eng
Выпуск #6/2003
И.Гомжин, Б.Гликсон, О.Гущин, Д.Ефремов, Э.Лебедев, Н.Федоров.
Автоматическая установка удаления фоторезиста "ПЛАЗМА 150А"
Автоматическая установка удаления фоторезиста "ПЛАЗМА 150А"
Просмотры: 2783
"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.
· 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.
Отзывы читателей
