ITMI990744A1 - Metodo per aumentare la produttivita' di processi di deposizione di strati sottili su un substrato e dispositivi getter per la realizzazione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“METODO PER AUMENTARE LA PRODUTTIVITÀ DI PROCESSI DI DEPOSIZIONE DI STRATI SOTTILI SU UN SUBSTRATO E DISPOSITIVI GETTER PER LA REALIZZAZIONE DEL METODO”

La presente invenzione si riferisce ad un metodo per aumentare la produttività di processi di deposizione di strati sottili su un substrato e ai dispositivi getter per la realizzazione del metodo.

I processi di deposizione di strati sottili su substrato trovano ampia applicazione in vari settori industriali. Per esempio, questi processi sono alla base della produzione di circuiti elettronici integrati (indicati nel settore anche come ICs); dei supporti per la memorizzazione di informazioni, come i CD (in cui un sottile strato di alluminio viene depositato su un substrato di una plastica trasparente) o gli hard-disk dei computer (in cui su un supporto generalmente di alluminio viene depositato un materiale magnetico); degli schermi piatti; infine, i processi di deposizione di strati sottili sono impiegati nel settore emergente dei dispositivi micromeccanici, prodotti con tecniche del tutto analoghe a quelle impiegate nella produzione di ICs.

I principali processi industriali di deposizione di strati sottili sono la deposizione chimica da fase vapore e la deposizione fisica da fase vapore, meglio note nel settore rispettivamente con le definizioni inglesi “Chemical Vapor Deposition” e “Physical Vapor Deposition”, o con gli acronimi “CVD” e “PVD”.

Nei processi CVD due o più specie gassose vengono fatte reagire in una camera evacuata in cui è presente un substrato; nella reazione si forma un prodotto solido che si deposita sul substrato sotto forma di uno strato sottile. La pressione a cui deve essere evacuata la camera può variare sensibilmente in diversi processi CVD; alcuni di questi (definiti a bassa pressione o ad ultra alto vuoto) possono richiedere evacuazioni iniziali della camera a valori di pressione di 10<- >- 10 mbar; nel seguito, con l’indicazione di processi CVD ci si riferirà sempre a questi ultimi.

Con la sigla PVD si indicano in realtà una serie di possibili tecniche alternative. Tutte queste tecniche hanno però in comune le seguenti caratteristiche:

- per la produzione dello strato sottile viene impiegato un bersaglio (comunemente indicato nel settore con la dizione inglese “target”) del materiale che si vuole depositare, avente generalmente la forma di un basso cilindro, che viene posizionato nella camera di fronte al substrato e parallelo a questo;

- la camera viene prima evacuata ed in seguito riempita con un’atmosfera di un gas nobile, generalmente argon, ad una pressione di 10 - 10<- >mbar; applicando una differenza di potenziale di qualche migliaio di volt tra i supporti del substrato e del target (di modo che quest’ultimo si trovi a potenziale catodico), nella zona tra substrato e target si crea un plasma di elettroni e ioni Ar<+>; questi ioni vengono accelerati dal campo elettrico verso il target causandone l’erosione per impatto; le specie (generalmente atomi o “grappoli” di atomi) derivate dall’erosione del target si depositano sul substrato (così come sulle altre superfici disponibili) formando lo strato sottile.

Ogni processo può comprendere più fasi di deposizione di strati sottili, ed esistono anche processi ibridi, che comprendono sia operazioni di CVD che di PVD.

È noto che le proprietà dei dispositivi a strato sottile, particolarmente nel caso degli ICs, dipendono fortemente dalla presenza di difetti all’ interno degli strati depositati. Questi difetti sono dovuti soprattutto alla presenza di atomi di specie chimiche diverse da quelle che compongono lo strato. Di conseguenza, è necessario ridurre al minimo le possibili fonti di contaminazione in tutte le fasi del processo, impiegando reagenti della massima purezza possibile (gas reattivi nel caso del CVD e il target nel caso del PVD) e assicurando la massima pulizia di tutte le superfici presenti nella camera di processo e dell’ atmosfera di lavoro.

Inoltre, anche se è possibile realizzare la deposizione simultaneamente su più substrati (sia nel caso di CVD sia di PVD), la tendenza deH’industria è verso processi a substrato singolo che consentono un miglior controllo delle caratteristiche del deposito.

Per soddisfare le esigenze sopra esposte, i processi di deposizione di strati sottili vengono svolti in sistemi costituiti da almeno una camera, ma generalmente comprendenti più camere, ognuna destinata ad un’operazione specifica; per esempio, si hanno camere di processo vere e proprie, in cui si svolgono le operazioni di deposizione, o camere di condizionamento, impiegate per esempio per pulire o riscaldare i substrati prima della deposizione. Nel seguito, le camere di processo e quelle di condizionamento verranno indicate genericamente come camere di trattamento. Nel caso di più camere queste possono essere disposte in linea, collegate tra loro direttamente; in alternativa, più camere di trattamento possono essere disposte intorno ad una camera centrale di trasferimento. Ogni camera è collegata a quelle contigue tramite valvole, che sono normalmente chiuse e vengono aperte solo per permettere il trasferimento dei substrati da una camera all’altra durante le varie fasi del processo.

Per garantire la massima pulizia possibile, in generale tutte le camere sono mantenute sotto vuoto, con i migliori valori di vuoto nelle camere di deposizione. La movimentazione dei substrati tra camere successive viene realizzata tramite mezzi automatizzati, generalmente bracci meccanici. In un semplice esempio di funzionamento di un sistema di processo (del tipo a camere disposte intorno ad una di trasferimento), i substrati vengono introdotti in una prima camera airinterno di apposite cassette, sulle cui pareti interne sono presenti linguette che hanno lo scopo di mantenere i substrati separati tra loro, per semplificare le operazioni di movimentazione automatizzate. In questa prima camera viene fatto un vuoto di circa 10<-5 >- 10<-6 >mbar e viene aperta una valvola che mette in collegamento questa camera con una camera di trasferimento; un braccio meccanico preleva un substrato dalla cassetta e lo sposta nella camera di trasferimento, dove la pressione è a livelli inferiori a quelli della prima camera, generalmente di circa 10<-7 >mbar; viene poi aperta ima seconda valvola, che mette in comunicazione la camera di trasferimento con una camera di processo, il substrato viene portato nella posizione in cui avverrà la deposizione e la camera viene chiusa tramite la seconda valvola. Dopo la deposizione dello strato sottile, il substrato ricoperto può poi essere trasferito, sempre con bracci meccanici e attraverso camere di trasferimento, all’ esterno del sistema o ad un’altra camera dello stesso.

Idealmente, i sistemi di deposizione di strati sottili dovrebbero sempre essere mantenuti isolati dall’atmosfera. Le camere di trattamento devono però essere aperte periodicamente per operazioni di manutenzione delle attrezzature automatizzate, di pulizia delle superfici interne o, nel caso del PVD, per la sostituzione del target quando questo è esaurito o si deve depositare un materiale diverso. Ad ogni apertura la camera viene portata a pressione ambiente, e le sue pareti interne, le superfici delle attrezzature presenti e la superficie del target adsorbono i gas atmosferici, particolarmente vapor d’acqua; questi gas vengono poi rilasciati in camera durante le fasi produttive. L’equilibrio tra il flusso di degasaggio dalle superfici e la velocità di rimozione di gas delle pompe durante i processi produttivi determina la pressione base del sistema. Per migliorare queste pressione base, tipicamente le camere vengono sottoposte, dopo ogni apertura, a pompaggio sotto riscaldaménto a temperature di circa 100 - 300 °C (fase definita nel settore con la dizione inglese di “baking”). Lo scopo di questo trattamento è di aumentare il degasaggio di tutte le superfici presenti nella camera, e di rimuovere la maggior quantità possibile dei gas inizialmente adsorbiti su queste superfici; tale rimozione è tanto più efficace quanto maggiore è la velocità del pompaggio durante il baking. In questo modo vengono ridotti la quantità residua di gas adsorbiti e, di conseguenza, il flusso di degasaggio durante le fasi produttive; a parità di velocità di pompaggio durante la produzione si ha quindi una più bassa pressione base della camera, e di conseguenza una minore quantità di impurezze nell 'atmosfera di lavoro. Dopo il baking, viene proseguita l’evacuazione; la pulizia delle camere viene considerata accettabile per l' inizio di un nuovo ciclo di deposizioni quando la pressione raggiunge un valore prefissato, in genere compreso tra circa 10<-7 >e 10<-9 >mbar. Nel caso di PVD, la pulizia della superficie del target viene realizzata sottoponendolo ad un trattamento in cui si effettua la stessa operazione di deposizione impiegata per la fase di produzione, scartando però i substrati così ricoperti; questa fase di condizionamento del target viene indicata nel settore con la definizione inglese “bum-in”.

Con le attuali tecnologie, la fase di pompaggio per riportare la pressione della camera da circa 1000 a circa 10<-8 >mbar, richiede tempi variabili tra circa 4 e 12 ore; per la fase di bum-in sono necessari tempi variabili tra circa mezz’ora e 4 ore. Queste due fasi preparatorie sono indispensabili per ottenere dispositivi di elevata qualità, ma costituiscono tempi morti ai fini produttivi.

Scopo della presente invenzione è di fornire un metodo per aumentare la produttività dei processi di deposizione di strati sottili su substrato, così come di fornire un dispositivo getter per la realizzazione del metodo.

Questi scopi vengono ottenuti secondo la presente invenzione, che in suo primo aspetto riguarda un metodo per aumentare la produttività di processi di deposizione di strati sottili consistente in:

- introdurre un dispositivo getter nella camera di trattamento, prima o durante l’evacuazione della stessa, operando in modo tale che il dispositivo getter sia presente in forma attivata nella camera solo quando la pressione nella stessa ha raggiunto valori di 10<-3 >mbar o inferiori;

- proseguire l’evacuazione della camera, mantenendo nella stessa il dispositivo getter attivato, fino al raggiungimento della pressione necessaria per l' inizio del processo produttivo; e

- rimuovere il dispositivo getter dalla camera impiegando le attrezzature e procedure automatizzate di movimentazione dei substrati impiegate in produzione.

In una variante del processo dell’invenzione, è possibile mantenere il dispositivo getter nella camera anche dopo il raggiungimento della pressione necessaria all’inizio della produzione, durante l’effettuazione di alcune operazioni preparatorie alle operazioni produttive vere e proprie.

L’invenzione verrà descritta nel seguito in alcuni suoi esempi realizzativi con riferimento ai disegni in cui:

- le Figg. da 1 a 4 rappresentano, in forma di diagramma di flusso, alcuni possibili modi alternativi di realizzazione dèi metodo dell’invenzione;

- le Figg. da 5 a 7 mostrano alcune forme possibili di dispositivi getter dell’ invenzione.

L’impiego di materiali e dispositivi getter all’ interno delle camere di deposizione di strati sottili è già descritto nella domanda di brevetto EP-A-693626, nelle pubblicazioni di domanda di brevetto internazionale WO 96/13620 e WO 97/17542 e nel brevetto US 5.778.682. In tutti questi documenti vengono però descritti sistemi getter che rimangono nella camera anche durante il processo produttivo. L’uso di sistemi getter secondo questi documenti differisce dal metodo dell’invenzione, in quanto richiedono modificazioni sostanziali della configurazione delle camere di processo, in particolare per prevedere appositi sistemi di riscaldamento per l' attivazione e il funzionamento dei materiali getter. La domanda di brevetto italiana MI97A 002862, a nome della richiedente, descrive un ulteriore impiego di sistemi getter in processi di PVD: anche in questo caso, però,' il sistema getter rimane nella camera durante il processo.

Come noto i materiali getter per funzionare necessitano di un trattamento termico di attivazione, a temperature comprese tra circa 250 e 900°C e per tempi compresi tra pochi minuti e circa un’ora, in funzione della composizione chimica dello specifico materiale. I materiali getter non possono essere attivati, o esposti in forma già attivata, a gas atmosferici a pressioni superiori a circa 10<-3 >mbar, perché ciò porterebbe alla combustione del materiale. Di conseguenza, il metodo dell’invenzione prevede alcune possibili varianti realizzative, ma per tutte queste varianti è richiesto che il materiale getter sia esposto in forma attivata all’atmosfera della camera di trattamento solo quando la pressione nella camera stessa è inferiore al valore prima citato. Ciò può essere realizzato introducendo un getter preattivato (per esempio proveniente da una camera di trasferimento) nella camera di trattamento solo durante l’evacuazione, quando la pressione ha raggiunto il valore desiderato, oppure introducendo lo in camera in forma inattivata a pressioni superiori, ed attivandolo solo al raggiungimento della pressione sopra indicata.

Nelle figure da 1 a 4 vengono illustrati, in forma di diagramma di flusso, alcuni possibili modi alternativi di realizzazione del metodo dell’ invenzione.

Con riferimento alla figura 1, dopo ogni apertura della camera, questa viene richiusa e viene iniziata l’evacuazione della stessa (fase 1); per l’evacuazione si impiegano generalmente prima pompe meccaniche da basso vuoto (per esempio, rotative) ed in seguito, quando la pressione in camera è a valori di circa 1 - 10<-2 >mbar, pompe da medio ed alto vuoto, come per esempio pompe turbomolecolari o criogeniche. Quando la pressione ha raggiunto valori di 10<-3 >mbar o inferiori, e sempre sotto pompaggio, il dispositivo getter viene prelevato dalla cassetta e portato nella camera di processo (fase 2) tramite le stesse attrezzature e procedure di movimentazione automatizzate impiegate per il trasporto dei substrati durante le operazioni produttive; il dispositivo getter viene così posizionato nella stessa zona, definita nel seguito di deposizione, normalmente occupata dai substrati durante la produzione degli strati sottili. Questa è generalmente costituita da un portacampioni sorretto da un piedestallo, eventualmente mobile, che posiziona il substrato all’ incirca al centro della camera. E generalmente prevista nelle camere di deposizione di strati sottili la possibilità di riscaldare la zona di deposizione: infatti, il riscaldamento del substrato durante le fasi produttive permette di ottenere strati sottili più omogenei; inoltre, durante le fasi iniziali di evacuazione è necessario poter riscaldare il piedestallo per permettere il suo degasaggio. Allo scopo, sono previsti mezzi di riscaldamento interni al piedestallo, come per esempio resistenze elettriche, oppure lampade infrarosse che riscaldano la zona di deposizione dall’interno della camera o dall’esterno della stessa, attraverso finestre in quarzo.

Il dispositivo getter, posizionato nella zona di deposizione, viene sottoposto ad un trattamento termico di attivazione (fase 3) a temperature comprese tra circa 300 a 700 °C per tempi compresi tra circa 10 minuti ed un’ora a seconda del materiale getter impiegato, tramite i mezzi previsti per il riscaldamento dei substrati.

Il dispositivo getter così attivato aumenta la velocità del pompaggio successivo della camera fino alla pressione necessaria per l’inizio del processo produttivo, generalmente di circa 10<- >mbar, e migliora la pressione base del sistema dovuta al degasaggio residuo delle pareti.

A questo punto il dispositivo getter viene rimosso dalla camera (fase 4), impiegando i mezzi e le procedure di movimentazione usate in produzione per il trasporto dei substrati, e si dà inizio al processo produttivo introducendo nella camera i substrati di produzione.

La figura 2 illustra un possibile modo alternativo di realizzazione del metodo dell’invenzione. Dopo l’inizio dell’evacuazione (fase 5), al raggiungimento della pressione di 10 mbar nella camera viene introdotto un dispositivo getter preattivato (fase 6); il dispositivo può per esempio essere attivato in un’altra camera di trattamento, come una camera prevista per il preriscaldamento dei substrati di produzione. In seguito, al raggiungimento della pressione desiderata per l’inizio delle operazioni produttive, il dispositivo getter viene rimosso dalla camera (fase 7).

La figura 3 illustra ancora un altro possibile modo alternativo di realizzazione del metodo dell’invenzione. In questo caso il dispositivo getter viene introdotto nella camera (fase 8) prima dell’inizio della fase di evacuazione (fase 9); in questo caso, il dispositivo getter può essere introdotto in camera subito dopo la sua chiusura, facendo ricorso ai mezzi di movimentazione automatizzati del sistema, o anche manualmente prima di tale chiusura. Quando la pressione in camera ha raggiunto valori di 10<-3 >mbar o inferiori, il dispositivo viene attivato per riscaldamento a temperature comprese tra circa 300 e 700 °C, facendo ricorso ai mezzi e alle procedure impiegate in produzione per il riscaldamento dei substrati (fase 10). In seguito si continua l’evacuazione, con il dispositivo getter attivato presente in camera, fino al raggiungimento della pressione desiderata per l' inizio dei processi produttivi, raggiunta la quale il dispositivo getter viene rimosso dalla camera (fase 11 ) e si inizia il processo produttivo.

Infine, quando il processo preveda fasi preparatorie a quelle produttive vere e proprie, è anche possibile durante le prime mantenere il dispositivo getter all’interno della camera. Questa possibilità è rappresentata in figura 4: secondo questa forma di realizzazione del metodo dell’ invenzione, vengono ripetute le fasi iniziali di uno qualunque dei metodi descritti con riferimento alle figure da 1 a 3 ma, al raggiungimento del livello di vuoto desiderato, viene realizzata una fase (12) preparatoria alla produzione prima della rimozione del dispositivo getter dalla camera (fase 13). Un esempio di processi di questo tipo è rappresentato dai processi PVD in cui, dopo l’evacuazione della camera a pressioni inferiori a circa 10<-7 >- 10<-8 >mbar, viene in genere realizzata l’operazione di bum-in prima descritta, immettendo in camera argon ad una pressione di 10<- >mbar e simulando un processo produttivo. In queste condizioni il dispositivo getter viene ricoperto dal materiale del target e perde rapidamente la sua efficienza di assorbimento di gas; d’altra parte, l’azione di assorbimento di gas è ancora presente nella prima parte del trattamento, contribuendo alla pulizia dell’atmosfera di lavoro, ed in ogni caso la presenza del dispositivo getter fa risparmiare un’operazione di trasferimento di un substrato dalla cassetta alla camera.

In un suo secondo aspetto, l’invenzione riguarda i dispositivi getter per la realizzazione del metodo precedentemente descritto.

Come detto, i dispositivi getter dell’invenzione vengono caricati nelle stesse cassette dei substrati impiegati in produzione, e vengono movimentati dalle stesse attrezzature automatizzate che movimentano detti substrati. Allo scopo, i dispositivi getter devono avere essenzialmente le stesse dimensioni dei substrati di produzione; infatti, dispositivi getter di dimensioni maggiori non potrebbero essere posizionati nelle cassette e potrebbero non passare attraverso le valvole che chiudono le camere di trasferimento, mentre dispositivi getter di dimensioni inferiori ai substrati potrebbero non essere afferràbili dalle attrezzature automatizzate di movimentazione. Un altro motivo per impiegare dispositivi getter delle stesse dimensioni dei substrati è che ciò massimizza la superfìcie a disposizione per il materiale getter, e quindi le proprietà di assorbimento di gas del dispositivo. I dispositivi getter dell’ invenzione possono di conseguenza avere spessori compresi tra circa 0,5 e 5 millimetri, e dimensioni laterali variabili tra circa 10 e 100 centimetri; per fare alcuni esempi, nel caso degli ICs si avranno dispositivi essenzialmente rotondi, di spessore tra circa 0,5 e 1 mm e diametro variabile tra circa 150 e 300 mm, mentre nel caso della produzione di schermi piatti i dispositivi sono generalmente rettangolari, con spessori tra circa 1 e 5 mm e dimensioni laterali variabili tra 10 cm e un metro.

I dispositivi getter dell’invenzione possono essere costituiti da solo materiale getter, per esempio da polveri sinterizzate. Data però la loro particolare geometria, con dimensioni laterali molto maggiori dello spessore, corpi sinterizzati di sole polveri potrebbero risultare meccanicamente poco resistenti, dando luogo, in seguito ad eventuali rotture, a parti non più movimentabili dalle attrezzature automatizzate, e alla presenza di frammenti o polveri nelle camere di processo.

Di conseguenza, è preferibile impiegare dispositivi getter costituiti da uno strato di materiale getter depositato su un supporto, che conferisce la necessaria resistenza meccanica. Per il supporto è possibile impiegare qualunque materiale su cui i materiali getter abbiano una buona adesione, e che presenti buone caratteristiche di resistenza meccanica e di resistenza alle condizioni a cui i dispositivi devono venire sottoposti nelle camere, in particolare al trattamento di attivazione del materiale getter. E anche preferibile che il materiale del supporto non rilasci quantità elevate di gas sotto vuoto e alle temperature raggiunte durante l’attivazione, per non contribuire in modo sensibile alla quantità di gas presenti in camera. I materiali che meglio soddisfano queste condizioni sono i metalli e leghe metalliche, per esempio acciaio, titanio, leghe nichel-cromo, oppure silicio, ceramiche o vetro.

I dispositivi costituiti da materiale getter su un supporto possono avere il deposito su entrambe o una sola delle facce. In alcuni processi di deposizione di strati sottili, i substrati vengono movimentati all’ interno del sistema in posizione verticale, a contatto solo con una guida che li sorregge per una parte del bordo e con le due facce essenzialmente libere: un esempio è la produzione dei dischi rigidi di computer, che sono ricoperti di materiale magnetico per la memorizzazione di informazioni su entrambe la facce. In questo caso è preferibile il ricorso a dispositivi con materiale getter depositato su entrambe le facce, il che consente di massimizzare la superficie di materiale attivo. Nel caso viceversa che l’impiego previsto sia in camere in cui il substrato viene trattato in posizione orizzontale, con una faccia appoggiata su un portacampioni, i dispositivi da impiegare presentano preferibilmente il deposito di materiale getter su una sola faccia; in questa configurazione infatti un eventuale deposito di materiale getter sulla faccia a contatto col portacampioni comporterebbe la possibilità di perdita di particelle sullo stesso senza comunque contribuire alla rimozione di gas. Esempi di processi che adottano questa configurazione del substrato sono la produzione di ICs e di CD.

In entrambi i casi, può anche risultare preferibile che la superficie del supporto non sia ricoperta completamente con il materiale getter, ma che almeno una parte del bordo del supporto rimanga libero dal deposito Ciò evita che il dispositivo getter possa perdere particelle per sfregamento sia quando questo è nella cassetta portasubstrati, in cui viene mantenuto in posizione verticale da apposite linguette, sia quando viene movimentato dai mezzi automatizzati presenti nelle camere di processo, che possono comprendere pinze che afferrano i substrati per il bordo.

Le figure da 5 a 7 riportano alcuni esempi di possibili dispositivi getter dell’ invenzione.

La figura 5 rappresenta in spaccato un dispositivo getter 50 adatto, all’impiego nei sistemi di produzione dei dischi rigidi dei computer. Il dispositivo è costituito da un supporto 51 di forma circolare, ricoperto su entrambe le facce da depositi 52, 52’ di materiale getter; i depositi 52, 52’ non ricoprono completamente le facce del supporto, ma lasciano libere due zone, 53 e 53’, corrispondenti al bordo del supporto su entrambe le facce. Un dispositivo di questo tipo viene movimentato in posizione verticale all’interno di un sistema di processo, tramite sistemi automatizzati terminanti con pinze che tengono il dispositivo per il bordo.

La figura 6 rappresenta un dispositivo getter 60 adatto all’impiego nei sistemi per la produzione di circuiti integrati. Viene esemplificato il caso in cui come supporto, 61, viene impiegato un substrato di produzione, costituito da una “fetta” di silicio mono cristallino; questi substrati hanno forma essenzialmente circolare a meno di una parte sottesa da un arco, che permette di riconoscere e mantenere costante l’orientamento del substrato nel sistema di processo. Su una sola faccia, 62, del supporto 61, è presente il deposito 63 di materiale getter; il deposito lascia libero un bordo, 64, della faccia 62, per gli scopi descritti in precedenza.

Infine, la figura 7 rappresenta un dispositivo getter 70 adatto all’impiego nei sistemi di produzione di schermi piatti. Π dispositivo è costituito da un supporto 71 ricoperto su una sola faccia, 72, da un deposito 73 di materiale getter, che lascia scoperto un bordo 74 del supporto.

I materiali getter che si possono impiegare per la produzione dei dispositivi dell’invenzione sono i più vari, e comprendono per esempio metalli quali Zr, Ti, Nb, Ta, V; le leghe tra questi metalli o tra questi ed uno o più altri elementi scelti tra Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Y, La e Teire Rare, come le leghe binarie Ti-V, Zr-V, Zr-Fe e Zr-Ni o leghe ternarie Zr-Mn-Fe o Zr-V-Fe; miscele tra i metalli e le leghe precedentemente indicati. Materiali getter adatti allo scopo sono la lega prodotta e venduta dalla richiedente con il nome St 787™ ed avente composizione percentuale in peso Zr 80,8% - Co 14,2% - A 5%, dove con A è indicato un elemento qualunque scelto tra ittrio, lantanio, Terre Rare o miscele di questi elementi; la lega di composizione percentuale in peso Zr 84% - Al 16%, prodotta e venduta dalla richiedente con il nome St 101<®>; la lega di composizione percentuale in peso Zr 70% - V 24,6% - Fe 5,4%, prodotta e venduta dalla richiedente con il nome St 707™; oppure miscele meccaniche tra le ultime due leghe citate ed i metalli Zr o Ti; queste miscele sono preferibili per le loro buone caratteristiche meccaniche, con particolare riguardo alla perdita di particelle. Particolarmente adatti agli scopi dell’invenzione sono i dispositivi realizzati con la miscela prodotta e venduta dalla richiedente con il nome St 121™, costituita per il 70% in peso da polveri di titanio e per il 30% in peso da polveri di lega St 101<®>.

Dispositivi getter costituiti da uno strato di materiale getter su un supporto possono essere ottenuti secondo varie tecniche diverse. Una prima possibilità è di depositare Io strato sul supporto con la tecnica PVD. La preparazione di dispositivi getter con la tecnica PVD è descritta per esempio nella pubblicazione di domanda di brevetto internazionale WO 97/49109. Questa tecnica offre il vantaggio di poter depositare materiale getter su molti tipi di supporti, compresi vetro e ceramiche, ma lo strato di materiale getter ottenuto è poco poroso e il dispositivo risultante è quindi adatto quando si prevedono limitati carichi gassosi da assorbire. Per ottenere maggiori superfici attive a parità di dimensioni del dispositivo è preferibile depositare sul supporto polveri del materiale getter. Le deposizione di polveri può essere realizzata per laminazione a freddo; questa tecnica è ampiamente nota nel campo della tecnologia delle polveri, ma può essere impiegata solo con supporti metallici. Un’altra possibilità è quella di spruzzare una sospensione di particelle getter in opportuno solvente sul supporto mantenuto caldo, come descritto nella domanda di brevetto WO 95/23425, a cui si rimanda per i dettagli di questa tecnica. Ancora, il supporto può essere ricoperto di particelle di materiale getter con la tecnica elettroforetica. In questo caso è richiesto che il supporto sia elettricamente conduttore: per i dettagli di questa tecnica si rimanda al brevetto US 5.242.559. Infine, la deposizione di polveri di materiale getter sul supporto può essere realizzata con tecnica serigrafica, come descritto nella pubblicazione di domanda di brevetto internazionale WO 98/03987. La tecnica serigrafica è particolarmente vantaggiosa, in quanto permette di depositare materiale getter su supporti di varia natura (metalli, silicio, vetro, ...) e di ottenere depositi sagomati, facilitando così per esempio la produzione dei dispositivi getter esemplificati nelle figure da 4 a 6, in cui una parte della superficie del supporto è libera dal deposito.

Il metodo dell’ invenzione è facilmente implementabile in tutti i processi di deposizione noti in quanto impiega, per il trasposto del dispositivo getter dentro e fuori dalla camera, gli stessi mezzi di movimentazione dei substrati, mentre per l’attivazione del dispositivo getter impiega gli stessi mezzi di riscaldamento del substrato già normalmente presenti nella camera; il metodo non richiede quindi la predisposizione di apposite attrezzature. Inoltre, la realizzazione del metodo viene effettuata durante le normali fasi preparatorie dei processi di deposizione, non richiedendo quindi modificazioni sostanziali, e in particolare prolungamenti, di queste fasi.

Claims (20)

1. RIVENDICAZION1 1. Metodo per aumentare la produttività dei processi di deposizione di strati sottili su substrato, consistente in: - introdurre un dispositivo getter nella camera di trattamento (2; 6; 8), prima o durante l’evacuazione della stessa (1; 5; 9), operando in modo tale che il dispositivo getter sia presente in forma attivata nella camera solo quando la pressione nella stessa ha raggiunto valori di 10<- >mbar o inferiori; - proseguire l’evacuazione di detta camera, mantenendo nella stessa il dispositivo getter attivato, fino al raggiungimento della pressione necessaria per l' ϊηΐ zio del processo produttivo; e - rimuovere il dispositivo getter da detta camera (4; 7; 11) impiegando le attrezzature e procedure automatizzate di movimentazione dei substrati impiegate in produzione.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 consistente in: - iniziare l’evacuazione della camera di trattamento (1); - al raggiungimento di un valore di pressione in detta camera di 10<-3 >mbar o inferiore, introdurre un dispositivo getter in forma non attiva (2) tramite le attrezzature e procedure di movimentazione automatizzate impiegate per il trasporto dei substrati durante le operazioni produttive; - attivare il dispositivo getter in detta camera (3) tramite le attrezzature e procedure impiegate per il riscaldamento dei substrati durante le operazioni produttive; - al raggiungimento del valore di pressione in detta camera necessario per l’inizio del processo produttivo, rimuovere il dispositivo getter dalla camera (4) tramite le attrezzature e procedure di movimentazione automatizzate impiegate per il trasporto dei substrati durante le operazioni produttive.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 consistente in: - iniziare l’evacuazione della camera di trattamento (5); - al raggiungimento di un valore di pressione in detta camera di 10<-3 >mbar o inferiore, introdurre, tramite le attrezzature e procedure di movimentazione automatizzate impiegate per il trasporto dei substrati durante le operazioni produttive, un dispositivo getter precedentemente attivato in una differente camera del sistema (6); - al raggiungimento del valore di pressione in detta camera necessario per l’inizio del processo produttivo, rimuovere il dispositivo getter dalla camera (7) tramite le attrezzature e procedure di movimentazione automatizzate impiegate per il trasporto dei substrati durante le operazioni produttive.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1 consistente in: - introdurre nella camera di trattamento un dispositivo getter in forma non attiva (8); - iniziare l’evacuazione di detta camera (9); - al raggiungimento di. un valore di pressione in detta camera di 10<-3 >mbar o inferiore, attivare termicamente (10) il dispositivo getter tramite i mezzi e le procedure impiegate in produzione per il riscaldamento dei substrati; - al raggiungimento del valore di pressione in detta camera necessario per l’inizio del processo produttivo, rimuovere il dispositivo getter dalla camera (11) tramite le attrezzature e procedure di movimentazione automatizzate impiegate per il trasporto dei substrati durante le operazioni produttive.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 1 in cui, dopo il raggiungimento della pressione necessaria per l’inizio del processo produttivo, il dispositivo getter viene rimosso da detta camera (13) solo in seguito all’effettuazione di operazioni preparatorie alla deposizione degli strati sottili (12).
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5 in cui il processo di deposizione di strati sottili è del tipo PVD e dette operazioni preparatorie comprendono l’operazione di pulizia di un target.
7. 7. Dispositivo getter (50; 60; 70) per la realizzazione del metodo della rivendicazione 1, avente essenzialmente le stesse dimensioni dei substrati impiegati nel processo di deposizione a cui il metodo è applicato.
8. 8. Dispositivo getter secondo la rivendicazione 7 avente spessore compreso tra circa 0,5 e 5 millimetri e dimensioni laterali comprese tra circa 10 e 100 centimetri.
9. 9. Dispositivo getter (60) secondo la rivendicazione 7 per l’uso in sistemi di produzione di circuiti integrati, avente forma essenzialmente circolare a meno eventualmente di un’area sottesa da un arco, spessore compreso tra circa 0,5 e 1 xnm e diametro compreso tra circa 150 e 300 mm.
10. 10. Dispositivo getter (70) secondo la rivendicazione 7 per l’uso in sistemi di produzione di schermi piatti, avente forma rettangolare, spessore compreso tra circa 1 e 5 mm e dimensioni laterali comprese tra circa 10 e 100 cm.
11. 11. Dispositivo getter secondo la rivendicazione 7 costituito da sole polveri di materiale getter.
12. 12. Dispositivo getter secondo la rivendicazione 7 costituito da almeno un deposito di materiale getter su un supporto.
13. 13. Dispositivo getter secondo la rivendicazione 12 in cui il supporto è formato da un materiale scelto tra metalli, leghe metalliche, silicio, ceramiche o vetro.
14. 14. Dispositivo getter secondo la rivendicazione 12 in cui detto deposito è presente su entrambe le facce del supporto.
15. 15. Dispositivo getter (50) secondo la rivendicazione 14 in cui detto deposito (52, 52’) lascia scoperte due zone corrispondenti (53, 53’) sulle due facce opposte del supporto (51).
16. 16. Dispositivo getter secondo la rivendicazione 12 in cui detto deposito è presente su una sola faccia (62; 72) del supporto (61 ; 71).
17. 17. Dispositivo getter (60; 70) secondo la rivendicazione 16 in cui detto deposito (63; 73) lascia scoperta una zona (64; 74) di detta faccia del supporto.
18. 18. Dispositivo getter secondo la rivendicazione 17 |n cui detta zona scoperta è il bordo del supporto.
19. 19. Dispositivo getter secondo la rivendicazione 11 in cui il materiale getter è scelto tra: i metalli Zr, Ti, Nb, Ta, V; le leghe tra questi metalli o tra questi ed uno o più altri elementi scelti tra Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Y, La e Terre Rare; miscele tra detti metalli e dette leghe.
20. 20. Dispositivo getter secondo la rivendicazione 12 in cui il materiale getter è scelto tra: i metalli Zr, Ti, Nb, Ta, V; le leghe tra questi metalli o tra questi ed uno o più altri elementi scelti tra Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Y, La e Terre Rare; miscele tra detti metalli e dette leghe.