НИИ точного машиностроения (НИИТМ) специализируется на разработке вакуумного оборудования для нанесения тонких пленок, плазмохимического травления, ионной имплантации приповерхностных слоев, стимулированного плазмой газофазного осаждения (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition – PE CVD), а также физико-термического оборудования для осуществления процессов диффузии, окисления и отжига, в том числе быстрого термического.
Приоритетное направление деятельности НИИТМ – разработка оборудования для реализации новых технологических процессов в наноэлектронике, микромеханике, для синтеза наноматериалов. Предприятие разрабатывает и изготавливает экспериментальное и опытно-промышленное оборудование для микроэлектронного производства, научных исследований и учебных процессов.
НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ НИИТМ:
- Четырехпозиционная вакуумная установка нанесения магнетронным распылением многослойных и многокомпонентных пленок
- Установка (рис.1) обеспечивает проведение различных процессов нанесения пленок толщиной 0,1–5 мкм на подложки диаметром 60–200 мм, а также на квадратные или прямоугольные с линейными размерами 30–200 мм.
Установка имеет четыре рабочих позиции:
- Шлюзование и нагрев.
- Ионную очистку поверхности подложек.
- Магнетронное распыление материалов из трех мишеней малого диаметра.
- Магнетронное распыление материалов из одной мишени большого диаметра.
Первая позиция включает два нагревателя на основе двух инфракрасных ламп, мощностью 1 кВт каждая. Для фокусировки теплового потока на подложки нагреватели снабжены охлаждаемыми отражателями света. Вращение подложек обеспечивает их равномерный нагрев до 200–400°С.
Вторая позиция содержит ионный источник с выходным соплом эллипсовидной формы, смещенным относительно оси вращения подложек, что обеспечивает равномерную ионную бомбардировку их поверхности (рис.2). Периодический бесконтактный контроль температуры подложек осуществляется с использованием пирометра через смотровое стекло. (Температура может контролироваться как после нагрева подложек – первая позиция, так и после их ионной обработки – вторая позиция.)
Третья позиция включает три магнетрона с мишенями диаметром 100 мм. Магнетроны соединены с индивидуальными источниками питания на постоянном токе мощностью до 3 кВт каждый. Позиция снабжена поворотной (съемной) заслонкой, предназначенной для экранирования в процессе работы двух из трех мишеней (рис.3).
Конструкция обеспечивает несколько режимов функционирование магнетронов:
- Тренировка мишеней (очистка поверхности) – заслонка периодически поворачивается на 120°, открывая поверхность только одной мишени – последовательная очистка поверхности мишеней перед напылением пленок на подложки.
- Напыление многослойных пленок – с помощью заслонки периодически открываются последовательно одна из выполненных из разных материалов мишеней. Изменяя время и подаваемую на каждую мишень мощность распыления, можно регулировать толщину слоев пленок.
- Напыление многокомпонентных (трех или двухкомпонентных) пленок – заслонка снимается, распыление ведется одновременно с трех мишеней из разных материалов. Регулированием подаваемой на каждую мишень мощности изменяется содержание компонентов материала в осаждаемой пленке.
- Напыление однокомпонентных пленок – на магнетронах размещаются мишени из одного материала. Заслонка снимается. Осуществляется одновременное распыление трех мишеней при суммарной мощности до 9 кВт.
На всех режимах для обеспечения равномерности пленок по толщине осуществляется вращение подложек над поверхностью мишеней.
Четвертая позиция снабжена магнетроном с одной мишенью диаметром 210 мм (рис.4), на которую для распыления подается мощность до 9 кВт. Толщина мишени может составлять 5–15 мм. Для повышения коэффициента использования материала предусмотрено вращение магнитной системы на постоянных магнитах, размещенной с нераспыляемой стороны мишени.
В третьей или четвертой позициях могут быть размещены другие магнетроны, например, с высокочастотным питанием для распыления диэлектрических материалов, или источники испарения материалов, например, электронно-лучевые испарители.
Вакуумная система установки выполнена полностью на основе безмасляных средств откачки с использованием импортных турбомолекулярного (криогенного) и форвакуумного (сухого) насосов.
Газовая система снабжена несколькими каналами подачи инертного и активного газов с контролем расхода каждого из них (при реактивных процессах нанесения пленок). Дополнительно для контроля газовой среды в рабочей камере до и в процессе нанесения пленок установка снабжена квадрупольным масс-спектрометром с индивидуальной откачной системой.
Для управления установкой используется импортный промышленный контроллер и персональный компьютер (рис.5). Программное обеспечение позволяет контролировать все технологические и машинные параметры, а также проводить диагностику отклонений от них (база текущих данных, характеризующая стабильность работы установки). Для визуального контроля информация выводится на дисплей.
"Отжиг ТМ–4" – электропечь для термической обработки изделий и материалов в газовых средах
Горизонтальная печь резистивного нагрева предназначена для автоматизированной термической обработки (сушка, отжиг, осаждение пленок из газовой фазы) при нормальном давлении в контролируемой среде рабочих газов (рис.6).
Однореакторная, трехсекционная электропечь автоматизирована на всех операциях термообработки с управлением стадиями процесса от микропроцессорной системы с контролем параметров.
Загрузка и выгрузка обрабатываемых изделий и материалов – ручная.
Имеется двухканальная газовая система с регуляторами давления и расхода газа (например, азота и водорода).
Устройство электропечи
- Горизонтальная нагревательная камера закреплена на приборном основании, имеет трехсекционный спиральный нагреватель с платиновой термопарой в каждой секции.
- Внутри нагревателя установлен кварцевый реактор, имеющий притертую пробку для герметичного запирания перед началом техпроцесса.
- Подача газов производится через штуцер, расположенный около входного фланца реактора.
- Сброс газа производится через два штуцера, расположенные сверху и внизу хвостовой части реактора. Штуцеры подключаются к линии сброса газа через специальный клапан.
Энергоподводки – сеть 3-фазная 380 В; вода – водопроводная, расход не менее 0,4 м3/ч; вытяжная вентиляция производительностью не менее 100 м3/ч.
Особенности
- Управление скоростью нагрева и охлаждения реактора.
- Раздельный сброс тяжелых и легких газов из реактора (сокращение времени замещения рабочего газа продувочным и наоборот).
- Встраивается в чистую комнату.
Технические характеристики
- Режим работы – полуавтоматический.
- Внутренний диаметр кварцевого реактора – 150 мм.
- Длина рабочей зоны реактора – 800 мм.
- Диапазон рабочих температур – 150–1100°С.
- Неравномерность распределения температуры по длине рабочей зоны при 300–1100°С – не более ±2°С.
- Нестабильность поддержания температуры в любой точке рабочей зоны при 300–1100°С – не хуже 1,5°С.
- Расход газа (линия I) (N2) – 540 л/ч.
- Расход газа (линия II) (H2) – 90 л/ч.
- Время разогрева до Тмакс. = 1100°С – не более 25 мин.
- Потребляемая мощность, макс. (режим разогрева) – не более 20 кВт.
Работа электропечи автоматизирована микропроцессорной системой управления на базе компьютера с тремя регуляторами-контроллерами ИТР2523 и измерителем расхода газа ИТ2512.
Функции системы управления:
- Обеспечение работы в реальном времени по заданной циклограмме с выдачей звукового сигнала об окончании технологического цикла.
- Обеспечение блокировок с отключением электропитания нагревателя при перегреве в любой из секций.
- Подача звукового и светового сигнала, переход на специальные интервалы типа "АВАРИЯ", включающие действия во избежание аварийной ситуации (перегрев, отсутствие протока воды в системе охлаждения камеры, отклонение давления в магистралях рабочих газов, отключение вытяжной вентиляции).
- Допусковый контроль температуры, расхода газов и давления на входах магистралей подачи рабочих газов.
- Обеспечение визуального контроля работы электропечи по динамической мнемосхеме.
- Запись диагностических сообщений.
- Температура и время техпроцесса задаются технологом и выполняются системой управления в автоматическом режиме. (Его запуск осуществляется оператором после загрузки и закрытия реактора).
Пример циклограммы приведен на рис.7.
О моменте окончания техпроцесса исполнитель информируется звуковой и световой сигнализацией.
