An object of the present invention is to provide a method for increasing the yield of thin films on a substrate suitable for deposition processes.
Эти цели достигаются согласно настоящему изобретению, которое в первом его аспекте касается способа увеличения производительности процессов для осаждения тонких пленок, содержащего этапы: введение устройства газопоглощения в активированном состоянии во взаимодействие с рабочей газовой средой в рабочей камере, когда сумма парциальных давлений химически активных газов в камере ниже, чем приблизительно 10-3 мбар (0,1 Па), и когда не производится обработка действительной производственной подложки посредством использования автоматизированных оборудования и операций для перемещения подложек, используемых на производственных этапах.These goals are achieved according to the present invention, which in its first aspect relates to a method for increasing the productivity of processes for deposition of thin films, comprising the steps of: introducing a gas absorption device in the activated state into interaction with the working gas medium in the working chamber, when the sum of the partial pressures of chemically active gases in the chamber lower than about 10 -3 mbar (0.1 Pa), and when no actual production processing is performed by using the substrate avtomatizirova GOVERNMENTAL equipment and operations for moving the substrates used in the production stages.
Вышеуказанные химически активные газы - это те газы, которые хорошо известны в области газопоглощения, по отношению к которым газопоглощающие материалы являются в высокой степени химически активными; эти газы в основном включают в себя кислород, воду, диоксид углерода, оксид углерода, водород и в некоторых случаях азот. Как известно, для выполнения газопоглощающими материалами своей функции требуется активационная термическая обработка при температурах приблизительно 250-900°С и в течение времени от нескольких минут до около часа в зависимости от химического состава конкретного материала. В случае, когда активированное устройство газопоглощения находится в газовой среде, где сумма парциальных давлений химически активных газов выше, чем приблизительно 10-3 мбар (0,1 Па), могут протекать интенсивные реакции, потенциально опасные для оборудования, находящегося в камере. С другой стороны, газопоглощающие материалы полностью инертны по отношению к инертным газам, которые обычно применяются в качестве рабочей газовой среды в процессах по осаждению тонких пленок. Поэтому, как описано ниже, в способе по изобретению прогнозируется возможность нахождения устройства газопоглощения в активированном состоянии в камере обработки, когда полное давление в ней выше 10-3 мбар (0,1 Па), при условии, что это максимальное давление, полученное при суммировании парциальных давлений вышеопределенных химически активных газов.The above reactive gases are those gases that are well known in the field of gas absorption, in relation to which gas absorption materials are highly chemically active; these gases mainly include oxygen, water, carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen and, in some cases, nitrogen. As is known, activation gas treatment is required for gas-absorbing materials to fulfill their function at temperatures of approximately 250-900 ° C and for a period of time from several minutes to about an hour, depending on the chemical composition of a particular material. In the case where the activated getter device is located in a gas medium where the sum of the partial pressures of the reactive gases is higher than about 10 -3 mbar (0.1 Pa), intense reactions can occur that are potentially hazardous to equipment in the chamber. On the other hand, getter materials are completely inert with respect to inert gases, which are usually used as a working gas medium in thin-film deposition processes. Therefore, as described below, the method according to the invention predicts the possibility of finding the gas absorption device in the activated state in the treatment chamber when the total pressure therein is above 10 -3 mbar (0.1 Pa), provided that this is the maximum pressure obtained by summing partial pressures of the above reactive gases.
Изобретение описано ниже в некоторых его вариантах выполнения со ссылками на чертежи, на которых:The invention is described below in some embodiments with reference to the drawings, in which:
- фиг.1-4 представляют в виде последовательности операций некоторые возможные альтернативные варианты выполнения способа согласно изобретению;- figure 1-4 represent in the form of a sequence of operations some possible alternative embodiments of the method according to the invention;
- фиг.5-7 иллюстрируют некоторые возможные варианты устройств газопоглощения согласно изобретению;- figure 5-7 illustrate some possible options for gas absorption devices according to the invention;
- фиг.8 изображает две кривые, представляющие давление в камере ФОП во время ее откачки, записанные соответственно при выполнении известных операций и при выполнении способа по изобретению.- Fig. 8 depicts two curves representing the pressure in the chamber of the POP during its pumping, recorded respectively when performing known operations and when performing the method according to the invention.
Использование газопоглощающих материалов и устройств газопоглощения внутри камер, в которых производится осаждение тонких пленок, уже раскрыто в патентной заявке ЕР-А-693626, публикациях международных патентных заявок WO 96/13620 и WO 97/17542 и в патенте США №5778682. Однако во всех этих документах описываются системы газопоглощения, которые остаются в камере также и во время процесса производства. Например, в WO 96/13620 описана камера для обработки полупроводников, внутри которой размещен газопоглощающий насос, изготовленный из множества газопоглощающих дисков, собранных в блок на центральном основании, которое также может выполнять функцию нагревателя для газопоглощающих дисков. Этот насос постоянно закреплен в камере, его местоположение удалено от места, где обрабатывается полупроводниковая пластина, например в углу на нижней стенке камеры. Способ по изобретению отличается от использования систем газопоглощения, соответствующих этим документам, поскольку при использовании этих систем требуются значительные модификации конфигурации рабочих камер, в частности, чтобы обеспечить их подходящими средствами нагрева для активации газопоглощающих материалов и выполнения ими своей функции. В Европейской патентной заявке ЕР-А-926258 раскрыто также использование систем газопоглощения в процессах ФОП; однако в этом случае система газопоглощения также находится в камере во время процесса.The use of getter materials and getter devices inside chambers in which thin films are deposited is already disclosed in patent application EP-A-693626, international patent applications WO 96/13620 and WO 97/17542 and in US patent No. 5778682. However, all of these documents describe gas absorption systems that remain in the chamber during the manufacturing process as well. For example, in WO 96/13620 a semiconductor processing chamber is described, inside which there is a gas absorption pump made of a plurality of gas absorption disks assembled in a block on a central base, which can also act as a heater for gas absorption disks. This pump is permanently fixed in the chamber; its location is removed from the place where the semiconductor wafer is processed, for example, in the corner on the bottom wall of the chamber. The method according to the invention differs from the use of gas absorption systems corresponding to these documents, since the use of these systems requires significant modifications to the configuration of the working chambers, in particular, to provide them with suitable heating means to activate the gas absorption materials and to perform their function. EP-A-926258 also discloses the use of getter systems in POP processes; however, in this case, the getter system is also located in the chamber during the process.
Наличие активированного устройства газопоглощения в камере обработки согласно изобретению может способствовать и увеличению скорости ее вакуумирования и уменьшению общего загрязнения, таким образом внося вклад различными путями в производительность производства.The presence of an activated gas absorption device in the processing chamber according to the invention can also contribute to an increase in its evacuation rate and a decrease in overall pollution, thus contributing in various ways to production productivity.
Эти результаты могут быть достигнуты при использовании устройств газопоглощения несколькими путями.These results can be achieved by using gas absorption devices in several ways.
В первом возможном варианте выполнения способа по изобретению в открытую камеру вводится неактивированное устройство газопоглощения на держатель подложки; затем камера закрывается и ее начинают вакуумировать. Когда давление достигает величины приблизительно 10-3 мбар (0,1 Па), устройство газопоглощения, ранее введенное в камеру, термически активируют, например, используя средства нагрева в держателе подложки. В то же время начинают наполнение камеры инертным газом, таким как аргон, и возможно процедуру приработки; во время этих операций постоянно работают насосы, соединенные с камерами. Наполнение аргоном продолжается до тех пор, пока уровень загрязнений не снизится ниже заданной величины, этот уровень может проверяться с помощью датчиков или анализаторов, таких как масс-спектрометр, соединенных с камерой. В альтернативном варианте и в случае осуществления калибровки параметров вакуумирования камеры наполнение камеры аргоном может продолжаться в течение заданного времени. Когда уровень загрязнения является подходящим для производства, устройство газопоглощения удаляется из камеры и начинают новый этап производства. В этот момент камера уже заполнена аргоном, рабочей средой. В соответствии с этой процедурой давление в камере никогда не опускается до 10-7 мбар (10-5 Па) или ниже, и удаление загрязнений из газовой среды камеры осуществляется промывающим действием заполняющего инертного газа совместно с активированным устройством газопоглощения.In a first possible embodiment of the method according to the invention, an unactivated getter device is inserted into the open chamber onto the substrate holder; then the chamber closes and it begins to be evacuated. When the pressure reaches a value of about 10 −3 mbar (0.1 Pa), the gas absorption device previously introduced into the chamber is thermally activated, for example, using heating means in the substrate holder. At the same time, filling the chamber with an inert gas such as argon begins, and the running-in procedure is possible; During these operations, pumps connected to the chambers are constantly operating. Filling with argon continues until the level of contamination drops below a predetermined value, this level can be checked using sensors or analyzers, such as a mass spectrometer connected to the camera. Alternatively, and in the case of calibrating the vacuum parameters of the chamber, filling the chamber with argon may continue for a predetermined time. When the level of contamination is suitable for production, the gas absorption device is removed from the chamber and a new stage of production begins. At this point, the chamber is already filled with argon, the working environment. In accordance with this procedure, the pressure in the chamber never drops to 10 -7 mbar (10 -5 Pa) or lower, and contaminants are removed from the gas medium of the chamber by the washing action of a filling inert gas together with an activated gas absorption device.
В качестве альтернативного варианта такой же процесс, который описан выше, может осуществляться, когда камеру закрывают и начинают ее вакуумирование в отсутствие устройства газопоглощения. В этом случае предварительно активированное устройство газопоглощения вводится в камеру (не обязательно на держатель подложки) из камеры переноса с помощью механических рук.Alternatively, the same process as described above can be carried out when the chamber is closed and its evacuation is started in the absence of a gas absorption device. In this case, the pre-activated getter device is introduced into the chamber (not necessarily onto the substrate holder) from the transfer chamber by mechanical hands.
Устройства газопоглощения по изобретению также могут повторно вводиться и выполнять свою функцию в установленные моменты времени во время операций процесса, например, чтобы способствовать уменьшению загрязнения, вводимого при повторных открываниях задвижек камер или при обезгаживании поверхности подложек. В соответствии с этим возможным применением способа по изобретению устройство газопоглощения вводится в камеру в установленные моменты времени. В этом случае этап очистки газовой среды рабочей камеры может выполняться после того, как обработано заданное число подложек; например, он может проводиться после того, как обработаны все подложки, содержащиеся в коробке, перед использованием подложек из новой коробки. Для этой цели достаточно перенести в камеру обработки устройство газопоглощения, выполненное согласно изобретению, (предварительно активированное или которое должно быть активировано) вместо размещения изготавливаемой подложки и в промежутке времени между обработкой двух таких подложек.The getter devices according to the invention can also be re-introduced and fulfill their function at set points in time during the process operations, for example, to help reduce the pollution introduced when the chambers are re-opened or when the surface of the substrates is degassed. In accordance with this possible application of the method according to the invention, the gas absorption device is introduced into the chamber at set points in time. In this case, the step of cleaning the gas medium of the working chamber can be performed after a predetermined number of substrates has been processed; for example, it can be carried out after all the substrates contained in the box are processed before using the substrates from the new box. For this purpose, it is enough to transfer to the processing chamber the gas absorption device made according to the invention (previously activated or which must be activated) instead of placing the fabricated substrate and in the time interval between processing of two such substrates.
Как указано выше, новый производственный цикл может начинаться после того, как камеру открывают без предварительного достижения давления в камере 10-7 мбар (10-5 Па) или ниже. Однако наиболее общая операция, применяемая в промышленности, - это достижение очень низкого давления в камере до нового производственного цикла. В этом случае способ по изобретению особенно полезен для уменьшения времени, требующегося для приведения камеры к ее рабочим условиям после любого открывания, при этом устройства газопоглощения вносят вклад в устранение атмосферных газов. В нижеследующем описании выражение "давление, необходимое для начала производства", означает давление 10-7 мбар (10-5 Па) или ниже.As indicated above, a new production cycle may begin after the chamber is opened without first achieving a chamber pressure of 10 −7 mbar (10 −5 Pa) or lower. However, the most common operation used in industry is to achieve a very low pressure in the chamber before a new production cycle. In this case, the method according to the invention is particularly useful for reducing the time required to bring the camera to its operating conditions after any opening, while the gas absorption devices contribute to the elimination of atmospheric gases. In the following description, the expression “pressure necessary to start production” means a pressure of 10 −7 mbar (10 −5 Pa) or lower.
Согласно этому предпочтительному пути реализации, способ по изобретению содержит этапы:According to this preferred embodiment, the method of the invention comprises the steps of:
- вводят устройство газопоглощения в камеру обработки после ее открывания, до или во время ее вакуумирования, операцию проводят так, чтобы устройство газопоглощения находилось в камере в активированном состоянии, только когда давление в ней достигает величин 10-3 мбар (0,1 Па) или ниже;- the gas absorption device is introduced into the treatment chamber after it is opened, before or during its evacuation, the operation is carried out so that the gas absorption device is in the chamber in the activated state only when the pressure in it reaches 10 -3 mbar (0.1 Pa) or below;
- продолжают вакуумирование камеры при сохранении в ней активированного устройства газопоглощения до тех пор, пока не будет достигнуто давление, необходимое для начала производственного процесса; и- continue to evacuate the chamber while maintaining the activated gas absorption device in it until then, until you reach the pressure necessary to start the production process; and
- удаляют устройство газопоглощения из камеры, при этом используют то же автоматизированное оборудование и те же операции для манипулирования подложками, используемые на этапах производства.- remove the gas absorption device from the chamber, while using the same automated equipment and the same operations for manipulating the substrates used at the production stages.
При видоизменении процесса, вкратце изложенного выше, возможно сохранение устройства газопоглощения в камере даже при достижении давления, необходимого для начала производства, когда осуществляются некоторые операции, которые являются предварительными для этапов непосредственно производства.When modifying the process, briefly described above, it is possible to maintain the gas absorption device in the chamber even when the pressure necessary to start production is reached when some operations are carried out that are preliminary for the stages of production itself.
Фиг.1-4 представляют в виде блок-схем последовательности операций некоторые возможные альтернативные варианты предпочтительных путей реализации способа по изобретению.FIGS. 1-4 represent, in the form of flowcharts, some possible alternative embodiments of preferred ways of implementing the method of the invention.
После каждого открывания рабочей камеры (фиг.1) ее опять закрывают и начинают вакуумирование (этап 1); для вакуумирования вначале обычно используются механические насосы низкого давления (например, вращательные насосы), а в дальнейшем, когда давление в камере достигает величин приблизительно 1-10-2 мбар (102-1 Па), используются средне- и высоковакуумные насосы, такие как турбомолекулярные или криогенные насосы. Когда давление достигает величин 10-3 мбар (0,1 Па) или менее, и все еще продолжается вакуумирование насосами, устройство газопоглощения изымается из коробки и вносится в рабочую камеру (этап 2) с помощью того же автоматизированного оборудования и тех же операций для манипулирования подложками, которые используются на этапах производства; таким образом, устройство газопоглощения размещается в той же зоне, далее она называется "зоной осаждения", которую обычно занимают подложки во время процесса производства тонких пленок. Она обычно определяется держателем подложек, удерживаемым, возможно, подвижным основанием, который устанавливает подложку в месте вблизи центра камеры. В камере для осаждения тонких пленок обычно предусмотрена возможность нагрева зоны осаждения: в действительности нагрев подложки во время производственных этапов позволяет получить более однородные тонкие пленки; более того, во время начальных этапов откачки необходимо, чтобы основание могло прогреваться для его дегазации. Для этой цели в основании предусмотрены средства нагрева, такие как, например, электрические сопротивления или инфракрасные лампы, которые нагревают зону осаждения либо изнутри, либо снаружи камеры через окна с кварцевым стеклом.After each opening of the working chamber (Fig. 1), it is again closed and evacuation begins (step 1); for vacuum, mechanical low-pressure pumps are usually used first (for example, rotary pumps), and later, when the pressure in the chamber reaches approximately 1-10 -2 mbar (10 2 -1 Pa), medium- and high-vacuum pumps, such as turbomolecular or cryogenic pumps. When the pressure reaches 10 -3 mbar (0.1 Pa) or less, and the pump is still evacuating, the gas absorption device is removed from the box and introduced into the working chamber (step 2) using the same automated equipment and the same operations for manipulating substrates that are used at the stages of production; thus, the getter device is located in the same zone, hereinafter it is called the "deposition zone", which is usually occupied by the substrate during the process of production of thin films. It is usually defined by a substrate holder, held, possibly by a movable base, which sets the substrate in place near the center of the camera. In the thin film deposition chamber, it is usually possible to heat the deposition zone: in fact, heating the substrate during production steps allows more uniform thin films to be obtained; Moreover, during the initial stages of pumping, it is necessary that the base can be warmed up for its degassing. For this purpose, heating means are provided in the base, such as, for example, electric resistances or infrared lamps that heat the deposition zone either from the inside or from the outside of the chamber through windows with quartz glass.
Устройство газопоглощения, размещенное в зоне осаждения, подвергается термической активационной обработке (этап 3) при температуре приблизительно 300-700°С в течение времени приблизительно от десяти минут до одного часа в соответствии с используемым газопоглощающим материалом, с помощью средств, предусмотренных для нагрева подложки.The gas absorption device located in the deposition zone is subjected to thermal activation treatment (step 3) at a temperature of approximately 300-700 ° C for a period of approximately ten minutes to one hour in accordance with the gas absorption material used by means provided for heating the substrate.
Активированное таким образом устройство газопоглощения увеличивает скорость последующего вакуумирования камеры до давления, требующегося для начала производственного процесса, обычно приблизительно 10-8 мбар (10-6 Па), и улучшает базовое давление системы, обусловленное остаточной дегазацией стенок.A gas absorption device activated in this way increases the speed of subsequent evacuation of the chamber to the pressure required to start the production process, usually approximately 10 -8 mbar (10 -6 Pa), and improves the basic pressure of the system due to residual wall degassing.
Затем устройство газопоглощения удаляют из камеры (этап 4), используя средства и операции для манипулирования, которые применяются в процессе производства для транспортировки подложек, и начинают процесс производства путем ввода в камеру производственных подложек.Then, the getter device is removed from the chamber (step 4) using the manipulation tools and operations that are used in the manufacturing process to transport the substrates, and the production process is started by introducing the manufacturing substrates into the chamber.
На фиг.2 показан возможный альтернативный путь осуществления способа по изобретению. После начала вакуумирования (этап 5) при достижении давления 10-3 мбар (0,1 Па) в рабочую камеру вводят предварительно активированное устройство газопоглощения (этап 6); устройство может быть активировано, например, в другой камере обработки, такой как камера, предназначенная для предварительного нагрева производственных подложек. Затем при достижении требующегося давления для начала производственных этапов устройство газопоглощения удаляют из камеры (этап 7).Figure 2 shows a possible alternative way of implementing the method according to the invention. After the start of evacuation (step 5), when a pressure of 10 -3 mbar (0.1 Pa) is reached, a previously activated gas absorption device is introduced into the working chamber (step 6); the device can be activated, for example, in another processing chamber, such as a chamber designed to preheat production substrates. Then, when the required pressure is reached to start the production steps, the gas absorption device is removed from the chamber (step 7).
На фиг.3 показан другой возможный альтернативный вариант выполнения способа по изобретению. В этом случае устройство газопоглощения вводят в рабочую камеру (этап 8) до начала этапа вакуумирования (этап 9); в этом случае устройство газопоглощения может быть введено в камеру непосредственно после ее закрытия, используя имеющиеся в системе автоматизированные средства перемещения или даже вручную, перед таким закрытием. Когда давление в рабочей камере достигает величин 10-3 мбар (0,1 Па) или ниже, устройство активируют путем нагрева при температурах приблизительно 300-700°С, используя средства и операции, применяемые для нагрева подложек в процессе производства (этап 10). Затем вакуумирование продолжается с находящимся в камере активированным устройством газопоглощения до тех пор, пока не достигнуто давление, требующееся для начала процессов производства, при этом давлении устройство газопоглощения удаляют из камеры (этап 11) и начинают производственный процесс.Figure 3 shows another possible alternative embodiment of the method according to the invention. In this case, the getter device is introduced into the working chamber (step 8) before the start of the evacuation step (step 9); in this case, the gas absorption device can be inserted into the chamber immediately after its closure using the automated means of movement available in the system, or even manually, before such closure. When the pressure in the working chamber reaches 10 -3 mbar (0.1 Pa) or lower, the device is activated by heating at temperatures of approximately 300-700 ° C, using the means and operations used to heat the substrates during production (step 10). Then, evacuation continues with the activated gas absorption device located in the chamber until the pressure required to start the production processes is reached, at which pressure the gas absorption device is removed from the chamber (step 11) and the production process begins.
Наконец, когда выполняют процесс, предусмотренный для этапов, являющихся подготовительными для этапов фактического производства, также возможно во время начальных этапов оставлять устройство газопоглощения внутри камеры. Эта возможность представлена на фиг.4: согласно этому варианту выполнения способа по изобретению повторяют начальные этапы любого из способов, описанных со ссылкой на фиг.1-3, но при достижении требующегося значения вакуума выполняют этап 12, предварительный по отношению к производственным этапам, перед удалением из камеры устройства газопоглощения (этап 13). Примером процессов такого типа являются процессы ФОП, в которых при откачке камеры до давления менее чем приблизительно 10-7-10-8 мбар (10-5-10-6 Па) обычно осуществляется вышеописанный этап приработки путем введения в камеру аргона при давлении 10-3 мбар (0,1 Па) и имитации производственного процесса. При этих условиях устройство газопоглощения покрывается материалом мишени и быстро теряет свою эффективность поглощения газов; с другой стороны, на первом этапе обработки еще происходит сорбция газа, таким образом вносится вклад в сохранение чистой рабочей газовой среды, и в любом случае наличие устройства газопоглощения позволяет не проводить этап переноса в камеру "ложной" подложки из коробки.Finally, when the process provided for the steps being preparatory for the steps of the actual production is performed, it is also possible to leave the getter device inside the chamber during the initial steps. This possibility is shown in FIG. 4: according to this embodiment of the method according to the invention, the initial steps of any of the methods described with reference to FIGS. 1-3 are repeated, but when the required vacuum value is reached,
Согласно второму аспекту, изобретение касается устройств газопоглощения, с помощью которых осуществляется ранее описанный способ.According to a second aspect, the invention relates to gas absorption devices by which the previously described method is carried out.
Как упоминалось выше, устройства газопоглощения, соответствующие изобретению, загружаются в такие же коробки с подложками, используемыми в производстве, и переносятся с помощью того же автоматизированного оборудования, которое осуществляет манипулирование указанными подложками. Для этого устройства газопоглощения должны иметь по существу такой же размер, как производственные подложки; действительно, устройства газопоглощения большего размера не смогут быть размещены в контейнерах и не смогут пройти через задвижки, которые закрывают камеры переноса, а устройства газопоглощения меньшего размера, чем подложки, не смогут быть захвачены автоматизированным оборудованием для перемещения подложек. Другая причина использования устройств газопоглощения того же размера, что и подложки, заключается в том, что при этом поверхность, которую может иметь газопоглощающий материал, и вследствие этого также свойства устройства поглощать газ, становятся максимальными. Следовательно, устройства газопоглощения по изобретению могут иметь толщину приблизительно 0,5-5 мм, а продольные размеры варьироваться в диапазоне приблизительно 10-100 см; для примера, в случае ИС будут использоваться устройства по существу круглой формы толщиной приблизительно 0,5-1 мм и диаметром от 150 до 300 мм, а в случае изготовления плоских дисплеев устройства являются обычно прямоугольными, толщиной в диапазоне приблизительно 1-5 мм и с продольным размером в диапазоне от 10 см до одного метра.As mentioned above, the getter devices according to the invention are loaded into the same boxes with substrates used in the production and transferred using the same automated equipment that manipulates these substrates. For this, the getter devices must be substantially the same size as the production substrates; indeed, gas absorption devices of a larger size cannot be placed in containers and cannot pass through gate valves that close the transfer chambers, and gas absorption devices of a smaller size than substrates cannot be captured by automated equipment for moving the substrates. Another reason for using gas absorption devices of the same size as the substrates is that the surface that the gas absorption material may have, and therefore also the gas absorption properties of the device, becomes maximum. Therefore, the getter devices of the invention may have a thickness of about 0.5-5 mm, and longitudinal dimensions vary in the range of about 10-100 cm; for example, in the case of ICs, devices of a substantially circular shape with a thickness of about 0.5-1 mm and a diameter of from 150 to 300 mm will be used, and in the case of manufacturing flat displays, the devices are usually rectangular, with a thickness in the range of about 1-5 mm and with longitudinal size in the range from 10 cm to one meter.
Устройства газопоглощения по изобретению могут быть выполнены только из газопоглощающего материала, например спеченных порошков. Однако учитывая их особую геометрию, при которой продольные размеры значительно больше толщины, спеченные тела, изготовленные исключительно из порошков, могут иметь низкое механическое сопротивление, приводя вследствие возможного их разламывания к появлению частей, которые будут больше не приспособлены для перемещения с помощью автоматизированного оборудования, и фрагментов или порошков, которые будут находиться в рабочих камерах.The getter devices of the invention can only be made of getter material, such as sintered powders. However, given their special geometry, in which the longitudinal dimensions are much greater than the thickness, sintered bodies made exclusively of powders can have low mechanical resistance, resulting in possible breaking up of parts that will no longer be suitable for movement with the help of automated equipment, and fragments or powders that will be in the working chambers.
Следовательно, предпочтительно использовать устройства газопоглощения, выполненные из слоя газопоглощающего материала, нанесенного на основу, которая обеспечит необходимое механическое сопротивление. В качестве основы можно использовать любой материал, с которым газопоглощающий материал имеет хорошую адгезию, и обладает хорошими характеристиками механического сопротивления и стойкости к условиям, в которых устройства должны находиться в камерах, особенно к активирующей обработке газопоглощающего материла. Также предпочтительно, чтобы материал основы не выделял большого количества газа в вакууме при температурах, достигаемых во время активации, чтобы не вносить заметную долю в количество газов, находящихся в камере. Материалы, которые в наибольшей степени удовлетворяют этим условиям, - это металлы и металлические сплавы, например сталь, титан, сплавы никель-хром, или кремний, керамика или стекло.Therefore, it is preferable to use gas absorption devices made of a layer of gas absorption material deposited on a base that will provide the necessary mechanical resistance. Any material with which the getter material has good adhesion and has good mechanical resistance and resistance to the conditions in which the devices must be in the chambers, especially to the activating treatment of the getter material, can be used as a basis. It is also preferable that the base material does not emit large amounts of gas in vacuum at temperatures reached during activation so as not to contribute a significant proportion to the amount of gases present in the chamber. The materials that most satisfy these conditions are metals and metal alloys, such as steel, titanium, nickel-chromium alloys, or silicon, ceramic or glass.
Устройства, сформированные из газопоглощающих материалов на основе, могут иметь покрытие на обеих сторонах или на одной из них. В некоторых процессах осаждения тонких пленок подложки перемещают в вертикальном положении в пределах системы, при этом они контактируют только с направляющей, с помощью которой они поддерживаются за краевую часть, а обе поверхности по существу остаются открытыми: например, производство компьютерных жестких дисков, которые покрываются магнитным материалом для хранения информации на обеих поверхностях. В этом случае предпочтительно использовать устройства с газопоглощающим материалом, нанесенным на обе стороны, что позволяет обеспечить максимальную поверхность активного материала. В другом случае, когда предполагается использование устройств газопоглощения в камерах, в которых подложка обрабатывается в горизонтальном положении, причем одна сторона остается на держателе образца, используют устройства, в которых газопоглощающий материал предпочтительно нанесен только на одну сторону; в действительности при этой конфигурации возможное покрытие из газопоглощающего материала на поверхности, находящейся в контакте с держателем образца, приводило бы к возможным потерям частиц на нем, причем не внося вклад в удаление газа. Примерами процессов, в которых используется такая конфигурация подложки, являются процессы производства ИС и КД (компакт-дисков).Devices formed from gas-absorbing materials based on, can be coated on both sides or on one of them. In some thin film deposition processes, the substrates are moved vertically within the system, with only contacting the guide with which they are supported by the edge portion and both surfaces remain substantially open: for example, the production of computer hard drives that are coated with magnetic material for storing information on both surfaces. In this case, it is preferable to use a device with a getter material deposited on both sides, which allows to maximize the surface of the active material. In another case, when it is intended to use gas absorption devices in chambers in which the substrate is processed horizontally, with one side remaining on the sample holder, devices are used in which the gas absorption material is preferably deposited on only one side; in fact, with this configuration, a possible coating of the getter material on the surface in contact with the sample holder would lead to possible particle loss on it without contributing to the removal of gas. Examples of processes that use this substrate configuration are the manufacturing processes of ICs and CDs (CDs).
В обоих случаях также предпочтительно было бы, чтобы поверхность основы не была полностью покрыта газопоглощающим материалом, а по меньшей мере часть края основы оставалась без покрытия. Это предотвращает вероятность того, что устройство газопоглощения сможет потерять частицы при трении, либо когда оно находится в коробке для подложек, где оно поддерживается в вертикальном положении с помощью подходящих хвостовиков, либо когда оно перемещается с помощью автоматизированных средств в рабочую камеру, эти средства могут содержать крепежные детали, удерживающие подложки за их край.In both cases, it would also be preferable that the surface of the base was not completely covered by the getter material, and at least part of the edge of the base was left uncoated. This prevents the possibility of the getter device losing particles due to friction, either when it is in the substrate box, where it is held upright by suitable shanks, or when it is moved by automated means into the working chamber, these means may contain fasteners holding the substrates by their edge.
На фиг.5-7 представлены некоторые примеры возможных устройств газопоглощения по изобретению.Figure 5-7 presents some examples of possible gas absorption devices according to the invention.
На фиг.5 показано с вырезом устройство 50 газопоглощения, подходящее для использования в системах для производства жестких дисков для компьютеров. Устройство состоит из основы 51 круговой формы, покрытой с обеих сторон покрытиями 52, 52' из газопоглощающего материала; покрытия 52, 52' не полностью закрывают поверхности сторон основы, а оставляют две открытые области 53 и 53', соответствующие краям основы с обеих сторон. Устройство такого типа перемещается в вертикальном положении в рабочей системе с помощью автоматизированных систем, оканчивающихся крепежными деталями, которые удерживают устройство за край.Figure 5 shows a cut-out
Фиг.6 представляет устройство (60) газопоглощения, подходящее для использования в системах для производства интегральных схем. Показан примерный вариант, в котором в качестве основы 61 используется производственная подложка, причем она выполнена в виде "пластины" из монокристаллического кремния; эти подложки имеют по существу круговую форму, за исключением части, стянутой дугой, которая позволяет распознавать ориентацию подложки и сохранять ее постоянной в рабочей системе. Покрытие 63 из газопоглощающего материала имеется только на одной стороне 62 основы 61; для вышеописанных целей край 64 поверхности стороны 62 оставляют без покрытия.6 represents a gas absorption device (60) suitable for use in integrated circuit manufacturing systems. An exemplary embodiment is shown in which a production substrate is used as the
На фиг.7 показано устройство 70 газопоглощения, которое следует использовать в системе для производства плоских дисплеев. Устройство состоит из основы 71, покрытой только с одной стороны 72 покрытием 73 из газопоглощающего материала, край 74 основы остается без покрытия.7 shows a
Газопоглощающие материалы, которые могут использоваться для изготовления устройств, соответствующих изобретению, различны и содержат, например, металлы, такие как Zr, Ti, Nb, Та, V; сплавы этих металлов или этих металлов с одним или несколькими другими элементами, выбранными из Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Y, La и редкоземельных элементов, такие как двойные сплавы Ti-V, Zr-V, Zr-Fe и Zr-Ni или трехкомпонентные сплавы Zr-Mn-Fe или Zr-V-Fe; и смеси металлов с ранее указанными сплавами. Подходящие газопоглощающие материалы представляют собой сплавы, изготавливаемые и продаваемые заявителем под наименованием St 787 и имеющие процентный состав: Zr 80,8 вес.% - Со 14,2 вес.% - А 5 вес.%, где А обозначает любой элемент, выбранный из иттрия, лантана, редкоземельных элементов и их смесей; сплав с процентным составом: Zr 84 вес.% - Al 16 вес.%, изготавливаемый и продаваемый заявителем под наименованием St 101®; сплав с процентным составом: Zr 70 вес.% - V 24,6 вес.% - Fe 5,4 вес.%, изготавливаемый и продаваемый заявителем под наименованием St 707; или механические смеси двух последних приведенных сплавов с металлами Zr или Ti; эти смеси являются предпочтительными благодаря их хорошим механическим характеристикам, особенно в отношении потери частиц. Особенно подходят для целей изобретения устройства, полученные из смеси, изготавливаемой и продаваемой заявителем под наименованием St 121, состоящей из 70 вес.% порошков титана и 30 вес.% порошков сплава St 101®.The getter materials that can be used to make the devices of the invention are different and contain, for example, metals such as Zr, Ti, Nb, Ta, V; alloys of these metals or these metals with one or more other elements selected from Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Y, La and rare earth elements, such as Ti-V, Zr-V, Zr-Fe binary alloys and Zr-Ni or ternary alloys of Zr-Mn-Fe or Zr-V-Fe; and mixtures of metals with the previously indicated alloys. Suitable getter materials are alloys manufactured and sold by the applicant under the name St 787 and having a percentage of: Zr 80.8 wt.% - Co 14.2 wt.% -
Устройство газопоглощения, выполненное в виде слоя газопоглощающего материала на основе, может быть получено с помощью многочисленных различных нижеприведенных способов. Первая возможность - это осаждение слоя на основу с помощью способа ФОП. Приготовление устройств газопоглощения с помощью способа ФОП описано, например, в публикации международной патентной заявки WO 97/49109. Этот способ обладает достоинством, заключающимся в том, что позволяет получать покрытие из газопоглощающего материала на многих видах основ, включая стекло и керамику; более того, покрытия, полученные с помощью способа ФОП, не имеют недостатка, заключающегося в возможной потере частиц. Другие способы заключаются в нанесении на основу газопоглощающего материала в виде порошков. Нанесение порошков может осуществляться с помощью холодного прокатывания; этот способ широко известен в области порошковой технологии, но он может применяться только с металлическими основами. Другая возможность - это разбрызгивание суспензии газопоглощающих частиц в подходящем растворителе на основу, которая поддерживается горячей, как описано в патентной заявке WO 95/23425, на которую делается ссылка для выяснения подробностей этого способа.The gas absorption device, made in the form of a layer of gas-absorbing material based on, can be obtained using many different methods below. The first possibility is the deposition of the layer on the base using the FOP method. The preparation of gas absorption devices using the FOP method is described, for example, in the publication of international patent application WO 97/49109. This method has the advantage that it allows one to obtain a coating of gas-absorbing material on many types of substrates, including glass and ceramics; moreover, coatings obtained using the FOP method have no disadvantage in the possible loss of particles. Other methods include applying to the base of the getter material in the form of powders. Powders can be applied by cold rolling; this method is widely known in the field of powder technology, but it can only be used with metal substrates. Another possibility is to spray a suspension of the getter particles in a suitable solvent onto a base that is kept hot, as described in patent application WO 95/23425, which is referred to for details of this method.
Кроме того, основа может покрываться частицами газопоглощающего материала с помощью способа электрофореза. В этом случае требуется, чтобы основа была электропроводящей: подробно этот способ описан в патенте США №5242559. Наконец, нанесение порошков газопоглощающего материала на основу может быть выполнено с помощью способа шелкографии, как описано в публикации международной патентной заявки WO 98/03987. Способ шелкографии особенно удобен, поскольку позволяет наносить газопоглощающий материал на основы различной природы (металлы, кремний, стекло,...) и получать покрытия заданной формы, следовательно, делает более легким, например, изготовление устройств газопоглощения, примеры которых показаны на фиг.4-6, где часть поверхности основы остается без покрытия.In addition, the substrate may be coated with particles of getter material using an electrophoresis method. In this case, the base is required to be electrically conductive: this method is described in detail in US Pat. No. 5,242,559. Finally, the application of the powders of the getter material to the substrate can be accomplished using the silk screening method, as described in the publication of international patent application WO 98/03987. The silk-screen printing method is especially convenient because it allows you to apply a getter material on foundations of various nature (metals, silicon, glass, ...) and obtain coatings of a given shape, therefore, it makes it easier, for example, to make getter devices, examples of which are shown in FIG. 4 -6, where part of the surface of the base remains uncoated.
Изобретение проиллюстрировано с помощью нижеприведенных примеров. Эти неограничивающие примеры показывают некоторые варианты, предназначенные для того, чтобы обучить специалистов в данной области техники практическому осуществлению изобретения и чтобы представить наиболее продуманный режим для осуществления изобретения.The invention is illustrated by the following examples. These non-limiting examples show some options intended to teach those skilled in the art how to practice the invention and to present the most thoughtful mode for carrying out the invention.
ПРИМЕР 1 (СРАВНИТЕЛЬНЫЙ)EXAMPLE 1 (COMPARATIVE)
Этот пример представляет известную процедуру вакуумирования рабочей камеры. Выполняют стандартный цикл по вакуумированию камеры для ФОП, при этом во время всего цикла непрерывно контролируют изменение давления. Камера содержит основание, на которое опирается держатель образца, который, в свою очередь, содержит средство нагрева в виде внутреннего электрического сопротивления. Камера содержит помимо внутреннего средства нагрева две кварцевые лампы, расположенные на двух противоположных боковых стенках. Для вакуумирования камеру соединяют с группой откачивающих насосов, содержащей вращательный насос и криогенный насос. При давлении ниже 10-5 мбар (10-3 Па) давление в камере измеряют манометром Байярда-Альперта.This example represents a known procedure for evacuating the working chamber. A standard chamber evacuation cycle for the POP is performed, while the pressure change is continuously monitored during the entire cycle. The chamber contains a base on which the sample holder rests, which, in turn, contains heating means in the form of internal electrical resistance. The camera contains, in addition to the internal heating means, two quartz lamps located on two opposite side walls. For evacuation, the chamber is connected to a group of pumping pumps containing a rotary pump and a cryogenic pump. At a pressure below 10 -5 mbar (10 -3 Pa), the pressure in the chamber is measured by a Bayard-Alpert pressure gauge.
В начале испытания камеру закрывают и начинают откачку насосами. Когда давление в камере достигает величины приблизительно 10-6 мбар (10-4 Па), начинают процедуру обезгаживания прогревом, нагревая внутренность камеры, включив кварцевые лампы и нагреватель, выполненный внутри держателя образца, что поднимает температуру до 500°С; как описано выше, эта процедура предназначена для того, чтобы выделились газы, главным образом Н2О, адсорбированные на всех поверхностях внутри камеры, чтобы удалить их до максимально возможной степени в течение этапа откачки камеры насосами и чтобы исключить в последующем выделение этих газов в газовую среду камеры во время производственного этапа. Обезгаживание прогревом длится 2 часа. В конце процедуры обезгаживания прогревом нагрев выключают и камеру охлаждают, при этом все время работают насосы. Значения давления, измеренные в камере во время испытания, показаны на фиг.8 кривой 1.At the beginning of the test, the chamber is closed and pumping begins. When the pressure in the chamber reaches a value of approximately 10 -6 mbar (10 -4 Pa), start the heating degassing procedure by heating the inside of the chamber by turning on quartz lamps and a heater made inside the sample holder, which raises the temperature to 500 ° C; as described above, this procedure is designed to ensure that gases, mainly H 2 O, are adsorbed on all surfaces inside the chamber in order to remove them to the maximum extent possible during the pumping stage of the chamber by pumps and to prevent subsequent emission of these gases into the gas camera environment during the production phase. Warmer degassing lasts 2 hours. At the end of the heating degassing procedure, the heating is turned off and the chamber is cooled, while the pumps are running all the time. The pressure values measured in the chamber during the test are shown in Fig. 8 of
ПРИМЕР 2EXAMPLE 2
Этот пример представляет предпочтительный путь реализации способа по изобретению. А конкретно этот пример относится к варианту выполнения способа, описанного со ссылкой на фиг.3. Обеспечивается устройство газопоглощения в неактивированном состоянии, состоящее из кремниевой пластины диаметром приблизительно 200 мм, на поверхности которой нанесен способом трафаретной печати слой (толщиной 150 мкм) описанного выше газопоглощающего материала St 121. Устройство газопоглощения размещают на держателе образца в камере. Затем повторяют процедуру вакуумирования, описанную в примере 1. Во время процедуры обезгаживания прогревом держатель образца нагревает устройство газопоглощения до температуры приблизительно 500°С, таким образом активируя газопоглощающий материал. Значения давления, измеренные в камере во время испытания, показаны на фиг.8 кривой 2.This example represents a preferred way of implementing the method of the invention. Specifically, this example relates to an embodiment of the method described with reference to FIG. 3. A gas absorption device is provided in an inactive state, consisting of a silicon wafer with a diameter of approximately 200 mm, on the surface of which a layer (150 μm thick) of the gas-absorbing material St 121 described above is applied by screen printing. The gas absorption device is placed on the sample holder in the chamber. Then, the evacuation procedure described in Example 1 is repeated. During the heating degassing procedure, the sample holder heats the getter device to a temperature of about 500 ° C., thereby activating the getter material. The pressure values measured in the chamber during the test are shown in Fig. 8 of
Как можно легко заметить, сравнивая кривые 1 и 2 на фиг.8, использование устройства газопоглощения в соответствии со способом по изобретению позволяет уменьшить количество газов, выделяемых всеми поверхностями, имеющимися внутри камеры (стенки камеры и поверхности любых частей и устройств, находящихся в камере). В частности, кривые на фиг.8 показывают возрастание давления в испытании 1 вследствие выравнивания скорости выделения газов с поверхностей и скорости удаления газов из группы откачивающих насосов; в испытании, соответствующем изобретению, аналогичного увеличения давления не наблюдается, поскольку в этом случае устройство газопоглощения вносит вклад в сорбцию газа. В конце обезгаживания прогревом давление газа является более низким в испытании, соответствующем изобретению, по сравнению с испытанием, соответствующим известному аналогу; подобным образом способ по изобретению позволяет достигать величин конечного давления более низких, чем в испытаниях, соответствующих известным способам. С другой точки зрения, возможно даже более интересной для полупроводниковой промышленности, изобретение обладает преимуществом, заключающимся в том, что оно позволяет за более короткое время достигать заданного базового давления (например, предварительно установленной величины давления, при которой может быть начат новый производственный цикл). Это давление показано пунктирной линией на фиг.8 (обозначено "Предварительно заданное давление"): величина давления приблизительно 2×10-8 мбар (2×10-6 Па) достигается менее чем за 4 часа с помощью способа по изобретению, и более чем за 5 часов при обычных операциях.As can be easily seen by comparing
Способ по изобретению легко может быть реализован во всех известных процессах осаждения, поскольку в нем используются для перемещения устройства газопоглощения те же средства перемещения, которые используются для перемещения производственных подложек в камеру обработки и из нее; при этом для активации устройства газопоглощения применяется то же средство нагрева подложки, которое в нормальном режиме уже находится в камере; поэтому для способа не требуется изготавливать дополнительное подходящее оборудование. Кроме того, реализация способа осуществляется во время обычных подготовительных этапов производственных процессов, следовательно, не требуется существенных модификаций и, частности, увеличения продолжительности этих этапов.The method according to the invention can easily be implemented in all known deposition processes, since it uses the same means of movement for moving the gas absorption device that are used to move production substrates into and out of the treatment chamber; in this case, to activate the gas absorption device, the same substrate heating means is used, which is already in the chamber in the normal mode; therefore, the method does not need to produce additional suitable equipment. In addition, the implementation of the method is carried out during the usual preparatory stages of production processes, therefore, does not require significant modifications and, in particular, increase the duration of these stages.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI99A000744 | 1999-04-12 | ||
| IT1999MI000744A IT1312248B1 (en) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | METHOD TO INCREASE THE PRODUCTIVITY OF THIN DISTRICT DISPOSAL PROCESSES ON A SUBSTRATE AND GETTER DEVICES FOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2240377C2 true RU2240377C2 (en) | 2004-11-20 |
Family
ID=34308071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001130362/02A RU2240377C2 (en) | 1999-04-12 | 2000-04-11 | Method of increasing productivity of processes of precipitation of thin layers onto substrate |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100469527B1 (en) |
| HK (1) | HK1045860B (en) |
| MX (1) | MXPA01010337A (en) |
| MY (1) | MY123684A (en) |
| RU (1) | RU2240377C2 (en) |
| TW (1) | TWI232889B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2523718C2 (en) * | 2012-11-20 | 2014-07-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) | Nanocomposite gettering structure and method of its preparation |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5685963A (en) * | 1994-10-31 | 1997-11-11 | Saes Pure Gas, Inc. | In situ getter pump system and method |
-
2000
- 2000-03-17 TW TW089105008A patent/TWI232889B/en not_active IP Right Cessation
- 2000-04-10 MY MYPI20001496A patent/MY123684A/en unknown
- 2000-04-11 RU RU2001130362/02A patent/RU2240377C2/en not_active IP Right Cessation
- 2000-04-11 KR KR10-2001-7013021A patent/KR100469527B1/en not_active IP Right Cessation
- 2000-04-11 MX MXPA01010337A patent/MXPA01010337A/en unknown
-
2002
- 2002-09-26 HK HK02107068.0A patent/HK1045860B/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2523718C2 (en) * | 2012-11-20 | 2014-07-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) | Nanocomposite gettering structure and method of its preparation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI232889B (en) | 2005-05-21 |
| HK1045860A1 (en) | 2002-12-13 |
| MY123684A (en) | 2006-05-31 |
| KR100469527B1 (en) | 2005-02-02 |
| MXPA01010337A (en) | 2002-03-27 |
| KR20010113796A (en) | 2001-12-28 |
| HK1045860B (en) | 2006-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1169489B1 (en) | Method for increasing the yield in processes of deposition of thin layers onto a substrate | |
| KR100655009B1 (en) | Non-evaporable getter multilayer deposits obtained by cathodic deposition and process for their manufacturing | |
| EP0926258B1 (en) | Getter system for purifying the working atmosphere in physical vapor deposition processes | |
| US6063248A (en) | Process chamber isolation system in a deposition apparatus | |
| JP4580943B2 (en) | In situ getter pump apparatus and method | |
| US6217715B1 (en) | Coating of vacuum chambers to reduce pump down time and base pressure | |
| US20070059127A1 (en) | Vacuum processing and transfer system | |
| JP5898523B2 (en) | Vacuum processing apparatus and method for manufacturing article using vacuum processing apparatus | |
| JP2001335927A (en) | Sputtering system | |
| RU2240377C2 (en) | Method of increasing productivity of processes of precipitation of thin layers onto substrate | |
| US6596091B1 (en) | Method for sweeping contaminants from a process chamber | |
| JPH1081952A (en) | Reactive physical vapor depositing device and reactive physical vapor depositing method | |
| JPH11304629A (en) | Leak detecting method for vacuum container, monitoring apparatus for film formation quality and continuous vacuum film formation apparatus | |
| KR100523955B1 (en) | Getter system for purifying the working atmosphere in the process of physical vapor deposition | |
| JPH04350929A (en) | Sputtering device | |
| JPH06172987A (en) | Sputtering device | |
| WO2019136261A1 (en) | Gas phase co-deposition of hydrogen/deuterium loaded metallic structures | |
| JP2004060034A (en) | Vacuum deposition method | |
| JPH07166352A (en) | Dustproof carrying-in method of substrate for vacuum treatment | |
| JPH02190467A (en) | Production of composite material film | |
| JPH04103759A (en) | Formation of silicon film | |
| JPH10275774A (en) | Equipment for manufacturing semiconductor element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190412 |