Установка совмещения и экспонирования

                                       Контактная печать

Контактная печать является самым  первым методом формирования рисунка  на полупроводниковой пластине. При использовании этого метода, шаблон, содержащий нужный рисунок, накладывается на покрытую фоторезистом пластину, и экспонируется светом, в результате чего на резисте образуются засвеченные и незасвеченные области. С помощью последующего проявления происходит удаление участков фоторезиста в соответствии со временем экспонирования. Разрешающая способность этого метода около 2 мкм и ограничивается дифракционными эффектами между двумя соседними линиями. Выдерживая одно и то же время экспонирования однородность светочувствительного материала можно сохранять ширину линии с приемлемыми допусками.

   Основной недостаток контактной печати состоит в изнашивании фотошаблона при его многократном использовании плотность соприкосновения фотошаблона с подложкой приводит к возникновению дефектов на соприкасающихся поверхностях, как шаблона, так и резита. Накопление дефектов и частиц фоторезиста, прилегающих к фотошаблону, при многократном экспонировании приводит к его быстрому износу.

   Лучше применять шаблоны,  покрытые хромом, окислом железа  или другими металлами, так  как они допускают периодическую очистку и могут использоваться для гораздо большего числа экспозиций.

   По мере того как размер  кристалла возрастает, а детали  изображения становятся мельче, возникает необходимость в более  совершенных методах экспонирования, чтобы уменьшить число дефектов  при наиболее высокой степени  интеграции. К ним можно отнести бесконтактную (с сохранением зазора между

Фотошаблоном и пластиной) и  проекционную печать.

        

                 Назначение установки совмещения  и экспонирования

1. Установка предназначена для совмещения изображения на фотошаблоне и полупроводниковой пластине и переноса изображения с фотошаблона на пластину контактным экспонированием фоторезистивного слоя пластины при фотолитографических процессах изготовления интегральных микросхем и полупроводниковых приборов.
2. Установка рассчитана для работы с полупроводниковыми пластинами из арсенид галия следующих параметров:

- диаметр, мм                                            16, 20, 25, 30, 40, 50, 60

- толщина, мм                                            0,2 -0,8

- высота бокового среза, мм                    1 – 2

- предельное отклонение диаметра

полупроводниковых пластин, мм не

более                                                            ±  1

- отклонение от плоскостности  ра-

бочей поверхности при вакуумном

креплении, мкм, не более                            2

          

3. Установка рассчитана на использование фотошаблонов со следующими параметрами;

- длина х ширина, мм                                    76 х 76, 102 х 102

- толщина, мм                                                3 (76 х 76)

- отклонение от плоскостности 

рабочей поверхности, мкм  не более           4 (102 х 102)

- материал                                                       Стекло кварцевое

  4.   Установка рассчитана  на применение фоторезистов типа  ЭЛП – 9

со следующими параметрами  нанесенной пленки:  

    -толщина, мкм не более                                          0,5

    - неравномерность толщины, % не более           10

5. Установка разработана для  изготовления приборов с минимальными  элементами 0,7 мкм на пластинах  диаметром 40, 50, 60 мм и может  быть использована для изготовления  приборов с минимальными элементами 0,4 мкм и на пластинах диаметром  16, 20 мм и с минимальными элементами 0,5 мкм на пластинах диаметром  25, 30 мм.

6. Установка разработана на  контактный метод экспонирования  и может быть использована  при экспонировании на зазоре.

7. Допустимые амплитуды виброперемещений  основания по установку не  должны превышать:

    - 5 мкм при частоте  до 5 Гц

    - 0,3 мкм при частоте свыше 5 до 20 Гц

8. Питание установки осуществляется  от трехфазной 4-проводной с нулевым  приводом сети переменного тока напряжением 220/380 В, частоты 50 Гц, защищенной от импульсных полей.

9. Установка обеспечивает работу  при подаче сжатого воздуха  под давлением от 0,5 до 0,6 мПа 3 класса загрязненности.

   Температура сжатого воздуха  не должна отличаться от температуры  окружающей среды более чем  на ± 2°С.

10.Установка должна быть подсоединена  к вытяжной вентиляции с объемным  расходом не менее 30 м³\ч.

11.Для эксплуатации установки  в блок подготовки воздуха  и воды необходимо подавать  питьевую воду при температуре  (15 ± 3) °С, под  давлением 0,05 – 0,5 мПа (0,5 – 5 кгс/см²) и объемным расходом не менее 0,05 м³/ч.

12.Для размещения установки на  место ее эксплуатации необходима  площадь не менее 8 м².

                                 Порядок работы с установкой

1. Обслуживание установки осуществляется оператором 3  или 4 разряда.
2. Включение установки
3. Подключить установку к питающей сети с помощью сетевого кабеля.
4. Поставить тумблер СЕТЬ на передней панели блока питания лампы ДРКс-500 в положение Вкл. При этом должна загореться лампочка СЕТЬ.
5. Тумблер Р, Вт поставить в положение контроль. Ось потенциометра РЕГ. ТОКА повернуть в крайнее правое положение и нажать кнопку БП ВКЛ, при этом загорается светодиод БП ВКЛ.
6. Нажать кнопку ПОЖИГ на передней панели блока питания лампы ДРКс-500 и удерживать в нажатом положении (не более 5 секунд) до загорания лампы ДРКс-500, о чем свидетельствует  появление свечения под верхней крышкой фонаря м загорания светодиодов
7. Тумблер Р, Вт поставить в положение Р, Вт и в течение 10-15 минут следить за выходной мощностью  по цифровому индикатору на передней панели блока питания лампы. Вращая ось потенциометра РЕГ. ТОКА против хода часовой стрелки, не допускать превышения  мощности более 500 Вт, а после загорания лампы через 10-15 минут выставить номинальную выходную мощность на лампе ДРКс-500, равную 500 Вт.
8. Нажать кнопку СЕТЬ ВКЛ на блоке питания, при этом должна загореться лампа СЕТЬ.
9. Повторить все операции.
10. Нажать кнопку ЭКСПОНИРОВАНИЕ в КОНТАКТЕ.
11. Нажать клавишу КОНТАКТ, при этом должна загореться индикация клавиши.

    Проверить качество совмещения. При неудовлетворительном совмещении, произвести повторное совмещение, для чего предварительно нажать кнопку зазор.

   Примечание: В процессе работы  можно изменить ранее установленный  зазор для совмещения с помощью регулятора зазора совмещения.

12. Нажать клавишу микроскоп: при этом микроскоп поднимается в верхнее положение.
13. Установить блок экспонирования и контроля совмещения в положение экспонирования, поворотом вокруг вертикальной оси.
14. Нажать клавишу ЭКСПОНИРОВАНИЕ и произвести экспонирование пластины.
15. Выключение установки.
16. Нажать кнопку СЕТЬ ВЫКЛ. на блоке питания.
17. Установить тумблер СЕТЬ на передней панели  блока питания лампы ДРКс-500 в положение ВЫКЛ.
18. Отсоединить от сети вилку кабеля питания установки.

                     Порядок работы.

1. Зафиксировать плиту шаблонодержателя вакуумом поворотом ручки крана ШД.

2. Поместить пластину рабочей стороной вверх на столик, зафиксировать вакуумом поворотом ручки крана ПЛ и обдуть азотом.

3. Нанести каплю декана в центр пластины.

4. Взять шаблон за торцы, обдуть азотом, установить рабочей  стороной вниз на плиту шаблонодержателя и зафиксировать вакуумом поворотом ручки крана Ш.

5. Включить кнопку РЕЖИМ РАБОЧИЙ.

6. Нажать клавишу ЦИКЛ, при этом столик поднимается в позицию выравнивания и затем опускается до зазора совмещения.

7. Повернуть микроскоп в рабочую зону и опустить его нажатием клавиши микроскоп.

8. Совместить с помощью манипулятора рисунок фотошаблона с рисунком пластины

9. Нажать кнопку ЭКСПОНИРОВАНИЕ в КОНТАКТЕ.

10. Нажать клавишу КОНТАКТ,  при этом должна загореться  индикация клавиши.

11. Проверить качество  совмещения. При неудовлетворительном  совмещении произвести повторное  совмещение, для чего предварительно  нажать клавишу ЗАЗОР, при этом  загорается индикация клавиши ЗАЗОР, клавиша КОНТАКТ гаснет

12. Поднять микроскоп нажатием  клавиши МИКРОСКОП.

13. Установить блок экспонирования  в положение экспонирования поворотом  по вертикальной оси.

14. Нажать клавишу ЭКСПОНИРОВАНИЕ, при этом устанавливается зазор,  и провести экспонирование.

15. Установить блок экспонирования  и контроля совмещения в промежуточную  позицию поворотом по вертикальной оси.

16.Расфиксировать фотошаблон  поворотом ручки крана I и снять с плиты шаблонодержателя.

17. Расфиксировать проэкспонированную  пластину поворотом ручки крана  ПЛ и снять со столика.

18. По окончании работы  нажать кнопку СЕТЬ ВЫКЛ на  БП.

19. Перевести тумблер СЕТЬ  на передней панели блока питания  лампы ДРКс-500 в положение ВЫКЛ.

20. Закрыть краны на  блоке подготовки воздуха, воды  и вакуума.

              Межоперационные сроки хранения.

Наименование операции		Межоперационные сроки хранения	Обработка по истечении межоперационнго срока
предыдущей	последующей
Задубливание	Золочение электохимическое	8 часов	Повторение предыдущей операции
Нанесение фоторезиста	Сушка фоторезиста	30 мин	Удаление фоторезиста
Золочение электрохимическое	Отжиг инфракрасный контактов	(30±5) мин	Хим. травление в водном растворе соляной кислоты с массовой долей 5% в течение 20 с.
Осаждение плазмохимическое диэлектрической пленки	Нанесение фоторезиста	30 мин	Сушка при tºот 120 до 140 ºС в течение (20±5) мин
Осаждение пленок металлов и диэлектриков	Нанесение фоторезиста	60 мин	Сушка при tºот 120 до 140 ºС в течение (20±5) мин
Очистка химическая	Отжиг инфракрасный контактов. Нанесение фоторезиста. Травление химико-динамическое. Нанесение полимидной пленки. Отжиг инфракрасный.	60 мин       (30±5) мин   (30±5) мин   (15±5) мин	Повторение предыдущей операции.
Проявление	Задубливание	8 ч	Удаление фоторезиста
Сушка фоторезиста	Экспонирование	24 ч
Травление плазмохимическое пленки (органической)	Травление химической пленки металлов	60 мин	Сушка при tºот120 до 140ºС в течение (20±5) мин
Травление химико-динамическое	Нанесение фотрезиста	60 мин
	Ионная имплантация	(5±1) мин	По согласованию с технологом
Травление химическое оксидов мышьяка и галлия	Металлизация вакуумная  термическая	(5±1) мин	Хим. травление в водном растворе соляной кислоты с массовой долей 5% в течение 20 с.
Травление химическое, электрохимическое плазмохимическое, ионно-плазменное полупроводниковых соединений	Металлизация вакуумная  термическая	(5±1) мин	По согласованию с технологом
	Осаждение пленок металлов и диэлектриков	(5±1) мин	По согласованию с технологом
	Удаление фотрезиста	60 мин	Промывка изопропиловым спиртом
	Золочение электрохимическое	(5±1) мин	По согласованию с технологом
	Ионная имплантация	(5±1) мин	По согласованию с технологом
Удаление фоторезиста в диметилформамиде	Отжиг инфракрасный контактов	(30±5) мин	Протирка диметилформамидом
Экспонирование	Проявление	60 мин	Удаление фоторезиста

 

                                Требования к параметрам микроклимата

Основными  источником загрязнения  вакуумной среды в производственных помещениях являются персонал, работающее оборудование и технологические процессы. Главным же источником загрязнения рабочих комнат является персонал (частицы дыхательных путей, с кожи человека, одежды уличной и рабочей). Установлено, что один рабочий на уличной и рабочей одежде и на повержности кожи приносит в производственную среду приблизительно 2 млрд загрязненных частиц.

   Из всех пылинок  находящихся в воздухе во взвешенном  состоянии, пылинки размером 0,5 мкм  составляют свыше 96%.

   Требуемая чистота:

1. Класс чистоты: 10

2. Допустимое количество  частиц размером 0,5 мкм и более  на 1 л воздуха или газа: 0,35

3. Допустимая концентрация  пыли в воздухе зависит от  размеров обрабатываемых участков  и вида технологических операций. Например монолитные ИМС, состоящие  из меньших размеров, чем гибридные,  требуют более высокой чистоты.

   Наиболее чувствительными  к чистоте являются такие операции  и техпроцессы, как очистка полупроводниковых пластин и диэлектрических подложек, диффузия, напыление изготовление фотошаблонов, фотолитография и др. Их рекомендуется проводить в отдельных помещениях первого класса.

    Требуемая температура  воздуха

- Точность поддержания  ºС: ±1

- Номинальные значения  tº воздушной среды в рабочей зоне производственных помещений ,ºС для периодов года: холодного 21±1, теплого 23±1.

  Требуемая влажность  воздуха 

- помещение: производственное

- допустимые значения  относительной влажности %: 50±5; 50±10

   Специальные требования  предъявляемые технологическим  процессом:

   Фотолитография

Класс чистоты:

- В рабочем пространстве: 1000

- В общем объеме помещений: 100000

- Точность поддержания  температуры tº: ±0,5

- Относительная влажность  %: 50±5

- Характеристика техпроцесса  и обоснование выделения в  отдельное помещение: повышенные требования по температуре, влажности и чистоте.

   Расчетная подвижность воздуха на постоянных рабочих местах должна соответственно 0,2 - 0,5 м/с – в теплый период года; 0,2 и- 0,3 м/с -  в переходный и холодный периоды года.

   Аэрионный режим  в чистых производственных помещениях  и чистых комнатах обеспечивается в соостветствии с требованием таблицы:

             Требуемый уровень ионизации  воздуха

Уровень легких ионов( подвижн К (см/с) Ι (см/В))	Концентрация(объемная плотность) ионов/см3		Показатель полярности
	n+	n-
Минимально необходимой	400	600	-0,2
Оптимальный	1500-3000	3000-5000	От -0,5 до 0
Максимально допустимый	50000	50000	От -0,05 до +0,05