CN104195524B - 一种气相沉积清理行星盘的系统及其清洗方法 - Google Patents

一种气相沉积清理行星盘的系统及其清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气相沉积清理行星盘的系统及其清洗方法,属于芯片工装设备领域。包括蒸发机台、冷泵、机械泵、高压柜和晶控仪,所述的蒸发机台包括钟罩,所述的钟罩将三角架、轨道、行星盘、烘烤灯和电子枪封闭在钟罩内部形成腔体,钟罩内部的腔体与外部的氦气压缩机、冷泵、机械泵和高压柜连接。在系统中使用旋转电机系统,使用圆周形的轨道。在旋转过程中对行星盘进行气相沉积,沉积表面均匀光滑。使用物理方法的气相沉积方法,使用镍和铝进行气相沉积,对环境无影响,环保无污染,仪器的使用寿命长,耗时短,效率高。

Description

一种气相沉积清理行星盘的系统及其清洗方法
技术领域
本发明涉及芯片设备领域,更具体地说,涉及一种气相沉积清理行星盘的系统及其清洗方法。
背景技术
随着微电子技术的日新月异,蒸发机台进行工艺生产是目前的主流,那就不可避免的出现蒸发机台的工装夹具的定期的清理清洁的问题。目前清理的方法主要有以下几种:
1.化学溶液浸泡法。使用硫酸、盐酸、双氧水等按照一定的比例进行配置溶液,然后将行星盘放置在溶液中浸泡一周左右,再进行表面清洁。这种方法目前使用的比较多,需要两套工装,周期比较长,使用的溶剂配置比较严格,量大,对行星盘的安装基片的端面会有腐蚀作用,使用寿命比较短,配置溶液对环境影响大,需要设置专业的排风装置和废液处理装置。
2.物理直接去除法。使用锤子和錾子,直接对行星盘的内部沉积金属进行去除,方法比较粗暴,在没有其他方法和备用的行星盘时,为了尽快投入生产,只能使用此法。该法对行星盘的伤害比较大,容易产生形变,使用寿命比较短。同时清理人员的工作强度很大,一套行星盘三只,6名操作者需要清理4~6小时才能处理干净。
综上所述的化学和物理方法,对工装夹具的清理时间长,清理人员的强度大,且清理容易造成仪器损伤,对环境影响较大。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的工装夹具清理难度大、耗时长、易造成仪器损害、对环境影响大的问题,本发明提供了一种气相沉积清理行星盘的系统及其清洗方法。它可以实现在短时间内轻松去除工装夹具上沉积的金属物,不伤害工装夹具,对环境影响小。
2.技术方案
一种气相沉积清理行星盘的系统,包括蒸发机台、冷泵、机械泵、高压柜和晶控仪,蒸发机台包括钟罩,所述的钟罩将三角架、轨道、行星盘、烘烤灯和电子枪封闭在钟罩内部形成腔体,腔体底部设置有密封圈,所述的钟罩与三角架连接,三角架和轨道相连接,行星盘通过悬臂与三角架连接,行星盘的边缘与轨道相切连接,轨道上表面设置有烘烤灯,轨道正下方设置有电子枪。
钟罩内部的腔体与外部的冷泵、机械泵和高压柜相连通,氦气压缩机和真空表分别与冷泵相连接,钟罩顶部设置有旋转电机,晶控仪的测试探头设置于钟罩顶部,晶控仪通过数据线与钟罩顶部的测试探头相连接。
更进一步的,所述的旋转电机的转轴上设置有齿轮,齿轮与从动轮连接,从动轮上安装锅罩,锅罩通过拨钩与三角架连接。
更进一步的,钟罩内部的腔体通过管道与机械泵连接,管道上设置有阀门。
更进一步的,轨道为圆周形。
更进一步的,电子枪内设置有两个坩埚,坩埚上方设置有挡板,坩埚内放置有需要蒸镀的金属。
更进一步的,电子枪内坩埚蒸镀的金属为镍和铝。
一种采用气相沉积清理行星盘的系统清理行星盘的清洗方法,其步骤为:
(a)选取行星盘,观察内表面光洁度,表面光洁则为新的行星盘,径直进行后续步骤的气相沉积的防护处理;若表面不光洁,为已经使用过的行星盘,需要先进行预处理,用角磨机安装上抛光片对行星盘内表面进行清洁和抛光,清洁和抛光依次进行,使得行星盘上没有残留的金属镀层;
(b)将清理完的行星盘放入蒸发机台内的三角架上,在电子枪的一个坩埚内放上50~80克的镍金属,另一坩埚内放上40~60克的铝金属,盖上钟罩,使用氦气压缩机、冷泵、机械泵抽真空直至真空表显示为4×10-6Torr,停止抽真空;
(c)开启旋转电机使行星盘在真空的腔体内沿着轨道进行圆周形切向旋转,打开烘烤灯,烘烤灯对钟罩真空的腔体和行星盘进行加热,腔体内的水汽进行散发,散发的水汽被冷泵吸收,当温度升到200℃时,保持10分钟,抽真空到达2×10-6Torr,将温度保持在120℃;
(d)打开高压控制柜开关,使用电子枪对放置有镍的坩埚进行镍锅蒸镀,对镍金属进行熔料,当坩埚内部的镍金属全部熔化后,打开档板,对行星盘的内表面进行镍的气相沉积,保持晶控仪显示的气相沉积速率为15%,当晶控仪显示膜厚在时,停止镀镍,为埃米,晶控仪主要以此单位作为计量,即10-6m;然后对含有铝的坩锅进行蒸镀,对铝金属进行熔料,当坩埚内部的铝金属全部熔化后,打开档板,对行星盘的内表面进行铝的气相沉积,保持晶控仪显示的气相沉积速率为20%,当晶控仪显示膜厚在时,即3×10- 7m,停止镀铝,等待温度降至50℃;
(e)温度降低到50℃后,关闭机械泵与钟罩真空腔体阀门,对钟罩真空腔体内充入氮气,等腔体内气压为正压时,腔体底部的密封圈无密封效果,腔体开始向外排气,打开钟罩,取出行星盘,观察行星盘表面是否光滑,表面光滑即完成对行星盘的清洗。
更进一步的,步骤(a)中需要进行清理的行星盘厚度为1.5~2mm。
更进一步的,步骤(a)中清洁和抛光需要两种抛光片,清洁使用120#抛光片,抛光使用W14的抛光片。
3.有益效果
相比于现有技术,本发明的优点在于:
(1)使用物理方法的气相沉积方法,使用镍和铝进行气相沉积,避免了使用化学物质,对环境无影响,环保无污染;避免了化学浸泡法和直接去除法会导致工装夹具损伤,有效的保护了工装夹具,使得仪器的使用寿命长;
(2)在工装夹具表面形成分离层,减少了工序,相对于直接去除法,劳动强度大大降低;与化学浸泡法的耗时长,与传统方法需要耗时4~6小时相比,本方法耗时仅需1小时,效率大大提高;
(3)在系统中使用旋转电机系统,使用圆周形轨道,在旋转过程中对行星盘进行气相沉积,沉积表面均匀、光滑,与普通的化学浸泡法和直接去除法相比,其效果优越,处理效果好。
附图说明
图1为蒸发镀膜设备示意图。
图中标号说明:
1、钟罩;2、三角架;3、轨道;4、行星盘;5、烘烤灯;6、电子枪;7、真空表;8、氦气压缩机;9、冷泵;10、机械泵;11、晶控仪;12、高压柜。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例,对发明作详细描述。
实施例
如图1所示,一种气相沉积清理行星盘的系统,包括蒸发机台、冷泵9、机械泵10、高压柜12和晶控仪11,蒸发机台包括钟罩1,钟罩1将三角架2、轨道3、行星盘4、烘烤灯5、和电子枪6封闭在钟罩1内部形成腔体。钟罩1是可以产生真空的腔体,腔体底部设置有密封圈。钟罩1与三角架2连接,三角架2和轨道3相连接,行星盘4通过悬臂与三角架2连接,行星盘4的边缘与轨道3相切连接,轨道3上表面设置有烘烤灯5,烘烤灯5有利于行星盘4及腔内的水汽的蒸发,使行星盘4气相沉积更可靠,轨道3正下方设置有电子枪6,电子枪6内设置有两个坩埚,坩埚上方设置有挡板,坩埚内放置有需要蒸镀的金属,两个坩埚分别放置镍和铝,轨道3为圆周形,以供行星盘4在清理时候相切于轨道3做圆周运行;
腔体真空依靠机械泵10抽真空到低真空,然后使用氦气压缩机8给冷泵9提供制冷源,在冷泵9的作用下,使腔内形成高真空,共同作用下对腔体形成真空状态,为行星盘4气相沉积提供真空条件,满足金属蒸镀的条件。钟罩1内部的腔体与外部的冷泵9、机械泵10和高压柜12相连通,钟罩1内部的腔体通过管道与机械泵10连接,管道上设置有阀门。氦气压缩机8和真空表7分别与冷泵9相连接,钟罩1顶部设置有旋转电机,晶控仪11的测试探头设置于钟罩1顶部,晶控仪11通过数据线与钟罩1顶部的测试探头相连接。
钟罩1顶部设置有旋转电机,旋转电机的转轴上设置有齿轮,齿轮与从动轮连接,从动轮上安装锅罩,锅罩通过拨钩与三角架2连接,带动三角架2的旋转,行星盘4放置在三角架2上,通过悬背让行星盘4沿着圆周形轨道3做切向旋转运动,这样有利于行星盘4在气相沉积时保证其表面均匀。
一种采用气相沉积清理行星盘系统清理行星盘的清洗方法,其步骤为:
(a)选取行星盘4,观察内表面光洁度,观察行星盘4使用情况,厚度一般在1.5~2mm时,需要清腔一次,若太厚会不太容易翘动,太薄镀层间的拉力太小,都会增加清理难度,其表面不光洁。在行星盘4厚度过高的时候,可以在清理前使用一字螺丝刀,沿着行星盘4边缘有裂缝的地方插进去,用力向外拨,多找几个点重复向外拨,内部的镀层会整体脱落下来;再进行清理,以确保清理时比较容易。此次需要进行清理的行星盘4厚度为2mm,为已经使用过的行星盘4,需要先进行预处理,用角磨机安装上抛光片对行星盘4内表面进行清洁和抛光,抛光设备包括角磨机、磨砂片。对行星盘4进行抛光处理,有利于金属沉积物的剥离效果形成,清洁和抛光依次进行,角磨机安装上120#抛光片对行星盘4内表面进行清洁,最后再使用W14的抛光片进行抛光,确保行星盘4上没有残留的金属镀层;
(b)将清理完的行星盘4放入蒸发机台内的三角架2上,在电子枪6的一个坩埚内放上60克的镍金属,另一坩埚内放上50克的铝金属,盖上钟罩1,使用氦气压缩机8、冷泵9、机械泵10抽真空直至真空表7显示为4×10-6Torr,停止抽真空;
(c)开启旋转电机使行星盘4在真空的腔体内沿着轨道3进行圆周形切向旋转,打开烘烤灯5,烘烤灯5对钟罩1真空的腔体和行星盘4进行加热,腔体内的水汽进行散发,散发的水汽被冷泵9吸收,当温度升到200℃时,保持10分钟,抽真空到达2×10-6Torr,将温度保持在120℃;
(d)金属蒸镀是在高真空的条件下,通过高压柜12给电子枪6提供电子发射能量使金属熔化,形成自由金属原子,遇到温度较低的工装就会吸附在表面形成金属层,其厚度则是由晶控仪11进行控制。打开高压柜12开关,使用电子枪6对放置有镍的坩埚进行镍锅蒸镀,对镍金属进行熔料,当坩埚内部的镍金属全部熔化后,打开档板,对行星盘4的内表面进行镍的气相沉积,保持晶控仪11显示的气相沉积速率为15%,当晶控仪显示膜厚在时,停止镀镍,为埃米,晶控仪主要以此单位作为计量,即10-6m;然后对含有铝的坩锅进行蒸镀,对铝金属进行熔料,当坩埚内部的铝金属全部熔化后,打开档板,对行星盘4的内表面进行铝的气相沉积,保持晶控仪11显示的气相沉积速率为20%,当晶控仪11显示膜厚在即3×10-7m时,停止镀铝,等待温度降至50℃;
(e)温度降低到50℃后,关闭机械泵10与钟罩1真空腔体阀门,对钟罩1真空腔体内充入氮气,等腔体内气压为正压时,腔体底部的密封圈无密封效果,腔体开始向外排气,打开钟罩1,取出行星盘4,观察行星盘4表面是否光滑,观察表面有没有翘皮情况,表面光滑即可,表面光滑即完成对行星盘4的清洗。
本方法用物理方法的气相沉积方法,使用镍和铝进行气相沉积,避免了使用化学物质,对环境无影响,环保无污染,避免了化学浸泡法和直接去除法会导致工装夹具损伤,有效的保护了工装夹具,使得仪器的使用寿命长。在工装夹具表面形成分离层,减少了工序,相对于直接去除法,劳动强度大大降低;与化学浸泡法的耗时长,与传统方法需要耗时4~6小时相比,本方法耗时仅需1小时,效率大大提高;
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种气相沉积清理行星盘的系统,其特征在于:包括蒸发机台、冷泵(9)、机械泵(10)、高压柜(12)和晶控仪(11),蒸发机台包括钟罩(1),所述的钟罩(1)将三角架(2)、轨道(3)、行星盘(4)、烘烤灯(5)和电子枪(6)封闭在钟罩(1)内部形成腔体,腔体底部设置有密封圈,所述的钟罩(1)与三角架(2)连接,三角架(2)和轨道(3)相连接,行星盘(4)通过悬臂与三角架(2)连接,行星盘(4)的边缘与轨道(3)相切连接,轨道(3)上表面设置有烘烤灯(5),轨道(3)正下方设置有电子枪(6);
钟罩(1)内部的腔体与外部的冷泵(9)、机械泵(10)和高压柜(12)相连通,氦气压缩机(8)和真空表(7)分别与冷泵(9)相连接,钟罩(1)顶部设置有旋转电机,晶控仪(11)的测试探头设置于钟罩(1)顶部,晶控仪(11)通过数据线与钟罩(1)顶部的测试探头相连接,所述的旋转电机的转轴上设置有齿轮,齿轮与从动轮连接,从动轮上安装锅罩,锅罩通过拨钩与三角架(2)连接,所述的轨道(3)为圆周形。
2.根据权利要求1所述的一种气相沉积清理行星盘的系统,其特征在于:钟罩(1)内部的腔体通过管道与机械泵(10)连接,管道上设置有阀门。
3.根据权利要求1所述的一种气相沉积清理行星盘的系统,其特征在于:所述的电子枪(6)内设置有两个坩埚,坩埚上方设置有挡板,坩埚内放置有需要蒸镀的金属。
4.根据权利要求3所述的一种气相沉积清理行星盘系统,其特征在于:所述的电子枪(6)内坩埚蒸镀的金属为镍和铝。
5.一种采用权利要求1所述的系统清理行星盘的清洗方法,其步骤为:
(a)选取行星盘(4),观察内表面光洁度,表面光洁则为新的行星盘(4),径直进行后续步骤的气相沉积的防护处理;若表面不光洁,为已经使用过的行星盘(4),需要先进行预处理,用角磨机安装上抛光片对行星盘(4)内表面进行清洁和抛光,清洁和抛光依次进行,使得行星盘(4)上没有残留的金属镀层;
(b)将清理完的行星盘(4)放入蒸发机台内的三角架(2)上,在电子枪(6)的一个坩埚内放上50~80克的镍金属,另一坩埚内放上40~60克的铝金属,盖上钟罩(1),使用氦气压缩机(8)、冷泵(9)、机械泵(10)抽真空直至真空表(7)显示为4×10-6Torr,停止抽真空;
(c)开启旋转电机使行星盘(4)在真空的腔体内沿着轨道(3)进行圆周形切向旋转,打开烘烤灯(5),烘烤灯(5)对钟罩(1)真空的腔体和行星盘(4)进行加热,腔体内的水汽进行散发,散发的水汽被冷泵(9)吸收,当温度升到200℃时,保持10分钟,抽真空到达2×10- 6Torr,将温度保持在120℃;
(d)打开高压柜(12)开关,使用电子枪(6)对放置有镍的坩埚进行镍锅蒸镀,对镍金属进行熔料,当坩埚内部的镍金属全部熔化后,打开档板,对行星盘(4)的内表面进行镍的气相沉积,保持晶控仪(11)显示的气相沉积速率为15%,当晶控仪(11)显示膜厚在时,即10-6m时,停止镀镍;然后对含有铝的坩锅进行蒸镀,对铝金属进行熔料,当坩埚内部的铝金属全部熔化后,打开档板,对行星盘(4)的内表面进行铝的气相沉积,保持晶控仪(11)显示的气相沉积速率为20%,当晶控仪(11)显示膜厚在即3×10-7m时,停止镀铝,等待温度降至50℃;
(e)温度降低到50℃后,关闭机械泵(10)与钟罩(1)真空腔体阀门,对钟罩(1)真空腔体内充入氮气,等腔体内气压为正压时,腔体底部的密封圈无密封效果,腔体开始向外排气,打开钟罩(1),取出行星盘(4),观察行星盘(4)表面是否光滑,表面光滑即完成对行星盘(4)的清洗。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述的步骤(a)中需要进行清理的行星盘(4)厚度为1.5~2mm。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:步骤(a)中清洁和抛光使用两种抛光片,清洁使用120#抛光片,抛光使用W14的抛光片。
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