真空應(yīng)用中的大流量系統(tǒng)

并非所有的薄膜淀積工藝都需要高真空或超高真空環(huán)境。事實(shí)上，某些最感興趣的工藝是在中、低真空范圍內(nèi)進(jìn)行的，還有大流量的要求。濺射淀積的壓強(qiáng)范圍為0.5至10Pa。對(duì)某些材料來說，濺射是最合適的淀積方法。幾種等離子體工藝的壓強(qiáng)范圍為5至500Pa。等離子體淀積膜是在輝光放電條件下由蒸氣的化學(xué)反應(yīng)形成的。當(dāng)前最受重視的是等離子體蝕刻和反應(yīng)離子蝕刻‘.聚合物膜是由諸如苯乙烯的單體經(jīng)輝光放電聚合而成的。等離子體蝕刻是一種在放電巾采用了化學(xué)活性的中性物質(zhì)的簡(jiǎn)單的各向同性的化學(xué)蝕刻工藝。例如等離子體使CF，分解生成氟原子，這種氛原子和硅表面起反應(yīng)生成一種揮發(fā)性產(chǎn)物—SiF4,而被抽除。反應(yīng)離子蝕刻是一種在制造半導(dǎo)體微細(xì)結(jié)構(gòu)方面很有用的定向加工工藝。這種定向性是由于高能離子經(jīng)過一定電位梯度朝表面的加速運(yùn)動(dòng)形成的;看來離子在表面上會(huì)因某種機(jī)制而加強(qiáng)化學(xué)活性中性物質(zhì)與未用掩模屏蔽的那一部分薄膜的反應(yīng)。由于離子激發(fā)的中性反應(yīng)過程要比單純等離子體蝕刻的速率快十倍，所以薄膜的向下蝕刻要比側(cè)向蝕刻快得多，即它的蝕刻的開口較小。這樣就可以蝕刻出很細(xì)的線。反應(yīng)離子蝕刻可在濺射和等離子體蝕刻所采用的整個(gè)壓強(qiáng)范圍內(nèi)進(jìn)行。任何壓強(qiáng)上的差別只是名詞術(shù)語上的差異而不是在原理上有什么不同。低壓強(qiáng)化學(xué)蒸氣淀積(LPCVD)和減壓外延都是低壓強(qiáng)下的熱的工藝過程。熱能通常由感應(yīng)加熱供給。在5O至1OOPa范圍進(jìn)行的低壓強(qiáng)化學(xué)蒸氣淀積已受到廣泛注意。受熱而活化的物質(zhì)在低壓強(qiáng)下的高擴(kuò)散能力促進(jìn)了整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的蒸氣傳輸，并可比大氣壓下的化學(xué)燕氣淀積(CVD)在數(shù)量更多的更大的晶片上生長(zhǎng)出更加均勻的膜層。減壓外延是在500Pa至大氣壓的壓強(qiáng)范圍內(nèi)進(jìn)行的。在減壓下所生長(zhǎng)的外延膜的質(zhì)量要比大氣壓下生長(zhǎng)的膜的質(zhì)童更高而且自摻雜量也更少。許多在中、低真空范圍進(jìn)行的工藝還霜要使用有毒、有害或有腐蝕性的蒸氣。因而在設(shè)計(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)這類系統(tǒng)時(shí)要特別注意保障操作人員的安全和保護(hù)設(shè)備。 這些薄膜的淀積和蝕刻工藝所跨越的壓強(qiáng)范圍和氣體的流量范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出任何一種泵的能力。每一種工藝的壓強(qiáng)范圍是由該工藝的物理性質(zhì)所決定的。例如，要等到壓強(qiáng)高到能激發(fā)起自持輝光放電時(shí)才能開始進(jìn)行濺射，但這種壓強(qiáng)又需要適當(dāng)?shù)氐�，使濺射材料在達(dá)到陽極之前不與氣體發(fā)生過多的碰撞。在這些工藝中，各種不同用途所需要的氣體流量范圍為10至106Pa·L/s。對(duì)某些工藝而言，大流量可以稀釋和補(bǔ)充反應(yīng)物質(zhì)并可及時(shí)沖洗掉反應(yīng)生成物和其它雜質(zhì)，而在另一些工藝中，大的流量主要是用來將雜質(zhì)沖洗掉。機(jī)械泵、羅茨泵和節(jié)流的高真空泵的壓強(qiáng)一抽速范圍是很不相同的。旋片泵或滑閥泵能抽到濺射壓強(qiáng)范圍并且還能保留一定的抽速，但低于l5Pa時(shí)一般的小日徑粗抽管道已處于自由分子流狀態(tài)，此時(shí)可能會(huì)有大量的油燕氣返流。抽速高達(dá)200至300m3/h的旋片泵或滑閻泵都是經(jīng)濟(jì)的，并能對(duì)抽速低于該值和壓強(qiáng)高予15至2OPa的范圍內(nèi)的所有工藝提供有效的抽氣。

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