Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы, страница 2

Анализируется взаимодействие систем автоматического управления с исполнительными механизмами, прослеживаются тенденции развития исполнительных механизмов и элементов оборудования. 6 Часть 1 ОБОРУДОВАН И Е ЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Глина ! ОБОРУДОВАНИЕ дЛя ОЧИСТКИ СРЕД 1.1. СРЕДСТВА ОЧИСТКИ ВОЗДУШНОР! СРЕДЫ П и о Ри фоРмиРовании интегральных микросхем (ИС) т более плотном а м ) стремятся к у размещению элементов и сокращению их разме- ров, При этом особ енно важнои задачей становится сохранение высокой степени чистоты технологических сред.

Загря нен з ия, по- гнческих опе а нй, щ на поверхность пластины, как при проведени те и хнолор цнй, так и при межоперационном хранении и транспортировании способны наВпушить структуру и физико-хими- ческие свойства поверхности. техиологичео1гом про ессе ц изгор ко применяются воздушные и газовые атмо- сферы н среды, жидкие среды и вакуум.

Параметры воздушной атмосферы оказывают существенн е роц изготовления ИС, даже если непосредственв нное ного контакта воздуха и полуфабрикатов не происходит. Н б ° и араметрами являются температура, влажность и ей запыленность воздуха. Нестабильность температуры окружаю. щ среды может приводить к изменению линейны элементов ст кт пенных размеров менению ско ост рук уры и нарушению точности оборудования, к ,киз- изменению орости протекания различных химически ре й, х акци, к конт оле и т. электрических параметров готовых приборо р . п.

Требования к стабильности температуры ок р в при их жающей среды определяются проводимой операцией, Так, п и изготовлении Фотошаблонов и на ответственных опе а р уру окружающего воздуха необходимо поддержи- вать в пределах .+(0,25...0,5)'С, при травлении двуокиси крем- ния температура травителя должна быть в пределах ~1'С. Влага из воздуха, адсорбируясь на поверхности полупроводнр никая в химические реактивы и газы-реа- дни- генты, оказывает вредное влияние на большинство техноло р .

Однако резко уменьшать влажность окружа огиче- го возд ха нельзя изу -за присутствия обслуживающего персон жающесоответствн с с н анитарно-гигиеническими нормами относительала. ная влажность должна лежать в пределах 30... 75 о! . Д щения' восп роизводимостн технологических процес о б ц сов раз рос 7 Таблица 1.2 Таблица 1.1 Допустимое количество частви пыла размером О,б мкм н более, содержащихси в атмосфере Класс помещение ио щщро- илвмату Класс чистоты атмосферы помещеннв в рабочвх мест Значение темпера- ! тур , *с относительнаяая алажжжть, тз аимоа в 1л !1дмн в 1 мч 23+!! ! 45+5 23+2 45~-15 21+! 20+2 1 11 111 3,5 !О' 3,5 1Ое 3,5 1Оа 3 5,10а 4 35 3,5 10а 3,5 10а По санитарным нормаа СН.245 † Развитие средств тщательного обеспылнвання показано на рнс, 1.1, Первоначально требуемые параметры воздушной среды обеспечнвалнсь средствами локальной очистки (рнс. 1.!,а), открытыми н герметичными боксами, фнльтрующнмн модулями. Для обеспечения высокого класса чистоты этн устройства устанавлнвалнсь в помещениях с кондиционированным воздухом.

Типовая конструкция открытого бокса с вертикальным ламинарным потоком воздуха изображена на рнс. 1.2. Воздух забнрается нз помещения, пропускается через фильтр грубой очистки 3 н нагнетается насосом 4 в верхнюю полость, отделенную от рабочей зоны высокоэффективным фильтром тонкой очистки 2 н пер- По санитарным нормам СН. 245 — 7 ! значений влажности должен быть уменьшен н прн изготовлении фотошаблонов н фотолитографии составлять менее ч-5%, прн проведении операций напыления ~(!0...15) %.

Помещения по температурно-влажностным параметрам микроклимата атмосфеРы подразделяются на трн класса (табл. 1.1). Частицы пыли, оседающие нз атмосферы, могут быть прнчннами различных дефектов структур, таких как обрывы н короткие замыкания проводников, локальное растравливание, нарушения диффузионных областей н т. и. Допустимые размеры н колнчество содержащихся в единице объема пылинок определяются технологнческой операцией н размерами элементов структуры. По степени запыленностн атмосфера помещеинй н рабочих мест подразделяется на пять классов (табл. 1.2). Необходимые параметры воздушной атмосферы рабочих мест по температуре, влажности н запыленности обеспечиваются за счет конднцноннровання воздуха помещений, применения чистых комнат, пылезащитных туннельных систем н камер, герметичных скафандров н боксов. Мелкие частицы пыли находятся в воздухе во взвешенном состоянии н оседают чрезвычайно медленно.

Так, скорость осаждення частиц пыли размером 0,2 мкм составляет около 0,6 см/ч, размером ! мкм — 12 см/ч, Для тщательного обеспылнвання не. обходнмо равномерно фильтровать весь без исключения объем находящегося в помещении воздуха, что достигается правнль. ной организацией аэродинамики. Наибольшее распространение получили чистые комнаты с вертнкальным ламннарным потоком. Скорость потока воздуха составляет в ннх 0,25...0,5 м/с, что соответствует 400...

500 обменам воздуха в час. Чтобы внешний воздух не проникал через не- плотности дверей н шлюзов в комнату, в ней создается нзбыточное давление около 10...20 Па. Поскольку основным источником пыли является человек, для получения в комнатах первого |класса чистоты на одного работающего должно прнходнться не менее 10...

15 мх помещения. 8 б) г) 7 2 7 3 7 ф Рис. 1.1. Развитие технических средств очистки воздуха ! й форированной решеткой 1, обеспечиваю. т щей при скоростях воздуха 0,2 ... 0,5 м!с поток, близкий к ламинарному. В рабочей зоне бокса устанавливается необходимое малогабаритное оборудование.

Фильтруюшие модули предназначены для установки сравнительно крупногабаритного оборудования. Они включают в себя нагнетаюшефильтрующий блок и ограждение. Блок состоит из фильтров грубой и тонкой очистки и вентилятора между ними. В зависимости от исполнения модуля блок или подвешивается к потолку (воздушный душ), или опирается на ограждение. Герметичные боксы применяются, когда предъявляются особые требования к химическому составу или влажности среды, н состоят из герметичной камеры и системы газообеспечения, подающей и отводящей газ из рабочей зоны.

Использование средств локального обеспыливания не могло удовлетворить требованиям, предъявляемым ко всем операциям технологического процесса, особенно с увеличением степени интеграции и уменьшением размеров элементов ИС. Для выполнения наиболее ответственных операций, таких как изготовление фото- шаблонов, фотолитография, напыление и другие, во второй половине 60-х годов были разработаны чистые комнаты с ламинзрным потоком (рис.

!.1,б). Типовая чистая комната представляет собой герметнзирозанный объем (рис, 1,3), состоящий из рабочего помещения и там- Рас. 1.2. Открытый бокс с ламиаарким потоком 10 Ркс. 1,3. Кояструкккя типовой чистой комнаты бура. В рабочем помещении установлено технологическое оборудование. Потолок комнаты набран из нагнетающе-фильтрующих блоков 1, включающих фильтры грубой и тонкой очистки и вентилятор. Использование современных фильтрующих материалов позволяет эффективно очищать воздух от частиц размером до 0,1... ...0,15 мкм.

Через фильтр проникает в среднем лишь одна такая частица из 10 000. Пол 4 состоит из просеченных металлических листов, на которые положена деревянная решетка. По периферии выполнены окна 3 для выхода воздуха. Стены набраны из панелей нескольких модификаций — глухих, с окном 6, дверью, с передаточным шлюзом 5, которые могут набираться в любой последовательности. В таюй чистой комнате может быть достигнут первый клаас чистоты. Воздух забирается и выбрасывается во внешнее помещение, в котором поддерживаются необходимые температурноавлажностные параметры. Дальнейшим шагом развития средств для тщательной очистки воздуха является комплексное использование средств локальной очистки и чистых комнат.

Это господствующее направление 70-х годов (рис. 1.1,в). Площадь чистых комнат достигла 1000 м', в них стали размещаться целые технологичебкие линейки по выпуску ответственных ИС, несколько десятков единиц оборудования. Однако такие системы имели недостатки: ухудшение атмосферы при ремонте, наладке и профилактической чистке оборудования; сложность удаления вредных отходов и примесей, выделяющихся при работе оборудования; сложность разводки коммуникаций; высокая стоимость эксплуатации системы очистки и нагнетания возд ха. конце 70-х — начале 80-х годов появилось новое поюление технологического оборудования, спроектированного с учетом ранее накопленного опыта его эксплуатации в условиях повышенных требований к обеспыленности окружающей среды. Это — автоматические линии «Лада», напылнтельные установки нового поколения и др.

Помимо того, что такие установки снабжены встроенными локальными средствами обеспыливания, в них четко выделены и разграничены три зоны (рис. 1.1,г): 1 — рабочая зона, в которой проводятся рабочие операции и операции загрузки-выгрузки; 2— зона присутствия оператора; 3 — техническая зона ремонта, наладки н обслуживания. Постоянного нахождения оператора в зоне 1 не требуется, он присутствует там лишь эпизодически и управляет процессом из зоны 2. Все основные механизмы и агрегаты, требующие ремонта, чистки и обслуживания, сосредоточены в зоне 3, противоположной зонам 1 и 2.