Оборудование для проявления, термообработки, травления слоя и удаления маски

Проявление фотослоя является процессом, от которого зависит точность воспроизведения геометрических размеров элементов топологии. От выбора способа нанесения проявителя на фотослой определяет степень интенсификации процесса проявления, т.е повышение коэффициента массопередачи. Существуют иммерсионный (погружение с перемешиванием раствора) способ и метод распыления (пульверизации) проявляющего раствора. Последний является основным, так как преобладает преимуществом в отношении интесификации и автоматизации процесса, а так же экономии реагентов. Цикл проявления заключается в последовательном выполнении операций: проявления, промывки первой, промывки второй, сушки. Работа автоматов предусматривается в трех режимах: автоматическом, полуавтоматическом и ручном.

Операции травления осуществляются на основе использования химического или плазмохимического методов.

Химический метод обработки пластин характеризуется:

- агрессивностью реагентов и отсюда необходимостью применения замкнутых рабочих объемов, коррозионно-стойких конструктивных материалов для функциональных рабочих блоков;

- термостатированием рабочих объемов и отсюда необходимостью применения блоков стабилизации и управления техпроцессов;

- необходимостью нейтрализации химических реагентов.

Для реализаций операций формирования топологии химическим методом используются универсальные установки, входящие в комплекс универсального оборудования для химической обработки пластин.

Назначение комплекса:

- очистка пластин перед первым окислением;

- травление окисных слоев, боросиликатных и фосфоросиликатных стекол;

- удаление фоторезиста с окисных слоев и металлических поверхностей;

- очистка окисных слоев и металлических поверхностей после удаления фоторезиста;

- травление металла и кремния.

Рисунок 10.9 –Установка химической обработки пластин

Комплекс состоит из семи самостоятельных линий, комплектуемых в зависимости от технического назначения установками химической обработки, отмывки и сушки, обработки в органических растворителях, ультразвуковой и гидромеханической отмывки и установками контроля.

Типичным является конструктивное исполнение установки химической обработки пластин 084ХП-100-004 (рисунок 10.9). Установка состоит из блоков технологического и обеспылевания.

Метод обработки пластин групповой, кассетный, имеется два типоразмера кассет для изделий с диаметром 65 и 75 мм. Технологический блок 1 на основании 2 ставится на стойки установки обеспыливания 6. технологический блок выполнен в виде ванны из древесно-стружечной плиты, облицованной полипропиленом. На отбортовку ванны ставится перфорированная решетка 8 с отверстием для размещения технологических ванн. Во фторопластовой ванне 4, имеющей погружной нагреватель, производиться химическая обработка пластин в объеме различных реагентов. Фторопластовые ванны 4 снабжаются эжекторами для откачки кислоты после окончания технологического процесса. Разбавленная водопроводной водой кислота сливается на дно технологического блока 1 и затем через сливной трубопровод 3 на станцию очистки промышленных стоков. Следующий этап – отмывка пластин деонизированной водой – осуществляется в каскадной ванне промывки 7. перемещение кассет с пластинами – ручное. С целью исключения попадания на обрабатываемые пластины пыли из производственного помещения технологические блоки размещаются в установках обеспылевания6, создающих ламинарный поток обеспыленного воздуха. Поддержание необходимых температурных режимов – автоматическое, об окончании технологических операций сигнализирует лампа сигнальная 5.

Плазмохимический метод позволяет выполнять некоторые, а в перспективе все перечисленные выше операции без использования жидких реагентов. Обработка пластин осуществляется в низкотемпературной кислородной или галогеноуглеродной газовой плазме, возбужденной в рабочем объеме камеры посредством ВЧ или СВЧ разряда.

Плазмохимическое травление обеспечивает более высокую разрешающую способность, управление профилем травления, снижает боковое подтравливание по сравнению с химическим жидкостным травлением, что приводит к повышению точности геометрических размеров топологии. Технологические процессы обработки поверхности пластин полностью автоматизированы.

Основными требованиями, предъявляемыми к установкам для плазмохимической обработки, являются:

- высокая однородность распределения электрически нейтральных радикалов, атомов и разряженных частиц по всему объему реакционного пространства;

- воспроизводимость энергетического состояния плазмы во время и от процесса к процессу;

- высокая стабильность тепло- и массообмена в реакционном пространстве;

- контроль момента окончания процесса травления одного материала.

Для повышения указанных требований оборудование для плазмохимической обработки должно быть управляемым по многим параметрам: давлению, скорости потока газа, мощности в разряде, частоте ВЧ колебаний электрического поля, температуре пластин.

Отечественная установка «Плазма-600» предназначена для плазмохимического удаления фоторезиста и преддифузионной очистки поверхности полупроводниковых пластин с безэлектродным возбуждением разряда посредством индуктивной связи (рисунок 10.10). Основными узлами установки являются блок вакуумной откачки 1, блок реакционно-разрядных камер и ВЧ генератора 2 и блок управления 3. низкотемпературная плазма образуется в камере при разряжении порядка 60-133 Па, когда к индикатору, расположенному вокруг камеры, подается ВЧ напряжение. В установке может осуществляться последовательная обработка пластин в двух газоплазменных средах. При напуске в камеру кислорода до давления 133 Па под действием разряда образуются атомарный кислород и ионы кислорода, обладающие высокой химической активностью. Они окисляют фоторезист, образуя в результате химических реакций летучие соединения. Конечными продуктами реакции разложения фоторезиста являются CO, CN, CO₂, H₂O, откачиваемые из камер вакуумным насосом. При напуске в камеру фреона-14 до давления от 40 до 70 Па под действием разряда образуется атомарный фтор, который в результате химической реакции очищает поверхность пластин от окислов и загрязнений. Блок камер и генератора включает в себя реакционно-разрядные камеры, ВЧ генератор, вакуумметр и систему вентиляции для охлаждения камер и приборов генератора. Камера представляет собой кварцевую трубу, спереди герметично уплотняемую дверцей, а сзади присоединенную к вакуумной системе. Трубу опоясывают витки индуктора ВЧ. Управление процессом осуществляется автоматически, но предусмотрен и ручной режим.

Кроме плазмохимического метода обработки поверхности полупроводниковых пластин, в настоящее время развивается и другой метод прецизионной обработки – ионно-химический. Он отличается от плазмохимического более высокой энергией плазменного пучка ионов и радикалов фтор- и хлорсодержащих газов, направленного на обрабатываемую пластину при давлении (1-5)·10^-2 Па.