ром 2. Подача приготовленной смеси и технологический объем производится с помощью игольчатого натекателя 4.

Запорно-регулирующая аппаратура. В газовых системах применяются разнообразные клапаны, нентили, дроссели, натекатели, посредством которых ведется распределение газов по каналам, регулировка их давления ц расхода. Эта аппаратура делится на две группы.

К первой группе относится аппаратура, устанавливаемая на трубопроводах технических и продувочных газов: обеспыленного воздуха, азота, аргона, нодо-рода. Эта аппаратура изготавливается по ГОСТ 5761-74, ГОСТ 10421-75 из нержавеющей стали с уплотняющими элементами из кислотостойких резин и фторопласта.

Ко второй группе относится аппаратура, устанавливаемая в линиях реакционных газов и чистого водорода, а также в линиях ПГС, содержащих пары жидких диффузантов. К ней предъявляются особые требования по чистоте н герметичности. Все металлические элементы этих конструкций выполнены нз коррозионно-стойких сталей, а в аппаратуре, проводящей ПГС, - из фторопласта.

Клапаны. В автоматизированных технологических установках чаще нсего применяют клапаны с электромагнитным или пневматическим приводом. Рабочее положение электромагнитного клапана (рис. 6.19) вертикальное, отклонение от вертикали не более ±10°. В исходном положении (клапан закрыт) электромагнитный привод 1 не включен, выходное отверстие клапана перекрыто затвором 4. прижатым к седлу пружиной 3. При включении тока электромагнит 1 втягивает якорь 2 вверх, соединяя выходной канал с входным.

Внутренняя поверхность клапанов, соприкасающаяся с агрессивными средами, изготовлена нз фторопласта. Клапаны имеют фторопластовый корпус, армированный металлом, затвор вместе с сильфоном (рис. 6.19) или мембраной изготовлены в виде единой детали.

Для сокращения длин трубопроводов и числа соединений применяются блоки клапанов, имеющих единый корпус, внутри которого выполнена необходимая газовая разводка.

Вентили отличаются от клапанов, работающих по принципу открыто-закрыто , тем, что они позволяют не только перекрывать технологические каналы, но и регулировать давление и расход газов и жидкостей за счет применения ручного винтового привода. К вентилям, работающим с агрессивными средами, предъявляются те же требования, что и к клапанам, поэтому их конструкции в значительной мере унифицированы: нижняя часть корпуса, запорные элементы, сильфонное уплотнение выполняются из тех же деталей, что и в клапане, показанном на рис. 6.19.

Дроссели используют для точного регулирования перепада давления и расхода газов и агрессивных жидкостей. Для плавного изменения проходного сечения затвора в дросселях применяют редукцию перемещения управляющих элементов. Так, в конструкции, показанной на рис. 6.20, конический затвор 1 дросселя перемещается с помощью дифференциальной винтовой передачи. При вращении рукоятки 6 она не только перемещает винтоной шток 7 с затвором 1, но и сама нвинчивается в крышку 5. В результате за один поворот рукоятки 6 затвор сместится на величину, равную разности шагов двух винтовых пар: руко-

Рис. 6.20. Дроссель Рис. 6.21. Натекатель с дистанционным управле-

ятка 6-винтовой шток 7 и рукоятка 6 - крышка 5. При выполнении шагов этих резьб близкими друг к другу, например 1 и 0,8 мм, можно достичь весьма малого перемещения (0,2 мм) даже при полном повороте управляющей рукоятки. Как и в другой запорно-регулирующей аппаратуре, корпус 2 и разделительная мембрана 4 дросселя, контактирующие с агрессивными средами, изготовлены из фторопласта и удерживаются кольцами 3.

Натекатели служат для создания дозированного потока газа в разрядные объемы источников ионов, в реакционные камеры с пониженным давлением в плазмохимическом оборудовании и т. п.

Автоматизация технологических процессов элионной обработки привела к необходимости создания автоматических натекателей. На рис 6.21 показана конструкция такого натекателя, предназначенного для работы в элионном оборудовании и Магнётронных распылительных системах.

Корпус натекателя 6 герметично крепится к стенке 7 рабочей камеры установки или источника ионов. Основными элементами натекателя являются клапан 11, выполненный из магнитного материала, игла 5, седло 8, ушютнительный элемент 4. Рабочий газ из трубопровода через фильтр 12 и шлицевой паз резьбового штуцера 1 попадает в полость 2, объем которой регулируется положением резьбового штуцера 1. С помощью электромагнитной катушки 3 клапан 11 может втягиваться в полость 2, открывая доступ рабочего газа к отверстию седла 8. Пружина 10 возвращает клапан в закрытое положение.

Через отверстия и седле 8 и гайке 9 рабочий газ попадает в камеру установки. Величина потока газа устанавливается перемещением иглы 5 и штуцера

1, изменяющими соответственно площадь сечения проходного отверстия в седле 8 и соотношение времени открытого и закрытого положения клапана 11. Автоматическая регулировка величины потока рабочего газа для стабилизации тока разряда осуществляется срабатыванием электромагнита 3.

Регуляторы давлений предназначены для поддержания заданного давления в канале за счет дросселирования потока газа. На рис. 6.22 показан регулятор давления с чувствительным элементом в виде диафрагмы 5. Если пружина 8 не сжата, то клапан 3 под действием пружины 2 прижат к седлу 9 и газ, подводимый к каналу 1, не может проходить к отводному каналу 10. При настройке регулятора винтом 7 сжимают пружину 8, она через шток 4 отжимает клапан 3 от седла 9 и образует кольцевую щель, через которую газ проходит в камеру 6 и далее к отводному каналу 10. При изменении давления газа в сети клапан 3, связанный с мембраной, перемещается, при этом изменяется проходное сечение кольцевой щели до наступления нового положения равновесия.

Контрольно-измерительная аппаратура газовых н химико-технологических систем. Измерители расхода. В газовых и химико-технологических системах для измерения расхода наиболее широко используются ротаметры, представляющие собой коническую трубку, в которой свободно перемещается поплавок.

Выходной величиной является высота подъема поплавка, которую можно контролировать визуально по нанесенной на трубку шкале или использовать различные выходные преобразователи. В конструкции ротаметра (рис. 6.23)

Рис. 6.23. Ротаметр для контроля рас- Рис. 6.25. Преобразователь для конт-хода агрессивных сред . роля концентрации газов

использован индукционный преобразователь, позволяющий применять этот расходомер для дистанционного контроля расхода в автоматизированных системах. Поплавок 4 этого ротаметра расположен в конической трубе 3 и соединен длинным стержнем 5 с насадкой 7 из мягкого железа, находящейся в центральном отверстии электромагнита 8. Осевое положение электромагнита 8 регулируется полым винтом 10 и пружиной 6. Труба 3 расположена в корпусе 2 и зафиксирована кольцом 1. Детали ротаметра, соприкасающиеся с агрессивной средой, изготовлены из фторопластовых заготовок. Поплавок 4 вместе со стержнем 5 и сердечником 7, а также трубка 9 из мягкого железа покрыты фторопластом и механической обработкой доведены до точных размеров.

Приборы для измерения давлений. В газовых и гидравлических системах технологического оборудования широко применяются стандартные ма-

нометры различных типов. Они могут использоваться самостоятельно для измерения давлений технических и нейтральных газов, а также в комплекте с разделителями для чистых и агрессивных сред. Детали разделителей, соприкасающиеся с измеряемыми газами и жидкостями, выполнены из сталей ЭИ-702, 12Х18Н10Т или фторопласта, упругие элементы разделителей - мембраны или сильфоны - изготавливают из фторопласта.

В автоматизированных газовых и гидравлических системах используются датчики давления, снабженные различного рода преобразователями перемещений. На рис. 6.24 показан датчик давления, который преобразует перемещение упругого элемента в изменение индуктивности выходного преобразователя. Давление в камере 4 действует на мембрану 3, ее перемещение через шток передается якорю 1 дифференциально-индуктивного преобразователя 2. Катушки преобразователя можно включить в мостовую схему с выходом иа микроамперметр. Погрешность измерений датчика составляет ±2%.

Приборы для контроля концентрации газовых смесей могут быть построены по принципу измерения тепловой мощности, рассеиваемой нагретым газом и зависящей от его теплоемкости и массового расхода. На рис. 6.25 показана схема термоанемометрического преобразователя с чувствительными элементами в виде датчиков температуры - терморезисторов КМТ-14. В канал 3 подается газовая смесь, а в канал 4 - чистый газ, составляющий основу этой смеси. Измерительная схема настраивается так, что при нормальной концентрации смеси разбаланс отсутствует. При изменении содержания анализируемого компонента в смеси меняется ее теплоемкость, равновесие в схеме нарушается и появляется сигнал разбаланса. При настройке преобразователя следует тщательно подбирать пары терморезисторов по электрическим параметрам.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие мотивы вызвали появление различных конструкций механических вакуумных насосов?

2. Какие физические процессы положены в основу работы различных типов высоковакуумных насосов?

3. Чем объясняется многообразие типов вводов движения в вакуум? Почему нельзя обойтись каким-нибудь одним?

4. Для каких технологических процессов необходимо подавать электрический ток в вакуумную камеру?

5. Для чего используются вакуумные клапаны, затворы, натекатели?

6. Какие процессы, происходящие в вакууме, необходимо контролировать и какая аппаратура используется для этого?

7. Перечислите основные функции элементов газовых систем и химико-технологической аппаратуры.

8. Опишите конструкции устройств для приготовления ПГС.

9. Сравните конструкции узлов запорио-регулирующей аппаратуры, применяемой в вакуумных и газовых системах в химико-технологическом оборудовании.

10. Опишите конструкции устройств контрольно-измерительной аппаратуры газовых и химико-технологических систем.

Часть 3 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ

ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ИС В МИКРОЛИТОГРАФИИ

Глава 7 ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОШАБЛОНОВ И ФОТОЛИТОГРАФИИ

7.1. ВАРИАНТЫ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОИЗОБРАЖЕНИИ, ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОШАБЛОНОВ

Современное производство ИС предъявляет к оборудованию микролитографии ряд весьма жестких требований. Процесс микролитографии повторяется при обработке каждой подложки многократно (до 10-12 раз), при этом минимальные размеры элементов по крайней мере трети формируемых слоев могут составлять 1 ... 2 мкм и менее с допуском ±10%. Топологические рисунки слоев должны совмещаться с погрешностью не хуже 0,5 ... 1 мкм (в ряде случаев 0,1 ... ... 0,5 мкм) в пределах каждого модуля с размерами 3 ... 20 мм на подложках диаметром до 100 ... 150 мм. Кроме того, необходимо свести к минимуму дефекты формируемой резистивной маски, обеспечить достижение минимальной удельной трудоемкости и себестоимости изделий.

Столь жесткие, зачастую беспрецедентные в современной технике, требования явились причиной поисков оптимальных для каждого этапа процесса способов обработки. Это, в свою очередь, привело к разработке различных вариантов технологического оборудования для каждого этапа микролитографии.

Рассмотренные в гл. 3 и § 5.2 методы и промышленное оборудование для очистки подложек, ианесеиия, термообработки и проявления фоторезиста, травления технологических слоев и удаления фоторезиста являются универсальными и могут использоваться для различных видов микролитографии.

Особое место в комплексе операций микролитографии занимает формирование скрытого изображения элементов ИС в слое фоторезиста при его локальном экспонировании. Эта операция является одной из важнейших и наиболее сложных операций микролитографии. Микро- и нанометровые размеры элементов, десятки и сотни тысяч элементов в каждом модуле, десятки и сотни модулей на каждой подложке, размеры которой превышают размеры отдельных элементов в десятки тысяч раз, - все это ставит задачу формирования таких изображений в ряд наиболее сложных проблем современной науки и техники. Эта задача еще более усложняется при второй и последующих литографиях, когда