Endura机台在半导体制造业的应用与优化.pdfVIP

2.5 泵架51 2.6 冷泵压缩机53 2.7 热交换器55 2.8 真空系统57 2.9 晶圆在系统内的运转58 第三章 电弧放电、粘片及真空泄露问题的解决方法59 3.1 电弧放电59 3.1.1 电弧放电的成因59 3.1.2 电弧放电的危害60 3.1.3 电弧放电的解决对策及预防机制62 3.2 粘片64 3.2.1 粘片的成因 64 3.2.2 粘片的危害 65 3.2.3 粘片的解决对策及预防机制67 3.3 真空泄露70 3.3.1 真空泄露的成因70 3.3.2 真空泄露的危害71 3.3.3 真空泄露的解决对策及预防机制71 第四章 结论72 参考文献73 致谢74 IV 第一章 绪论 第一章 绪论 1.1 引言 一个完整的 VLSI 元件，是由层数不同且材质厚度均不一样的薄膜，经过多 次的显影(Photo)和蚀刻(Etch)加工组合而成。而将这些薄膜逐层覆盖在晶圆上 所需要的技术，便是我们说的薄膜沉积(Thin Film Deposition)及薄膜成长技术。 其中，薄膜沉积专门是指在薄膜形成的过程中，并不消耗晶圆或衬底的材质；而 薄膜成长专门是指衬底的表面材质，也是形成薄膜的部分元素之一，如硅(Si) 经过氧化反应形成二氧化硅(SiO2)，来作为MOS元件的介电材料。 薄膜沉积技术的发展，从早期的蒸镀(Evaporation)开始至今，已发展成为 两个主要的方向：物理气象沉积(PVD–Physical Vapor Depostion)和化学气象 沉积(CVD- Chemical Vapor Deposition)。物理气象沉积主要是凭借物理现象， 而化学气象沉积则主要是以化学反应的方式来进行薄膜的沉积。虽然物理气象沉 积（一般简称为 PVD）与化学气象沉积（一般简称为 CVD）各有优点及缺点，但 是随着 VLSI 制程技术所要处理的线宽越来越小之后，CVD 在薄膜沉积上的应用 变得日益重要且显著，以解决PVD在一些制程应用上所遇到的问题。 1.2 PVD 简介 在本节中，我们将首先对薄膜的沉积原理加以介绍，然后在接下来的几节中， 针对几种比较常见的PVD技术，尤其是广泛应用于当今VLSI生产中的金属溅射， 深入地描述其原理以及应用。 1.2.1 薄膜沉积原理 自从薄膜沉积技术被应用于集成电路的生产制程之后，薄膜沉积的原理在众 多前辈们的努力之下，已渐渐被人们所了解，并加以应用在新的沉积技术与设备 的改良之上。虽然薄膜沉积技术所涉及的科学领域非常广，但是基本上，我们可 以借助对材料工程，热力学以及动力学的一些基础认识来帮助我们了解它。 晶圆(Wafer)上之所以可以产生薄膜，初始于布满晶圆表面的许多气体分子 1 第一章 绪论 或是其它粒子，如原子团(Radical)和离子(Ion)等。这些粒子可能因为发生化学 反应而产生固态的粒子，然后沉积在晶圆的表面上；或是因为在经历表面扩散运 动而失去部分动能后，被晶圆表面所吸附(Adsorbed)进而沉积下来的。而这些分 布在晶圆表面的粒子，主要是通过粒子的扩散，或是强迫性对流(Forcced Convection)，从气体的来源处传送到晶圆的表面。这些来源有可能是蒸镀源 (Evaporation Source)，有可能是等离子体(Plasma),也有可能是反应器里的气 体供应源。虽然薄膜沉积技术因此而分为PVD和CVD，但是这些沉积技术的原理 大同小异，甚至于与传统的冶金材料的炼制原理相类似。 薄膜沉积按照其发生的顺序，可以分为如图1.1所示几个步骤: a. 长 晶 (Nucleation) ； b. 晶 粒 成 长 (Grain Growth) ； c. 晶 粒 聚 结 (Coalesccence)；d.沟道填