Материальный баланс процесса напыления пленки Al (для единичной загрузки камеры напыления)

Приход			Расход
Компонент	Масса, г	%	Компонент	Масса, г	%
1.Пластины (Si) mплас	36,582	1,7	1. Металлизированные пластины(Si/Al) mплас+mмет,	36,632	1,7
2. Мишень (Al) mм	2160, 100	98,3	2. Мишень mм (Al)	2159,938	98,3
			3. Осажденная пленка (Al),	0,112
			в т.ч. mтр(Al)	0,093
			mст.(Al)	0,019
3. Аргон	2,98∙10-3		4. Аргон	2,98∙10-3
Итого	2196,685	100,0	Итого	2196,685	100,0

5) Расчет ресурса работы мишени. Здесь определяется число циклов, которые можно осуществить без замены мишени с учетом того, что мишень снимается на восстановление при выработке по массе около 40% или если толщина пластины в зоне эрозии уменьшается в 2 раза. Далее с учетом режима работы оборудования рассчитывают календарный период работы одной мишени.

Пример 3. Поэтапная схема расчета тепловых эффектов основных физико-химических процессов эпитаксии кремния.

1) Определение химических и физических процессов, происходящих в аппарате и сопровождающихся тепловыми эффектами. При этом следует учитывать не только основные, но и побочные химические процессы, если в них участвует значительная часть компонентов (более 1 мас. % от массы всех компонентов в аппарате). Кроме того, учитывают протекание физических процессов таких, как испарение, конденсация, плавление, кристаллизация и других.

Для данного примера тепловой эффект связан в основном с протеканием реакции пиролиза дихлорсилана:

(SiH2Cl2)  [Si] + 2 (НCl)

(8)

Расчет тепловых эффектов реакции при стандартных условиях ΔН⁰₂₉₈ , кДж (для данного примера ΔН ⁰₂₉₈ = 132,26 кДж).

3) Расчет тепловых эффектов при условиях протекания процесса (в примере пиролиз протекает при Р=1 атм и Т=1273 К).

(9)

где ΔС_р – изменение теплоемкости системы при протекании данного процесса, Дж/К. Для данного примера ΔН ⁰₁₂₇₃= 119,69 кДж.

4) Расчет теплового потока в аппарате для единичной загрузки с учетом числа молей компонентов, вступающих в реакции или другие процессы, сопровождающиеся тепловыми эффектами. В данном примере для формирования эпитаксиальных пленок заданной толщины на 24 пластинах, находящихся в реакторе, необходимо 1,7 молей SiH₂Cl₂.

ΔН 01273(загр.) = 119,686·1,7 = 203,466 кДж.

Пример № 4 Схема расчета материального баланса процесса трафаретного травления пленки фосфоросиликатного стекла (ФСС)

Приведены пояснения и результат расчета материального баланса процесса трафаретного жидкостного травления межслойной изоляции в виде пленки ФСС с содержанием фосфора 7 мас.% толщиной 0,9 мкм + пленки низкотемпературного оксида (НТО) толщиной 0,1 мкм на металлизированной алюминием кремниевой пластине в травителе H₂O:NH₄F:HF: С₃Н₈О₃ (глицерин)=276:67:36:23 (моль) объемом 10 л при Т=20 С.

Травление компонентов пленки ФСС условно можно описать уравнениями [17]

SiO2 + 2NH4F + 4HF = (NH4)2SiF6 + 2H2O,	(10)
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4	(11)

I. Приходные статьи материального баланса включают: 1) 50 пластин со структурой (кремниевые подложки, эпитаксиальный слой, слой алюминиевой металлизации, слой ФСС, слой НТО, топологический слой фоторезиста), 2) 2 кассеты, 3) 10 л травителя.

II. Расходные статьи материального баланса включают: 1) пластины со структурой (кремниевые пластины, эпитаксиальный слой, слой ФСС+НТО с вытравленными окнами, объем которых принят равным 49 %) и унесенным травителем (унос порядка 0,10,05 л/м²), 2) кассеты с унесенным травителем, 3) травитель после обработки с продуктами травления (NH₄)₂SiF₆, H₃РО₄, H₂O, 4) испарившуюся воду.

Материальный баланс приведен в таблице 5.

Таблица 5