Испаритель

 

Изобретение относится к вакуумной технике и может быть использовано в микроэлектронике для нанесения покрытий при изготовлении интегральных схем. Испаритель содержит установленные в вакуумной камере тигель с крышкой, в которой имеется центральное отверстие, нагреватель тигля, формирователь потока пара в виде конического сопла, механизм транспортировки тигля, нагреватель сопла в виде катушки электромагнита с коническим центральным отверстием в каркасе катушки, установленной на тигле соосно ему и являющеся крышкой тигля. Коническое сопло образовано внутренней поверхностью каркаса катушки и внешней поверхностью управляемого клапана, установленного в центральном отверстии крышки и выполненного в виде усеченного конуса из термостойкого магнитного сплава с полированным основанием, контактирующим с нижней полированной поверхностью сопла. В основании клапана имеются продольные каналы для выхода пара, в нагревателях сопла и тигля установлены датчики температуры в виде термопар, датчик температуры тигля установлен в продольном осевом углублении тигля, магнитопровод катушки в части, прилегающей к основанию клапана, выполнен с уступом, контактирующим с опорной поверхностью клапана и обеспечивающим постоянный зазор для выхода паров. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике, преимущественно к технологии фото-, электронно- и рентгенолитографии, и может быть использовано при изготовлении сверхбольших (СБИС) и сверхскоростных (ССИС) интегральных схем на этапе нанесения пленки сухого вакуумного резиста.

Известен испаритель сухого вакуумного резиста (а. с. N 910842, кл. C 23 C 13/12, 1982), содержащий тигель с крышкой и нагреватель, причем на дне тигля выполнена втулка, а крышка имеет выступ, расположенный в отверстии втулки.

Недостатки данного испарителя состоят в том, что зазор сопла открыт постоянно и резист выходит из тигля как при выводе его на режим, так и все время после выхода на режим.

В современных установках нанесение пленок в вакууме выполняется поштучно с введением и выведением пластин через систему шлюзов. Поэтому резист в период смены пластины летит бесполезно, загрязняя вакуумную камеру и механизмы внутри нее.

Известен испаритель сухого вакуумного резиста [1], содержащий тигель, перемещаемый на большое расстояние для засыпки резиста, клапан, формирователь потока, нагреватель. Испаритель позволяет перекрывать вылет резиста из тигля в периоды смены пластин.

Недостатки его следующие. Большое расстояние между точкой управления перемещением тигля и самим тиглем заведомо обеспечивает асимметрию открывания кольца клапана, поэтому испаритель пылит одной стороной; трудность управления клапаном, так как необходимый для нормальной работы зазор клапана должен составлять в открытом состоянии величину 30-50 мкм, что в описанной конструкции не реализуется из-за длинной цепи кинематических связей механики; тигель не имеет датчика контроля температуры резиста, что в данном способе литографии необходимо для успешного выполнения процесса; формирователь потока и детали клапана имеют меньшую температуру, чем температура тигля, что создает или неоптимальную температуру резиста, или резист, переосаждаясь, засоряет детали клапана и формирователя потока. Перегрев же резиста (для выведения температуры сопла на режим) вызывает его разложение, нарушает массовое число, ухудшает резистивные свойства.

Цель изобретения - повышение качества покрытий.

Цель достигается тем, что испаритель, содержащий помещенные в вакуумную камеру тигель с крышкой, в которой имеется центральное отверстие, нагреватель тигля, формирователь потока пара в виде конического сопла, механизм транспортировки тигля, дополнительно имеет нагреватель сопла в виде катушки электромагнита с коническим центральным отверстием в каркасе катушки, установленной на тигле соосно ему и являющийся крышкой тигля, коническое сопло формирователя потока пара образовано внутренней поверхностью каркаса катушки и внешней поверхностью управляемого клапана, установленного в центральном отверстии крышки и выполненного в виде усеченного конуса из термостойкого магнитного сплава с полированной поверхностью, контактирующей с нижней полированной поверхностью сопла, в основании клапана имеются продольные каналы для выхода пара, в нагревателях сопла и тигля имеются датчики температуры в виде термопар, причем датчик температуры тигля установлен в продольном осевом углублении тигля, магнитопровод катушки в части, прилегающей к основанию клапана, выполнен с уступом, контактирующим с опорной поверхностью клапана с уступом, контактирующим с опорной поверхностью клапана и обеспечивающим постоянный зазор для выхода паров при напылении.

Кроме того, с целью повышения качества за счет сокращения расстояния между точкой управления перемещением тигля и самим тиглем для обеспечения постоянного зазора для выхода паров при напылении тигель установлен на механизме его транспортировки.

На чертеже представлен предлагаемый испаритель, общий вид.

Испаритель содержит тигель 1, сопло 2, клапан 3, нагреватель 4 тигля, термопару 5, устройство 6 перемещения тигля, нагреватель 7 сопла, термопару 8 сопла, магнитопровод 9, плоскость 10 уплотнения из клапана, поверхность 11 уплотнения на сопле, паропроводящие каналы 12, ограничитель 13 хода клапана, конус 14 распыления, поверхность 15 уплотнения на тигле, поверхность 16 уплотнения на держателе сопла для тигля, вывод 17 термопары, резист 18, элементы 19 нагреватели тигля, выравниватель 20 температуры, ручку 21 управления осевым перемещением тигля, планку 22 держатель 23.

Сопло имеет три магнитно-механических уровня состояний: а - ток в катушке 7 отсутствует, магнитный поток в магнитопроводе 9 отсутствует, клапан 3 закрыт притяжением S-полюса магнита клапана зеркалом 10 к зеркалу 11 магнитопроводах б - ток в катушке 7 имеет номинальное значение по условию прогрева сопла, а его направление таково, что на зеркале уплотнения 11 создается N-полюс. Клапан закрыт с еще большим усилием, чем в первом состоянии, хорошо сдерживает давление пара вещества, испарившегося в тигле; в - ток в катушке такой же, но изменен по направлению; на зеркале 11 создается S-полюс. Клапан открывается на величину зазора, определяемого ограничителем 13. При этом пары вещества выходят через отверстия 12 в ограничителе и формируются соплом 2 в конус 14 распыления.

Устройство работает следующим образом.

Обработанный по правилам вакуумной гигиены тигель 1 засыпается резистом 18, устанавливается на иглу термопары 5, планка 22 держателя 23 поворачивается на оси 6 до упора за ручку 21, поверхность уплотнения на тигле 15 соединяется с поверхностью 16 уплотнения на держателе сопла для тигля.

Вакуумная камера откачивается на вакуум в состоянии в.

После достижения заданной степени вакуума 10^-3-10^-4 Па, при температуре меньше номинальной температуры испарения, например 100-120^оС, клапан переводится в положение б (нагрев сопла осуществляется нагрев тигля 1 с помощью нагревателя 4, включающего элементы 19 и выравниватель 20 температуры.

При достижении рабочей температурой сопла и тигля, например, 180-200^оС, регулируемой датчиками 5 с выводом 17 и 8, открывается клапан 3 переключением направления тока в катушке и пары резиста через паропроводящие каналы 12 и сопло 2 с конусом 14 распыления направляются на рабочую подложку (на чертеже не показана).

Полированные поверхности 10 и 11 сопла и клапана обеспечивают хорошую герметизацию при касании жестких поверхностей, что препятствует, кроме того, излишнему расходу резиста.

Размещение датчика температуры тигля в углублении тигля по чертежу обеспечивает точное измерение температуры в массе резиста и управление нагревателем для получения стабильного температурного режима напыления резиста на подложки.

В случае увеличения температуры тигля выше рабочей по сигналу термопары тигля происходит автоматическое регулирование мощности нагревателя тигля с помощью известных автоматических регуляторов мощности нагревателей (например, приборов М333-К). Аналогичным образом регулируется мощность нагрева сопла.

Использование кольцевого конусного сопла требует наличия теплового потока для нагрева с осевой симметрией, что обеспечивается выполнением нагревателя в виде катушки электромагнита. Это позволяет получить более равномерное распределение температуры по всей поверхности сопла, что в результате приводит к возникновению равномерного конуса распыления, дающего равномерную по толщине пленку резиста по всей подложке.

После напыления пленки заданной толщины меняют направление тока в катушке электромагнита, при этом температурный режим сопла и тигля остается неизменным. В известных же решениях, например в испарителе по а. с. N 1600382, кл. С 23 С 14/26, при открывании клапана включением электромагнита тепловой режим тигля и сопла нарушается, что влияет на качество покрытия.

Подложка через шлюзовую камеру (на чертеже не показана) выводится в приемную кассету, а из подающей кассеты на место нанесения подается очередная подложка, цикл повторяется.

Выполнение магнитопровода в части, прилегающей к основанию клапана, с уступом, контактирующим с опорной поверхностью клапана, обеспечивает постоянный зазор для выхода паров резиста, т. е. клапан не перекошен, напыление на подложку осуществляется равномерно, качество покрытия повышается.

В устройстве же по прототипу из-за длинной цепи кинематических связей механики не обеспечивается постоянный зазор клапана, составляющий при нормальной работе в открытом состоянии 30-50 мкм.

Размещение тигля на механизме его транспортировки также обеспечивает постоянный зазор клапана, влияющий на качество покрытия.

В устройстве же по прототипу большое расстояние между точкой управления перемещением тигля и самим тиглем заведомо обеспечивает асимметрию открывания кольца клапана, поэтому испаритель пылит одной стороной.

Реализация данного изобретения в установках нанесения резиста позволит повысить качество пленок резиста за счет обеспечения равномерности и бездеффектности нанесения и увеличить процент выхода годных изделий.

Формула изобретения

1. ИСПАРИТЕЛЬ, содержащий установленные в вакуумной камере тигель с крышкой, в которой имеется центральное отверстие, нагреватель тигля, формирователь потока пара в виде конического сопла, механизм транспортирования тигля, отличающийся тем, что, с целью повышения качества покрытий, испаритель дополнительно имеет нагреватель сопла в виде катушки электромагнита с коническим центральным отверстием в каркасе катушки, установленной на тигле соосно с ним и являющейся крышкой тигля, коническое сопло формирователя потока пара образовано внутренней поверхностью каркаса катушки и внешней поверхностью управляемого клапана, установленного в центральном отверстии крышки и выполненного в виде усеченного конуса из термостойкого магнитного сплава с полированным основанием, контактирующим с нижней полированной поверхностью сопла, в основании клапана имеются продольные каналы для выхода пара, в нагревателях сопла и тигля установлены датчики температуры в виде термопар, причем датчик температуры тигля установлен в продольном осевом углублении тигля, магнитопровод катушки в части, прилегающей к основанию клапана, выполнен с уступом, контактирующим с опорной поверхностью клапана и обеспечивающим постоянный зазор для выхода паров.

2. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что тигель установлен на механизме его транспортировки.

РИСУНКИ

Рисунок 1