在半導體行業中,微電子元件構建在單晶體的平面上。在生產過程中,具有特定電性能(絕緣子、導體和具有一定導電性能的層)的層被應用在彼此的頂部。由于相鄰層的不同性能,創造了諸如晶體管、電容器、電阻器等電子元件。
真空技術在集成電路生產過程中用于許多不同的工藝,如摻雜半導體基體材料、建立層、結構以及在分析中。生產在無塵室中進行。真空泵直接在無塵室或在無塵室下方單獨泵樓(地下一層)中的生產機械上使用。
操作過程對所用的泵有不同的要求。無腐蝕性、毒性或可冷凝介質的工藝可使用沒有特別配備用于處理腐蝕性氣體的泵進行操作。這些工藝包括
■■ 預真空鎖和傳輸室
■■ 無反應性氣體環境的金屬 PVD(物理氣相沉積)
■■ 離子注入機(光束線和終端站)
■■ 在真空或惰性氣體環境下的退火(烘烤晶體缺陷)
■■ 晶圓檢測所使用的泵(L 系列)。
在無塵室中直接使用泵意味著,泵地下室的前真空管道和所需的任何加熱不僅可以省掉,而且可減少電導率損失以及可實現具有高過程穩定性的可重復安裝。中型應用可以涉及到易于冷凝但不產生粒子的腐蝕性化學品。這種類型的應用包括不同的工藝,如
■■ 氧化、灰化
■■ RTP(快速熱加工;在具有高等級、使用鹵素燈照明的高溫過程中進行的晶圓加工)
■■ 多晶硅、鋁或鎢的干蝕刻
■■ 離子注入機(源)
■■ 某些 CVD 工藝所使用的泵(P 系列)。出于安全原因,且由于靠近廢氣凈化系統,流程泵通常安裝在地下室。
z*苛刻的工藝(苛刻工藝、H 系列泵)使得有必要處理粒子、高腐蝕性化學物質或反應副產品和化學物質或易于冷凝的反應副產品。此類工藝的例子有:
■■ 氮化鈦的 MOCVD(金屬有機化學氣相淀積)
■■ 電介質的各向同性干蝕刻
■■ 二氧化硅的 HDP CVD(高密度等離子體化學氣相沉積)
■■ 二氧化硅的 SACVD(亞常壓化學氣相淀積)
■■ 二氧化硅的 SACVD HARP(亞常壓化學氣相沉積,高縱橫比工藝)
渦輪分子泵組合和空運行流程泵有時也用于這些工藝。
先前提到的用于 P 和 H 系列的工藝使用具有以下性質的化學物質,例如
■■ 高毒性,如砷化氫 (AsH3) 或磷化氫 (PH3)
■■ 高腐蝕性,如等離子體活化氟化氮 (NF3)、六氟化硫 (SF6)、氟碳等
■■ 高氧化性能,如等離子體活化的氧或臭氧
■■ 金屬有機物化學物質,例如硅酸四乙酯 (TEOS)、三甲硅烷基氨 (TSA)
在定義長期穩定性和擁有z*低成本可行解決方案時,一定要具備廣博的真空技術和真空工藝技術知識。例如,這包括對泵體工作溫度的定義,以防止因低溫產生的冷凝、以及在過高溫度下形成粉末或化學物質在泵體中滯留時間過長而造成的泵堵塞。此外,控制溫度模式通常不僅是泵本身所必需的,而且是生產設備、前真空管道和排氣管道所必需的。
太陽能行業和顯示器制造中的真空工藝通常類似于半導體行業中所用的工藝。在這些行業領域,由于涂層的表面較大,但是氣體吞吐量較高,故要求泵具有相應的高抽速。
作為一個例子:在太陽能行業中,鈍化表面的抗反射層和氮化硅層在等離子 CVD 工藝中被應用于太陽能電池,以更好地獲得太陽光。這些不僅沉積在所需底層上,而且沉積在真空室壁上。已經在壁上積累的層不再允許受控的真空工藝時,工藝室必須是z*近剛清洗過。這通過帶有強氧化劑 NF3 的原位等離子清洗來實現。如果泵體(在這種情況下為 AD 73KH,見第 4.6.5 節)在過低的溫度下操作,如Figure 4.10 所示,則反應產物六氟硅酸銨將沉積在泵站內。理想的過程控制不僅包括一個與過程兼容的泵和一套經過嘗試和測試的工作參數,而且還包括:
■■ 加熱的前真空管道,以防止該部位出現冷凝
■■ 在垂直前真空管道的情況下,防止物體落入泵體的保護裝置(例如,在垂直下端具有盲板法蘭且與泵具有輸出水平的 T 形件)
■■ 防止粒子凸起的軟啟動閥
■■ 用于泵在高溫下連續操作(即使在前真空管道上進行保養工作的過程中)的泵入口處的切斷閥
■■ 前真空管道中的泄漏探測器連接,盡可能靠近前級泵。泄漏會導致二氧化硅粒子的形成。
■■ 泵和排氣凈化系統之間的加熱排氣管道
■■ 排氣凈化系統