真空运用中的大流量体系

　　真空运用中的大流量体系
　　
　　并非一切的薄膜淀积工艺都需要高真空或超高真空环境。事实上，某些感兴趣的工艺是在中、低真空规模内进行的，还有大流量的要求。溅射淀积的压强规模为0.5至10Pa。对某些资料来说，溅射是合适的淀积办法。几种等离子体工艺的压强规模为5至500Pa。等离子体淀积膜是在辉光放电条件下由蒸气的化学反响构成的。当前受注重的是等离子体蚀刻和反响离子蚀刻‘.聚合物膜是由比如苯乙烯的单体经辉光放电聚合而成的。等离子体蚀刻是一种在放电巾选用了化学活性的中性物质的简略的各向同性的化学蚀刻工艺。例如等离子体使CF，分解生成氟原子，这种氛原子和硅外表起反响生成一种挥发性产品—SiF4,而被抽除。反响离子蚀刻是一种在制造半导体微细结构方面很有用的定向加工工艺。这种定向性是因为高能离子经过必定电位梯度朝外表的加速运动构成的;看来离子在外表上会因某种机制而加强化学活性中性物质与未用掩模屏蔽的那一部分薄膜的反响。因为离子激起的中性反响进程要比单纯等离子体蚀刻的速率快十倍，所以薄膜的向下蚀刻要比侧向蚀刻快得多，即它的蚀刻的开口较小。这样就能够蚀刻出很细的线。反响离子蚀刻可在溅射和等离子体蚀刻所选用的整个压强规模内进行。任何压强上的不同仅仅名词术语上的差异而不是在原理上有什么不同。低压强化学蒸气淀积(LPCVD)和减压外延都是低压强下的热的工艺进程。热能一般由感应加热供应。在5O至1OOPa规模进行的低压强化学蒸气淀积已遭到广泛注意。受热而活化的物质在低压强下的高分散才干促进了整个反响器内的蒸气传输，并可比大气压下的化学燕气淀积(CVD)在数量更多的更大的晶片上成长出愈加均匀的膜层。减压外延是在500Pa至大气压的压强规模内进行的。在减压下所成长的外延膜的质量要比大气压下成长的膜的质童更高并且自掺杂量也更少。许多在中、低真空规模进行的工艺还霜要运用有毒、有害或有腐蚀性的蒸气。因而在规划、作业和维护这类体系时要特别注意保证操作人员的安全和维护设备。 这些薄膜的淀积和蚀刻工艺所跨过的压强规模和气体的流量规模远远超出任何一种泵的才干。每一种工艺的压强规模是由该工艺的物理性质所决议的。例如，要比及压强高到能激起起自我克制辉光放电时才干开端进行溅射，但这种压强又需要适当地低，使溅射资料在到达阳极之前不与气体发作过多的磕碰。在这些工艺中，各种不同用处所需要的气体流量规模为10至106Pa·L/s。对某些工艺而言，大流量能够稀释和弥补反响物质并可及时冲洗掉反响生成物和其它杂质，而在另一些工艺中，大的流量首要是用来将杂质冲洗掉。机械泵、罗茨泵和节省的高真空泵的压强一抽速规模是很不相同的。旋片泵或滑阀泵能抽到溅射压强规模并且还能保留必定的抽速，但低于l5Pa时一般的小日径粗抽管道已处于自在分子流状况，此刻或许会有大量的油燕气返流。抽速高达200至300m3/h的旋片泵或滑阎泵都是经济的，并能对抽速低于该值和压强高予15至2OPa的规模内的一切工艺提供有用的抽气。
　　
　　中低真空体系
　　
　　减压条件下的活动气体环境已用于低压化学蒸腾淀积、减压外延和几种等离子体工艺进程。一切这些工艺的一起环节是抽除有害气体。机械泵和罗茨泵很适用于坚持10至104Pa规模的动态压强。在低压化学蒸腾淀积和等离子体工艺进程中，经过反响室的气流首要用来接连弥补在成长或蚀刻进程中所耗费掉的反响剂。例如，在每批100片直径76mm的基片的两面上以20 nm/min的成长速率来成长膜层的多晶硅淀积时，一般要求300Pa·L/s的流量。气体的耗费率和基片的数、真空室的面积、膜层的成长速率和气体反响剂的稀释度与耗费量有关。
　　
　　在某些商用减压外延工艺中，大的气流量稀释反响剂以进行成长而不是蚀刻。在低压强下外延硅时，300Pa·L/s的反响剂气体流一般需要用105Pa·L/s左右的氢气来进行稀释，并流过103至104帕压强的反响室。减压外延是一个相当新的技能，关于工艺进程的首要部分将坚持这样巨细的载气流量这一点是不清楚的。
　　
　　高真空条件下剩余气体的处理
　　
　　用于日常气体剖析作业的剩余气体剖析器的探头是安装在作业室的法兰口上的。透常在探头和真空室之间装一个阀门，以便在真空室常常放入空气时使电子倍增器能坚持清洁。这一点对铍-铜电子倍增器尤为重要。探头应该放在被监侧容积中能取得灵敏度的地方。假如这种仪器是用来.监侧束流或蒸腾物质的流速的，那就有必要安放在直接能射到的位凳上。的办法是把探头装在真空室内，并把它的进口屏蔽起来，使束流射到离子源的一个小规模上。这样的屏蔽可减少离子源和有关的陶瓷绝缘子的污染。当剩余气体剖析器作业时应关掉B一A电离规管。高真空规模内，在电离规邻近因离子炮击而构成的外表解吸会使整个本底气体密度增大。在超高真空规模内.惰性气体能被电离抽除，而氢和质量数为28的气体可用电子炮击的办法使其解吸广’勺。假如体系是偏要进行烘烤或许孺要在升温的情况下进行作业，那么质潜计探头应该在相同的温度下或许在更高沮度下进行烘烤、以免遭到集合在冷的外表上的可凝蒸气的污染。猫要烘烤对电子倍增器的选择是有影晌的。装有管型电子倍增器的质谱计探头能够烘烤到-320℃，并能在高达1500C的温度下作业，而装有核一银倍增器的探头一般能洪烤到4000℃左右，并能在高达1850C的温度下作业，这种退度约束是由管型电子倍增器所用的资料和铁-铜倍增中玻璃封装电阻的资料所决议的。此外，在分散泵抽气体系中只需不必硅基泵作业液而选用聚苯醚或全氟醚就可进一步防止探头和倍增器受污染。硅基泵作业液在电子炮击下会聚合构成绝缘层，因此，谱线中没有泵作业液的碎片并不意味着外表上投有聚合物膜存在。当剩余气体剖析器在一个未烘烤的体系中初度作业时，由灯丝发出的热量会使邻近的外表升温而出气。作业30到60min今后，这些外表就会到达热平衡。陶瓷绝缘件常常会呈现一种“回忆效应”，即它们在露出于碳氢化合物、氟化物或氯化物的蒸气中后，会接连不断地放出这些蒸气的碎片。当把质A计探头从一个体系移到另一个体系上时，这种回忆效应常常会干扰剖析作业。用在1100℃下进行真空烘烤的办法能很简单地把离子源整理洁净。用钨、数牡铱和锌制造的灯丝均适用于剩余气体剖析器。钨灯丝虽然会产生大量的一氧化碳和二氧化碳，但关于一般的作业仍是运用钨灯丝为好。铼灯丝不好碳氢化合物起作用。虽然敷牡铱灯丝在被碳氢化合物或卤化碳污染今后其发射特性简单改动，但它却合适作业在氧气中。象在电离规中那样，当发作瞬间真空损坏时，选用敷钦铱或“非焚毁，型灯丝是很有益的。选用示波器和主动记录仪可简化数据的收集。在记录谱图曾经，可方便地先用示波器来观察所孺要的质童规模和增益，并且用该仪器检侧瞬态徽漏时，示波器也是*的。有必要记住，假如所加的电压太高，那么当压强高于10-8Pa时，电子倍增器就会饱满。应该用下降电压的加法下降倍增器的增益，从而使大的离子流处于倍增器的线性规模以内。因为低电流高增益放大器的时间常数很长，因而对极小信号的丈量应当以大约1μ/s或更慢的速度在主动记录仪上缓慢地进行。涡轮分子泵应和一切高增益放大器一般所运用的办法相同接地。
　　
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