HMDS預處理系統(tǒng)

在半導體生產工藝中，光刻是至關重要的一個工藝環(huán)節(jié)，而涂膠工藝的好壞，直接影響到光刻的質量，所以涂膠也顯得尤為必要，尤其在所刻線條比較細的時候，任何一個環(huán)節(jié)有一點紕漏，都可能導致光刻的失敗。

在涂膠工藝中，所用到的光刻膠絕大多數(shù)是疏水的，而晶片表面的羥基和殘留的水分子是親水的，如果在晶片表面直接涂膠的話，勢必會造成光刻膠和晶片的粘合性較差，甚至造成局部的間隙或氣泡，涂膠厚度和均勻性都受到了影響，從而影響了光刻效果和顯影。

為了解決這一問題，涂膠工藝中引入了一種化學制劑，即HMDS，它的英文全名叫Hexamethyldisilazane（HMDS），化學名稱叫六甲基二硅氮甲烷，把它涂到硅片表面后，通過加溫可反應生成以硅氧烷為主題的化合物，這實際上是一種表面活性劑，它成功地將硅片表面由親水變?yōu)槭杷?，其疏水基可很好地與光刻膠結合，起到耦合的作用，再者，在顯影的過程中，由于它增強了光刻膠與基底的粘附力，從而有效地抑制刻蝕液進入掩模與基底的側向刻蝕。 Z初，人們用液態(tài)的HMDS直接涂到晶片上，然后借著晶片的高速旋轉在晶片表面形成一層HMDS膜。這樣就階段性的解決了基片和光刻膠之間的結合問題，但隨著光刻線條的越來越細，膠的越來越薄，對粘附力提出了更高的要求，于是我們研制出了現(xiàn)在的HMDS預處理系統(tǒng)。

2 HMDS預處理系統(tǒng)的*性

HMDS預處理系統(tǒng)的優(yōu)點在于：

（1）預處理性能更好，由于是在經過數(shù)次的氮氣置換再進行的HMDS處理，所以不會有塵埃的干擾，再者，由于該系統(tǒng)是將"去水烘烤"和HMDS處理放在同一道工藝，同一個容器中進行，晶片在容器里先經過100℃-200℃的去水烘烤，再接著進行HMDS處理，不需要從容器里傳出，而接觸到大氣，晶片吸收水分子的機會大大降低，所以有著更好的處理效果。

（2）處理更加均勻。由于它是以蒸汽的形式涂布到晶片表面上，所以有液態(tài)涂布不可比擬更好的均勻性。

（3）效率高。液態(tài)涂布是單片操作，而本系統(tǒng)一次可以處理多達多盒的晶片。

（4）更加節(jié)省藥液。實踐證明，用液態(tài)HMDS涂布單片所用的藥液比用本系統(tǒng)處理多盒晶片所用藥液還多；

（5）更加環(huán)保和安全，HMDS是有毒化學藥品，人吸入后會出現(xiàn)反胃、嘔吐、腹痛、刺激胸、呼吸道等，由于整個過程是在密閉的環(huán)境下完成的，所以不會有人接觸到藥液及其蒸汽，也就更加安全，它的尾氣是直接由機械泵抽到尾氣處理機，所以也不會對環(huán)境造成污染。

3系統(tǒng)結構

整個系統(tǒng)由加熱、真空系統(tǒng)、充氮、加藥和控制模塊等5部分組成。

3.1加熱模塊

由于工藝的整個過程都需要在150℃左右的環(huán)境下進行，所以自始至終加熱系統(tǒng)都在工作。

本系統(tǒng)采用在腔體外側加熱，采用人工智能PID調節(jié)儀實現(xiàn)閉環(huán)控制，調節(jié)儀控制固態(tài)繼電器的輸出，從而實現(xiàn)溫度的精確穩(wěn)定控制，測溫采用通用的高精度熱敏電阻Pt100。

3.2真空模塊

由機械泵、真空組件、真空測量等組成，主要作用是置換氣體和抽走剩余的HMDS蒸汽，不再贅述。

3.3充氮模塊

作用是在置換過程中，用氮氣來逐漸稀釋空氣或藥液蒸汽，從而Z終替換空氣或藥液蒸汽的氣氛。

主要由氮氣源、控制閥和噴頭組成。

3.4加藥模塊

加藥模塊的作用是在需要的時候把藥液變成蒸汽，均勻的涂布到晶片表面。

它主要由藥液瓶，接口、控制閥和噴頭組成。

3.5控制模塊

控制模塊是本系統(tǒng)的核心模塊，它的作用是控制各個模塊的動作和時序，完成整個工藝過程。

它主要由人機界面，CPU控制中心，控制接口和輸出部件，報警等5部分組成。

人機界面采用中國臺灣威綸通觸摸屏來實現(xiàn)參數(shù)、狀態(tài)等界面的顯示和參數(shù)的設定輸入。PLC采用三凌FX系列小型化PLC。

4軟件組成

整個控制軟件共分4個部分，即自動運行、手動控制、參數(shù)設定、幫助。

當按下自動運行鍵后，畫面轉換到運行畫面，顯示當前的工藝狀態(tài)，運行時間等，同時系統(tǒng)開始運行。

首先打開真空泵、開始抽真空、待腔內真空度達到某高真空度（該值可預設）后，開始充入氮氣，充到達到某低真空度（該值也可預設）后的再次重復抽真空、充入氮氣的過程，達到設定的充入氮氣的次數(shù)后再次抽真空，然后充入藥液，達到設定時間后，停止充入藥液，進入保持階段。當?shù)竭_設定的保持時間后，再次開始抽真空、充入氮氣，次數(shù)為設定值，當系統(tǒng)自動工作完成后，畫面切換到結束畫面，同時給出聲光報警等待取片，在自動工作過程中若出現(xiàn)異常可點擊運行畫面中的停止鍵，隨時終止程序的運行。

5、 HMDS-90真空系統(tǒng)規(guī)格參數(shù)

內部尺寸：450X450X450  

電源：   AC220V，功率：3000W

真空度： 常壓到—133pa或1TORR以下

材質：   內部SUS316電解處理 外殼SS41靜電噴涂。

管路：   SUS潔凈管

層架；   SUS316材質

門內板： 鋼化玻璃

流程控制：液晶觸摸屏（中國臺灣威綸通）、PLC控制(三菱)，流程可編輯，可以預存5組程序。（可根客戶要求可以更改流程）            

加熱方式：腔體外側加溫。 溫度：RT+10℃～ 200℃；微電腦溫度控制器，控溫              

精確可靠?？販鼐龋?℃，真空室溫度均勻

氮氣裝置：氮氣進入箱內有調壓裝置，控制有自動閥完成。

HMDS裝置：HMDS藥液進入箱內采用壓力差吸取瓶內HMDS方式，自動閥控制

真空泵：抽氣速度4升\秒

工作流程：

首先打開真空泵、開始抽真空、待腔內真空度達到某高真空度（該值可預設）后，開始充入氮氣，充到達到某低真空度（該值也可預設）后的再次重復抽真空、充入氮氣的過程，達到設定的充入氮氣的次數(shù)后再次抽真空，然后充入藥液，達到設定時間后，停止充入藥液，進入保持階段。當?shù)竭_設定的保持時間后，再次開始抽真空、充入氮氣，次數(shù)為設定值，當系統(tǒng)自動工作完成后，畫面切換到結束畫面，同時給出聲光報警等待取片，在自動工作過程中若出現(xiàn)異常可點擊運行畫面中的停止鍵，隨時終止程序的運行。