Разделы сайта

Читаемое

Обновления Nov-2017

Промышленность Ижоры -->  Керамические композиционные материалы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

зива используется обычно карбид кремния с размером зерна 2000 мещ. Колебания температуры суспензии на протяжении всего процесса резки не превышают 0,8 °С, что позволяет резко уменьшить изгиб пластин. В результате даже на пластинах диаметром 400 мм после резки удается получать следующие показатели качества: общая неплоскостность (GBJR) - 17,4мкм, изгиб - 21,0 мкм, шероховатость - 10,7 мкм. При этом толщина реза составляет 184 мкм.

С целью дальнейшего повышения плоскостности, пластины после проволочной резки проходят цикл многократной шлифовки или подвергаются операции двухсторонней прецизионной обточки на специальных шпиндельных обточных станках. Последняя операция обеспечивает получение пластин диаметром до 400 мм с общей неплоскостностью (GBJR) на уровне ниже 1 мкм. Последующая односторонняя поверхностная обточка позволяет довести этот показатель до 0,5...0,6 мкм, при этом уровень локальной неплоскостности составляет 0,10...0,17 мкм.

Далее следует операция двухсторонней полировки, которая ставит своей задачей дальнейшее повышение общей и локальной плоскостности обрабатываемых пластин. Для этих целей созданы прецизионные шлифовальные машины с нижними плитами, рассчитанными на пять однопластиночных носителей. Диаметр носителя для пластин диаметром 400 мм составляет 600 мм. Оптимизация температуры плит, величины зазора между верхней и нижней плитами, а также исключение крепления пластин с помощью воска, позволяют снизить общую неплоскостность пластин диаметром 400 мм до величины менее 0,6 мкм и достигнуть локальной неплоскостности (SFQR) менее 100 нм.

Окончательная доводка пластин до необходимой кондиции осуществляется на заключительных стадиях технологического процесса - финишной односторонней полировки и вращательной очистки рабочей поверхности (рис. 2.2). Для того, чтобы на заключительных стадиях процесса добиться максимального эффекта очистки, финишная односторонняя полировка вьщелена в отдельную операцию и технологически отделена от операции двухсторонней полировки. Полировальный станок для финишной обработки пластин размешается в специальном чистом помещении и сообщается с установкой влажной очистки поверхности посредством специальной жидкостной транспортирующей системы, предохраняющей поверхность пластины от высыхания и, соответственно, от формирования на ней статического заряда, затрудняющего очистку от мельчайших частиц. Основная задача финишной полировки - это дальнейшее снижение уровня микрошероховатостей. При этом одновременно решается


Финишная полировка

САМС

Жидкостная очистка *

Рис. 2.2. Схема последовательных операций, используемых при финишной полировке и очистке рабочей поверхности пластин кремния большого диаметра [10]: 1 - предварительная финишная полировка; 2 - окончательная финишная полировка; 3 - транспортер с жидкостным затвором; 4 - химико-механическая очистка (САМС); 5 - жидкостная очистка вращающимися кистями; 6 - жидкостная вращательная очистка

5 - 6928

и задача уменьшения поверхностного рассеяния света, что позволяет повысить чувствительность оптических систем, используемых для контроля количества субмикронных частиц, присутствующих на рабочей поверхности пластин.

Присутствующие на поверхности пластин микрошероховатости делятся на две категории: так называемые собственно микрошероховатости с длиной волны меньше 100 мкм и туман , к которому относят шероховатости с длиной волны от 10 нм до 1 мкм. Условия уменьшения уровня тех и других различны. Поэтому в полировальной машине для финишной полировки смонтированы соответственно две полировальные плиты. Первая - для полуфинишной полировки и снижения уровня микрошероховатостей, вторая - для уменьшения уровня тумана . Кроме того, в машине предусмотрена третья полировальная плита, отделяемая от первых двух специальной атмосферой и сообщающаяся с ними через специальную жидкостную транспортную систему (см. рис. 2.2). Эта плита предназначена для механической очистки рабочей поверхности пластины с помощью распьшяемой на нее озонированной воды. Этот процесс называют химико-механической полировкой САМС (Chemical Assisted Mechanical Cleaning). Для уменьшения уровня тумана в процессе соответствующей обработки используют специальные мягкие полирующие прокладки с пониженным модулем упругости и полироваль-



ный раствор с очень малым размером зерна применяемого абразива. Каждая пластина на всех трех стадиях финишной полировки обрабатывается индивидуально.

При получении высококачественных пластин широко используются процессы жидкостной очистки. При этом большое внимание уделяется рациональному выбору очищающих сред. Для решения различных задач (удаление частиц, снижение уровня загрязнений металлическими примесями, удаление следов фоторезиста и т. д.) используются различные очищающие растворы (табл. 2.2). Практически все они дают те или иные нежелательные побочные эффекты, и ни один из них не обеспечивает очистку от всех возможных типов загрязнений. Поэтому на практике используются различные сочетания очищающих растворов. Наиболее распространен так называемый КСА-очищающий процесс, который состоит из двух этапов. На первом из них используется раствор SC-1, ко7Х)рый обеспечивает эффективную очистку поверхности пластины от посторонних частиц и органических загрязнений, а на втором - раствор SC-2,

Таблица 2.2. Традиционные очищающие растворы, используемые в полупроводниковом производстве

Обозначения

Составляющие компоненты

Назначение

Механизм действия

Побочные эффекты

H2SO4/H2O2

Удаление органических загрязнений (напр, следов фоторезиста)

Окисление

Попадание частиц,

осаждение

сульфатов

HF-dip

HF/HjO

Удаление

Растворение

Попадание частиц,

оксидов,

двуокиси

обратное осаждение

металлов

кремния

благородных

из двуокиси

металлов

кремния

SC-1

NHOH/HjOj/HjO

Удаление

Травление

Повторное

частиц

кремния,

осаждение ионов

неорганических

окисление

металлов (напр.

загрязнений

А]3+, Fe3+, Zn2+),

поверхностная

шероховатость

SC-2

HCl/HjOj/HjO

Удаление ионов

Комплексо-

Попадание частии

металлов

образование, гидролиз

(коррозия)

который удаляет с поверхности примеси металлов. Для достижения необходимого эффекта очистки, используемые реактивы (особенно для раствора SC-1) должны обладать очень высокой чистотой, что сильно удорожает процесс очистки. Кроме того, не исключена возможность случайных, перекрестных загрязнений очищающих растворов. В связи с этим ведутся интенсивные исследования по оптимизации процессов жидкостной очистки, в том числе с учетом необходимости повышения их технико-экономических показателей. В литературе описаны, по крайней мере, три возможности решения этой задачи: разбавление очищающих растворов SC-1 и SC-2 с переходом от смесей 1:1:5, например, к 1:4:20 или еще более разбавленным смесям, в том числе с полным удалением перекиси водорода из раствора SC-2; применение в качестве очищающих сред разбавленных кислотных растворов на основе разбавленной HF и озона, а также добавок разбавленной НС1; оптимизация состава щелочного раствора SC-1 путем добавки в него комплексообра-зующих агентов, исключающих осаждение металлических примесей на поверхности кремниевой пластины и позволяющих тем самым полностью исключить этап, связанный с использованием раствора SC-2. В качестве таких комплексообразующих агентов хорошо зарекомендовали себя хелаты [11].

В разработанных недавно весьма прогрессивных схемах очистки (см. рис. 2.2) предусмотрена индивидуальная обработка каждой пластины, сначала в жидкостном очистителе с вращающимися щетками, а затем в жидкостном очистителе с вращающимся и вибрирующим диском, на котором размешается очищаемая пластина, отмываемая с помощью специальных сопел активной водой. В качестве очищающих активных сред используют озонированную воду, электрически ионизированную (катодную) воду, а также разбавленную (6,5 %) плавиковую кислоту. Все операции осуществляются в особо чистых боксах, исключающих возможность зафязнений из окружающей среды. В результате удается получать пластины диаметром до 400 мм, характеризующиеся следующими показателями качества: уровень загрязнения поверхности металлическими примесями менее 5 10* ат/см, число частиц размером > 80 нм менее 60 на пластину диаметром 400 мм [10].

Работы по дальнейшему совершенствованию технологии получения высококачественных пластин кремния большого диаметра интенсивно продолжаются. При этом основное внимание уделяется созданию станков для прецизионной механической и химической обработки; программному обеспечению процессов, обеспечивающих осуществление



-mm .

соответствующих технологических операций в автоматическом цикле; разработке экологически безопасных и эффективно очищающих сред, а также высокочувствительных методов контроля качества поверхности, в первую очередь, уровня загрязнений металлическими примесями и посторонними частицами субмикронных размеров; повышению технико-экономических показателей. При решении этих задач широко используются принципы международной кооперации с использованием возможностей передовых специализированных в соответствующих направлениях фирм и предприятий.

К сожалению, наличие высококачественных и очень чистых пластин не является еще полной гарантией создания высококачественных интегральных схем и дискретных приборов. Дело заключается в том, что в процессе формирования приборной композиции пластина подвергается достаточно длительным высокотемпературным воздействиям (операции окисления, диффузии легирующих примесей, термический отжиг и т. д.), и, несмотря на принимаемые беспрецедентные меры по обеспечению стерильности проводимых процессов (особо чистые рабочие помещения, микроклимат, спецодежда для рабочего персонала и т. д.), вероятность случайных дополнительных загрязнений нежелательными быстродиффун-дирующими примесями при выполнении соответствующих операций остается достаточно высокой. Для исключения попадания загрязняющих примесей в активную область приборной структуры широко используют процессы их геттерирования [12],

Смысл процесса геттерирования заключается в удалении загрязняющей примеси из активной области приборной композиции путем ее локализации в определенной фиксированной области пластины, где она не может повлиять на характеристики создаваемых приборов. В основе процессов геттерирования лежат фундаментальные физические процессы, связанные либо с контролируемым формированием центров гетерогенного зарождения преципитатов при распаде пересыщенного твердого раствора загрязняющей примеси, либо с формированием среды, обладающей повышенной (по сравнению с рабочей областью приборной структуры) растворимостью зафязняющей примеси.

В первом случае уровень загрязнений пластины должен быть достаточным для того, чтобы примесь при той или иной разумной температуре образовывала пересыщенный твердый раствор. Тогда в процессе охлаждения зафязненной пластины этот пересыщенный раствор быстро распадается с образованием преципитатов в области, где сформированы центры для их гетерогенного зарождения. В результате между рабочей

областью приборной структуры и геттерирующей областью возникает градиент концентрации растворенной загрязняющей примеси, которая диффундирует в геттерирующую среду, благодаря чему и достигается эффект очистки. Эффективность геттерирования в данном случае напрямую зависит от объемной концентрации создаваемых в геттерирующей среде центров гетерогенного зарождения преципитатов и диффузионной подвижности атомов загрязняющей примеси.

Во втором случае наблюдается сегрегационное перераспределение примеси между областями с разной ее эффективной растворимостью. Область с более высокой растворимостью выступает в роли стока для примесных атомов, располагающихся в области пониженной их растворимости. Движущей силой этого процесса является различие в величине электрохимического потенциала растворенной примеси между этими областями - при одной и той же концентрации растворенной примеси электрохимический потенциал ниже в области с большей растворимостью. Эффект сегрегации может быть обусловлен: различием в фазовом состоянии данного вещества, например, между кристаллом и расплавом в процессе выращивания кристалла; различием в природе контактирующих между собой материалов, например, на границе кремний - двуокись кремния; различием в уровне легирования различных областей пластины из-за влияния положения уровня Ферми на растворимость загрязняющих примесей или образования комплексов между атомами легирующей и загрязняющей примеси; различием в уровне механических напряжений между различными областями пластины, вызывающим увеличение или уменьшение локальной растворимости примеси. Преимуществом сегрегационной очистки является то, что в данном случае отсутствует необходимость в пересыщении соответствующего примесного твердого раствора.

Для каждого из рассмотренных вариантов геттерирования существует своя производственная ниша, определяющая целесообразность его применения. Для геттерирования с использованием сегрегационных эффектов это интервал температур, в котором загрязняющая примесь имеет достаточно высокую диффузионную подвижность, а эффект сегрегации максимален. Для распадного геттерирования - это интервал температур, в котором зафязняющая примесь может образовать пересыщенный твердый раствор и в то же время оставаться достаточно подвижной для того, чтобы продиффундировать к геттерирующим стокам и там преци-питировать. В реальных процессах геттерирования возможно одновременное проявление как распадных , так и сегрегационных эффектов.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка