Введение к работе
Актуальность темы. Вакуумное технологическое оборудование (П'Ю) широко используется во многих отраслях промышленности: электронной, приборостроении, машиностроении, химической, а также в медицине, строительстве и ряде других. Одним из путей повышения качества изделии, обрабатываемых в вакууме, является ужесточение требований к состоянию их поверхности, а именно - присутствию на ней привнесенных в процессе хранения, транспортирования и обработки мелкодисперсных частиц (МДЧ). При производстве изделий электронной техники в настоящее время подлежат контролю частицы размером в сотые доли микрометра. МДЧ критических размеров изменяют геометрические, оптические, электрические и другие характеристики поверхности и приводят к браку выпускаемой продукции. В ряде случаев по вине привносимой дефектности в брак идет до 70% больших ингегральных схем (БИС) и 85% сверхбольших интегральных схем (СБИС).
Требования производственной экологии, расширение диапазона областей использования прешпиошю-стерильных технологий обусловили необходимость работ, ставящих своей целью уменьшение привносимой дефектности выпускаемых изделий.
Как показывает практика, усилия, предпринимаемые для предотвращения попадания микрочастиц на предварительно очишешгую поверхность изделий, не гарантируют ігх отсутствия на поверхности в момент обработки, т.к. между очисткой и обработкой изделие подвергается воздействию потоков МДЧ, например, во время откачки вакуумной камеры. Поэтому перспективным путем уменьшения привносимой дефектности изделий является удаление микрочастиц с их поверхности непосредственно в объеме вакуумной камеры перед обработкой (нанесением пленок, травлением слоев, ионным легированием и т.п.).
Анализ работ, посвященных удалению МДЧ с поверхности, свидетельствует об отсутствии систематизации методов отрыва часгиц, инженерных методик расчета режимов работы и рекомендаций по созданию устройств, обеспечивающих удаление МДЧ с обрабатываемых поверхностей.
Поэтому целью данной работы является научное обоснование методов удаления мелкодисперсных частиц размером (),01...1()() мкм с поверхностей изделий в вакуумных камерах, а также выбор наиболее рациональных из них.
Для достижения указанной цели были решены следующие задачи: и проанализированы и дополнены основные закономерности процесса удаления микрочастиц с поверхностей в вакууме;
и проведено теоретическое исследование различных способов воздействия на микрочастицы, находящиеся на поверхностях, в условиях вакуума: в экспериментально проверены основные теоретические положения; в создана методика расчета и выбора параметров устройств удаления микрочастиц с поверхностей в вакууме.
На защиту выносятся: 1. Физические и математические модели процессов удаления МДЧ с поверхностей в вакууме;
2.Результаты экспериментальных исследовании способов уменьшения уровня привносимой дефектности поверхностей в вакууме;
3.Методика расчета и выбора параметров устройств удаления микрочастиц с поверхностей для ВТО.
Научная новизна работы состоит в следующем:
разработана математическая модель процесса эффективною удаления, микрочастиц с поверхностей в ВТО перед оператшями нанесения тонких пленок, ионного травления и т.п.:
выявлена и аналитически описана взаимосвязь между наиболее эффективными способами удаления микрочастиц (аэродинамическим, аэрозольным и
инерционным) и параметрами ВТО (пнутрпкамерным даплением и давлением напускаемого в камеру і ага, температурой очищаемой поверхности, ее расположением и камере, лиамелром наїекаїеля, рачмером бомбардирующих МДЧ азронільшлх частиц, характеристиками лазерного излучения и рядом друпгх);
а теоретически и жсперимеїпально установлены наиболее рациональные режимы удаления микрочастиц меюдом одновременного уменьшения силы адгезіт и увеличения внешних сил. отрывающих микрочастицы от
ПОПерXI юс гей.
-Практическая значимость работы заключается в: а разработке рекомендаций по конструированию и выбору режимов работы устройств удаления привнесенных микрочастиц п вакуумном технологическом оборудовании,
а создании алгоршма расчет параметров и режимов работы устройств удаления микрочастиц в вакууме.
о возможносш использования экспериментального стенда в учебном процессе сіудешами специальности "'Электронное машиностроение".
Методы исследований. Теоретические исследования проводились п соответствии с методами математической физики, изложенными в работах A.M.Тихонова и А.А.Самарского, и базировались на основных положениях механики аэрозолей Н.А.Ф>кса, газодинамики Т.Н. Абрамовича, теориях упругости Л.Д.Лаплау и ТІ.М.Лифмшиа, адгезии А.Д.Зимона, на работах по проектированию чистых производственных помещений В И.Ушакова, В.М.Редина. В.И.Каракеяна и на работах по созданию вакуумною технологического оборудования А.Т.Александровой, В.В.Одинокова, Л.И.Ковалева, Ю.В.Панфилова, ІІ.А.Деу.іина и других авторов
Окспсримешальпые исследования режимов удаления МДЧ осуществлялись на специально разработанном стенде, оенашенном современной
контрольно-измерительной аппаратурой. Проведение и обработка результатов экспериментов, оценка их точности и достоверности выполнялись с применением теории вероятностей и математической статистики.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на восьми научно-технических конференциях и на заседаниях кафедры "Электронное машиностроение" МГТУ им. Н.Э.Баумана.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 печатных работ и получено положигельное решение по заявке на изобрегение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 80 наименований и приложений. Робота содержит 182 страницы, 22 таблицы и 71 иллюстрацию.