Установка проявления фоторезиста upf-150т на базе универсальныхмехатронныхмодулей

УДК 621.865.8

УСТАНОВКА ПРОЯВЛЕНИЯ ФОТОРЕЗИСТА UPF-150Т НА БАЗЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ В.Р. Петренко, В.В. Пешков, А.Н. Анненков, А.А. Филь

Приведено описание, назначение и состав установки проявления фоторезиста ИРР-150Т, разработанной на основе универсальных мехатронных технологических модулей с учётом их влияния на процесс изготовления деталей радиоэлектронной аппаратуры

Ключевые слова: нанотехнологии, фотолитография, установка проявления, мехатронный модуль

На рубеже столетия было доказано, что миниатюризация и компьютерное моделирование электрических, магнитных, химических, биологических и механических свойств материалов с последующим синтезом объемных изделий - магистральное направление технологии быстрого прототипирования (rapid prototyping & manufacturing) в 21 веке.

В соответствии с классификацией РОСНАНО под нанотехнологиями понимают комплексы оборудования для работы с объектами, размеры которых хотя бы по одному из измерений не превышают 100нм. Таким образом, на специальном технологическом оборудовании получают, формируют или воздействуют на нанопленки, нанонити, нанотрубки, нановолокна, наночастицы, нанопорошки, наномеханизмы и наноустройства (наноэлектроника).

Нанотехнологии представляют собой совокупность технологий различного содержания и происхождения, работающих с информацией и материей и достигших приблизительно одинакового уровня организации. Прежде всего, это атомно-силовой (зондовый) микроскоп, посредством которого удается измерять межатомные расстояния и перемещать отдельные атомы. Затем - физические технологии взрыва проводников и плазменного синтеза, химические по своему происхождению технологии восстановления тонких пленок и молекулярного наслаивания, смешанная технология ионного наслаивания. Весьма распространена технология фотолитографии, имеющая инженерное происхождение. Практически, это расширенная технология изготовления печатных плат. В фотолитографии, плазменном синтезе и взрывах проводников в качестве источников энергии применяются мощные коротковолновые лазеры.

Спецтехнологическое оборудование, применяемое для фотолитографического обеспечения производства деталей радиоэлектронной аппаратуры представляет собой технологические комплексы, в которых реализуется определённая заданная последовательность технологических процессов.

Петренко Владимир Романович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: rector@vorstu.ru

Пешков Владимир Владимирович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: otsp@vorstu.ru

Анненков Андрей Николаевич - МИКТ, д-р техн. наук,

профессор, e-mail: annenkov_mikt@mail.ru

Филь Андрей Александрович - МИКТ, аспирант, e-mail:

lerf@mail.ru

Назначение оборудования - формирование фо-торезистивных (полимерных) плёнок заданной толщины и фоторезистивных масок с заданными проектными нормами. Проектные нормы - это размеры минимального элемента формируемой фоторези-стивной маски с размерностью от нм до мкм, в зависимости от назначения, сложности структуры и топологии радиоэлектронного элемента.

Одной из необходимых технологических систем в производственной цепочке фотолитографического процесса является установка проявления фоторезиста. Данный процесс обеспечивает формирование топологической структуры интегральной микросхемы или иного объекта.

Необходимые форма и размеры элементов и областей в каждом слое структуры задаются в фотолитографическом процессе такими параметрами как толщина и разнотолщинность фоторезистивной пленки, параметрами экспонирования (переноса изображения шаблона в фоторезистивную плёнку), параметрами проявления скрытого изображения фотомаски и травления топологического слоя с использованием защитной фотомаски с высокой степенью селективности [1].

Спроектированная в рамках госконтракта полуавтоматическая установка проявления ИРР-150Т (рис. 1) обеспечивает формирование в полимерной плёнке топологического рисунка (маски) на поверхностях полупроводниковых, кварцевых, стеклянных и керамических пластин. ИРР-150Т.

1 - каркас;

2 - модуль проявления;

3 - модуль термообработки;

4 - система управления.

Рис. 1. Полуавтоматическая установка проявления фоторезиста иРР -150Т

Установка предназначена для обеспечения выпуска мелкосерийной продукции, сконструирована с учётом действующих норм электронного машиностроения и соответствует всем требованиям современного производства.

Установка имеет модульный состав: модуль проявления, модуль термообработки и размещена в пылезащитном боксе. Конструкция бокса предусматривает размещение на нём автономного фильтровентиляционного блока, обеспечивающего создание в зоне проведения технологических процессов ламинарного воздушного потока класса 5 ИСО по ГОСТ ИСО 14644-1-2002.

Модуль проявления состоит из центрифуги, размещённой в технологической ванне в которой проводится процесс проявления, манипулятора, на котором размещено сопла для подачи проявителя и деионизованной воды, системы вентиляции, системы технолических клапанов и датчиков.

В основе работы модуля проявления (рис. 2) лежит принцип нанесения дозируемого количества проявителя на вращающийся объект (пластину) методом центрифугирования. Пластина фиксируется на столике центрифуги с помощью вакуума, который подаётся через вал. Ванна предназначена для предотвращения попадания проявителя при обработке пластины за рабочую зону обработки и для сброса его в канализацию.

Центрифуга состоит из плиты-основания с размещёнными на ней: механизмом вращения, механизмом подъёма, ванной, манипулятором. Вращение столика осуществляется от электродвигателя. Подъём и опускание столика происходит с помощью пневмоцилиндра. Верхнее и нижнее положения цилиндра контролируются датчиками.

Механизм перемещения манипулятора [2] осуществляет вывод сопел подачи технологических сред на позицию обработки, возврат в исходное положение, а также подъем и опускание. Верхнее и нижнее положение манипулятора контролируется датчиками, закреплёнными на пневмоцилиндре. Поворот манипулятора осуществляется от серводвигателя через зубчатую передачу. Режим подачи химических реагентов на фотошаблон - динамический (с радиальным сканированием подающего сопла).

На пластину подаются проявитель и деионизованная вода через пневматические клапаны. Слив отработанных химических реагентов осуществляется в сливную канализацию. По окончании процесса проявления производится отмывка пластины от проявителя струёй деионизованной воды с последующей сушкой центрифугированием. Удаление влаги и высушивание фоторезистивной маски с обеспечением необходимых адгезионных свойств осуществляется на модуле термообработки (рис. 3).

В основе работы модуля термообработки лежит принцип нагрева пластины контактным методом на «горячей плите» [3, 4]. Пластина удерживается на плите с помощью вакуума.

Система управления установки состоит из блока электрического и панели управления (рис. 4).

1 - центрифуга;

2 - механизм перемещения инструмента;

3 - короб вытяжной вентиляции;

4 - технологический столик.

Рис. 2. Модуль проявления. Вид сверху

1 - плита с нагревателем; 2 - иглы.

Рис. 3. Модуль термообработки. Вид сверху

1 - сенсорный дисплей;

2 - регулятор температуры ТРМ-101;

3 - кнопка аварийного выключения.

Рис. 4. Панель управления

Система управления обеспечивает следующие основные функции:

• управление установкой в ручном режиме;

• управление отдельными узлами и механизмами в отладочном режиме;

• оперативное отображение технологических параметров на экране дисплея;

• задание технологических параметров;

• регистрацию неисправностей в установке и отображение информации об этих неисправностях.

Установка отличается от аналогов возможностью обеспечения самодиагностики и корректировки работы отдельных элементов системы с целью стабилизации технологических параметров и управления качеством выпускаемой продукции.

Литература

1. http://www.moluch.ru/archive/27

2. Филь А.А. Предложения по разработке манипулятора для перегрузки полупроводниковых пластин при операциях плазмохимической обработки на установках плазма 150-А, плазма 100-К, вольф-

рам 150/ А.А.Филь, А.В. Зубков // Анализ и проектирование средств роботизации и автоматизации. -Воронеж: ВГТУ, 2004. - С. 132-136.

3. Филь А. А. Быстрые термические процессы в технологии микроэлектроники / А.А. Филь, В.А. Карташов // Региональный сборник научных трудов "Интеллектуальные информационные системы" ч. 2 - Воронеж: 2002. - С. 16-17.

4. Филь А. А. Обзор методов контроля температуры в быстрых термических процессах / А.А.Филь, В.Б. Козлова // Прогрессивные технологии и оборудование в электронике и машиностроении: межвуз. сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, 2002. - С. 36-40.

Воронежский государственный технический университет Международный институт компьютерных технологий

DEVELOPMENT PHOTORESIST FILMS MACHINE UPF-150T ON THE BASIS OF UNIVERSAL MECHATRONIC MODULES V.R. Petrenko, V.V. Peshkov, A.A. Annenkov, A. A. Fil

The description, appointment and structure of installation of development photoresist films machine UPF-150T, developed on the basis universal mechatronic technological modules taking into account their influence on process of manufacturing of details of radio-electronic equipment is resulted

Key words: nanotechnologies, photolithography, development machine, mechatronic module