"Плазма 150А" – первая отечественная установка плазменного удаления фоторезиста, оснащенная реактором индуктивно связанной плазмы (ICP). Установка позволяет удалять фоторезист с пластин диаметром 150 мм без радиационных повреждений обрабатываемой поверхности с неравномерностью ±3,5% и производительностью 50 пластин/ч.
"Плазма 150А" – первая отечественная установка плазменного удаления фоторезиста, оснащенная реактором индуктивно связанной плазмы (ICP). Установка позволяет удалять фоторезист с пластин диаметром 150 мм без радиационных повреждений обрабатываемой поверхности с неравномерностью ±3,5% и производительностью 50 пластин/ч.
При увеличении степени интеграции СБИС на первый план выходят следующие требования к установкам плазмохимического удаления фоторезиста (ПХУФ): · отсутствие радиационных повреждений обрабатываемой поверхности; · равномерность скорости удаления фоторезиста; · высокая производительность. Сегодня на рынке оборудования ПХУФ лидирующее положение занимают установки с реакторами для обработки пластин в послесвечении плазмы, активируемой СВЧ- [1] или ICP-источниками [2]. Специалистами ОАО "НИИПМ" (г.Воронеж) разработана первая отечественная установка плазменного удаления фоторезиста без радиационных повреждений обрабатываемой поверхности, оснащенная ICP-реактором высокоплотной плазмы, – "Плазма 150А" (рис.1). Установка удаляет фоторезистивные маски с кремниевых пластин при их индивидуальной обработке после любой операции формирования топологического рисунка, включая операции высокотемпературного задубливания, ГУФ-термостабилизации (с использованием глубокого УФ-излучения) и легирования различными примесями.
В установку входят: · робот-манипулятор загрузки/выгрузки пластин; · транспортно-технологический модуль с устройством шлюзования и механизмом перемещения пластин; · ICP-реактор плазменного удаления фоторезиста с термостабилизированным подложкодержателем; · ВЧ-генератор с блоком согласования и измерителем прямой и отраженной мощности; · газовый блок с тремя газовыми каналами; · блок вакуумной откачки реактора с автоматическим регулятором давления; · блок откачки транспортно-технологического модуля и система управления установкой. Система транспортировки пластин выполнена на базе разработанного специалистами НИИПМ робота-манипулятора, выгружающего пластины из кассеты загрузчика в шлюз транспортно-технологического модуля, где пластины перегружаются из шлюза в реактор и обратно в шлюз. Затем манипулятор переносит пластины из шлюза в кассету приемника, и цикл повторяется. Управляют роботом-манипулятором и механизмом перемещения пластин в транспортно-технологическом модуле шаговые двигатели. Фронтальная панель установки – в виде бокса с встроенным в него роботом-манипулятором – легко стыкуется с чистым помещением класса 10/100. При этом в чистой комнате находится только робот-манипулятор с загрузчиком и приемником пластин. Все остальные блоки и элементы установки расположены в технической зоне. Зачастую при изготовлении многих типов приборов размещение обрабатываемых пластин непосредственно в плазме приводит к вредным побочным эффектам. Основные причины этого – бомбардировка поверхности электрически заряженными частицами и воздействие на поверхность УФ-излучения [3]. В установке "Плазма 150А" для удаления фоторезиста используются только незаряженные продукты тлеющего разряда. Высокоплотную плазму генерирует ICP-источник, при этом плазма проходит по достаточно длинному пути, благодаря чему заряженные частицы рекомбинируют до достижения пластины. Кроме того, перед поступлением в реакционную камеру активированный газ проходит через специальный экран, исключающий воздействие УФ-излучения и заряженных частиц на обрабатываемую поверхность. Пластина размещается на подложкодержателе, находящемся в потоке незаряженного атомарного кислорода. Температура подложкодержателя стабилизируется в диапазоне 60–300°С. Реактор оснащен зондом, позволяющим контролировать потенциал плазмы в зоне обработки, и спектральным датчиком ИУП-5 для автоматического контроля окончания процесса удаления фоторезиста. Поскольку пластина в установке "Плазма 150А" находится в потоке долгоживущих частиц тлеющего разряда, радиационные повреждения обрабатываемой поверхности исключаются. Установлено, что минимальная толщина затворного диэлектрика при отсутствии пробоев составляет 10 нм (меньшая толщина не проверялась). Плотность подвижного заряда в оксиде кремния после удаления фоторезиста не превышала 1,3·1010 см-2. Благодаря этому установка "Плазма 150А" отличается высокой производительностью (рис.2) и воспроизводимостью технологического цикла удаления фоторезиста (рис.3) без радиационных повреждений обрабатываемой поверхности. Система управления установкой, обеспечивающая высокоточный контроль и стабилизацию всех технологических параметров, построена на базе IBM PC-совместимого компьютера. Программное обеспечение функционирует в операционной системе Windows 95/98/98SE. Программа предусматривает: · вывод на экран дисплея параметров проводимого процесса; · возможность перепрограммирования и запоминания новых параметров процесса; · диагностику состояния установки, ее основных блоков и систем; · вывод сообщений о неисправностях блоков и систем; · остановку процесса по данным датчика окончания процесса; · запись и хранение реальной статистики по отказам установки; · возможность проведения многостадийных процессов. Технические характеристики установки "Плазма 150А": Диаметр обрабатываемых пластин, мм 100, 150 Число одновременно обрабатываемых пластин, шт. 1 Производительность, пластин/час 50 Скорость удаления фоторезиста, мкм/мин 3,2 Неравномерность удаления фоторезиста, % ±3,5 Плотность подвижного заряда, см-2 1,3·1010 Минимальная толщина диэлектрика при отсутствии пробоев, нм 10 Мощность ВЧ-генератора, Вт 1200 Частота ВЧ-генератора, МГц 13,56 Температура подложкодержателя, °С 60–300 Потребляемая мощность, кВт не более 10
Литература 1. J.F Spencer, R.A. Borel, A. Hoff. High rate photoresist stripping in an oxygen afterglow. – J.Electrochem. Soc., 1986, v.133, №.9, p.1922–1925. 2. J.T.C. Lee. A comparison of HDP sources for polysilicon etching.– Solid State Technology, 1996,v.39, №8, p.63–69. 3. T.B. Hook. Plasma and Process Damage: Results From P2ID 2002. – Semiconductor International, Aug., 2002.