真空運(yùn)用中的大流量體系
　　
　　并非一切的薄膜淀積工藝都需要高真空或超高真空環(huán)境。事實(shí)上，某些感興趣的工藝是在中、低真空規(guī)模內(nèi)進(jìn)行的，還有大流量的要求。濺射淀積的壓強(qiáng)規(guī)模為0.5至10Pa。對某些資料來說，濺射是合適的淀積辦法。幾種等離子體工藝的壓強(qiáng)規(guī)模為5至500Pa。等離子體淀積膜是在輝光放電條件下由蒸氣的化學(xué)反響構(gòu)成的。當(dāng)前受注重的是等離子體蝕刻和反響離子蝕刻‘.聚合物膜是由比如苯乙烯的單體經(jīng)輝光放電聚合而成的。等離子體蝕刻是一種在放電巾選用了化學(xué)活性的中性物質(zhì)的簡略的各向同性的化學(xué)蝕刻工藝。例如等離子體使CF，分解生成氟原子，這種氛原子和硅外表起反響生成一種揮發(fā)性產(chǎn)品—SiF4,而被抽除。反響離子蝕刻是一種在制造半導(dǎo)體微細(xì)結(jié)構(gòu)方面很有用的定向加工工藝。這種定向性是因?yàn)楦吣茈x子經(jīng)過必定電位梯度朝外表的加速運(yùn)動構(gòu)成的;看來離子在外表上會因某種機(jī)制而加強(qiáng)化學(xué)活性中性物質(zhì)與未用掩模屏蔽的那一部分薄膜的反響。因?yàn)殡x子激起的中性反響進(jìn)程要比單純等離子體蝕刻的速率快十倍，所以薄膜的向下蝕刻要比側(cè)向蝕刻快得多，即它的蝕刻的開口較小。這樣就能夠蝕刻出很細(xì)的線。反響離子蝕刻可在濺射和等離子體蝕刻所選用的整個壓強(qiáng)規(guī)模內(nèi)進(jìn)行。任何壓強(qiáng)上的不同僅僅名詞術(shù)語上的差異而不是在原理上有什么不同。低壓強(qiáng)化學(xué)蒸氣淀積(LPCVD)和減壓外延都是低壓強(qiáng)下的熱的工藝進(jìn)程。熱能一般由感應(yīng)加熱供應(yīng)。在5O至1OOPa規(guī)模進(jìn)行的低壓強(qiáng)化學(xué)蒸氣淀積已遭到廣泛注意。受熱而活化的物質(zhì)在低壓強(qiáng)下的高分散才干促進(jìn)了整個反響器內(nèi)的蒸氣傳輸，并可比大氣壓下的化學(xué)燕氣淀積(CVD)在數(shù)量更多的更大的晶片上成長出愈加均勻的膜層。減壓外延是在500Pa至大氣壓的壓強(qiáng)規(guī)模內(nèi)進(jìn)行的。在減壓下所成長的外延膜的質(zhì)量要比大氣壓下成長的膜的質(zhì)童更高并且自摻雜量也更少。許多在中、低真空規(guī)模進(jìn)行的工藝還霜要運(yùn)用有毒、有害或有腐蝕性的蒸氣。因而在規(guī)劃、作業(yè)和維護(hù)這類體系時要特別注意保證操作人員的安全和維護(hù)設(shè)備。 這些薄膜的淀積和蝕刻工藝所跨過的壓強(qiáng)規(guī)模和氣體的流量規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出任何一種泵的才干。每一種工藝的壓強(qiáng)規(guī)模是由該工藝的物理性質(zhì)所決議的。例如，要比及壓強(qiáng)高到能激起起自我克制輝光放電時才干開端進(jìn)行濺射，但這種壓強(qiáng)又需要適當(dāng)?shù)氐停篂R射資料在到達(dá)陽極之前不與氣體發(fā)作過多的磕碰。在這些工藝中，各種不同用處所需要的氣體流量規(guī)模為10至106Pa·L/s。對某些工藝而言，大流量能夠稀釋和彌補(bǔ)反響物質(zhì)并可及時沖洗掉反響生成物和其它雜質(zhì)，而在另一些工藝中，大的流量首要是用來將雜質(zhì)沖洗掉。機(jī)械泵、羅茨泵和節(jié)省的高真空泵的壓強(qiáng)一抽速規(guī)模是很不相同的。旋片泵或滑閥泵能抽到濺射壓強(qiáng)規(guī)模并且還能保留必定的抽速，但低于l5Pa時一般的小日徑粗抽管道已處于自在分子流狀況，此刻或許會有大量的油燕氣返流。抽速高達(dá)200至300m3/h的旋片泵或滑閻泵都是經(jīng)濟(jì)的，并能對抽速低于該值和壓強(qiáng)高予15至2OPa的規(guī)模內(nèi)的一切工藝提供有用的抽氣。
　　
　　中低真空體系
　　
　　減壓條件下的活動氣體環(huán)境已用于低壓化學(xué)蒸騰淀積、減壓外延和幾種等離子體工藝進(jìn)程。一切這些工藝的一起環(huán)節(jié)是抽除有害氣體。機(jī)械泵和羅茨泵很適用于堅(jiān)持10至104Pa規(guī)模的動態(tài)壓強(qiáng)。在低壓化學(xué)蒸騰淀積和等離子體工藝進(jìn)程中，經(jīng)過反響室的氣流首要用來接連彌補(bǔ)在成長或蝕刻進(jìn)程中所耗費(fèi)掉的反響劑。例如，在每批100片直徑76mm的基片的兩面上以20 nm/min的成長速率來成長膜層的多晶硅淀積時，一般要求300Pa·L/s的流量。氣體的耗費(fèi)率和基片的數(shù)、真空室的面積、膜層的成長速率和氣體反響劑的稀釋度與耗費(fèi)量有關(guān)。
　　
　　在某些商用減壓外延工藝中，大的氣流量稀釋反響劑以進(jìn)行成長而不是蝕刻。在低壓強(qiáng)下外延硅時，300Pa·L/s的反響劑氣體流一般需要用105Pa·L/s左右的氫氣來進(jìn)行稀釋，并流過103至104帕壓強(qiáng)的反響室。減壓外延是一個相當(dāng)新的技能，關(guān)于工藝進(jìn)程的首要部分將堅(jiān)持這樣巨細(xì)的載氣流量這一點(diǎn)是不清楚的。
　　
　　高真空條件下剩余氣體的處理
　　
　　用于日常氣體剖析作業(yè)的剩余氣體剖析器的探頭是安裝在作業(yè)室的法蘭口上的。透常在探頭和真空室之間裝一個閥門，以便在真空室常常放入空氣時使電子倍增器能堅(jiān)持清潔。這一點(diǎn)對鈹-銅電子倍增器尤為重要。探頭應(yīng)該放在被監(jiān)側(cè)容積中能取得靈敏度的地方。假如這種儀器是用來.監(jiān)側(cè)束流或蒸騰物質(zhì)的流速的，那就有必要安放在直接能射到的位凳上。的辦法是把探頭裝在真空室內(nèi)，并把它的進(jìn)口屏蔽起來，使束流射到離子源的一個小規(guī)模上。這樣的屏蔽可減少離子源和有關(guān)的陶瓷絕緣子的污染。當(dāng)剩余氣體剖析器作業(yè)時應(yīng)關(guān)掉B一A電離規(guī)管。高真空規(guī)模內(nèi)，在電離規(guī)鄰近因離子炮擊而構(gòu)成的外表解吸會使整個本底氣體密度增大。在超高真空規(guī)模內(nèi).惰性氣體能被電離抽除，而氫和質(zhì)量數(shù)為28的氣體可用電子炮擊的辦法使其解吸廣’勺。假如體系是偏要進(jìn)行烘烤或許孺要在升溫的情況下進(jìn)行作業(yè)，那么質(zhì)潛計(jì)探頭應(yīng)該在相同的溫度下或許在更高沮度下進(jìn)行烘烤、以免遭到集合在冷的外表上的可凝蒸氣的污染。貓要烘烤對電子倍增器的選擇是有影晌的。裝有管型電子倍增器的質(zhì)譜計(jì)探頭能夠烘烤到-320℃，并能在高達(dá)1500C的溫度下作業(yè)，而裝有核一銀倍增器的探頭一般能洪烤到4000℃左右，并能在高達(dá)1850C的溫度下作業(yè)，這種退度約束是由管型電子倍增器所用的資料和鐵-銅倍增中玻璃封裝電阻的資料所決議的。此外，在分散泵抽氣體系中只需不必硅基泵作業(yè)液而選用聚苯醚或全氟醚就可進(jìn)一步防止探頭和倍增器受污染。硅基泵作業(yè)液在電子炮擊下會聚合構(gòu)成絕緣層，因此，譜線中沒有泵作業(yè)液的碎片并不意味著外表上投有聚合物膜存在。當(dāng)剩余氣體剖析器在一個未烘烤的體系中初度作業(yè)時，由燈絲發(fā)出的熱量會使鄰近的外表升溫而出氣。作業(yè)30到60min今后，這些外表就會到達(dá)熱平衡。陶瓷絕緣件常常會呈現(xiàn)一種“回憶效應(yīng)”，即它們在露出于碳?xì)浠衔铩⒎锘蚵然锏恼魵庵泻螅瑫舆B不斷地放出這些蒸氣的碎片。當(dāng)把質(zhì)A計(jì)探頭從一個體系移到另一個體系上時，這種回憶效應(yīng)常常會干擾剖析作業(yè)。用在1100℃下進(jìn)行真空烘烤的辦法能很簡單地把離子源整理潔凈。用鎢、數(shù)牡銥和鋅制造的燈絲均適用于剩余氣體剖析器。鎢燈絲雖然會產(chǎn)生大量的一氧化碳和二氧化碳，但關(guān)于一般的作業(yè)仍是運(yùn)用鎢燈絲為好。錸燈絲不好碳?xì)浠衔锲鹱饔谩ｋm然敷牡銥燈絲在被碳?xì)浠衔锘螓u化碳污染今后其發(fā)射特性簡單改動，但它卻合適作業(yè)在氧氣中。象在電離規(guī)中那樣，當(dāng)發(fā)作瞬間真空損壞時，選用敷欽銥或“非焚毀，型燈絲是很有益的。選用示波器和主動記錄儀可簡化數(shù)據(jù)的收集。在記錄譜圖曾經(jīng)，可方便地先用示波器來觀察所孺要的質(zhì)童規(guī)模和增益，并且用該儀器檢側(cè)瞬態(tài)徽漏時，示波器也是*的。有必要記住，假如所加的電壓太高，那么當(dāng)壓強(qiáng)高于10-8Pa時，電子倍增器就會飽滿。應(yīng)該用下降電壓的加法下降倍增器的增益，從而使大的離子流處于倍增器的線性規(guī)模以內(nèi)。因?yàn)榈碗娏鞲咴鲆娣糯笃鞯臅r間常數(shù)很長，因而對極小信號的丈量應(yīng)當(dāng)以大約1μ/s或更慢的速度在主動記錄儀上緩慢地進(jìn)行。渦輪分子泵應(yīng)和一切高增益放大器一般所運(yùn)用的辦法相同接地。
　　
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