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HMDS预处理真空烘箱在半导体行业的应用

一、预处理系统的必要性:
在半导体生产工艺中,光刻是集成电路图形转移重要的一个工艺环节,而涂胶质量直接影响到光刻的质量,涂胶工艺显得更为必要,尤其在所刻线条比较细的时候,任何一个环节出现一点纰漏,都可能导致光刻的失败。在涂胶工艺中绝大多数光刻胶是疏水的,而晶片表面的羟基和残留的水分子是亲水的,如果在晶片表面直接涂胶的话,会造成光刻胶和晶片的黏合性较差,甚至造成局部的间隙或气泡,涂胶厚度和均匀性都受到影响,进而会影响了光刻效果和显影,尤其是正胶,显影时显影液会侵入光刻胶和晶片的连接处,容易造成漂条、浮胶等,导致光刻图形转移的失败,同时湿法腐蚀容易发生侧向腐蚀,所以涂胶工艺中引入一种化学制剂HMDS(六甲基二硅氮甲烷,英文全名Hexamethyldisilazane)可以很好地改善这种状况。将HMDS涂到晶片表面后,经烘箱加温可反应生成以硅氧烷为主体的化合物,是一种表面活性剂,它成功地将硅片表面由亲水变为疏水,其疏水基可很好地与光刻胶结合,起着偶联剂的作用。

二、产品结构与性能
2.1产品结构:
1.HMDS预处理真空烘箱(BD/HMDS-6090、BD/HMDS-6210)外壳采用SUS304不锈钢材质,内胆316L不锈钢材料制成;不锈钢加热管,均匀分布在内胆外壁,内胆内无任何电气配件及易燃易爆装置;钢化、防弹双层玻璃观察窗,便于观察工作室内物品实验情况。
2.箱门闭合松紧能调节,整体成型的硅橡胶门封圈,确保箱内保持高真空度。
3.7.0英寸PLC微电脑PID控制系统具有自动控温、定时、超温报警等,彩色触摸屏显示,控温精确可靠。
4.智能化触摸屏控制系统配套日本三菱PLC模块可供用户根据不同制程条件改变程序、温度、真空度及每一程序时间。
5.HMDS气体密闭式自动吸取添加设计,使真空箱密封性能极好,确保HMDS气体无外漏顾虑。
6.无发尘材料,适用百级光刻间净化环境使用。

2.2产品性能:
1.由于是在经过数次的氮气置换再进行的HMDS处理,所以不会有尘埃的干扰,系统是将去水烘烤和HMDS处理放在同一道工艺,同一个容器中进行,晶片在容器里先经过100℃-200℃的去水烘烤,再接着进行HMDS处理,不需要从容器里传出而接触到大气,晶片吸收水分子的机会大大降低,所以有着更好的处理效果。
2.由于它是以蒸汽的形式涂布到晶片表面上,所以有液态涂布不可比拟更好的均匀性。
3.液态涂布是单片操作,而本系统一次可以处理多达4盒及以上的晶片,效率高。
4.用液态HMDS涂布单片所用的药液比用本系统处理4盒晶片所用药液还多,经实践证明,更加节省药液。
5. HMDS是有毒化学药品,人吸入后会出现反胃、呕吐、腹痛、刺激呼吸道等,由于整个过程是在密闭的环境下完成的,所以不会有人接触到药液及其蒸汽,也就更加安全,它的尾气是直接由机械泵抽到尾气处理机,所以也不会对环境造成污染,更加环保和安全。

三、技术参数:
型号:BD/HMDS-6090、BD/HMDS-6210
容积:90L、210L
控温范围:RT+10~250℃
温度分辨率:0.1℃
控温精度:±0.5℃
隔板数量:2pcs、3pcs
真空度:<133Pa(真空度范围100~100000pa)
真空泵:国产或进口
电源:AC220/50HZ、AC380V/50HZ
额定功率:3.0KW、4.5KW
连接管:316不锈钢波纹管,将真空泵与真空箱完全密封无缝连接

四、HMDS预处理真空烘箱的原理:
HMDS预处理系统通过对烘箱HMDS预处理过程的工作温度、处理时间、处理时保持时间等参数可以在硅片、基片表面均匀涂布一层HMDS,降低了HMDS处理后的硅片接触角,降低了光刻胶的用量,提高光刻胶与硅片的黏附性。

五、HMDS预处理系统的一般工作流程:
首先确定烘箱工作温度。典型的预处理程序为:打开真空泵抽真空,待腔内真空度达到某一高真空度后,开始充入氮气,充到某低真空度后,再次进行抽真空、充入氮气的过程,到达设定的充入氮气次数后,开始保持一段时间,使硅片充分受热,减少硅片表面的水分。然后再次开始抽真空,充入HMDS气体,在到达设定时间后,停止充入HMDS药液,进入保持阶段,使硅片充分与HMDS反应。当达到设定的保持时间后,再次开始抽真空。充入氮气,完成整个作业过程。
开箱温度可以由user自行设定来降低process时间,正常工艺在50分钟-90分钟(按产品所需而定烘烤时间),为正常工作周期不含降温时间(因降温时间为常规降温))。

六、尾气排放:
多余的HMDS蒸汽(尾气)将由真空泵抽出,排放到专用废气收集管道。在无专用废气收集管道时需做专门处理。

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