Газовые системы в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Газовые системы (ГС) в технологическом оборудовании для производства изделий микроэлектроники выполняют следующие функции: очистка, смешение, увлажнение, распределение, транспортирование, измерение и регулировка параметров газов и парогазовых смесей, а также утилизацию и нейтрализацию выводимых из реактора продуктов реакций.

4.1 Требования к газовым системам:

- герметичность;

- материалы ГС не должны вносить загрязнений и должны быть химически стойки;

- отсутствие непродуваемых участков и застойных зон;

- минимальные гидравлические сопротивления;

- высокая точность измерения и регулирования расходов газа;

- безопасные условия эксплуатации и наличие защиты при аварийных ситуациях.

-

Виды газов, применяемых в микроэлектронном производстве

Таблица 4.1 - Газы и соединения, применяемые в промышленности

Продолжение табл. 4.1

ТС – технологические среды, ВС – вспомогательные среды

Аппаратура и элементы ГС

Дозаторы

Служат для приготовления парогазовых смесей (ПГС). Существуют следующие виды дозаторов – барботажные, испарительные, объемные.

Барботажные дозаторы

В них ПГС образуется при пропускании газа-носителя через жидкий слой испаряемого вещества (рис.4.1). Количество испаряемого вещества зависит от его уровня, температуры, степени измельчения пузырьков и расхода газа носителя.

(а) (б)

1 – реагент, 2 – трубки, 3 - поплавок

Рисунок 4.1 – Барботажные дозаторы; а – простые, б – с поплавком;

Недостатки барботажных дозаторов:

- образование тумана испаряемой жидкости и конденсация на стенках трубопроводов, попадание капельной фазы в реактор, что может быть причиной брака;

- укрупнение пузырьков и соединения их в газовый шнур.

Испарительные дозаторы

В таких дозаторах ПГС образуется при прохождении газа-носителя над поверхностью жидкости (рис.4.2-4.3).

1,3 – входная и выходная трубка; 2 – жиклер; 4 – корпус; 5 – реагент

Рисунок 4.2 – Испарительный дозатор с жиклером

1,3 – входная и выходная трубка; 2 – коаксиальный сосуд; 4 – реагент

Рисунок 4.3 – Коаксиальный дозатор

Достоинство дозатора с жиклером - постоянная концентрация парогазовой смеси, а достоинство коаксиального дозатора - постоянный уровень жидкости.

Объемные дозаторы

Работают на принципе полного испарения реагента, имеющего постоянную скорость истечения из отверстия малого диаметра (рис.4.4-4.5).

1,2 – входные и выходные трубки; 3 – реагент; 4 – трубка; 5 – конус со спиральной канавкой; 7 – напорный трубопровод

Рисунок 4.4 – Дозатор с газовым подпором

1 – резервуар с реагентом; 2 – клапан; 3 – камера испарения; 4 – ВЧ-индуктор

Рисунок 4.5 – Капельный дозатор

Смесители

Применяются для смешения и гомогенизации ПГС. Наибольшее применение получили струйные смесители.

а)

б)

Рисунок 4.6 – Конструкции смесителей: а) с соплами ввода примесей;б) с камерой ввода примесей

Увлажнители

Источниками водяного пара служат устройства, называемые «водяными «банями», в которых происходит испарение воды высокой чистоты.

1 – сосуд; 2 – уплотнитель;3 – термометр сопротивления; 4 – выход газа- носителя; 5 – распределитель; 6 – натекатель

Рисунок 4.7 – Конструкции испарителей