CC BY
127
УДК 621.8
МАЛОГАБАРИТНАЯ УСТАНОВКА НАНЕСЕНИЯ ФОТОРЕЗИСТА ШЕ-60Ь С.А. Сергеев, М.Ю. Кустов, Е.Ф. Иванкин
Дано описание, назначение и состав малогабаритной установки нанесения фоторезиста
Ключевые слова: установка нанесения, фоторезистивная плёнка, модуль центрифуги, бесконтактный двигатель
Установки для нанесения полимерных плёнок на кремниевые круглые и квадратные подложки входят в состав всех производственных линий для выпуска элементной базы радиоэлектроники, а также применяются при производстве широкого спектра микро- и нано- системной техники. Основные требования, предъявляемые заказчиками к данному оборудованию, это возможность нанесения плёнки на кремниевую подложку возможно меньшей толщины и при этом равномерно (равнотолщинно) по всей площади пластины, так как от этого будет зависеть качество конечной продукции, а именно максимальное расстояние между соседними элементами. В настоящее время большинство микросхем массового производства выпускается с параметрами 45 н.м. Это далеко не самый лучший показатель, но наиболее широко распространённый в настоящее время. Именно на этот параметр основное влияние имеет толщина нанесения полимерной плёнки и равномерность её нанесения. Для обеспечения равномерной толщины при нанесении плёнки важно, что бы модуль центрифугирования обладал следующими показателями:
- скорость вращения центрифуги 50^6000 об/мин;
- точность поддержания скорости 10%;
- чистота воздуха в узле центрифугирования соответствовала классу P5 (100) по ГОСТ Р 50 766-95 (характеризует количество частиц пыли в 1 м3 воздуха);
- отсутствие вибрации во время нанесения.
Такие дополнительные требования, как возможность регулировки температуры в камере нанесения, наличие вытяжной вентиляции, системы аварийного отключения, возможность работы с подложками разной геометрии, требования к автоматизации процесса нанесения и работы установки являются опционными.
Идея создания малогабаритной установки нанесения фоторезиста появилась после детального анализа требований заказчиков и изучения тенденций, прослеживаемых в уже существующих установках ведущих зарубежных фирм [1].
Сергеев Сергей Алексеевич - МИКТ, начальник конструкторского бюро, e-mail: kb@iict.ru
Кустов Михаил Юрьевич - МИКТ, начальник центра информационных технологий, e-mail: mukvrn@jmail.com Иванкин Евгений Филиппович - ООО “РосЭнергоПро-ект”, д-р техн. наук, e-mail: rep@rep-vrn.ru
Основные технологические узлы имеющихся установок могут быть интегрированы более компактно. Отсюда появилась задача разработать компактную малогабаритную установку для нанесения фоторезиста, соответствующую основным требованиям для ручного (штучного) производства продукции с производственными нормами до 45 н. м.
Основным узлом установки в данном случае является центрифуга. На размер центрифуги большое влияние оказывает габариты двигателя и преобразователя энергии к нему, а также размер устройства подачи вакуума для удержания подложки во время вращения.
В установке применён специально разработанный сервопривод на базе бесконтактного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов [2]. Спроектированное устройство подачи вакуума отличается компактностью размеров, дальнейшее уменьшение размеров данного узла приводит к значительному увеличению расходов на его производство.
Такие модули как источник питания, контролер, сенсорная панель, пневмоклапаны и распределительные колодки выбирались с учётом компактных габаритов установки. Сенсорная панель закреплена снаружи корпуса на откидной штанге с учётом требований эргономики и дизайна.
Установка настольного типа, размещается на лабораторном столе и для работы подключается к компрессору, вытяжной вентиляции и электричеству. Формирование плёнок производится на центрифуге в изолированной камере, подключённой к системе вентиляции.
Установка позволяет работать в двух режимах:
- нанесение фоторезистивных плёнок методом центрифугирования;
- нанесение плёнкообразующих растворов для получения «spin-on glass» плёнок.
Камера установки для получения «spin-on glass» плёнок оснащается нагревательной системой, необходимой для изменения влажности воздуха. Система обеспечивает регулирование и подержание температуры внутри камеры в диапазоне (25 ^ 50) °С.
Обрабатываемая подложка вручную устанавливается на держатель, размещённый на валу центрифуги, и фиксируется вакуумом. Установка комплектуется набором держателей, позволяющим обрабатывать подложки различных размеров и форм.
Подача полимеров на пластину может осуществляться вручную, с помощью пипетки, через отверстие в крышке камеры, или с помощью автоматического дозатора. Установка позволяет произво-
дить формирование плёнок в режиме подачи полимера на неподвижную или вращающуюся подложку с последующей обработкой на заданной скорости.
Режимы работы центрифуги задаются и программируются с помощью сенсорного текстового дисплея, управление двигателем центрифуги осуществляется микроконтроллером.
Установка проста в эксплуатации. Ванна, в которой находится центрифуга, изготовлена из полипропилена и сделана разборной, чтобы можно было её легко очищать. Отработанный полимер из ванны собирается в съёмный сборник. Сенсорный дисплей обеспечивает контроль за параметры центрифугирования.
На рис. 1 показан корпус установки 1 с размещенными на нем ванной 2 с крышкой ванны 3, панелью управления 4, сенсорным дисплеем 5, установленным на стойке 6, нагревательным элементом 7 (см. рис. 1). В корпусе размещены (см. рис. 2): опорная плита 8, на которой установлена центрифуга 9, сливная ёмкость 10, щуп термометра 17. На крышке корпуса установлена втулка с пробкой 11.
1 -корпус; 2 - ванна; 3 - крышка ванны;
4 -панель управления; 5 -сенсорный дисплей;
6 -стойка; 7 -нагревательный элемент.
Рис. 1.
На панели управления установлены: светодиодный индикатор включения в сеть 12, термометр 13, выключатель «нагрев 1» 14, выключатель «нагрев 2» 15, кнопка аварийного отключения 16.
На задней стенке корпуса размещены (см. рис. 3, 4): сетевой шнур 18, болт заземления 19, штуцер подвода воздуха 20, ввод для подсоединения рукава вытяжной вентиляции 21.
Малогабаритная установка УНФ-60Л предлагается исследовательским лабораториям ВУЗов, НИИ, малым предприятиям для выполнения НИОКР или производства мелкосерийной продукции.
Установка имеет следующие технические характеристики.
• Размеры обрабатываемых пластин:
- круглых 0(10 ^ 60) мм.
- квадратных или прямоугольной формы (10х10 ... 60х60) мм.
• Загрузка и выгрузка пластин на столик цен-
трифуги - ручная.
8 -опорная плита; 9 -центрифуга;
10 - сливная емкость; 11 -втулка с пробкой;
12 -светодиодный индикатор;
13 -термометр;
14- выключатель «нагрев 1»;
15- выключатель «нагрев 2»;
16 -кнопка аварийного отключения.
Рис. 2.
18 -сетевой шнур; 19 -болт заземления;
20 - штуцер подвода воздуха;
21 -ввод рукава вытяжной вентиляции.
Рис. 3.
Рис. 4. Вид сзади. Подключение к компрессору.
• Подача полимера на обрабатываемую пластину - ручная.
• Фиксация пластины на поверхности столика
- вакуумная. Вакуум подается на присоску столика через ротор центрифуги.
• Диапазон задания скорости вращения, об/мин 100 - 5500.
• Точность поддержания скорости ± 10%
• Ускорение max, рад/с2 2000
• Дискретность задания времени обработки, с 1,0.
• Диапазон задания времени обработки, с 1,0
- 100.
• Сбор отработанного полимера из ванны центрифуги осуществляется непосредственно в извлекаемую ёмкость объемом 113 см3.
• Электропитание установки производится от однофазной сети переменного тока напряжением 220В, частотой 50 Гц. Нормы качества электроэнергии по ГОСТ 13109-87.
• Для эксплуатации в установку необходимо подать сжатый воздух с давлением 0,3 - 0,4 кгс/см2.
При эксплуатации установку необходимо подсоединить:
• к системе вытяжной вентиляции с расходом не менее 0,5 м3/с;
• к системе заземления.
Габаритные размеры установки не более:
• длина 250 мм;
• ширина 610 мм;
• высота 350 мм.
Масса установки не более 10 кг.
Наличие широкорегулируемых следящих систем в оборудовании - первый этап на пути создания адаптивных мехатронных технологических модулей для фотолитографии, содержащих комплексы измерительного оборудования, информация от которых используется для корректировки основных технологических параметров на основных технологических модулях установки. Создание подобных систем позволит обеспечить характеристики оборудования с параметрами 45 н.м.
Разработка комплексов технологического оборудования нового поколения предполагает выполнение комплекса НИОКРовских работ, что связано с поиском инвесторов заинтересованных в создании высокотехнологичного оборудования отечественного производства
Литература
1. http://www.moluch.ru/archive/27
2. Электромагнитный расчёт и оптимизация бесконтактного двигателя постоянного тока. /А.Н. Анненков - В сб. матер. Региональной научно - технической конференции “Автоматизация и роботизация технологических процессов”, г. Воронеж, 25-27 ноября 2008, ГОУ ВПО “Воронежский государственный технический университет” 2008 г Воронеж, 145 с. С.81-87.
Международный институт компьютерных технологий ООО “РосЭнергоПроект”
SMALL-SIZED COATING PHOTORESIST FILMS MACHINE UNF-60L S.A. Sergeev, M.U. Kustov, E.F. Ivankin
The description, appointment and structure small-sized coating photoresist films machine is given Key words: coating machine, photoresistive film, the centrifuge module, the thyratron motor
