Лекция 3. Особенности инсталляции современного оборудования оптической фотолитографии, состав его основных систем, принципы его управления и диагностики (стр. 1 )

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

В настоящее время сложился следующий алгоритм взаимодействия между изготовителем технологического оборудования (Изготовителем) и потребителем этого оборудования (Потребителем):

1. Потребитель на основании просмотра рекламной информации и сайтов фирм изготовителей производственного технологического оборудования направляет конкретному выбранному Изготовителю свои требования к технологической операции (технологическим операциям), которые ему нужны для производства конкретных изделий.

2. Так как производственное технологическое оборудование продается под конкретные технологические операции и процессы, то Изготовитель высылает Потребителю информацию о конкретной модели оборудования (конкретной установке), которая может удовлетворить запрашиваемые требования Потребителя. Кроме того, Потребителю высылается возможный набор дополнительных опций к этой установке, которые могут улучшить ее технологические и эксплуатационные характеристики. Например, система автоматической загрузки и выгрузки кассет с пластинами из СМИФ-контейнеров или система контроля операции в процессе ее проведения (in situ control). Естественно, что информация включает цены на все узлы и опции установки, на ее монтаж, запуск и технологическую квалификацию (технологические испытания) у Потребителя, а также на замену расходных материалов и гарантийное и постгарантийное обслуживание установки.

3. Потребитель выбирает нужный ему набор опций и услуг и заключает с Изготовителем контракт на поставку, монтаж, запуск, квалификацию и обслуживание закупаемой установки. Причем доставка установки с завода Изготовителя до фабрики Потребителя обычно поручается специализированной в области логистики технологического оборудования фирме, имеющей специальные средства доставки и обученный персонал. Кроме того, в контракте оговариваются все сроки и условия взаимодействия.

4. Так как технологическое оборудование, в отличии от бытовой техники, всегда делается под заказ (а не на склад), контракт обычно предусматривает три платежа в процентах от общей суммы в зависимости от рейтинга страны, в которой находится потребитель, и его деловой репутации. Например, при поставке оборудования от Изготовителя в Великобритании  к Потребителю в Швейцарию, первый платеж составлял 40% от суммы контракта, после которого Изготовитель запускал изготовление установки на своем заводе. После доставки установки к Потребителю, он выплачивал Изготовителю еще 50% от суммы контракта, а после монтажа, запуска и успешно проведенных технологических испытаний доплачивал оставшиеся 10%. Тогда как при поставки технологического оборудования в Россию все Изготовители требовали от Потреби% предоплаты контракта.

5. В контракте всегда указывается, что подготовку производственного участка к инсталляции (монтажу), запуску и квалификации (технологическим испытаниям) установки обеспечивает Потребитель.

Подготовка инженерной инфраструктуры (коммуникаций) производственного участка к инсталляции конкретного технологического оборудования и сам его монтаж (подключение к коммуникациям)  производится на основе требований фирмы производителя этого оборудования, записанных в документах, называемых «Facility Summary» или «Installation Conditions» и входящих в комплект документации на закупаемое (поставляемое) оборудование.

Например, технические требования, выполнение которых необходимо для правильного монтажа и подключения степпера PAS5500/250C к внешним сетям и магистралям указаны в документе «PAS 5500/200/250. INSTALLATION CONDITIONS Manuals» фирмы ASM Lithography (Нидерланды).

Требования к месту монтажа и подключения треков: для нанесения ГМДС Millennium 2000 Vapor Prime/Bake-Chill, для нанесения фоторезистов Millenium 2000 Coat-Bake-Chill и для проявления фоторезистов Millennium 2000 Bake-Chill-Develop фирмы SITE Services Inc. (США) приведены в табл.1.

Степпер PAS 5500/250C состоит из следующих основных отдельных конструктивных единиц (систем или частей, выполненных в виде отдельных модулей, шкафов и блоков) (см. рис.1):

- система экспонирования (exposure unit);

- система транспортировки пластин (wafer transport system);

- пульта (стойки) управления для оператора (operator console);

- шкафа электронного управления (electronics cabinet);

- шкафа контроля за температурой воды и воздуха, подаваемых для охлаждения, а также отвода загрязненного воздуха (contamination and temperature - C&T cabinet).

В составе основных конструктивных единиц степпера PAS 5500/250C могут быть выделены следующие подсистемы или субсистемы:

1. Субсистема загрузки и перемещения фотошаблонов (ФШ) внутри степпера (reticle management system - RMS), далее RM система, или субсистема усовершенствованной загрузки и перемещения ФШ внутри степпера (advanced reticle management system - ARMS), далее ARM система.

2. Субсистема интегральной инспекции ФШ (integrated reticle inspection system - IRIS), далее IRI система. IRI система является опцией, вставляемой в степпер по требованию Заказчика, которая обеспечивает инспекцию (контроль) поверхности ФШ и пленок пелликлов с целью обнаружения на них частиц и дефектов с размерами более 10 мкм, приводящих к браку на пластинах.

3. Субсистема загрузки и перемещения пластин внутри степпера (wafer handling system - WHS), далее WH система. WH система имеет две основные функции. Первая функция - это перемещение (транспортировка) пластин между носителем (или пьедесталом) и системой предварительного совмещения (prealignment system), которая выполняется системой транспортировки пластин (Wafer Transport System - WTS), далее WT системой. Вторая функция - это предварительное совмещение пластины на столике (wafer stage) степпера, которая выполняется системой предварительного совмещения (Wafer Prealignment System - WPS), далее WP система.

4. Субсистема измерения высоты (толщины) и угла наклона поверхности пластины (level sensor system - LSS), далее LS система. LS система - это оптическая система, которая измеряет высоту и угол наклона поверхности пластины для того, чтобы гарантировать, что пластина установлена параллельно фокальной плоскости проекционных линз и размещена внутри этой плоскости. Исполнительные механизмы уровня координатного стола, на котором размещается пластина (wafer stage), используются, чтобы скорректировать расположение пластины по высоте и по плоскости.

5. Субсистема контроля положения координатного стола - держателя пластин (E - chuck) (wafer stage system - WSS), далее  WS система. WS система содержит три линейных электромотора, каждый из которых может работать независимо, обеспечивая прецизионное позиционирование пластины по осям X, Y и углу вращения.

6. Субсистема совмещения функциональных слоев на пластине по меткам совмещения (alignment system - AS), далее AT система. AT система должна совмещать по меткам пластину, находящуюся на координатном столе - держателе пластин (E - chuck), с фотошаблоном (ФШ), расположенном на координатном столе - держателе ФШ (reticle table).

7. Субсистема измерения и настройки воздушного изображения проекционных линз (image sensor system - ISS), далее IS система. IS система измеряет и поддерживает воздушное изображение (aerial image) проекционных линз, при этом используются 12 детекторов, которые устанавливаются на сенсорной плате.

8. Субсистема освещения ФШ (illumination system - ILS), далее IL система. Целью IL системы является экспонирование топологического рисунка ФШ и передача его изображения через набор проекционных линз на пластину, покрытую слоем фоторезиста (ФР).

9. Субсистема проецирования изображения (projection systems - PRS), далее PR система. PR система включает автоматическую подсистему управления перемещением фотошаблонного стола и экспонирования ФШ (automatic reticle masking facility - REMA) и подсистему проекционных линз (projection lens).

10. Субсистема генерации ультрафиолетового излучения (UV system or Deep UV system), далее UV система или DUV система. Все модели степперов серии PAS 5500, кроме модели PAS 5500/90, в качестве источника УФ излучения используют i - линию излучения ртутных ламп высокого давления с длиной волны 365 нм. В модели степпера PAS 5500/90 в качестве источника глубокого УФ (ДУФ - DUV) излучения используется эксимерный лазер на KrF c длиной волны 248 нм. По причинам безопасности и экономии площади чистых помещений эксимерный лазер монтируется в зоне обслуживания (service corridor), поэтому всегда существует система доставки лазерного луча от лазера к степперу на расстояния до 10-ти метров. Система доставки лазерного луча состоит из набора зеркал, которые обдуваются азотом, чтобы предотвратить загрязнения их поверхностей. Система доставки лазерного луча и степпер взаимно сблокированы, так что лазерный луч нигде не может выйти наружу.

11. Субсистема контроля формы и размеров выходного зрачка системы освещения ФШ (aerial illuminator system - AIS), далее AI система. AI система способна проводить обычное и вне осевое освещение ФШ с регулируемой степенью относительной пространственной оптической когерентности излучения у.

12. Субсистемы для контроля температуры воды и воздуха, охлаждающих элементы степпера, а также отвода загрязненного после охлаждения воздуха, входящие в шкаф контроля загрязнений и температуры (contamination and temperature cabinet - C&T cabinet) далее CT шкаф. В CT шкафе производится контроль температуры воды, используемой для охлаждения следующих элементов степпера:

- линз оптической системы;

- статоров электромоторов, обеспечивающих перемещения координатного стола, на котором размещается пластина;

- теплообменника блока подготовки чистого воздуха;

- теплообменника блока подачи сжатого воздуха (блока пневматики);