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HMDS预处理系统

在半导体生产工艺中，光刻是至关重要的一个工艺环节，而涂胶工艺的好坏，直接影响到光刻的质量，所以涂胶也显得尤为必要，尤其在所刻线条比较细的时候，任何一个环节有一点纰漏，都可能导致光刻的失败。

在涂胶工艺中，所用到的光刻胶绝大多数是疏水的，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，势必会造成光刻胶和晶片的粘合性较差，甚至造成局部的间隙或气泡，涂胶厚度和均匀性都受到了影响，从而影响了光刻效果和显影。

为了解决这一问题，涂胶工艺中引入了一种化学制剂，即HMDS，它的英文全名叫Hexamethyldisilazane（HMDS），化学名称叫六甲基二硅氮甲烷，把它涂到硅片表面后，通过加温可反应生成以硅氧烷为主题的化合物，这实际上是一种表面活性剂，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，起到耦合的作用，再者，在显影的过程中，由于它增强了光刻胶与基底的粘附力，从而有效地抑制刻蚀液进入掩模与基底的侧向刻蚀。 Z初，人们用液态的HMDS直接涂到晶片上，然后借着晶片的高速旋转在晶片表面形成一层HMDS膜。这样就阶段性的解决了基片和光刻胶之间的结合问题，但随着光刻线条的越来越细，胶的越来越薄，对粘附力提出了更高的要求，于是我们研制出了现在的HMDS预处理系统。

2 HMDS预处理系统的优越性

HMDS预处理系统的优点在于：

（1）预处理性能更好，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，再者，由于该系统是将"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）处理更加均匀。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）效率高。液态涂布是单片操作，而本系统一次可以处理多达多盒的晶片。

（4）更加节省药液。实践证明，用液态HMDS涂布单片所用的药液比用本系统处理多盒晶片所用药液还多；

（5）更加环保和安全，HMDS是有毒化学药品，人吸入后会出现反胃、呕吐、腹痛、刺激胸、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。

3系统结构

整个系统由加热、真空系统、充氮、加药和控制模块等5部分组成。

3.1加热模块

由于工艺的整个过程都需要在150℃左右的环境下进行，所以自始至终加热系统都在工作。

本系统采用在腔体外侧加热，采用人工智能PID调节仪实现闭环控制，调节仪控制固态继电器的输出，从而实现温度的精确稳定控制，测温采用通用的高精度热敏电阻Pt100。

3.2真空模块

由机械泵、真空组件、真空测量等组成，主要作用是置换气体和抽走剩余的HMDS蒸汽，不再赘述。

3.3充氮模块

作用是在置换过程中，用氮气来逐渐稀释空气或药液蒸汽，从而Z终替换空气或药液蒸汽的气氛。

主要由氮气源、控制阀和喷头组成。

3.4加药模块

加药模块的作用是在需要的时候把药液变成蒸汽，均匀的涂布到晶片表面。

它主要由药液瓶，接口、控制阀和喷头组成。

3.5控制模块

控制模块是本系统的核心模块，它的作用是控制各个模块的动作和时序，完成整个工艺过程。

它主要由人机界面，CPU控制中心，控制接口和输出部件，报警等5部分组成。

人机界面采用中国台湾威纶通触摸屏来实现参数、状态等界面的显示和参数的设定输入。PLC采用三凌FX系列小型化PLC。

4软件组成

整个控制软件共分4个部分，即自动运行、手动控制、参数设定、帮助。

当按下自动运行键后，画面转换到运行画面，显示当前的工艺状态，运行时间等，同时系统开始运行。

首先打开真空泵、开始抽真空、待腔内真空度达到某高真空度（该值可预设）后，开始充入氮气，充到达到某低真空度（该值也可预设）后的再次重复抽真空、充入氮气的过程，达到设定的充入氮气的次数后再次抽真空，然后充入药液，达到设定时间后，停止充入药液，进入保持阶段。当到达设定的保持时间后，再次开始抽真空、充入氮气，次数为设定值，当系统自动工作完成后，画面切换到结束画面，同时给出声光报警等待取片，在自动工作过程中若出现异常可点击运行画面中的停止键，随时终止程序的运行。

5、 HMDS-90真空系统规格参数

内部尺寸：450X450X450  

电源：   AC220V，功率：3000W

真空度： 常压到—133pa或1TORR以下

材质：   内部SUS316电解处理 外壳SS41静电喷涂。

管路：   SUS洁净管

层架；   SUS316材质

门内板： 钢化玻璃

流程控制：液晶触摸屏（中国台湾威纶通）、PLC控制(三菱)，流程可编辑，可以预存5组程序。（可根客户要求可以更改流程）            

加热方式：腔体外侧加温。 温度：RT+10℃～ 200℃；微电脑温度控制器，控温              

精确可靠。控温精度：1℃，真空室温度均匀

氮气装置：氮气进入箱内有调压装置，控制有自动阀完成。

HMDS装置：HMDS药液进入箱内采用压力差吸取瓶内HMDS方式，自动阀控制

真空泵：抽气速度4升\秒

工作流程：

首先打开真空泵、开始抽真空、待腔内真空度达到某高真空度（该值可预设）后，开始充入氮气，充到达到某低真空度（该值也可预设）后的再次重复抽真空、充入氮气的过程，达到设定的充入氮气的次数后再次抽真空，然后充入药液，达到设定时间后，停止充入药液，进入保持阶段。当到达设定的保持时间后，再次开始抽真空、充入氮气，次数为设定值，当系统自动工作完成后，画面切换到结束画面，同时给出声光报警等待取片，在自动工作过程中若出现异常可点击运行画面中的停止键，随时终止程序的运行。