Введение

Плазмохимическую обработку применяют для травления диоксида и нитрида кремния, алюминия, хрома, вольфрама и удаления фоторезиста (электронорезиста).

Наибольший интерес представляет плазмохимическое травление, так как оно обладает селективностью, равномерностью и скоростью, сравнимыми с жидкостным химическим травлением, но не требует отчистки поверхности после обработки, позволяет одновременно травить подложки и удалять фоторезистивные (электронорезистивные) маски, а так же может использоваться для обработки любых материалов (Нитрида кремния, алюминия, хрома, золота, платины, титана, вольфрама и др.), кроме того, процессом плазмохимического травления может управлять электрон-овычислительная машина.

При плазмохимическом травлении поверхности полупроводниковые пластины обрабатываются химически активными атомами или радикалами, поступающими из высокочастотной газоразрядной плазмы, в пять этапов:

- доставку молекул активного газа в зону разряда;

- превращение этих молекул в активные радикалы под воздействием электронов в плазме разряда;

- доставку радикалов к поверхности материала, подвергаемого травлению;

- взаимодействию радикалов с поверхностью материала;

- отвод продуктов реакции из рабочей камеры.

Наиболее сложно протекает взаимодействие радикалов с поверхностью материала.

Скорость плазмохимического травления процессов зависит от концентрации реагентов, свойств, температуры и площади поверхности обрабатываемого материала и параметров газоразрядной плазмы.

В производстве изделий микроэлектроники используют несколько моделей – одна, двух, трех, четырех и шести камерных установок плазмохимического удаления фоторезиста, которые обладают некоторыми особенностями. Все установки имеют различные по конструкции реакционно-разрядные камеры и системы возбуждения высокочастотного разряда, создающие равномерную и оптимальную концентрацию плазмы в зоне обработки подложек. Так как наиболее важными элементами установки плазмохимического удаления фоторезиста является реакционно-разрядные камеры и высокочастотные генераторы.

1 Анализ задания на проектирование

Для расширения теоретических и практически знаний и навыков по дисциплине «Наладка и эксплуатация оборудования для термических и вакуумно - элионных процессов» введено курсовое проектирования по теме «эксплуатация и обслуживание установки 08ПХО-100Т-005».

Целью выполнения курсового проектирования является изучение устройства, эксплуатацию, техническое обслуживание, основные неисправности и методы их устранения установки «08ПХО-100Т-005» .

Курсовое проектирование включает в себя следующие задачи:

-обзор современного оборудования ПХО и выбор оптимального

- анализ методов травления слоев;

- анализ материалов, инструментов для технологических процессов травления слоев;

- назначение, основные конструктивные элементы и принцип действия оборудования для плазмохимического осождения;

- порядок подготовки оборудования, материалов, рабочего места к выполнению технологического процесса;

- основные неисправности и методы их устранения;

- расчет согласования насосов;

- мероприятия по охране труда и окружающей среды.

2 Обзор современного оборудования для травления

технологических слоев

Использование плазменной технологии в производстве полупроводниковых приборов сравнительно недавно ограничивалась процессами удаления фоторезиста и распыления металлов для покрытий. В начале семидесятых годов к ним добавился такой процесс, как плазменное осаждение нитрида кремния в качестве верхнего пассивирующего слоя. Резкий скачек в развитии плазменной технологии был вызван необходимостью травления топологических элементов с высоким разрешением, постоянным совершенствованием вакуумной техники, общей тенденции к снижению стоимости химической обработки, а так же необходимостью уменьшения воздействия жидкостного химического травления на окружающую среду, то есть его исключения из процесса обработки.

Введение плазменного травления происходило в сравнительно простой форме непосредственного травления нитрида кремния с использованием обычной литографической обработки для создания топологического рисунка. Для плазменного травления нитрида кремния оказались благоприятными два фактора. Во первых, химические процессы и условия в плазме CF4-O2, применявшиеся для обработки, были совместимы с существующим процессом фотолитографии для создания топологического изображения. Введение процесса травления без изменения процесса обработки рисунка было преимуществом, которое не было понятно в то время. Процесс обработки резиста или сам резист не изменяли в зависимости от того, какой слой или какой материал подвергали травлению. Во - вторых, смесь CF4-O2 являлась селективным травителем по отношению к нижележащему диоксиду кремния или оксидному затвору с отношением скоростей травителя 5:1.

2.1 Установка группового плазмохимического травления со стабилизированными параметрами (модернизированная) «Электроника тм - 1102» «08пвх-100/10-006м»

Назначение и применение:

- плазмохимическое травление тонких слоев диэлектрических и полупроводниковых материалов, алюминия и сплава Al-Si при групповой обработке кремниевых пластин в производстве СБИС;

- работа в автоматическом режиме автономно и в составе технологических модулей с управлением из чистой зоны;

Рисунок 1 - Электроника ТМ – 1102

Оснащение:

- автоматическая шлюзовая система загрузки-выгрузки пластин по принципу «из кассеты в кассету»;

- реактор диодного типа с кольцевым потенциальным электродом и радиальной системой газораспределения;

- ВЧ генератор;

- химически стойкие средства откачки;

- азотная ловушка для защиты средств откачки;

- выносной газовый блок подачи хлора;

- быстродействующие прецизионные регуляторы расхода газа;

- двухканальный спектральный датчик окончания процесса травления;

- мембранный измеритель вакуума в камере реактора;

- блокировки безопасности;

- микропроцессорная система управления, обеспечивающая: работу установки в автоматическом режиме, стабилизацию и допусковый контроль параметров технологического процесса, диагностику работоспособности узлов и систем, архивация полученных данных на глубину до 250 час, библиотека рецептов техпроцессов до 4000, вывод информации на дисплей.

Особенности:

- высокая равномерность травления слоев;

- высокая воспроизводимость процессов.

Таблица 1 - Технические характеристики установки «Электроника ТМ-1102»

Технические параметры	Характеристика
Режим работы	Автоматический
Режим работы	Автоматический
Диаметр обрабатываемых пластин, мм	76, 100, 150
Производительность (технологическая), пластин/ч	20 ÷ 30
Количество одновременно обрабатываемых пластин	2
Скорость травления поликристаллического кремния, полицида, нм/мин	200 ÷ 300
Неравномерность травления по пластине, %	± (4÷5)
Предельное остаточное давление в реакционных камерах, Па	Не более 6.7×10-5
Диапазон рабочего давления, Па	1.5 ÷ 15
Диапазон регулирования мощности ВЧ генератора, кВт	0.05 ÷ 0.5
Рабочая частота ВЧ генератора, МГц	13.56
Количество газовых магистралей	8
Расход газа по магистралям, л/ч	0 - 3.6 - 36
Время установления заданного расхода газа, с	Не более 4
Нестабильность поддержания расхода газа, %	± 1.5
Диапазон регулирования температуры теплоносителя в подложкодержателях, ˚С	35 ÷ 80

Таблица 2 - Электропитание установки.

Характеристики	Параметры
Трехфазная сеть переменного тока с нулевым проводом	Напряжением, В	380/220
	Частотой, Гц	50
мощность потребления, кВА	Не более 20
Габаритные размеры, мм	3030 × 1600 × 2085
Масса, кг	Не более 1000