Преимущества оборудования кластерного типа.

В данном разделе дано обоснование необходимости применения концепции «кластерного оборудования»при проектировании современных установок электронной промышленности.

Достоинства многокамерных установок с интеграцией технологических операций (МКУ ИТО):

1. Повышение качества обработки пластин (электрофизические свойства пленок).

2. Совместимость МКУ ИТО с требованиями технологии и производства УБИС.

2.1. Гибкость построения технологических участков:

• возможность сочетания любого количества технологических модулей, в любой последовательности и любой фирмы;

• быстрая разработка новых процессов при производстве заказных и специализированных ИС.

2.2. Решение проблем чистоты и управления состоянием поверхности пластины:

• рабочая среда - вакуум или контролируемая атмосфера;

• сокращение общего времени обработки пластины;

• сокращение времени экспонирования пластины на атмосферу;

• устранение перекрестных загрязнений за счет высокого уровня изоляции процессов;

• сокращение случаев вмешательства оператора в процесс.

2.3. Снижение капитальных и производственных затрат на изготовление УБИС:

• сокращение общего количества отдельных единиц оборудования;

• снижение затрат на “ чистые комнаты “;

• сокращение расходов на эксплуатацию;

• снижение числа запасных частей;

• снижение затрат на оборудование и химикаты для промывок и очисток между операциями, интегрированными в едином вакуумном цикле.

2.4. Повышение надежности оборудования:

• модульность исполнения, стандартизация;

• наличие резервных модулей;

• реализация стратегии использования в МКУ ИТО только проверенных в промышленной эксплуатации узлов, блоков, систем;

• возможность использования лучших ТМ лучших фирм.

2.5. Многокамерные установки с интеграцией технологических операций лучше поддается автоматизации, управлению и диагностике с помощью ЭВМ.

Следует отметить и недостатки:

• сложность конструкции, наладки, увеличение времени запуска;

• отсутствие технических решений по технологическому модулю для литографии.

Технология получения слоя оксида кремния методом пирогенного окисления.

Задачей рассматриваемого технологического процесса является формирование высококачественного, контролируемого и воспроизводимого окисла. Исходя из требуемых параметров получаемого слоя окисла (>0,5 мкм) в данной установке выбран метод окисления во влажном кислороде.

Химическая реакция, описывающая процесс термического окисления кремния в парах воды, имеет следующий вид:

Si_тв + 2H₂O ® SiO_2(тв) + 2H₂

Окисление происходит за счет диффузии окисляющих элементов через окисел к границе раздела фаз Si – SiO₂.

Исходя из требуемой чистоты получаемых слоев и из соображений технологической целесообразности применен метод пирогенного окисления. Его главной особенностью является получение паров воды в пирогенной горелке путем сжигания предварительно очищенных газов (соответственно H₂ иO₂). Окисление производится при атмосферном давлении в кварцевом реакторе с применением резистивного нагрева до температуры 800-1200°С. Заданная температура должна поддерживаться в процессе окисления с точностью±0,5°С для обеспечения однородности формируемых пленок. Подложки подвергаются очистке, сушке, размещаются в контейнере и подаются в загрузочный шлюз установки. Печь при этом должна быть нагрета до температуры 750-800°С. После загрузки пластин температуру постепенно повышают. Такое повышение температуры необходимо для предотвращения коробления подложек. По окончании процесса окисления температура в печи постепенно снижается и подложки передаются на дальнейшую обработку. Для того чтобы вырастить высококачественный окисел с воспроизводимыми свойствами, необходимо предотвратить попадание пылевидных частиц в рабочую зону печи. Раньше при вводе лодочки в печь и извлечении ее оттуда лодочка располагалась непосредственно на поверхности трубы либо применялась конструкция лодочки, снабженная катками. В обоих случаях при трении происходило образование пылевидных частиц. В данной установке лодочка вводится в трубу коаксиально, не соприкасаясь с ее стенками. Процесс окисления в данной установке управляется микропроцессорной системой. В программу микропроцессора заложены такие параметры, как скорость введения и извлечения подложек из печи, температура процесса, скорость повышения и понижения температуры, а так же расход газов. Также контролируется состав смесиH₂/O₂.