Лекция 3. Особенности инсталляции современного оборудования оптической фотолитографии, состав его основных систем, принципы его управления и диагностики (стр. 5 )

       COO [$/шт.] = (FС+RС+LС)/(tcal·ku·N·Y),        (4)

где FС - фиксированные расходы за срок службы (время жизни) оборудования, используемого в производстве изделий, включающие стоимость самого оборудования, затраты на его установку на участке, затраты на технологические испытания, затраты на обучение персонала и стоимость чисто комнатной площади, занимаемой оборудованием; RС - периодические расходы за срок службы на производство изделий, включающие потребление расходных материалов и реагентов, запчастей, затраты на обслуживание и заработную плату; LС - расходы за срок службы на потери изделий (стоимости продукции, полуфабрикатов (п/ф)) за счет их повреждений (поломок, загрязнений), которые непосредственно связаны со совершенством характеристик оборудования; tcal - общее календарное время работы оборудования в часах за срок его службы (время жизни, время полной амортизации его стоимости), обычно принимаемый за 5 лет; ku = ttr/tcal - коэффициент полезного использования оборудования, равный отношению времени ttr, в течение которого оборудование обрабатывает изделия, к общему календарному времени работы оборудования tcal, обычно равный для хороших производств 85 %; N - производительность оборудования в шт./час (штук изделий/час); Y - выход годных изделий (п/ф) с оборудования.

Лабораторный практикум по курсу

«Оборудование и методы прецизионной оптической фотолитографии»»

Цель: ознакомление с принципами формирования, обслуживания и функционирования комплекса современного оборудования оптической фотолитографии, а также первичное освоение основных навыков работы на оборудовании.

Задачи лабораторного практикума: Изучение комплекса современного оборудования оптической фотолитографии для производства СБИС, включая:

- основные классы современного оборудования оптической фотолитографии;

- особенности инсталляции и состав основных систем оборудования оптической фотолитографии, принципы управления и диагностики;

- основные операционные и конструкционно-технологические параметры комплекса современного оборудования оптической фотолитографии;

- основные технологические процессы современного оборудования оптической фотолитографии;

- состав и основные принципы построения комплекса современного оборудования оптической фотолитографии;

Лабораторный практикум предусматривает общее знакомство с конкретным оборудованием, методиками выполнения операций на данном оборудовании, знакомство с особенностями проведения процессов и контроля параметров.

Предусматривается изучение следующих модулей оптической фотолитографии:

- нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов;

- термообработки указанных покрытий и слоев;

- экспонирования слоев фоторезистов;

- проявления экспонированных слоев фоторезистов;

- проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий.

Концепция обучения предусматривает самостоятельную проработку специальных вопросов, связанных с принципами устройства и функционирования оборудования, физико-химических и технологических особенностей применяемых процессов на основе имеющихся описаний оборудования и рекомендуемого списка учебной литературы, практического знакомства с комплексом фотолитографического оборудования на действующих производствах, подготовку реферата по выбранной теме, а также защиту лабораторной работы.

Процесс обучения предусматривает использование нескольких экспериментальных площадок, включая технологические линейки МИЭТ, НИИСИ РАН, и Микрон», а также привлечение к учебному процессу специалистов предприятий - партнеров.

Используемый для проведения лабораторного практикума парк оборудования:

Таблица 1. Базовые установки и процессы фотолитографии.

Установка	Процесс
Millennium Vapor Prime/Bake/Chill	дегидратация, обработка адгезивом (ГМДС)
Millennium Coat-Bake-Chill	нанесение фоторезиста SPR955CM-0.7, SPR955CM-1.4, Ultra-i 123 0.6, снятие фоторезиста в сольвенте
Tractrix (система нанесения SITE)	нанесение фоторезиста Ultra-i 123 0.35, Ultra-i 123 1.0, нанесение антиотражающего покрытия XHRi16.lnd, снятие фоторезиста в сольвенте
PAS5500/250C Stepper	экспонирование фоторезиста
Millennium Bake-Chill-Develop	проявление фоторезиста, дубление фоторезиста

Таблица 2 Дополнительное технологическое оборудование.

Наименование и назначение

Установка совмещения и экспонирования MJB4 фирмы Karl Suss

Установка нанесения и сушки Delta 6 RC, Delta 6 HP фирмы Karl Suss

Установка химической обработки полупроводниковых пластин "Сталис ИС-5"

Локальная чистая зона "Soft Capsule"

Установка получения деионизированной воды IWA

Установка для проведения наноимпринт литографии FC 150 фирмы Karl Suss

Задание на подготовку к лабораторному практикуму:

- ознакомиться с основными классами современного оборудования оптической фотолитографии;

- изучить особенности инсталляции современного оборудования оптической фотолитографии, состав его основных систем, принципы его управления и диагностики;

- изучить основные операционные и конструкционно-технологические параметры комплекса современного оборудования оптической фотолитографии;

- изучить состав и основные принципы построения комплекса современного оборудования оптической фотолитографии;

Основные темы (включая темы для подготовки рефератов) для самостоятельной проработки.

Темы

Состав, основные принципы построения комплекса современного оборудования оптической фотолитографии и особенности реализуемых на нем технологических процессов: - оборудование для нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов; - оборудование для термообработки адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов; - оборудование для экспонированных слоев фоторезистов; - оборудование для проявления экспонированных слоев фоторезистов; - оборудование для проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий; - комплекс современного оборудования оптической фотолитографии, в виде отдельных установок или общего технологического кластера, состоящего из связанных транспортной системой специализированных модулей.

Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки комплекса современного оборудования оптической фотолитографии: - оборудования для нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов; - оборудования для термообработки адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов; - оборудования для экспонированных слоев фоторезистов; - оборудования для проявления экспонированных слоев фоторезистов; - оборудования для проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий.

Перечень лабораторных работ.

№ п/п	Название работы
1	Изучение состава и компоновки участка фотолитографии. Наблюдение в реальном времени на производстве технологических процедур всего фотолитографического комплекса. Подготовка отчета
2	Наблюдение в реальном времени на производстве регламентных и технологических процедур на установках нанесения фоторезиста, адгезионных и антиотражающих покрытий.
3	Наблюдение в реальном времени на производстве регламентных и технологических процедур на установках проявления фоторезиста.
4	Наблюдение в реальном времени на производстве регламентных и технологических процедур на установках экспонирования фоторезиста.

Учебно-методическое и информационное обеспечение лабораторного практикума.

Основная литература.

Handbook of VLSI microlithography. Second edition Principles, Technology, and Applications Edited by John N. Helbert Motorola, Inc. Phoenix, Arizona NOYES PUBLICATIONS, Park Ridge, New Jersey, U. S.A, WILLIAM ANDREW PUBLISHING, LLC, Norwich, New York, U. S.A. 2001 г. Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, / Second edition, by Y. Nishi and R. Doering, Marcell Dekker Inc., CRC Press 2008 г.. Nanolithography and pattering techniques in microelectronics /edited by D. G. Bucknall, Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, England, 2005. - 424 pp. Handbook of photomask manufacturing technology / edited by S. Rizvi, CRC Press, Taylor & Francis Group, Roca Raton, 2005. - 632 pp. Проспекты, технические материалы и руководства по эксплуатации фирм-производителей оборудования оптической фотолитографии. Введение в технологии микроэлектроники и нанотехнологии. - М.:ФГУП «ЦНИИХМ», 2008. - 432 с. Microlithography: Science and Technology / edited by J. R. Sheats and B. W. Smith, Marcell Dekker Inc., N. Y., USA, 1998. - 780 pp.

Контрольные вопросы для тестов и зачета.

Виды оборудования для нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов (ФР). Виды оборудования для термообработки адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев ФР. Виды оборудования для экспонирования слоев ФР. Виды оборудования для проявления экспонированных слоев ФР. Виды оборудования для проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий. Определение кластерного оборудования. Загрузочные модули кластерного оборудования. Транспортные модули кластерного оборудования. Процессные модули кластерного оборудования, специализированные под операции процесса оптической фотолитографии (ФЛ). Принципы компановки отдельных установок и кластерного оборудования на участке оптической ФЛ. Преимущества метода нанесения фоторезиста (ФР) на основе центрифугирования по сравнению с методами распыления и окунания. Описание и принципы работы оборудования для нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев ФР на основе метода центрифугирования. Преимущества метода термообработки ФР на основе термостолика (нагревательной плиты) по сравнению с методами конвекционного, микроволнового и инфракрасного нагрева. Описание и принципы работы оборудования для термообработки адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев ФР на основе термостолика (нагревательной плиты). Преимущества метода экспонирования слоев ФР на основе оптической проекционной системы фотолитографии (ФЛ) по сравнению с методами теневого экспонирования. Описание и принципы работы оборудования для экспонирования слоев ФР на основе оптической проекционной системы ФЛ. Преимущества метода проявления экспонированных слоев ФР на основе полива при медленном центрифугировании по сравнению с методами распыления и окунания. Описание и принципы работы оборудования для проявления экспонированных слоев ФР на основе метода полива при медленном центрифугировании. Преимущество вакуумно-плазменного метода проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий по сравнению с жидкостными химическими методами. Описание и принципы работы оборудования для проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий на основе вакуумно-плазменного метода. Описание и принципы работы кластерного оборудования оптической ФЛ. Требования к помещениям и для инсталляции современного оборудования оптической фотолитографии (ФЛ). Классификация чистых помещений и чистых зон по федеральному стандарту США FS 209E и международному стандарту ISO 14644-1. Состав, структура и функции основных узлов оборудования для нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов (ФР) на основе метода центрифугирования. Состав, структура и функции основных узлов оборудования для термообработки адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев ФР на основе термостолика (нагревательной плиты). Состав, структура и функции основных узлов оборудования для экспонирования слоев ФР на основе оптической проекционной системы ФЛ. Состав, структура и функции основных узлов оборудования для проявления экспонированных слоев ФР на основе метода полива при медленном центрифугировании. Состав, структура и функции основных узлов оборудования для проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий на основе вакуумно-плазменного метода. Состав, структура и функции основных узлов кластерного оборудования оптической ФЛ. Определение операционных параметров технологического оборудования. Определение конструкционно-технологических параметров технологического оборудования. Определение параметров уровня технологического оборудования. Определение технологических характеристик оборудования. Операционные, конструкционно-технологические параметры, параметры уровня и технологические характеристики оборудования для нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов (ФР). Операционные, конструкционно-технологические параметры, параметры уровня и технологические характеристики оборудования для термообработки адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев ФР. Операционные, конструкционно-технологические параметры, параметры уровня и технологические характеристики оборудования для экспонирования слоев ФР. Операционные, конструкционно-технологические параметры, параметры уровня и технологические характеристики оборудования для проявления экспонированных слоев ФР. Операционные, конструкционно-технологические параметры, параметры уровня и технологические характеристики оборудования для проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий. Определение и назначение регламентных процедур для технологического оборудования. Определение и назначение процедур кондиционирования для технологического оборудования. Определение и назначение процедур аттестации для технологического оборудования. Определение и назначение процедур приемки для технологического оборудования. Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки оборудования для нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов (ФР). Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки оборудования для термообработки адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев ФР. Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки оборудования для экспонирования слоев ФР. Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки оборудования для проявления экспонированных слоев ФР. Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки оборудования для проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий. Формула для расчета себестоимости изготовления ИМС на операциях их обработки по маршруту на производственном оборудовании. Состав фиксированных расходов за срок службы производственного оборудования. Состав периодических расходов на производство изделий за срок службы оборудования. Расходы на потери обрабатываемых изделий, связанные с совершенством характеристик оборудования, за срок службы оборудования. Регламентные времена работы оборудования при производстве изделий. Коэффициенты использования и готовности оборудования. Понятия производительности оборудования. Понятия выхода годных изделий с оборудования при изготовлении кристаллов ИМС. Примеры применения методики расчета себестоимости эксплуатации оборудования и реализации операций на различных установках комплекса современной оптической фотолитографии (ФЛ).

Методические материалы к самостоятельной работе