Станция технического обслуживания (стр. 1 из 3)
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
Белорусский государственный университет
Информатики и радиоэлектроники
Контрольная работа №1
По СТО
студента БГУИР
факультета ЗВиДО
специальности ПиПРЭС гр 400201
9999999999 99999999 9999999999
Минск 2009
Содержание
1. Оборудование для нанесения фоторезиста методом центрифугирования
2. Оборудование для разделения подложек на кристаллы – лазерное скрайбирование, защита объектива от продуктов испарения
2.1 Резка стальными полотнами и дисками
2.2 Резка диском с наружной алмазной кромкой
2.3 Резка диском с внутренней алмазной кромкой
2.5 Лазерное разделение пластин
3. Устройства для триодного (ионно-плазменного) распыления
1. Оборудование для нанесения фоторезиста методом центрифугирования
Метод центрифугирования заключается в нанесении определенного количества ФР на быстровращающуюся пластину с последующим его перераспределением по всей площади пластины за счет центробежных сил. Используется множество разновидностей этого метода. Все они определяются различным порядком задания скоростей центрифуги, положения сопла подачи ФР над пластиной и момента его подачи. Центрифуга служит для нанесения ФР непосредственно. В настоящий момент этот метод позволяет получать пленки ФР толщиной от долей до единиц микрона со среднеквадратичным отклонением по толщине порядка единиц-десятков ангстрем. Перед нанесением слоя фоторезиста (рис. 3) на подложку она подвергается предварительной обработке, в результате чего улучшается ее сцепление со слоем фоторезиста. Процесс нанесения ФР сопровождается поддержанием различных температурных режимов кремниевой пластины на различных его этапах. Для поддержания этих режимов предназначены холодная (обычно это 20оС) и горячая (70-150оС) плиты. Для транспортировки пластин между модулями трека используется линейная транспортная система После нанесения концентрация растворителя в пленке ФР уменьшается от 70% по объему до 20% по объему, но этого недостаточно и требуется дополнительная сушка ФР. Для этого в треках используется горячая плита. Процесс мягкой сушки на такой плите уменьшает концентрацию растворителя до 12% по объему. Дополнительно, эта сушка уменьшает напряжения в пленке ФР, улучшает плоскостность и помогает уменьшить механические нарушения, которые могут возникнуть после нанесения. Это делает последующий перенос изображения на ФР более надежным и повторяемым Нанесение осуществляется наливанием фоторезиста на поверхность подложки, закрепленной на центрифуге. Центрифуга приводится во вращение с числом оборотов 2-6 тысяч в минуту. Через 10-30 секунд на подложке формируется пленка резиста. Центрифугирование обеспечивает высокую однородность толщины пленки. Поэтому центрифугирование является наиболее распространенной техникой в микроэлектронике. Методом центрифугирования (Рисунок 1), наиболее широко используемым в полупроводниковой технологии, на несложном оборудовании наносят слои фоторезиста, толщина которых колеблется в пределах ± 10 %. При этом методе на подложку 2, которая устанавливается на столике 3 центрифуги и удерживается на нем вакуумным присосом, фоторезист подается капельницей-дозатором 1. Когда столик приводится во вращение, фоторезист растекается тонким слоем по поверхности подложки, а его излишки сбрасываются с нее и стекают по кожуху 4. При вращении центрифуги с большой частотой происходит испарение растворителя, и вязкость фоторезиста быстро возрастает.
рис 1 рис 2
Рисунок 1 . Установка несения слоя фоторезиста центрифугированием:
1 — дозатор (капельница), 2 — подложка, 3 - столик, 4 - кожух для сбора избытка фоторезиста, 5 - вакуумные уплотнители, 6 - электродвигатель, 7 - трубопровод к вакуумному насосу Рисунок 2. Зависимость толщины слоя фоторезиста от частоты вращения центрифуги при различных коэффициентах его вязкости:
Наносимые центрифугированием слои фоторезиста могут иметь дефекты в виде "комет", образующиеся, если на поверхности подложек имелись остаточные загрязнения или фоторезист был плохо отфильтрован. Такие дефекты выглядят, как направленные от центра локальные утолщения или разрывы слоя фоторезиста.
Достоинствами методами центрифугирования являются: простота, отработанность технологии и удовлетворительная производительность оборудования, а также возможность нанесения тонких слоев фоторезиста с небольшим разбросом по толщине.
К недостаткам центрифугирования относятся: трудность нанесения толстых слоев фоторезиста (более 3 мкм), необходимость тщательного контроля его коэффициента вязкости и режимов работы центрифуги требование симметричности подложки к вращению. Несимметричность подложки приводит к возникновению на краях подложки бортиков - утолщений пленки фоторезиста поверхность подложки должна иметь высокую степень гладкости. Если подложка имеет развитую текстуру, то подъемы на текстуре могут оказаться непокрытыми фоторезистом большие потери фоторезиста. Для формирования пленки используется всего несколько процентов фоторезиста, остальное количество фоторезиста отбрасывается центрифугой на боковые стенки.
2 Оборудование для разделения подложек на кристаллы– лазерное скрайбирование, защита объектива от продуктов испарения
Полученные путем метода Чорхальского и метода зонной плавки массивные монокристаллические слитки непосредственно не используются. Их нарезают на множество тонких пластин, на основе которых уже изготавливаются отдельные интегральные микросхемы.
Механическая обработка полупроводников затруднена их высокими твердостью и хрупкостью. Использовать обычные методы механической обработки, применяемые в металлообрабатывающей промышленности, такие, например, как прокатка, штамповка, вырубка, нельзя. Для изготовления пластин из монокристаллических слитков применяют метод абразивной обработки, т.е. обработки более твердым, но менее хрупким, чем обрабатываемая поверхность, материалом, а также другие эффективные методы.
Перед началом резки слиток необходимо прочно закрепить на неподвижном основании, причем очень важно обеспечить точное расположение слитка относительно полотен или дисков с тем, чтобы пластины имели необходимую кристаллографическую ориентацию. Как правило, пластины нарезаются в плоскости <111> или <100>.
Наиболее распространенным способом крепления является закрепление с помощью различных наклеечных материалов, например, воска, канифоли, шеллака, глифталевой смазки, клея БФ, эпоксидных смол и крепежных мастик на их основе. Наклеечное вещество расплавляется и наносится на заготовки и крепежные приспособления и, застывая, скрепляет их в заданном положении.
После механической обработки материал нагревают, расплавляя наклеечный материал. Затем заготовки отмывают от наклеечного материала в специально подобранных растворителях. Для закрепления на держателе рабочего стола слиток сначала ориентировано приклеивают к специальной оправке торцом или цилиндрической поверхностью, а слитки большого диаметра – одновременно торцевой и цилиндрической поверхностями (рис 4).
Держатель рабочего стола станка с помощью поворотной головки позволяет поворачивать слиток и устанавливать его относительно плоскости отрезного круга так, чтобы получить пластины с заданной ориентацией поверхности.
Обычно, резка слитка на пластины осуществляется либо с помощью комплекта тонких длинных стальных полотен, либо с помощью "алмазных дисков".
2.1 Резка стальными полотнами и дисками
На рис 3 показана схема резки стальными полотнами или наборами полотен с использованием абразивной суспензии. Этот метод применяется в лабораторных условиях для сквозного разделения пластин и подложек. Метод не обеспечивает высокой производительности и качества. Точность размеров кристаллов невысокая из-за неравномерности натяжения полотен в обойме, их вибрации, неравномерности износа. Абразивная суспензия загрязняет структуры.
Первоначально широкое применение в промышленности имела резка металлическими дисковыми пилами с применением абразивной суспензии. Это объясняется простотой и доступностью этого метода резания. Однако в настоящее время его применяют только в случае резки пластин на кристаллы. Принцип резки практически тот же, что и при резке стальными полотнами. В зону резания подают абразивную суспензию, которая, ускоряясь за счет вращения диска, с силой ударяет в обрабатываемый материал и откалывает от него микрочастицы. Процесс резания ускоряют частицы абразива, постепенно обновляемые в зазоре между металлическим диском и полупроводниковой пластиной. Абразивная суспензия достаточно хорошо отводит тепло из зоны резания и специального охлаждения не требует.
Жесткость металлических дисков, как правило изготавливаемых из стальных холоднокатаных лент, недостаточна для резания слитков на пластины, и удовлетворительное качество резания достигается только при небольших глубинах резания, как было указано выше, при резании на кристаллы. Абразивные порошки изготавливаются из карбида бора В4С3, карбида кремния SiC, и электрокорунда Al2O3. По размерам зерна абразивные порошки подразделяются на четыре группы:
шлифзерно; шлифпорошки;
микропорошки;
тонкие микропорошки.
2.2 Резка диском с наружной алмазной кромкой
Резание диском с наружной алмазной кромкой обладает по сравнению с процессом резания диском с применением абразивной суспензии более высокой производительностью и позволяет разделять толстые, а следовательно большого диаметра, пластины, обеспечивает воспроизводимые размеры и форму кристаллов и плат со строго вертикальными боковыми гранями, а также большой выход годных структур, достигающий 98 ¸ 100 %. Схема процесса изображена на рис 4.