Лекция 3. Особенности инсталляции современного оборудования оптической фотолитографии, состав его основных систем, принципы его управления и диагностики (стр. 6 )

Варианты расчета себестоимости изготовления магнитных меток на полимерном носителе по варианту 1.

ВАРИАНТ 1: Изготовления магнитных меток (ММ) из слоев кобальта (Co) на полимерном носителе по минской технологии включает в себя проведение следующих операций:

1. Приобретение полиимидной пленки толщиной (20 -100) мкм в качестве полимерного носителя.

2. Нанесение тонкого (около 10 нм) слоя оксида титана (TiO2) на полимерный носитель из спецраствора №1 методом центрифугирования.

3. Сушка слоя оксида титана на полимерном носителе (выдержкой на термостолике при температуре около 200 oC) или обдувом горячим воздухом или азотом.

4. Экспонирование площади 60х60 см из набора 16-ти фотошаблонов с топологией наборов ММ с помощью сканирующей системы на основе УФ лазера по специальной программе.

5. Осаждение слоя никеля толщиной (30 - 50) нм из спецраствора №2 на облученные участки полимерного носителя с будущими ММ.

6. Промывка в ванной и сушка полимерного носителя с осажденным слоем никеля.

7. Осаждение слоя кобальта или его сплавов с железом толщиной (0,1 - 10) мкм (в магнитном поле) в спецрастворе № 3 на участки полимерного носителя с пленками никеля (формирование ММ).

8. Промывка в ванной и сушка полимерного носителя с осажденным слоем кобальта.

9. Наклейка двусторонней липкой ленты на полимерный носитель с целью защиты осажденных меток от механических повреждений и обеспечения их дальнейшего приклеивания к объектам идентификации.

10. Вырезка меток из полимерного носителя.

РАСЧЕТ ПО ВАРИАНТУ 1.

1. Стандартная стоимость промышленной установки для жидкостной химической обработки с тремя ванными, центрифугой и устройством сушки полиимидной пленки составляет 60 тыс.$. Установка представляет из себя химический шкаф со встроенными фильтрами, обеспечивающими класс чистоты 1000. Таких установок надо приобрести две штуки.

2. Стандартная стоимость промышленной установки для лазерного сканирования по координатному столику с набором из 16-ти фотошаблонов (ФШ) размером 60х60 = 3600 см2, размещенной в шкафу со встроенными фильтрами составляет 300 тыс.$.

3. Стоимость изготовления комплекта из 16-ти ФШ составляет 6,4 тыс. $.

4. Стоимость покупки лицензии на минскую технологию 50 тыс.$.

5. Исходная полиимидная пленка с площадью, равной зоне облучения (кадру экспонирования) 3600 см2 будет стоить 36х7,1 = 256 центов.

6. Двусторонняя липкая лента с площадью, равной зоне облучения (кадру экспонирования) 3600 см2 будет стоить 72 цента.

7. По имеющимся экспериментальным данным для экспонирования кадра площадью 3600 см2 с дозой достаточной для активации пленки оксида титана лучом УФ лазера (335 нм) диаметром 2 мм и мощностью 0,2 Вт требуется 15 секунд.

8. На одном кадре экспонирования площадью 3600 см2 будет располагаться (3600:2,5)х0,5 = 720 ММ, т. е. за каждые 15 секунд будет производиться 720 ММ, а в час соответственно 172800 ММ. Таким образом, производительность оборудования N = 172800 шт./час (см. формулу (8)).

9. За 5 лет на оборудовании будет произведено Nxtcalxku = 172800х20000х0,85 = 2,9376х109 ММ, на которые будет израсходовано полиимидной и липкой пленок на сумму (2,9376х109/720)х(2,56 + 0,72) = 13382400 долларов. Из произведенных ММ годными будут 2,9376х109хY = 2,9376х109х0,9999 = 2937306240 ММ. Таким образом, будет испорчено 293760 ММ или 293760:720 = 408 кадров экспонирования. Стоимость этих потерянных кадров LС = 408х(2,56 + 0,72) = 1339 долларов.

10. Фиксированные расходы за срок службы (время жизни = 5 лет) оборудования FС = 2х60000 + 300000 + 420000х0,05 + 50000 + 6400 = 497400 долларов.

11. Периодические расходы за срок службы (5 лет) на производство ММ RС = 420000х0,15х5 + 420000х0,07х5 + 13382400 = 315000 + 147000 + 13382400 = 13844400 долларов.

Таким образом, по формуле (8) можно рассчитать себестоимость ММ по варианту 1 COO(1):

COO(1) = (497400 + 13844400 +1339)/(2937306240) =

Контрольные вопросы к теме 1 «Состав и основные принципы построения комплекса современного оборудования оптической фотолитографии».

1. Заводы и минифабрики для производства ИМС.

2. Организация структуры заводов и минифабрик для производства ИМС.

3. Основные элементы заводов и минифабрик для производства ИМС, их относительная стоимость и возрастание стоимости с увеличением уровня технологии.

4. Обобщенная и детальные схемы процесса производства ИМС.

5. Типичные структуры цехов для изготовления кристаллов ИМС, функциональной проверки кристаллов на пластинах и сборки кристаллов в корпуса и проверки ИМС.

6. Поставочная, транспортная и  процессная тара для заводов с ручной системой загрузки, выгрузки, перегрузки, транспортировки, идентификации и хранения (ЗВПТИХ) пластин и фотошаблонов.

7. Поставочная, транспортная и  процессная тара для заводов с автоматизированной системой загрузки, выгрузки, перегрузки, транспортировки, идентификации и хранения (ЗВПТИХ) пластин и фотошаблонов.

8. Размеры и вес 200 мм и 300 мм кремниевых пластин, а также 6-ти дюймовых кварцевых фотошаблонов.

9. Основные элементы ручной и автоматизированной систем загрузки, выгрузки, перегрузки, транспортировки, идентификации и хранения (ЗВПТИХ) пластин и фотошаблонов.

10. Тенденции развития и основные требования к автоматизированной системе загрузки, выгрузки, перегрузки, транспортировки, идентификации и хранения (ЗВПТИХ) пластин и фотошаблонов.

11. Конфигурация  системы контроля и управления (material control system - MCS) операциями загрузки, выгрузки, перегрузки, транспортировки, идентификации и хранения  пластин и фотошаблонов на фабрике по производству ИМС.

12. Классы оборудования производственных участков фотолитографии.

13. Определение и структура кластерного оборудования: загрузочные, транспортные и процессные модули.

14. Особенности структуры производственных участков фотолитографии на основе обычного и кластерного оборудования.

15. Структура программно-аппаратного комплекса (AMT) управления процессом производства кристаллов ИМС на фабриках фирмы Intel.

16. Принципы работы программного обеспечения «сетка» (the grid) для контроля и управления движением партий пластин по технологическому маршруту на фабриках фирмы Intel.

17. Принципы работы программно-аппаратного комплекса (AMT) для разработки новых режимов технологических операций, повышающих качество изготовляемых кристаллов ИМС и выход годных изделий, и передачи новых режимов на другие фабрики фирмы Intel.

Контрольные вопросы к теме 2 «Основные классы современного оборудования оптической фотолитографии».

1. Технологические маршруты вариантов формирования фоторезистивной маски (ФРМ) в рамках процесса фотолитографии (ФЛ).

2. Производственное оборудование совмещения топологии и экспонирование слоев ФР: основные фирмы производители и самые совершенные модели установок.

3. Схемы и основные элементы трековых и кластерных платформ производственного оборудования ФЛ.

4. Производственное оборудование для нанесения, проявления и термообработки слоев ФР, а также адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий: основные фирмы производители и самые совершенные модели установок.

5. Производственное оборудование очистки поверхности и удаления фото - и электронорезистивных масок для пластин и фотошаблонов (ФШ): основные фирмы производители и самые совершенные модели установок.

6. Схемы специализированного кластерного производственного оборудования фирмы AMAT на базе транспортных платформ Centura и Endura.

7. Производственное оборудование для контроля качества поверхности и измерения размеров дефектов и элементов фото - и электронорезистивных масок в субстананометровой области на пластинах и ФШ: основные фирмы производители и самые совершенные модели установок.

8. Состав оборудования производственного фотолитографического участка для изготовления ИМС с минимальными размерами элементов 45 нм (под уровень технологии УТ 45 нм).

9. Технологический маршрут изготовления ФШ.

10. Состав оборудования производственного участка для изготовления ФШ под уровень технологии УТ 45 нм

Контрольные вопросы к теме 3 «Особенности инсталляции современного оборудования оптической фотолитографии, состав его основных систем, принципы его управления и диагностики».

1. Алгоритм взаимодействия Изготовителя и Потребителя при закупки производственного технологического оборудования.

2. Требования к месту монтажа и подключения степпера PAS 5500/250C фирмы ASM Lithography (Нидерланды).

3. Требования к месту монтажа и подключения треков для нанесения ГМДС, фоторезиста и проявления фоторезиста фирмы SITE Services Inc. (США).

4. Состав и основные системы степпера PAS 5500/250C.

5. Субсистема загрузки и перемещения фотошаблонов (ФШ) (reticle management system - RMS) внутри степпера.

6. Субсистема интегральной инспекции ФШ (integrated reticle inspection system - IRIS) внутри степпера.

7. Субсистема загрузки и перемещения пластин (wafer handling system - WHS) внутри степпера.

8. Субсистема измерения высоты и угла наклона поверхности пластины (level sensor system - LSS) внутри степпера.

9. Субсистема контроля положения координатного стола - держателя пластин (E - chuck) (wafer stage system - WSS) внутри степпера.

10. Субсистема совмещения функциональных слоев на пластине по меткам совмещения (alignment system - AS) внутри степпера.

11. Субсистема измерения и настройки воздушного изображения проекционных линз (image sensor system - ISS) внутри степпера.

12. Субсистема освещения ФШ (illumination system - ILS) внутри степпера.

13. Субсистема проецирования изображения (projection systems - PRS) внутри степпера.

14. Субсистема генерации ультрафиолетового излучения (UV system or Deep UV system) внутри степпера.

15. Субсистема контроля формы и размеров выходного зрачка системы освещения ФШ (aerial illuminator system - AIS) внутри степпера.

16. Основные элементы оптической системы степпера.

17. Субсистемы для контроля температуры воды и воздуха, охлаждающих элементы степпера, а также отвода загрязненного после охлаждения воздуха.

18. Программно-аппаратный комплекс, входящий в пульт управления  оператора (operator console) степпера.

19. Шкаф электронного управления степпера.

20. Алгоритм работы степпера PAS5500/250C.

21. Системы координат степпера.

Контрольные вопросы к теме 4 «Основные операционные и конструкционно-технологические параметры комплекса современного оборудования оптической фотолитографии».

1. Определение операционных параметров технологического оборудования.

2. Определение конструкционно-технологических параметров технологического оборудования.

3. Определение параметров уровня технологического оборудования.

4. Определение технологических характеристик оборудования.

5. Операционные, конструкционно-технологические параметры, параметры уровня и технологические характеристики оборудования для нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов (ФР).

6. Операционные, конструкционно-технологические параметры, параметры уровня и технологические характеристики оборудования для термообработки адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев ФР.

7. Операционные, конструкционно-технологические параметры, параметры уровня и технологические характеристики оборудования для экспонирования слоев ФР.

8. Операционные, конструкционно-технологические параметры, параметры уровня и технологические характеристики оборудования для проявления экспонированных слоев ФР.

9. Операционные, конструкционно-технологические параметры, параметры уровня и технологические характеристики оборудования для проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий.

10. Распределение времени работы, обслуживания, ремонта и простоя оборудования на заводе по производству ИМС.

Контрольные вопросы к теме 5 «Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки комплекса современного оборудования оптической фотолитографии».

1. Определение и назначение регламентных процедур для технологического оборудования.

2. Определение и назначение процедур кондиционирования для технологического оборудования.

3. Определение и назначение процедур аттестации для технологического оборудования.

4. Определение и назначение процедур приемки для технологического оборудования.

5. Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки оборудования для нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов (ФР).

6. Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки оборудования для термообработки адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев ФР.

7. Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки оборудования для экспонирования слоев ФР.

8. Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки оборудования для проявления экспонированных слоев ФР.

9. Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки оборудования для проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий.

Контрольные вопросы к теме 6 «Методика определение себестоимости операций оптической фотолитографии».

1. Формулировка закона Гордона Мура ("Moore's Low") и его движущие силы (факторы) для микроэлектронного производства.

2. Определение стоимости кристаллов и интегральных микросхем (ИМС) на мировом рынке с помощью международных технологических прогнозов ITRS (The International Technology Roadmap for Semiconductors).

3. Пример постоянной стоимости единицы обрабатываемой площади кремния на операции фотолитографии в 1980 г. и 2003 г.

4. Формулировка закона опыта (Experience Low) , формулы и зависимости, описывающие кривые опыта с различными коэффициентами прогресса.

5. Закон Гордона Мура - следствие закона опыта, формулировка закона опыта для микроэлектронного производства.

6. Основные факторы снижения стоимости обработки единицы площади кремния для микроэлектронного производства.

7. Влияние физических пределов и технологических инноваций  на стоимость операций фотолитографии.

8. Фундаментальные пределы кремниевой КМОП-технологии по размерам и быстродействию.

9. Кривые развития классической и неклассических кремниевых КМОП-технологий и нанотехнологий.

10. Формула для расчета себестоимости изготовления ИМС на операциях их обработки по маршруту на производственном оборудовании.

11. Состав фиксированных расходов за срок службы производственного оборудования.

12. Состав периодических расходов на производство изделий за срок службы оборудования.

13. Расходы на потери обрабатываемых изделий, связанные с совершенством характеристик оборудования за срок службы оборудования.

14. Понятия производительности оборудования и выхода годных изделий с оборудования при изготовлении кристаллов ИМС.

15. Примеры применения методики расчета себестоимости эксплуатации оборудования и реализации операций на различном оборудовании.