Дипломная работа: Комплект технологической документации по оптической контактной литографии
5. Экспонирование
В качестве источника излучения используют ртутные лампы характеризующиеся высокой интенсивностью излучения, параллельностью светового пучка и его равномерностью. Время экспонирования подбирают экспериментально и обычно в пределах 15-20 с.
Облучение фоторезиста светом с длинной волны 400 нм. производим в том же аппарате что и совмещение OSTEC EVG620
6. Проявление
Характер и условия проявления фоторезиста зависят от его вида и условий предварительной сушки и экспонирования. Проявление позитивных фоторезистов связано с удалением облучённых участков при обработке в водных щелочных растворах 0, 3-0, 5% KOH или 1-2% растворе тринатрийфосфата. Проявление негативных фоторезистов простое растворение необлучённых участков в органических растворителях (толуол, диоксан и др.). Особенностью проявления позитивных фоторезистов по сравнению с негативными является отсутствие набухания необлучённых участков. Поэтому они имеют большую разрешающую способность и меньшую зависимость её от толщины плёнки фоторезиста.
После экспонирования удаляем не облученные участки фоторезиста проявителем УПФ-1Б, производим удаление в том же аппарате что и нанесение OSTEC EVG®101, в течение 30 секунд при температуре 20 оС и 1000 об./мин.
7. Полимеризация
Для придания устойчивости фоторезиста к последующему воздействию агрессивных сред проводят вторую сушку (так называемое термическое структурирование). При этом температуру увеличивают плавно с выдержкой через 10-20 мин.
Полимеризацию фоторезиста проводим в сушильном шкафу Sawatec HP 150 при температуре 130 оС в течение 30мин.
8. После проявления и полимеризации фоторезиста проводим 100% контроль фотомаски по размерам элементов в 3-4-х точках при увеличении 400х. микроскопом Nikon Eclipse L200А.
9. Травление является завершающей стадией формирования рисунка элементов ИМС. При этом должно быть обеспечено минимальное искажение геометрических размеров, полное удаление материала на участках, не защищённых фоторезистом, высокая селективность воздействия травителя. Составы травителей на характерные слои структур ИМС: SiO2 и примесносиликатные стёкла – HF:NH4F:H2O=1:3:7; Si3N4 – H3PO4 в смеси с P2O5; Al – H3PO4:HNO3:CH3COOH:H2O=15:7:3:1.
10. Снятие пленки фоторезиста
Заключительной операцией процесса фотолитографии является удаление фоторезиста, т.е. той фотомаски, которая выполнила свою задачу по формированию рисунка ИМС. Для этого возможно 3 способа: химическая деструкция – разрушение фоторезиста в серной кислоте или в смеси H2SOsub>4:H2O2=3:1; удаление в органических растворителях – ацетон, диметилформамид и др.; плазмохимическая деструкция – обработка в низкотемпературной ВЧ кислородной плазме при давлении 102-103 Па. Плазмохимическое травление (ПХТ) обладает значительным преимуществом как процесс более производительный, более эффективный, дешёвый и поддающийся автоматизации.
Для удаления старой фотомаски, из фоторезиста ФП-383, пользуемся аппарат OSTEC EVG®101, и смывателем СПР-01Ф, удаление производим в течение 3 минут и 1000 об./мин. после чего промываем дистиллированной водой и сушим в центрифуге аппарата.
11. после удаления фотомаски проводим контроль качества полученного рельефа рисунка в подложке микроскопом Nikon Eclipse L200А при увеличении 400х.
Выбор и описание технологического оборудования
Внешний вид установки отмывки и сушки OSTEC ADT 976 представлен на рис. 6 а, принципиальная схема рис. 6 б. Установка последовательно осуществляет струйную обработку пластин деионизованной водой и сушку горячим азотом при одновременном центрифугировании.
Блок отмывки и сушки выполнен в виде цилиндрической камеры 11, через дно которой введен вал центрифуги 14. Привод вращения центрифуги 10 содержит электродвигатель постоянного тока с регулируемым числом оборотов. На валу центрифуги закреплены держатели для 8и пластин. Камера закрывается сверху крышкой 8, которая в рабочем состоянии прижимается к торцу камеры через прокладку 7 с помощью вакуумной рубашки 6. В центре установки закреплен патрубок 9 с форсунками, через которые подается вода для струйной обработки и азот для сушки. Подача воды и азота управляется последовательным включением электромагнитных клапанов 3, в магистрали подачи азота установлен электрический подогреватель 4. В дне камеры выполнено дренажное отверстие 13, сбоку расположен патрубок для соединения с вытяжной вентиляцией 12. Патрубок 1 деионизированная вода патрубок 2 азот патрубок 5 вакуум
Установка совмещения и экспонирования OSTEC EVG620 представлена на рис 7, она состоит из модуля предварительного позиционирования рис 8, манипулятора рис. 9, калибратора рис 10, блока экспонирования рис 11.
Модуль предварительного позиционирования рис 8 состоит из блока предварительного позиционирования a, транспортера b и манипулятора c. Механизм позиционирования подложек a выполнен в виде столика 2 с вакуумным зажимом, вокруг которого установлены 3и ролика, Ролики 1 не имеют собственного привода, ролик 3 получает вращение от электродвигателя. Вращение подложки контролирует датчик 4, определяя положение ее бокового среза, раструб воздушной завесы 11 не дает пыли подлетать к столику. После предварительного позиционирования рука 6 транспортера b накрывает подложку вакуумным захватом 8 подключенного к шлангу вакуума 5. Вращаясь на шарнире 7, рука транспортера устанавливает подложку на поворотный диск 10 манипулятора 9.
Рис. 8 Принципиальная схема модуля предварительного позиционирования уст. OSTEC EVG620
Манипулятор рис. 9 обеспечивает перемещение подложки по ортогональным осям и ее поворот при совмещении с фотошаблоном.
Рис. 9 Принципиальная схема манипулятора установки OSTEC EVG620
Внутри литого корпуса 1 установлен поворотный диск 7 с вакуумным зажимом, соединенный с механизмом вертикальных перемещений рис 10. Поворотный диск центрируется тремя подшипниками 5. Угловой поворот диска 7 производится электродвигателем 9, который по средствам тяги 6, и связанного с ней упора 11, поворачивает диск 7. Перемещение по оси X осуществляется с помощью электродвигателя 10, который по средствам тяги 6, и связанного с ней эксцентрика 4, воздействует на панель 3. Для перемещения по оси Y используется электродвигатель 8, который по средствам тяги 6, и связанного с ней эксцентрика 4, воздействует на панель 3. С противоположных эксцентрикам сторон панель 3 зажимается подпружиненными подшипниковыми упорами 2.
Механизм подготовки совмещения - калибратор рис 10, предназначен для параллельного выравнивания поверхностей подложки и фотошаблона (удаления ˝клина˝) и установления между ними микрозазора. Эти операции необходимы для качественного выполнения совмещения и экспонирования. При уменьшении микрозазора и появление ˝клина˝ возрастает вероятность контакта фотошаблона с подложкой в отдельных зонах, что приводит к износу фотошаблона, и повреждению фоторезиста на подложке. Выравнивания поверхности подложки ведем не по всей поверхности, а лишь по периферийной части. Для этого между подложкой 7 и фотошаблоном 2 вводят калибратор 3, который имеет выступающую отбортовку по краям, выступающий край калибратора защищает рабочую часть фотошаблона и фоторезиста от повреждений. Затем запуская поочередно электродвигатели 9, добиваемся одинакового усилия давления каждого из поршней 8 на площадку 4, что означает полное прилегание подложки 7 к калибратору 3 и калибратора фотошаблону 2.
Рис. 10 Принципиальная схема калибратора установки OSTEC EVG620
Установка и снятие калибратора осуществляется кривошипно-шатунным механизмом 5 при помощи тяги 6. трех опорная система обеспечивает надежную фиксацию подложкодержателя, исключая его разворот.
Блок экспонирования контактного типа рис 11 в качестве источника используется ртутно-кварцевая лампа 1, излучение которой рефлектором 2
Рис. 11 Принципиальная схема блок экспонирования установки OSTEC EVG620
направляется на зеркало 3 и далее в блок линзовых растров 4. Зеркало 5 направляет расходящиеся пучки излучения на конденсор 7, преобразующий его в параллельный (в пределах угла коллимации) поток актиничного излучения, который падает на фотошаблон 8. Фотоприемник 6 служит для контроля дозы экспонирующего излучения
Установка нанесения, проявления и снятия фоторезиста OSTEC EVG®101 представлена на рис. 12. Качество нанесения фоторезиста влияет на качество выходящего продукта в целом и является основополагающим. Одними из главных характеристик данной установки являются: защита от пыли рабочей зоны и точность соблюдения скорости вращения центрифуги. Схема установки OSTEC EVG®101 в общем виде представлена на рис. 13 a внешняя камера аппарата снабжена раструбами воздушной завесы 1, также для удаления пыли, которая может слететь с оператора, установлен раструб воздушной завесы 7. Что обеспечивает минимальное количество включений в сыром фоторезисте.
Рис. 13 Принципиальная схема установки нанесения и проявления фоторезиста OSTEC EVG®101
Для облегчения установки подложек из кассеты на подставку 6 установлен ручной вакуумный захват 2. После установки на подставку рис. 13-d подложка ориентируется под транспортер с при помощи упора 16 и двух роликов, 18 без привода и 17 с электроприводом. Затем рука 5 транспортера рис. 13-с, накрывает подложку вакуумным захватом 8 подключенного к шлангу вакуума 14. Вращаясь на шарнире 15, рука транспортера устанавливает подложку в центрифугу 3 на рабочий стол 9 рис. 13-b. После закрытия крышки 4 трубка подачи фоторезиста 11 поворачивается электроприводом 12 в рабочее положение (жиклером 10 над центром подложки). Центрифуга 3 подробно изображена на рис. 14.
Рис. 14 Принципиальная схема центрифуги установки OSTEC EVG®101
Рабочий стол центрифуги 9 приводится в движение полым валом 26 по средствам электродвигателя 21 через ременную передачу 20. Электродвигатель постоянного тока обеспечивает резкий старт и точный контроль числа оборотов, что важно для хорошего распределения фоторезиста и соблюдения необходимой толщины. Подача вакуума идет через отстойник 29 и штуцер 25, герметичность обеспечивает сальник 27, пробка 28 позволяет сливать попавшие в отстойник жидкости из камеры центрифугирования. Подача фоторезиста на подложку 22 осуществляется через штуцер 19 по трубке 11 в жиклер 10. Обработка подложки едкими составами (проявитель и смыватель) осуществляется через форсунку 13 рис. 13-b подключаемую через штуцер 23. Также аппарат может использоваться для промывки составами низкой активности и сушки центрифугированием. Слив отработанных жидкостей осуществляется через дренажное отверстие 24 в камере центрифугирования 3.
Сушильный аппарат рассмотренный на рис. 15, предназначен для предварительного прогрева, и сушки подложек. Максимальная температура разогрева подложек 150 0С точность удержания ее +/-10C на 1000C. Преимуществами данного аппарата являются: простота конструкции, компактные размеры, низкое (350 Вт.) энергопотребление.
Подложку устанавливаем на крышку 1 рис. 16, с отверстиями вакуумного зажима 2, крышка 1 на шарнирах 5, для загрузки откидывается на угол 1800. СВЧ генератор 7 на базе магнетрона передает излучение по волноводу 6 в рупорную антенну 3 с корректирующей диэлектрической линзой (она применяется для создания плоского фронта СВЧ волн). Закрываем крышку 1 и подложка оказывается над рупорной антенной 3 отделенной от нее защитным экраном 4
Рис. 16 Принципиальная схема сушильной установки Sawatec HP 150
Магнетрон рис. 17 состоит из анодного блока 1, который представляет собой, металлический толстостенный цилиндр с прорезанными в стенках полостями, выполняющих роль объёмных резонаторов 2. Резонаторы образуют кольцевую колебательную систему. Соосно анодному блоку закрепляется цилиндрический катод 3. Внутри катода закреплён подогреватель. Магнитное поле, параллельное оси прибора, создается внешними электромагнитом. Для вывода СВЧ энергии 5 используется, проволочная петля 6, закреплённая в отверстие из резонатора наружу цилиндра. Так как в магнетроне с одинаковыми резонаторами разность частот получается недостаточной, её увеличивают введением связок 4 в виде
Рис.17 Принципиальная схема магнетрона.
металлических колец, одно из которых соединяет все чётные, а другое все нечётные ламели 7 анодного блока.
Микроскоп Nikon Eclipse L200A рис. 18 это идеальный инструмент для полуавтоматической инспекции полупроводниковых пластин в светлом и темном поле, диаметром до 200мм и интегральных микросхем в отраженном свете на наличие дефектов.
Для темнопольнои микроскопии пользуются обычными объективами и специальными темнопольными конденсорами. Основная особенность темнопольных конденсоров заключается в том, что центральная часть у них затемнена и прямые лучи от осветителя в объектив микроскопа не попадают. Объект освещается косыми боковыми лучами и в объектив микроскопа попадают только лучи, рассеянные частицами. Чтобы в объектив не попадали прямые лучи от осветителя, апертура объектива должна быть меньше, чем апертура конденсора. Для уменьшения апертуры в обычный объектив помещают диафрагму или пользуются специальными объективами, снабженными ирисовой диафрагмой.
При темнопольной микроскопии частицы выглядят ярко светящимися на черном фоне. При этом способе микроскопии могут быть обнаружены мельчайшие частицы, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности микроскопа. Однако темнопольная микроскопия позволяет увидеть только контуры объекта, но не дает возможности изучить внутреннюю структуру. Для темнопольной микроскопии применяют более мощные осветители и максимальный накал лампы.
Часто повторяющиеся операции такие как: смена методов контрастирования и объективов, управление апертурой, фокусировка и регулировка интенсивности освещения выполнены на передней панели рис. 19, моторизированы и могут управляться с панели управления рис. 20. Моторизация и внешняя панель управления, обеспечивает быстрое и простое управление микроскопом не отрывая глаз от объекта исследования. При этом фактически отсутствует необходимость каких либо ручных манипуляций над образцом, что предотвращает его загрязнение по вине оператора. Элементы микроскопа покрытые составом, обеспечивающим электростатическое разряжение, для предотвращения электростатических разрядов, и адгезии посторонних частиц к микроскопу, что минимизируют вероятность загрязнения объекта исследования, увеличивая производительность.
Оптимальные условия наблюдения могут быть сохранены отдельно для каждого объектива и восстановлены лишь простой сменой увеличения.
Такая возможность обеспечивает полную воспроизводимость результатов исследования, а так же существенно ускоряет работу с микроскопом. Процесс инспекции может меняться в зависимости от типа подложки и предпочтений пользователя. Поэтому возможность программирования исключает рутинный процесс подстройки. Чтобы начать работу, нужно лишь выбрать сохраненный файл с именем оператора, и применить предустановки в зависимости от метода контрастирования, увеличения объектива, объекта исследования, фокусировки, позиции столика, апертуры и интенсивности света.
Оценка технологического процесса
Основными контролируемыми параметрами являются геометрические размеры, топология и наличие дефектов покрытия. Контроль проводится при помощи полу автоматизированного микроскопа Nikon Eclipse L200А (описанного выше) в светлом и темном поле.
1. Процесс отмывки, описанный выше в п. 1 описания технологического процесса, оканчивается контролем качества отмывки. Посторонние частицы и другие точечные загрязнения на подложке дают преломление света, в темном поле микроскопа и выглядят ˝звездами˝ на темном фоне. Количество этих частиц практически пропорционально количеству забракованных ИМС, оценку их количества проводим подсчитывая число потенциального брака, визуально. При большом количестве точек, больше расчетного относительно ранее проведенного процесса, проводится более тщательная очистка.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
