ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЛАДНАННЯ АВТОМАТИЗОВАНОГО ВИРОБНИЦТВА МІКРОЕЛЕКТРОНІКИ

Обробка поверхні пластин

У формуванні елементів ІМС велику роль відіграють властивості поверхні напівпровідникового матеріалу і шарів, що наносяться на пластину в різних технологічних цілях. Обробка поверхні може бути спрямована на надання всієї поверхні необхідних властивостей або ізмепеніе властивостей в локальній області. Основними операціями, проведеними на поверхні, є:

  • • хімічне полірування - видалення на всій пластині шару з порушеною кристалічною решіткою;
  • • травлення - селективне видалення матеріалу шару або пластини;
  • • очищення - видалення з поверхні матеріалів після виконання ними технологічних функцій і різних забруднень.

Операції очищення і травлення виробляються багаторазово, а технологічні процеси розрізняються застосовуваними речовинами і режимами, що обираються в залежності від властивостей підкладок і видаляється матеріалу. Так, при травленні істотно розрізняються методи, що застосовуються при обробці поверхні діоксиду кремнію, металів і діелектриків.

Забруднення, що з'являються на поверхні пластин, прийнято ділити на дві групи:

  • • зовнішні, що визначаються якістю навколишнього середовища (вологістю повітря в приміщенні, запиленістю, наявністю парів агресивних речовин і ін.);
  • • внутрішні, що виникають як побічні ефекти при виконанні технологічних операцій. Боротьба з цим видом забруднень особливо складна.

Для обробки поверхні застосовуються два методи: хімічний - «рідинної» і вакуумно-плазмовий - «сухий».

Технологія хімічного методу обробки включає в себе:

  • • видалення органічних сполук, хімічно не пов'язаних з пластиною, за допомогою спеціальних розчинників (толуолу, ізопропілового спирту, аміаку і т.н.);
  • • видалення забруднень, хімічно пов'язаних з пластиною, оксидів та інших сполук за допомогою кислот (плавиковою, соляною або складними сумішами);
  • • механічне видалення частинок з поверхні пластини, як правило, гідромеханічним способом, що поєднує механічне і хімічне впливу, промивку пластин в депонованої воді, сушку пластин після промивання.

Різноманітність реактивів і режимів обробки, вимоги високої чистоти застосовуваних речовин зажадали розробки обладнання, в якому для кожної операції створюється свій робочий об'єм - ванна. Матеріал ванни і активація процесу в ній можуть бути різними.

Загальними недоліками хімічного методу обробки є:

  • • неуніверсальність, яка веде до необхідності використання різних середовищ для обробки, що вимагає вибору спеціальних конструкційних матеріалів і способів нейтралізації продуктів реакції;
  • • виникнення шкідливих для вироби реакцій на поверхні кремнію;
  • • внесення забруднень.

Крім того, хімічне травлення, як правило, изотропно, тобто при формуванні локальних областей видалення плівки проходить з однаковою швидкістю уздовж плівки і по товщині. Це призводить до суттєвого обмеження лінійних розмірів елементів ІМС (граничне дозвіл - близько 1 мкм).

Вакуумно-плазмові методи обробки дозволяють уникнути деяких зазначених недоліків і володіють великою роздільною здатністю. «Сухі» методи більш універсальні і забезпечують:

  • • низький рівень забруднення поверхні;
  • • хорошу відтворюваність швидкості травлення матеріалів від циклу до циклу;
  • • високу рівномірність травлення поверхні;
  • • низький рівень забруднення навколишнього середовища;
  • • безпеку роботи персоналу.

Фізико-хімічний механізм вакуумно-плазмової технології дозволяє виділити наступні типи процесів обробки поверхні.

Іонне травлення (ІТ), при якому поверхневі шари матеріалу видаляються в результаті фізичного розпилення. Процес не супроводжується хімічними реакціями. Якщо оброблюваний матеріал поміщений на електродах або власниках, що стикаються з плазмою розряду, то травлення називають іонно-плазмовим, якщо ж матеріал відділений від області плазми - іонно-променевим.

Плазмохимическое травлення (ПХТ) відбувається при взаємодії між поверхнею і хімічно активними частинками, до яких відносяться вільні атоми і радикали. Якщо при цьому матеріал знаходиться в області плазми розряду, то травлення називають плазмовим, якщо область реакції відокремлена від плазми - радикальним.

Іонно-хімічне (ІХТ), або реактивне іонне травлення, характеризується спільною дією фізичного розпилення і хімічних реакцій. Аналогічно до попереднього при матеріалі, що знаходиться в області плазми, процес називають реактивним іонно-плазмовим, альтернативним процесом є реактивний іонно-променевої.

Порівняльні характеристики хімічного «рідинного» травлення (ЖХТ) і вакуумно-плазмових методів наведені в табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Показники процесу травлення

Характеристики процесу травлення

вид травлення

ЖХТ

ІТ

ПХТ

ІХТ

універсальність

немає

Так

немає

Так

Роздільна здатність, мкм

L = L + б

т

L = L

т

L = LJV 2 -y A ) b

Г-ч

II

3

селективність

травлення

10-100

1-10

10-100

5-20

Нерівномірність травлення в партії пластин,%

1

3-5

1

3-5

Нерівність краю від отриманого розміру,%

10-15

3-5

3-5

3-5

Діапазон технологічний швидкостей травлення, нм / с

про

про

7

про

0,1-1,0

1,0-10,0

0,5-5,0

Поєднання операцій травлення матеріалу і видалення фоторезиста

немає

обмежено

Так

обмежено

Очищення поверхні після травлення

Так

немає

немає

немає

Управління травленням за допомогою ЕОМ

немає

Так

обмежено

Так

Примітка. L m - ширина лінії; 8 - товщина плівки фоторезиста.

Устаткування вакуумно-плазмової обробки більш складно, ніж хімічної, але воно перспективніше з точки зору автоматизації. Зіставлення різних методів вакуумноплазменного травлення приведено в табл. 1.2.

Таблиця 1.2

Характеристика режимів вакуумноплазменного травлення

параметри

вид травлення

ІТ

ІХТ

ПХТ

полум'яне

променеве

реактивне

полум'яне

реактивне

променеве

полум'яне

редікиь-

ве

швидкість

травлення,

нм / с

0,1-1

0,3-3

1-5

0,3-3

2-10

1-3

анізотропії

ність

5-10

10-10 2

5-30

10-10 2

2-5

2-5

Роздільна здатність травлення, мкм

0,5-0,7

0,3-0,5

0,4-0,6

0,3-0,5

0,7-1

0,7-1

селективність

травлення

2-5

2-5

5-10

5-10

10-30

20-50

Рівномірність травлення на діаметрі 100 мм,%

90-95

95-97

90-95

95-97

80-90

90-95

Тиск робочого газу, Па

1-10

10 3 -10 2

1-5

10 2 -0,5

50-10 3 10-10 2 0,1-1

50-10 3 10-10 2

Витрата газу, див 3 / хв

20-5

1-10

20-50

1-20

50-10 2

50-10 2

Температура підкладки, ° С

200-400

150-300

150-250

100-200

  • 150-
  • 200

100-200

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >