Автоматическая система фотолитографии Suss ACS300 Gen2

Содержание:
Обработка толстопленочного фоторезиста
LITHOPACK300

Системы серии ACS300 от компании SUSS MicroTec установлены на многих производствах научно-исследовательских институтах по всему миру. ACS300 Gen2 представляет собой гибкую модульную систему с модернизируемыми на месте модулями, которая позволяет планировать рабочий процесс от стадии разработки и пилотного запуска до крупносерийного производства. Ее можно объединить с установкой совмещения SUSS MA300 Gen2 1X Full Field Proximity Mask Aligner, чтобы создать интегрированный кластер LithoPack300.
 
Особая система для рынка интегральных микросхем

Установка ACS300 Gen2 предназначена для использования в области интегральных микросхем и служит для формирования столбиковых выводов из припоя, из золота, а также для перераспределения слоев (RDL) с передней стороны, которое используется при формировании корпусов, сравнимых с размерами кристалла, или для перераспределения слоев задней стороны для 3D-интеграции. Технология GYRSET позволяет получить толщину нанесения в диапазоне от менее 1 мкм до более 100 мкм:

Результаты покрытия ACS300 Gen2:

AZ1505 позитивный фоторезист Тестовый диам: 290 мм Mean: 0.90 мкм Стд. откл.: 0.30 % Выс/низ. колебания: 0.90	JSR WPR Фоточувствительный диэлектрик Тестовый диам.: 296 мм Среднее:  7.94 мкм Std. Dev: 0.30 % Выс/низ. колебания: 0.71 %	AZ10XT Позитивный фоторезист Тестовый диам.: 288 мм Среднее: 12.5 мкм Стд. откл.: 0.46 % Выс/низ. колебания: 1.05 %

HD-4000 Полиимид Тестовый диам.: 284 мм Среднее: 17.1 мкм Стд. откл.: 0.31 % Выс/низ. колебания: 0.78 %	TOK Pmer P/CA1000PM  позитивный фоторезист, химически усиленный Тестовый диам.: 294 мм Среднее: 20.6 мкм Стд. откл.: 1.03 % Выс/низ. колебания: 2.57 %	AZ40XT позитивный фоторезист Тестовый диам.: 290 мм Среднее: 43.5 мкм Стд. откл.: 1.36 % Выс/низ. колебания: 2.74 %

JSR THB 151-N негативный фоторезист Тестовый диам.: 295 mm Среднее: 72.0 µm Стд. откл.: 1.31 % Выс/низ. колебания: 3.95 %	JSR THB 151-N  негативный фоторезист, двойное покрытие Тестовый диам.: 294 мм Среднее: 122 мкм Стд. откл.: 1.36 % Выс/низ. колебания: 3.51 %

---

Сложности обработки фоторезиста в области формирования столбиковых выводов на полупроводниковой пластине, упаковки на уровне пластины и 3D-интеграции требуют тщательного подбора модулей нанесения, задубливания и проявления для достижения оптимальных результатов обработки. Система ACS300 Gen2 предназначена для создания слоя фоторезиста различной толщины в диапазоне от менее одного до более ста микрон. Для работы с толстопленочным фоторезистом требуется конфигурация модуля нанесения, которая позволит справиться с высокой вязкостью материала и получить исключительно однородные пленки.

Нанесение толстопленочного фоторезиста.

Установка ACS300 Gen2 является экспертом в обработке ультра-толстопленочного фоторезиста, которая зачастую включает в себя центрифугирование материала со скоростью ниже оптимального динамического диапазона. ACS300 Gen2 обеспечивает контроль загрязнения и предлагает опции автоматизированной очистки, что особенно важно при обработке материала с высокой вязкостью. Сочетание точности удаления наплава фоторезиста с края материала и оптимизированная конструкция держателя/чаши гарантирует лучшие результаты среди моделей данного класса.

Задубливание толстопленочного фоторезиста

Для обеспечения превосходных характеристик задубливания ультра-толстопленочных фоторезистов ACS300 Gen2 предлагает полностью программируемые циклы задубливание с зазором, что позволяет оптимизировать соотношение времени и температуры задубливания. Симметричная конфигурация вытяжки и продувки гарантируют равномерное удаление растворителя по всей площади пластины в процессе задубливания. При использовании таких циклов равномерно распределенное содержание растворителя в слое фоторезиста готовит подложку к последующему экспонированию и проявлению.

Проявление толстопленочного фоторезиста

SUSS MicroTec использует в своих системах элементы, которые позволяют добиться исключительно равномерного проявления фоторезиста с минимальным расходом материалов за малое время. Химические вещества проявителя нагреваются управляемым способом и наносятся на пластину с помощью распыляющих сопел различной конфигурации. Рисунок распыления управляется поворотами руки, которые настраиваются пользователем. Для оптимизации воздействия проявляющих материалов и нанесения покрытия на пластину используется настраиваемый в рецепте зазор распыляющих рук. При проявлении тонкопленочных фоторезистов и других полимеров система ACS300 Gen2 демонстрируется исключительную равномерность распределения и стабильность благодаря контролю расхода материала, скорости вращения и температуры в точке использования.

Формирование столбиковых выводов из припоя	Формирование столбиковых выводов из золота	Распределение слоев	Формирование медных столбиковых выводов
Нанесение и проявление фоторезиста	Нанесение и проявление	Трассировка слоев	Формирование
Сухое проявление пленки		диэлектрики (полиимид, PBO, BCB)
Полиимид для репассивации		Литография для 3D-интеграции

Технология GYRSET

Процесс нанесения фоторезиста с закрытой крышкой по технологии GYRSET® позволяет создать уникальную не содержащую завихрений среду, насыщенную растворителем, над подложкой в процессе нанесения резиста, что значительно уменьшает воздействие температуры и влажности окружающей среды на результаты обработки.

Технология использует преимущества двух физических эффектов:

Во-первых, поток воздуха над пластиной не образует завихрений, поскольку среда в закрытом пространстве вращается с той же скоростью, что и подложка. Фоторезисты, предназначенные для работы с пластинами диаметром 200 мм, не всегда подходят для пластин 300 мм, поскольку необходимые скорости вращения выше допустимого предела для приграничного потока воздуха. В результате, при центрифугировании с превышением критического предела скорости по краям пластины образуются полосы и неоднородности. При работе с подложками не круглой формы, например квадратными, такое происходит даже на более низких скоростях. Технология GYRSET® позволяет исключить такие завихрения практически полностью.

Во-вторых, насыщенная растворителем среда поддерживает материал на уровне близком к исходной вязкости более продолжительное время. Таким образом, фоторезист также может разравниваться дольше, чем при стандартном нанесении покрытия с открытой чашей. Это позволяет значительно расширить окно процесса. Соответствующий резист можно использовать даже для более тонких слоев, чем изначально предполагалось. Это позволяет уменьшить работу по согласованию резиста и количество типов резистов, находящихся на хранении.

                        

Центрифуга

Технология GYRSET® позволяет наносить однородные покрытия на пластины диаметром 200/300 мм, а также квадратные подложки с минимальным расходом фоторезиста. Возможно использование процессов как с открытой, так и с закрытой крышкой.

Модули нанесения фоторезиста имеют три независимых линии распыления с опционным контролем температуры на каждую руку. Настройки использования растворителя позволяют добиться точности при удалении наплывов резиста на краях пластины и промывке задней стороны. Опция автоматической очистки дает возможность промыть каждое сопло отдельно. Автоматическая очистка камеры обеспечивает простоту обслуживания и увеличивает время непрерывной эксплуатации.

---

Этажерочный модуль с нагревательной плитой

Этажерочный модуль ACS300 Gen2 HCV можно дополнительно оборудовать 7 кассетами с нагревательными или охлаждающими плитами или вакуумным праймером ГМДС, который занимает в модуле две ячейки. Один этажерочный модуль можно установить непосредственно в ACS300 Gen2, и еще два в дополнительное расширение рамы.

Кассеты оснащены моторизованными подъемными штифтами с настраиваемой высотой подъема и неподвижными ограничителями минимального зазора, что гарантирует оптимальные результаты задубливания. Испарения растворителя выводятся с помощью вытяжки и продувки азотом.

---

Модуль проявления

Для проявления экспонированных пленок доступен целый ряд опций. Стандартными конфигурациями являются бинарный спрей, веерный спрей и распыление наливом. Возможна настройка движений рук и их высоты для достижения лучшей геометрии распыления.

Для оптимального контроля однородности в каждом рецепте возможна настройка образцов движений рук. Контроль температуры в точке использования гарантирует равномерное воздействие в процессах, чувствительных к температуре.

---

Модуль ввода/вывода (i/o)

Система ACS300 Gen2 предлагает два варианта загрузки/выгрузки. К раме машины можно напрямую подсоединить до двух модулей с загрузочными портами. При использовании отдельного монитора EFEM система ACS300 Gen2 может быть дополнительно оборудована 4 модулями с загрузочными портами, которые имеют встроенную функцию картирования пластины и могут использоваться со стандартными устройствами FOUP или FOSB. Схема «полного моста» обеспечивается с помощью кассетных переходников, что позволяет использовать пластины диаметром 200 мм. Система ACS300 Gen2 предлагает возможность одновременной обработки пластин диаметром 200 и 300 мм без механической замены.

---

Интеграция технологической схемы

В каждой раме один центральный шестикоординатный робот обслуживает до 4 модулей нанесения. Для расширенных конфигураций возможно дальнейшее увеличение количества роботов. Шестикоординатный робот сочетает максимальную скорость и точность с большим диапазоном действия.


Робот имеет максимальную номинальную нагрузку более 3 кг, что позволяет ему перемещать подложки с большим весом, например сложенные пластины или кассетные решения из стекла, кремния или керамики. Бесконтактное центрирование пластины осуществляется с помощью оптической системой предварительного совмещения, которая использует видеосистему установки для определения положения пластины. Отклонения в совмещении исправляются роботом.

---

Шкаф с материалами

Шкаф с материалами оснащен отдельными ящиками для обеспечения легкого доступа к резисту и химическим веществам. Танки можно заполнять из центрального трубопровода. Автоматическая смена танка и бутыли обеспечивает непрерывную эксплуатацию. Доступен широкий ряд настроек подачи материалов.

В зависимости от конфигурации системы в специальные отделения системы можно напрямую установить большее количество танков и бутылей с фоторезистом. Это гарантирует максимально короткие линии распыления, что особенно важно при работе с вязкими материалами.

---

Технология системы управления

Проверенное в производственных условиях ПО системы ACS300 Gen2 предлагает самую современную технологию из существующих на рынке в данный момент. Установка работает на базе операционной системы Windows 7 в сочетании с ПО мультимодульного контроллера (ММК).

Интерфейс пользователя графически отображает текущий статус всей установки. Для удобства обслуживания каждый модуль имеет отдельный доступ. Управление интуитивное и простое в освоении. Расположение и статус каждой пластины в установке отображается в режиме реального времени. Компоненты контроллера и ПО имеют стандартный дизайн для удобства эксплуатации.

Рецепты процесса и последовательности действий создаются в несколько нажатий. Функция каскадного запуска последовательностей обеспечивает непрерывный поток подложек даже при смене последовательности. Оператор может управлять различными процессами и размерами подложек одновременно. Он может, например, запустить одну кассету пластин в режиме нанесения резиста, а другую – в режиме проявления. Редактирование последовательности и моделирование процесса в режиме онлайн и офлайн возможны даже во время работы.

Подробные протоколы и состояния E10 упрощают отслеживание пластин и устройств. Кроме того, доступен главный интерфейс, совместимый со стандартами SECS-II/GEM (SEMI E4/ E5/E30/E37) и 300 мм (SEMI E40/E87/E90/E94 и E116).

SUSS LithoPack300 – специальная система для обработки пластин диаметром 200 и 300 мм с помощью модулей нанесения, задубливания, экспонирования и проявления.

Она позволяет производить быструю смену между пластинами 200 и 300 мм и является решением в области литографии для производителей оптоэлектронных ИС и микроэлектронных производств.

Новые поколения системы ACS300 для нанесения/проявления резиста, а также установки совмещения МA300 компании SUSS MicroTec являются беспрецедентными решениями в области литографии.

Модуль mA300 Gen2

Система экспонирования MA300 Gen2 представляет собой установку совмещения с зазором всей поверхности пластины диаметром 300 мм, которая позволяет провести экспонирование за один шаг, что обеспечивает формирование структуры без снижения производительности. Это чрезвычайно важное преимущество установки совмещения перед технологией пошагового экспонирования, особенно если требуется последующая металлизация столбиковых выводов методом электроосаждения.

Установка SUSS MA300 включает в себя специальный набор инструментов совмещения для создания интегральных межсоединений для этажерочной архитектуры чипов или 3D-интеграции.

Общие сведения
Размер подложки	200 мм и 300 мм круглые                       Опция: квадратные и прямоугольные
Перемещение подложки	полностью автоматическое, FOUP, FOSB, открытая кассета, SMIF и заводские опции
Обработка подложки	полностью программируемое кластерное устройство
Интерфейс пользователя	ОС Windows 7 с ПО SUSS MMC
Макс. кол-во модулей вращения	≤ 8 (расширяемая система)
Макс. кол-во HP/CP	≤ 24 (расширяемая система)
Макс. кол-во последоват.	10 000
Макс. кол-во рецептов	1 000 с 50 шагами (в процессах вращения) в каждом
Модули нанесения и проявления
Контроль скорости вращения	±1 об./мин. с цифровым контроллером двигателя вращения
Кол-во распыляющих линий	до 3 линий распыления резиста с контролем температуры на руку
Опции	Большой выбор насосов и систем распыления Удаление наплыва резиста с края пластины и промывка задней стороны Управляемые расходомеры Программируемая вытяжка Контроль температуры двигателя вращения Фильтровентиляционные модули или чистая комната Экспонирование края пластины
Проявители	водно-щелочной проявитель или растворитель
Распыление проявителя	налив, двойное сопло, спреевое сопло
Этажерочные модули нагрева/охлаждения пластин
Нагревательная плита
Температура	до 250 °C
Равномерность температуры	≤ 0.8 °C до 100 °C ≤ 1 % свыше 100 °C
Метод спекания	Программируемый зазор с фиксированным минимум
Охлаждающая плита
Температура охлаждающей плиты	от 15 до 30 °C
Контроль температуры	± 0.2 °C
Способ охлаждения	Программируемый зазор с фиксированным минимум
Праймирование паром
Температура праймирования	до 250 °C
Способ праймирования	праймер ГМДС
Коммуникации
Вакуум	мин. -0.8 бар, +/- 5%
Сжатый сухой воздух	8 бар, +/- 10%
Азот	8 бар, +/- 10%
Деионизированная вода	3 бар, +/- 10%
Питание	зависит от конфигурации