Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Посмотреть оригинал

Основные характеристики оборудования автоматизированного производства микроэлектроники

Обработка поверхности пластин

В формировании элементов ИМС большую роль играют свойства поверхности полупроводникового материала и слоев, наносимых на пластину в различных технологических целях. Обработка поверхности может быть направлена на придание всей поверхности необходимых свойств или измепение свойств в локальной области. Основными операциями, проводимыми на поверхности, являются:

  • • химическое полирование — удаление на всей пластине слоя с нарушенной кристаллической решеткой;
  • • травление — селективное удаление материала слоя или пластины;
  • • очистка — удаление с поверхности материалов после выполнения ими технологических функций и различных загрязнений.

Операции очистки и травления производятся многократно, а технологические процессы различаются применяемыми веществами и режимами, выбираемыми в зависимости от свойств подложек и удаляемого материала. Так, при травлении существенно различаются методы, применяемые при обработке поверхности диоксида кремния, металлов и диэлектриков.

Загрязнения, появляющиеся на поверхности пластин, принято делить на две группы:

  • • внешние, определяемые качеством окружающей среды (влажностью воздуха в помещении, запыленностью, наличием паров агрессивных веществ и др.);
  • • внутренние, возникающие как побочные эффекты при выполнении технологических операций. Борьба с этим видом загрязнений особенно сложна.

Для обработки поверхности применяются два метода: химический — «жидкостной» и вакуумно-плазменный - «сухой».

Технология химического метода обработки включает в себя:

  • • удаление органических соединений, химически не связанных с пластиной, с помощью специальных растворителей (толуола, изопропилового спирта, аммиака и т.н.);
  • • удаление загрязнений, химически связанных с пластиной, оксидов и других соединений с помощью кислот (плавиковой, соляной или сложными смесями);
  • • механическое удаление частиц с поверхности пластины, как правило, гидромеханическим способом, совмещающим механическое и химическое воздействия, промывку пластин в депонированной воде, сушку пластин после промывки.

Разнообразие реактивов и режимов обработки, требования высокой чистоты применяемых веществ потребовали разработки оборудования, в котором для каждой операции создается свой рабочий объем — ванна. Материал ванны и активация процесса в ней могут быть различными.

Общими недостатками химического метода обработки являются:

  • • неуниверсальность, приводящая к необходимости использования различных сред для обработки, что требует выбора специальных конструкционных материалов и способов нейтрализации продуктов реакции;
  • • возникновение вредных для изделия реакций на поверхности кремния;
  • • внесение загрязнений.

Кроме того, химическое травление, как правило, изотропно, т.е. при формировании локальных областей удаление пленки проходит с одинаковой скоростью вдоль пленки и по толщине. Это приводит к существенному ограничению линейных размеров элементов ИМС (предельное разрешение — около 1 мкм).

Вакуумно-плазменные методы обработки позволяют избежать некоторых указанных недостатков и обладают большим разрешением. «Сухие» методы более универсальны и обеспечивают:

  • • низкий уровень загрязнения поверхности;
  • • хорошую воспроизводимость скорости травления материалов от цикла к циклу;
  • • высокую равномерность травления поверхности;
  • • малый уровень загрязнения окружающей среды;
  • • безопасность работы персонала.

Физико-химический механизм вакуумно-плазменной технологии позволяет выделить следующие типы процессов обработки поверхности.

Ионное травление (ИТ), при котором поверхностные слои материала удаляются в результате физического распыления. Процесс не сопровождается химическими реакциями. Если обрабатываемый материал помещен на электродах или держателях, соприкасающихся с плазмой разряда, то травление называют ионно-плазменным, если же материал отделен от области плазмы — ионно-лучевым.

Плазмохимическое травление (ПХТ) происходит при взаимодействии между поверхностью и химически активными частицами, к которым относятся свободные атомы и радикалы. Если при этом материал находится в области плазмы разряда, то травление называют плазменным, если область реакции отделена от плазмы — радикальным.

Ионно-химическое (ИХТ), или реактивное ионное травление, характеризуется совместным действием физического распыления и химических реакций. Аналогично предыдущему при материале, находящемся в области плазмы, процесс называют реактивным ионно-плазменным, альтернативным процессом является реактивный ионно-лучевой.

Сравнительные характеристики химического «жидкостного» травления (ЖХТ) и вакуумно-плазменных методов приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Показатели процесса травления

Характеристики процесса травления

Вид травления

ЖХТ

ИТ

пхт

ихт

Универсальность

Нет

Да

Нет

Да

Разрешающая способность, мкм

L = L + б

т

L = L

т

L = LJV2-yA)b

Г-ч

II

3

Селективность

травления

10-100

1-10

10-100

5-20

Неравномерность травления в партии пластин, %

1

3-5

1

3-5

Неровность края от полученного размера, %

10-15

3-5

3-5

3-5

Диапазон технологический скоростей травления, нм/с

о

о

7

о

0,1-1,0

1,0-10,0

0,5-5,0

Совмещение операций травления материала и удаления фоторезиста

Нет

Ограниченно

Да

Ограниченно

Очистка поверхности после травления

Да

Нет

Нет

Нет

Управление травлением с помощью ЭВМ

Нет

Да

Ограниченно

Да

Примечание. Lm ширина линии; 8 — толщина пленки фоторезиста.

Оборудование вакуумно-плазменной обработки более сложно, чем химической, но оно перспективнее с точки зрения автоматизации. Сопоставление разных методов вакуумноплазменного травления приведено в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Характеристика режимов вакуумноплазменного травления

Параметры

Вид травления

ИТ

ихт

пхт

плазменное

лучевое

реактивное

плазменное

реактивное

лучевое

плазменное

редикыь-

ное

Скорость

травления,

нм/с

0,1-1

0,3-3

1-5

0,3-3

2-10

1-3

Анизотроп

ность

5-10

10-102

5-30

10-102

2-5

2-5

Разрешающая способность травления, мкм

0,5-0,7

0,3-0,5

0,4-0,6

0,3-0,5

0,7-1

0,7-1

Селективность

травления

2-5

2-5

5-10

5-10

10-30

20-50

Равномерность травления на диаметре 100 мм, %

90-95

95-97

90-95

95-97

80-90

90-95

Давление рабочего газа, Па

1-10

10 3—10 2

1-5

102-0,5

50-103 10-102 0,1-1

50-103 10-102

Расход газа, см3/мин

20-5

1-10

20-50

1-20

50—102

50—102

Температура подложки, °С

200-400

150-300

150-250

100-200

  • 150—
  • 200

100-200

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы