2-1 часть_0

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИЭТ»
«УТВЕРЖДАЮ»
Ректор МИЭТ
чл.-корр. РАН
____________________ Ю.А. Чаплыгин
«_____» _____________________ 2011 г.
ПРОГРАММА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
«ОБОРУДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ ФОТОЛИТОГРАФИИ
0,13 - 0,065 МКМ»
2011 г.
1
Рабочая программа профессионального модуля утверждена на заседании учебно-методического
совета образовательных программ опережающей профессиональной подготовки (уровень магистратура)
и
переподготовки
в
области
проектирования и
производства
топологическими нормами 90 нм, протокол от 16 ноября 2011 г. № 2.
Организация-разработчик: Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Авторы:
Киреев В.Ю., д.т.н., в.н.с.
Шевяков В.И., д.т.н., профессор.
2
СБИС
с
СОДЕРЖАНИЕ
1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ................................................. 4
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ .............................................. 6
3. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ....................................... 7
4 УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ .................... 12
5. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
(ВИДА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ) ...................................................................... 14
3
1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
«ОБОРУДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ ФОТОЛИТОГРАФИИ
0,13 - 0,065 МКМ»
1.1. Область применения программы
Программа профессионального модуля является частью профессиональной образовательной
программы переподготовки специалистов по
профессии 210100 "Электроника и наноэлектроника"
в части освоения вида профессиональной деятельности:
проектно-технологическая деятельность
и соответствующих профессиональных компетенций (ПК):
1. Знание
основ
физики
современных
полупроводниковых
приборов
и
твердотельной
электроники с наноразмерными топологическими нормами;
2. Знание основ современных методов и технологий создания и исследования наноструктур
интегральной электроники;
3. Знание базовых маршрутов создания СБИС с топологическими нормами до 90 нм;
4. Способность обоснованно выбирать математические модели интегральных элементов и их
параметры в процессе проектно-исследовательской и научно-исследовательской деятельности.
5. Умение
применять
современные
экспериментальные
методы
анализа
физических
и
химических свойств наноструктур и наноматериалов, исследования параметров и характеристик
формируемых приборов и устройств.
6. Умение контролировать параметры разрабатываемых приборов на всех этапах маршрута
проектирования.
1.2. Цели и задачи модуля - требования к результатам освоения модуля
С целью овладения указанным видом профессиональной деятельности и соответствующими
профессиональными компетенциями обучающийся в ходе освоения профессионального модуля
должен:
Иметь практический опыт:
Владеть: навыками в осуществлении технологического процесса фотолитографии нанометрового
диапазона и методами физической характеризации и верификации СБИС с топологическими
нормами 90 нм.
4
Уметь:
- практически определять состав и реализовывать основные принципы построения комплекса
современного оборудования оптической фотолитографии под конкретные производственные
условия и изделия;
- применять на практике для конкретных условий производства и изделий основные регламентные
процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки любых установок и модулей
комплекса современного оборудования оптической фотолитографии;
- применять на практике методику определение себестоимости операций фотолитографии на
требуемом оборудовании для конкретных производств и изделий.
Знать:
- основные классы современного оборудования оптической фотолитографии;
- особенности инсталляции современного оборудования оптической фотолитографии, состав его
основных систем, принципы его управления и диагностики;
- основные операционные и конструкционно-технологические параметры комплекса современного
оборудования оптической фотолитографии;
- основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки
комплекса современного оборудования оптической фотолитографии;
- состав и основные принципы построения комплекса современного оборудования оптической
фотолитографии;
- методику определение себестоимости операций фотолитографии на требуемом оборудовании
для конкретных производств и изделий - основные классы современного оборудования
оптической фотолитографии.
1.3. Рекомендуемое количество часов на освоение программы профессионального модуля:
всего - 96 часов, в том числе:
максимальной учебной нагрузки обучающегося - 96 часов, включая:
обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося - 36 часа;
5
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
Результатом освоения программы профессионального модуля является овладение обучающимися
видом профессиональной деятельности - в области проектно-конструкторской деятельности, в том
числе профессиональными (ПК)
Код
Наименование результата обучения
БКТ-1
Знание основ физики современных полупроводниковых приборов и твердотельной
электроники с наноразмерными топологическими нормами.
БКТ-3
Знание основ современных методов и технологий создания и исследования
наноструктур интегральной электроники.
БКТ-5
Знание базовых маршрутов создания СБИС с топологическими нормами до 90 нм.
БКТ-8
Способность обоснованно выбирать математические модели интегральных элементов и
их параметры в процессе проектно-исследовательской и научно-исследовательской
деятельности.
СКТ-6
Умение применять современные экспериментальные методы анализа физических и
химических свойств наноструктур и наноматериалов, исследования параметров и
характеристик формируемых приборов и устройств.
СКТ-8
Умение контролировать параметры разрабатываемых приборов на всех этапах маршрута
проектирования.
6
3. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
3.1. Тематический план профессионального модуля
Коды
профессиональны
х компетенций
1
БКТ-1, БКТ-3,
БКТ-5, БКТ-8,
СКТ-6, СКТ-8
Наименования разделов
профессионального модуля
2
Раздел 1.
«Оборудование оптической
фотолитографии 0,13 - 0,065
мкм»
Всего:
Всего часов
(макс. учебная
нагрузка и
практики)
Объем времени, отведенный на освоение
междисциплинарного курса (курсов)
Обязательная
аудиторная учебная
нагрузка
обучающегося
Всего,
в т.ч.
часов лабораторные
работы и
практические
занятия,
часов
4
5
16
36
3
96
96
36
7
16
Самостоятельна
я работа
обучающегося,
часов
Производственное
обучение (в т.ч.
производственная
практика)
Учебная, Производстве
часов
нная,
часов
(если
предусмотрен
а
рассредоточе
нная
практика)
6
60
60
7
-
-
-
8
-
-
3.2. Содержание обучения по профессиональному модулю (ПМ)
Наименование разделов
профессионального модуля
(ПМ), междисциплинарных
курсов (МДК) и тем
1
Раздел ПМ 1.
«Оборудование оптической
фотолитографии
0,13 - 0,065 мкм»
МДК 1. …………………..
номер и наименование МДК
Тема 1.1
Состав и основные
принципы построения
комплекса современного
оборудования оптической
фотолитографии.
Содержание учебного материала, лабораторные работы и
практические занятия, самостоятельная работа обучающихся,
курсовая работ (проект) (если предусмотрены)
Объем часов
Уровень
освоения
2
3
*
4
*
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
1. - оборудование для нанесения адгезионных, планаризирующих и
антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов;
2. - оборудование для термообработки адгезионных,
планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев
фоторезистов;
3. - оборудование для экспонированных слоев фоторезистов;
4. - оборудование для проявления экспонированных слоев
фоторезистов;
5. - оборудование для проявления планаризирующих и
антиотражающих покрытий;
6. - комплекс современного оборудования оптической
фотолитографии, в виде отдельных установок или общего
технологического кластера, состоящего из связанных транспортной
системой специализированных модулей.
2
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1. Наблюдение на практике или на экране состава и компоновки
участков фотолитографии на различных производственных
учасков.
4
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
2
8
**
**
1.
Тема 1.2.
Основные классы
современ-ного
оборудования опти-ческой
фотолитографии:
.
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
1. - оборудования для нанесения адгезионных, планаризирующих и
антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов;
2. - оборудования для термообработки адгезионных,
планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев
фоторезистов;
3.
4.
5.
6.
Тема 1.3.
Особенности инсталляции
современного оборудования
оптической
фотолитографии, состав его
основных систем,
принципы его управления и
диагностики.
Характеристики производства и изделий, которые влияют на состав
и компоновку комплекса современного оборудования оптической
фотолитографии
2
**
- оборудования для экспонированных слоев фоторезистов;
- оборудования для проявления экспонированных слоев
фоторезистов;
- оборудования для проявления планаризирующих и
антиотражающих покрытий;
- кластеров оптической фотолитографии.
**
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1. Наблюдение на производстве или на экране регламентных
процедур, процедур кондиционирования, аттестации и приемки
установок нанесения фоторезиста, адгезионных и антиотражающих
покрытий.
4
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
1.
Содержание (при наличии, указываются темы)
1. - требования к помещениям и для инсталляции современного
оборудования оптической фотолитографии;
2. - основные системы современного оборудования оптической
фотолитографии;
3. - принципы управления современным оборудованием оптической
фотолитографии;
*
4.
- диагностика современного оборудования оптической
9
2
**
**
фотолитографии.
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1 Наблюдение на производстве или на экране регламентных
процедур, процедур кондиционирования, аттестации и приемки
установок проявления фоторезиста.
Тема 1.4.
Основные операционные и
конструкционнотехнологические
параметры комплекса
современного оборудования
оптической
фотолитографии.
Тема 1.5.
4
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
1. Основные регламентные процедуры, процедуры
кондиционирования, аттестации и приемки современных установок
и модулей нанесения и проявления фоторезистов, адгезионных и
антиотражающих покрытий.
Основные регламентные процедуры, процедуры
кондиционирования, аттестации и приемки современных установок
и модулей экспонирования фоторезистов
2
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
1. - оборудования для нанесения адгезионных, планаризирующих и
антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов;
2
- оборудования для термообработки адгезионных,
планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев
фоторезистов;
3. - оборудования для экспонированных слоев фоторезистов;
4. - оборудования для проявления экспонированных слоев
фоторезистов;
5. - оборудования для проявления планаризирующих и
антиотражающих покрытий.
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1. Наблюдение на производстве или на экране регламентных
процедур, процедур кондиционирования, аттестации и приемки
установок экспонирования фоторезиста.
Наблюдение на производстве или на экране процедур приемки
всего фотолитографического комплекса.
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
1.
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
**
2.
10
**
4
*
2
- оборудования для нанесения адгезионных, планаризирующих и
антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов;
2. - оборудования для термообработки адгезионных,
планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев
фоторезистов;
3. - оборудования для экспонированных слоев фоторезистов;
4. - оборудования для проявления экспонированных слоев
фоторезистов;
5. - оборудования для проявления планаризирующих и
антиотражающих покрытий.
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1.
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
1. Методика определения себестоимости операций фотолитографии
на требуемом оборудовании для конкретных производств и
изделий. Примеры реализации методики.
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
Тема 1.6.
Методика определение
1 - теоретическая часть методики;
себестоимости операций
2. - примеры применения методики для различных установок
оптической
комплекса современного оборудования оптической
фотолитографии
фотолитографии.
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1.
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
1.
Самостоятельная работа при изучении раздела ПМ 1. (при наличии, указываются задания)
Всего
Основные регламентные
процедуры, процедуры
кондиционирования,
аттестации и приемки
комплекса современного
оборудования оптической
фотолитографии
1.
Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения:
1 - ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств);
2 - репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством);
11
**
**
2
4
**
**
*
60
96
(должно
соответствовать
указанному количеству
часов в пункте 1.3
паспорта программы)
3 - продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач).
12
4. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
4.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению
Программное и коммуникационное обеспечение
Статистический пакет «Statistica 5.1».
Оборудование и технологическое оснащение рабочих мест:
1. Установка фотолитографии MA-15DE BSA (Canada Analytical & Process Technologies, 2007.
2. Установка наноимпринтлитографии, США.
3. Прибор для наблюдения характеристик полупроводниковых приборов Agilent В1500А.
4. Высокочастотная полуавтоматическая зондовая установка Cascade Microtech S300.
4.2. Информационное обеспечение обучения
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы
Основные источники:
1. Handbook of VLSI microlithography: Principles, Technology and Application. Second Edition /edited by
J.N. Helbert, Noyes Publication/William Andrew Publishing LLC, Norwich, NY, USA, 2001. - 1001 pp.
2. Nanolithography and pattering techniques in microelectronics /edited by D.G. Bucknall, Woodhead
Publishing Ltd., Cambridge, England, 2005. - 424 pp.
3. Handbook of photomask manufacturing technology / edited by S. Rizvi, CRC Press, Taylor & Francis
Group, Roca Raton, 2005. - 632 pp.
4. Киреев В.Ю. Введение в технологии микроэлектроники и нанотехнологии. - М.:ФГУП
«ЦНИИХМ», 2008. - 432 с.
5. Красников Г.Я. Конструктивно- технологические особенности субмикронных МОП транзисторов. Ч.1. Техносфера. 2002. 414 с.
6. Красников Г.Я. Конструктивно- технологические особенности субмикронных МОП транзисторов. Ч.2. Техносфера. 2004. 536 с.
Дополнительные источники
1. Бобков С.Г., Киреев В.Ю. Проблемы перехода микроэлектроники в субстананометровую
область
размеров.
Часть
1.
Общие
положения
и
возможности
литографических
и
нелитографических методов формирования топологии. - Нано- и микросистемная техника. 2007,
№ 5, с. 11 - 21.
12
2. Бобков С.Г., Киреев В.Ю. Проблемы перехода микроэлектроники в субстананометровую
область размеров. Часть 2. Возможности наноимпринт литографии и проекционной оптической
литографии. - Нано- и микросистемная техника. 2007, № 6, с. 8 - 18.
3. Бобков С., Врублевский Э., Киреев В. и др. Возможности и особенности наноимпринт
литографии для производства интегральных микросхем. - Наноиндустрия. 2007, № 3, с. 26 - 32.
4.3. Общие требования к организации образовательного процесса
Рекомендуемые образовательные технологии:
доклад результатов расчета, поиска литературных экспериментальных данных, их анализа и
сопоставления на практическом занятии, проводимом в виде конференции, участие в обсуждении
результатов, полученных другими студентами.
Дисциплины, предшествующие освоению данного модуля
физика; разделы математики: моделирование физических процессов, теория вероятностей,
статистические методы обработки экспериментальных данных, дифференциальные уравнения;
разделы теоретических основ электротехники: основные понятия и законы электрических цепей;
разделы физики твердого тела: структура и симметрия кристаллов, основы зонной теории,
статистика электронов в твердых телах, электропроводность металлов и полупроводников;
разделы материалов и элементов электронной техники: основные электрические свойства
полупроводников.
4.4. Кадровое обеспечение образовательного процесса
Требования
к
квалификации
педагогических
кадров,
обеспечивающих
обучение
по
междисциплинарному курсу (курсам):
Наличие опыта преподавательской работы в области профессиональной специализации не менее
2-х лет
Профессорско-преподавательский состав: наличие ученой степени в соответствующей научной
области.
13
5. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
МОДУЛЯ (ВИДА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ)
Образовательное учреждение, реализующее подготовку по программе профессионального модуля,
обеспечивает организацию и проведение текущего и итогового контроля демонстрируемых
обучающимися знаний, умений и навыков. Текущий контроль проводится преподавателем в
процессе обучения. Итоговый контроль проводится экзаменационной комиссией после обучения по
междисциплинарному курсу.
Формы и методы текущего и итогового контроля по профессиональному модулю разрабатываются
образовательным учреждением и доводятся до сведения обучающихся в начале обучения.
Для текущего и итогового контроля образовательными учреждениями создаются фонды
оценочных средств (ФОС).
ФОС включают в себя педагогические контрольно-измерительные материалы, предназначенные
для
определения
соответствия
(или
несоответствия)
индивидуальных
образовательных
достижений основным показателям результатов подготовки (таблицы).
Раздел (тема)
междисциплинарно
го курса
Результаты
(освоенные профессиональные
компетенции)
Основные показатели
результатов подготовки
№ 1.1
«Состав и
основные
принципы
построения
комплекса
современного
оборудования
оптической
фотолитографии»
БКТ-1. Знание основ физики
современных полупроводниковых
приборов и твердотельной
электроники с наноразмерными
топологическими нормами.
БКТ-3. Знание основ современных
методов и технологий создания и
исследования наноструктур
интегральной электроники.
БКТ-5. Знание базовых маршрутов
создания СБИС с топологическими
нормами до 90 нм.
БКТ-8. Способность обоснованно
выбирать математические модели
интегральных элементов и их
параметры в процессе проектноисследовательской и научноисследовательской деятельности.
СКТ-6. Умение применять
современные экспериментальные
методы анализа физических и
химических свойств наноструктур и
наноматериалов, исследования
параметров и характеристик
формируемых приборов и устройств.
СКТ-8. Умение контролировать
параметры разрабатываемых
приборов на всех этапах маршрута
проектирования.
Знание принципов работы и
основных видов оборудования
для нанесения адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев фоторезистов (ФР).
Знание принципов работы и
основных видов оборудования
для термообработки
адгезионных, планаризирующих
и антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Знание принципов работы и
основных видов оборудования
для экспонированных слоев ФР.
Знание принципов работы и
основных видов оборудования
для проявления
экспонированных слоев ФР.
Знание принципов работы и
основных видов оборудования
для проявления
планаризирующих и
антиотражающих покрытий.
Умение компоновать комплекс
современного оборудования
оптической фотолитографии
(ФЛ), в виде отдельных
установок или общего
14
Формы
и
методы
контрол
я
Тест
Зачет
технологического кластера,
состоящего из связанных
транспортной системой
специализированных модулей.
Раздел (тема)
междисциплинарно
го курса
Результаты
(освоенные профессиональные
компетенции)
Основные показатели
результатов подготовки
Описание и принципы работы
оборудования для нанесения
адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Описание и принципы работы
основных параметров
оборудования для
термообработки адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Описание и принципы работы
оборудования для
экспонированных слоев ФР.
Описание и принципы работы
оборудования для проявления
экспонированных слоев ФР.
Описание и принципы работы
оборудования для проявления
планаризирующих и
антиотражающих покрытий.
Описание и принципы работы
кластеров оптической
фотолитографии.
Формулировка требований к
помещениям и для
инсталляции современного
оборудования оптической
фотолитографии (ФЛ).
Описание и анализ основных
систем современного
оборудования оптической ФЛ.
Формулировка принципов
управления современным
оборудованием оптической
ФЛ.
Описание принципов и систем
для диагностики современного
оборудования оптической ФЛ.
Формулировка и анализ
основных параметров
оборудования для нанесения
адгезионных, планаризирующих
и антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Формулировка и анализ
№ 1.2
«Основные классы
современного
оборудования
оптической
фотолитографии»
№ 1.3
«Особенности
инсталляции
современного
оборудования
оптической
фотолитографии,
состав его
основных систем,
принципы его
управления и
диагностики».
№ 1.4
«Основные
операционные и
конструкционнотехнологические
параметры
комплекса
15
Формы
и
методы
контрол
я
Тест
Зачет
Тест
Зачет
Тест
Зачет
основных параметров
оборудования для
термообработки адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Формулировка и анализ
основных параметров
оборудования для
экспонированных слоев ФР.
современного
оборудования
оптической
фотолитографии».
Раздел (тема)
междисциплинарно
го курса
Результаты
(освоенные профессиональные
компетенции)
Основные показатели
результатов подготовки
Формулировка и анализ
основных параметров
оборудования для проявления
экспонированных слоев ФР.
Формулировка и анализ
основных параметров
оборудования для проявления
планаризирующих и
антиотражающих покрытий.
Знание основных
регламентных процедур,
процедур кондиционирования,
аттестации и приемки
оборудования для нанесения
адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Знание основных регламентных
процедур, процедур
кондиционирования, аттестации
и приемки оборудования для
термообработки адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Знание основных
регламентных процедур,
процедур кондиционирования,
аттестации и приемки
оборудования для
экспонированных слоев ФР.
Знание основных
регламентных процедур,
процедур кондиционирования,
аттестации и приемки
оборудования для проявления
экспонированных слоев ФР.
Знание основных
регламентных процедур,
процедур кондиционирования,
аттестации и приемки
оборудования для проявления
№ 1.5.
«Основные
регламентные
процедуры,
процедуры
кондиционировани
я, аттестации и
приемки
комплекса
современного
оборудования
оптической
фотолитографии»
16
Формы
и
методы
контрол
я
Тест
Зачет
планаризирующих и
антиотражающих покрытий.
Знание теоретической части
методики для расчета
себестоимости эксплуатации
оборудования и реализации
операций оптической ФЛ.
Описание примеров
применения методики для
различных установок
комплекса современного
оборудования оптической ФЛ.
№ 1.6
«Методика
определение
себестоимости
операций
оптической
фотолитографии»
Тест
Зачет
Результаты указываются в соответствии с паспортом программы и разделом 2. Перечень форм
контроля должен быть конкретизирован с учетом специфики обучения по программе профессионального
модуля.
Раздел (тема)
междисциплинарно
го курса
№ 1.1
«Состав и
основные
принципы
построения
комплекса
современного
оборудования
оптической
фотолитографии»
Результаты
(освоенные общие компетенции)
ОК-1. Способность
совершенствовать и развивать свой
интеллектуальный и
общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к
самостоятельному обучению новым
методам исследования, к изменению
научного и научнопроизводственного профиля своей
профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно
пользоваться русским и
иностранным языками, как
средством делового общения.
ОК-4. Способность использовать на
практике умения и навыки в
организации исследовательских и
проектных работ, в управлении
коллективом.
ОК-5. Способность проявлять
инициативу, в том числе в ситуациях
риска, брать на себя всю полноту
ответственности.
ОК-6. Готовность к активному
общению с коллегами в научной,
производственной и социальнообщественной сферах деятельности.
ОК-7. Способность адаптироваться к
изменяющимся условиям,
переоценивать накопленный опыт,
анализировать свои возможности.
ОК-8. Способность позитивно
17
Основные показатели
результатов подготовки
Знание принципов работы и
основных видов оборудования
для нанесения адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев фоторезистов (ФР).
Знание принципов работы и
основных видов оборудования
для термообработки
адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Знание принципов работы и
основных видов оборудования
для экспонированных слоев
ФР.
Знание принципов работы и
основных видов оборудования
для проявления
экспонированных слоев ФР.
Знание принципов работы и
основных видов оборудования
для проявления
планаризирующих и
антиотражающих покрытий.
Умение компоновать комплекс
современного оборудования
оптической фотолитографии
(ФЛ), в виде отдельных
установок или общего
технологического кластера,
Формы
и
методы
контрол
я
Тест
Зачет
воздействовать на окружающих с
точки зрения соблюдения норм и
рекомендаций здорового образа
жизни.
ОК-9. Готовность использовать
знания правовых и этических норм
при оценке последствий своей
профессиональной деятельности,
при разработке и осуществлении
социально значимых проектов.
№ 1.2
«Основные классы
современного
оборудования
оптической
фотолитографии»
Раздел (тема)
междисциплинарно
го курса
Результаты
(освоенные общие компетенции)
состоящего из связанных
транспортной системой
специализированных модулей.
Описание и принципы работы
оборудования для нанесения
адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Описание и принципы работы
основных параметров
оборудования для
термообработки адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Описание и принципы работы
оборудования для
экспонированных слоев ФР.
Основные показатели
результатов подготовки
Тест
Зачет
Формы
и
методы
контрол
я
Описание и принципы работы
оборудования для проявления
экспонированных слоев ФР.
Описание и принципы работы
оборудования для проявления
планаризирующих и
антиотражающих покрытий.
Описание и принципы работы
кластеров оптической
фотолитографии.
Формулировка требований к
помещениям и для
инсталляции современного
оборудования оптической
фотолитографии (ФЛ).
Описание и анализ основных
систем современного
оборудования оптической ФЛ.
Формулировка принципов
управления современным
оборудованием оптической
ФЛ.
Описание принципов и систем
для диагностики современного
оборудования оптической ФЛ.
№ 1.3
«Особенности
инсталляции
современного
оборудования
оптической
фотолитографии,
состав его
основных систем,
принципы его
управления и
диагностики»
18
Тест
Зачет
Формулировка и анализ
основных параметров
оборудования для нанесения
адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Формулировка и анализ
основных параметров
оборудования для
термообработки адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Формулировка и анализ
основных параметров
оборудования для
экспонированных слоев ФР.
Формулировка и анализ
основных параметров
оборудования для проявления
экспонированных слоев ФР.
Формулировка и анализ
основных параметров
оборудования для проявления
планаризирующих и
антиотражающих покрытий.
№ 1.4
«Основные
операционные и
конструкционнотехнологические
параметры
комплекса
современного
оборудования
оптической
фотолитографии»
19
Тест
Зачет
Раздел (тема)
междисциплинарно
го курса
Результаты
(освоенные общие компетенции)
Основные показатели
результатов подготовки
Знание основных
регламентных процедур,
процедур кондиционирования,
аттестации и приемки
оборудования для нанесения
адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Знание основных
регламентных процедур,
процедур кондиционирования,
аттестации и приемки
оборудования для
термообработки адгезионных,
планаризирующих и
антиотражающих покрытий и
слоев ФР.
Знание основных
регламентных процедур,
процедур кондиционирования,
аттестации и приемки
оборудования для
экспонированных слоев ФР.
Знание основных
регламентных процедур,
процедур кондиционирования,
аттестации и приемки
оборудования для проявления
экспонированных слоев ФР.
Знание основных
регламентных процедур,
процедур кондиционирования,
аттестации и приемки
оборудования для проявления
планаризирующих и
антиотражающих покрытий.
Знание теоретической части
методики для расчета
себестоимости эксплуатации
оборудования и реализации
операций оптической ФЛ.
Описание примеров
применения методики для
различных установок
комплекса современного
оборудования оптической ФЛ.
№ 1.5
«Основные
регламентные
процедуры,
процедуры
кондиционировани
я, аттестации и
приемки
комплекса
современного
оборудования
оптической
фотолитографии»
№ 1.6
«Методика
определение
себестоимости
операций
оптической
фотолитографии»
Формы
и
методы
контрол
я
Тест
Зачет
Тест
Зачет
Оценка знаний, умений и навыков по результатам текущего и итогового контроля
производится в соответствии с универсальной шкалой (таблица).
Процент
результативности
(правильных ответов)
90 ÷ 100
80 ÷ 89
Качественная оценка индивидуальных
образовательных достижений
балл (отметка)
вербальный аналог
5
отлично
4
хорошо
20
70 ÷ 79
менее 70
3
2
удовлетворительно
не удовлетворительно
На этапе промежуточной аттестации по медиане качественных оценок индивидуальных
образовательных достижений экзаменационной комиссией определяется интегральная оценка
освоенных обучающимися профессиональных и общих компетенций как результатов освоения
профессионального модуля.
21
МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ
Учебный модуль:
«Оборудование оптической фотолитографии 0,13 - 0,065 мкм»
В рамках данного модуля образовательный процесс направлен на развитие
следующих компетенций:
- знание основ физики современных полупроводниковых приборов и твердотельной
электроники с наноразмерными топологическими нормами;
- знание основ современных методов и технологий создания и исследования
наноструктур интегральной электроники;
- знание базовых маршрутов создания СБИС с топологическими нормами до 90 нм;
- способность обоснованно выбирать математические модели интегральных
элементов и их параметры; навыки разработки физических и математических моделей
наноструктур, наноматериалов и приборов на их основе с использованием САПР Synopsys
и Agilent;
- навыки использования современного контрольно-измерительного оборудования
для электрофизической и функциональной диагностики СБИС с топологическими
нормами 90 нм;
- умение контролировать параметры разрабатываемых приборов на всех этапах
маршрута
проектирования,
владение
методами
физической
характеризации
и
верификации СБИС с топологическими нормами 90 нм.
В результате изучения модуля слушатель должен:
Знать:
- основные классы современного оборудования оптической фотолитографии;
-
особенности
инсталляции
современного
оборудования
оптической
фотолитографии, состав его основных систем, принципы его управления и диагностики;
- основные операционные и конструкционно-технологические параметры комплекса
современного оборудования оптической фотолитографии;
- основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и
приемки комплекса современного оборудования оптической фотолитографии;
- состав и основные принципы построения комплекса современного оборудования
оптической фотолитографии;
22
- методику определение себестоимости операций фотолитографии на требуемом
оборудовании для конкретных производств и изделий- основные классы современного
оборудования оптической фотолитографии;
особенности
-
инсталляции
современного
оборудования
оптической
фотолитографии, состав его основных систем, принципы его управления и диагностики;
- основные операционные и конструкционно-технологические параметры комплекса
современного оборудования оптической фотолитографии;
- основные регламентные процедуры и процедуры кондиционирования, аттестации и
приемки комплекса современного оборудования оптической фотолитографии;
- состав и основные принципы построения комплекса современного оборудования
оптической фотолитографии;
- методику определение себестоимости операций фотолитографии на требуемом
оборудовании для конкретных производств и изделий.
Уметь:
- практически определять состав и реализовывать основные принципы построения
комплекса современного оборудования оптической фотолитографии под конкретные
производственные условия и изделия;
- применять на практике для конкретных условий производства и изделий основные
регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и приемки любых
установок и модулей комплекса современного оборудования оптической фотолитографии;
-
применять
на
практике
методику
определение
себестоимости
операций
фотолитографии на требуемом оборудовании для конкретных производств и изделий.
Владеть: навыками в осуществлении технологического процесса фотолитографии
нанометрового диапазона.
Тематическое содержание модуля должно включать следующие дидактические
единицы.
1. Определение состава и компоновка комплекса современного оборудования
оптической фотолитографии под конкретные производственные условия и изделия.
2. Проведение регламентных процедур, процедур кондиционирования, аттестации и
приемки любых установок и модулей комплекса современного оборудования оптической
фотолитографии.
3.
Определение
себестоимости
операций
фотолитографии
на
требуемом
оборудовании для конкретных производств и изделий.
Рекомендуемые образовательные технологии: доклад результатов расчета, поиска
литературных экспериментальных данных, их анализа и сопоставления на практическом
23
занятии, проводимом в виде конференции, участие в обсуждении результатов,
полученных другими студентами.
24
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СЛУШАТЕЛЕЙ
Учебный модуль:
«Оборудование оптической фотолитографии 0,13 - 0,065 мкм»
Изучение учебного модуля направлено на создание практических навыков (умения)
формирования,
оптической
обслуживания
и
фотолитографии,
в
технологического
кластера,
оценки
комплекса
составе
состоящего
современного
отдельных
из
связанных
установок
оборудования
или
транспортной
общего
системой
специализированных модулей.
К задачам слушателя относится:
- изучение комплекса современного оборудования оптической фотолитографии для
производства СБИС с топологическими (0,13 - 0,065) мкм.
При выполнении лабораторных работ необходимо руководствоваться следующими
методическими указаниями.
Цели и задачи лабораторного практикума.
Цель:
ознакомление
с
принципами
формирования,
обслуживания
и
функционирования комплекса современного оборудования оптической фотолитографии, а
также первичное освоение основных навыков работы на оборудовании.
Задачи
лабораторного
практикума:
Изучение
комплекса
современного
оборудования оптической фотолитографии для производства СБИС, включая:
- основные классы современного оборудования оптической фотолитографии;
- особенности инсталляции и состав основных систем оборудования оптической
фотолитографии, принципы управления и диагностики;
- основные операционные и конструкционно-технологические параметры комплекса
современного оборудования оптической фотолитографии;
- основные технологические процессы современного оборудования оптической
фотолитографии;
- состав и основные принципы построения комплекса современного оборудования
оптической фотолитографии;
Лабораторный практикум предусматривает общее знакомство с конкретным
оборудованием, методиками выполнения операций на данном оборудовании, знакомство с
особенностями проведения процессов и контроля параметров.
25
Предусматривается изучение следующих модулей оптической фотолитографии:
- нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев
фоторезистов;
- термообработки указанных покрытий и слоев;
- экспонирования слоев фоторезистов;
- проявления экспонированных слоев фоторезистов;
- проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий.
Концепция обучения предусматривает самостоятельную проработку специальных
вопросов, связанных с принципами устройства и функционирования оборудования,
физико-химических и технологических особенностей применяемых процессов на основе
имеющихся описаний оборудования и рекомендуемого списка учебной литературы,
практического знакомства с комплексом фотолитографического оборудования на
действующих производствах, подготовку реферата по выбранной теме, а также защиту
лабораторной работы.
Процесс обучения предусматривает использование нескольких экспериментальных
площадок, включая технологические линейки МИЭТ, НИИСИ РАН, ОАО «НИИМЭ и
Микрон», а также привлечение к учебному процессу специалистов предприятий партнеров.
Используемый для проведения лабораторного практикума парк оборудования:
Таблица 1. Базовые установки и процессы фотолитографии.
Установка
Millennium Vapor Prime/Bake/Chill
Millennium Coat-Bake-Chill
Процесс
дегидратация, обработка адгезивом (ГМДС)
нанесение фоторезиста SPR955CM-0.7,
SPR955CM-1.4, Ultra-i 123 0.6,
снятие фоторезиста в сольвенте
нанесение фоторезиста Ultra-i 123 0.35, Ultra-i
123 1.0, нанесение антиотражающего покрытия
XHRi16.lnd,
снятие фоторезиста в сольвенте
экспонирование фоторезиста
проявление фоторезиста, дубление фоторезиста
Tractrix (система нанесения SITE)
PAS5500/250C Stepper
Millennium Bake-Chill-Develop
Таблица 2 Дополнительное технологическое оборудование.
Наименование и назначение
Установка совмещения и экспонирования MJB4 фирмы Karl Suss
Установка нанесения и сушки Delta 6 RC,Delta 6 HP
фирмы Karl Suss
Установка химической обработки полупроводниковых пластин "Сталис ИС-5"
Локальная чистая зона "Soft Capsule"
26
Установка получения деионизированной воды IWA
Установка для проведения наноимпринт литографии FC 150 фирмы Karl Suss
Задание на подготовку к лабораторному практикуму:
- ознакомиться с основными классами современного оборудования оптической
фотолитографии;
- изучить особенности инсталляции современного оборудования оптической
фотолитографии, состав его основных систем, принципы его управления и диагностики;
- изучить основные операционные и конструкционно-технологические параметры
комплекса современного оборудования оптической фотолитографии;
- изучить состав и основные принципы построения комплекса современного
оборудования оптической фотолитографии;
Основные
темы
(включая
темы
для
подготовки
рефератов)
для
самостоятельной проработки.
Темы
Состав, основные принципы построения комплекса современного оборудования
оптической фотолитографии и особенности реализуемых на нем технологических
процессов:
- оборудование для нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих
покрытий и слоев фоторезистов;
- оборудование для термообработки адгезионных, планаризирующих и
антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов;
- оборудование для экспонированных слоев фоторезистов;
- оборудование для проявления экспонированных слоев фоторезистов;
- оборудование для проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий;
- комплекс современного оборудования оптической фотолитографии, в виде отдельных
установок или общего технологического кластера, состоящего из связанных
транспортной системой специализированных модулей.
Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации и
приемки комплекса современного оборудования оптической фотолитографии:
- оборудования для нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих
покрытий и слоев фоторезистов;
- оборудования для термообработки адгезионных, планаризирующих и
антиотражающих покрытий и слоев фоторезистов;
- оборудования для экспонированных слоев фоторезистов;
27
- оборудования для проявления экспонированных слоев фоторезистов;
- оборудования для проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий.
Перечень лабораторных работ
№
Название работы
п/п
1
Изучение состава и компоновки участка фотолитографии. Наблюдение в реальном
времени на производстве технологических процедур всего фотолитографического
комплекса. Подготовка отчета
2
Наблюдение в реальном времени на производстве регламентных и
технологических процедур на установках нанесения фоторезиста, адгезионных и
антиотражающих покрытий.
3
Наблюдение в реальном времени на производстве регламентных и
технологических процедур на установках проявления фоторезиста.
4
Наблюдение в реальном времени на производстве регламентных и
технологических процедур на установках экспонирования фоторезиста.
Учебно-методическое
и
информационное
обеспечение
лабораторного
практикума.
Основная литература:
1. Handbook of VLSI microlithography. Second edition Principles, Technology, and
Applications Edited by John N. Helbert Motorola, Inc. Phoenix, Arizona NOYES
PUBLICATIONS, Park Ridge, New Jersey, U.S.A, WILLIAM ANDREW PUBLISHING, LLC,
Norwich, New York, U.S.A. 2001 г.
2. Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, / Second edition, by Y. Nishi
and R. Doering, Marcell Dekker Inc., CRC Press 2008 г.
3. Nanolithography and pattering techniques in microelectronics /edited by D.G.
Bucknall, Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, England, 2005. - 424 pp.
4. Handbook of photomask manufacturing technology / edited by S. Rizvi, CRC Press,
Taylor & Francis Group, Roca Raton, 2005. - 632 pp.
5. Проспекты, технические материалы и руководства по эксплуатации фирмпроизводителей оборудования оптической фотолитографии.
6. Киреев В.Ю. Введение в технологии микроэлектроники и нанотехнологии. М.:ФГУП «ЦНИИХМ», 2008. - 432 с.
28
7. Microlithography: Science and Technology / edited by J.R. Sheats and B.W. Smith,
Marcell Dekker Inc., N.Y., USA, 1998. - 780 pp.
29
Конспект лекций
1. Цели и задачи дисциплины.
Цель дисциплины: Создание практических навыков (умения) формирования,
обслуживания
и
оценки
комплекса
современного
оборудования
оптической
фотолитографии, в составе отдельных установок или общего технологического кластера,
состоящего из связанных транспортной системой специализированных модулей. В состав
комплекса современного оборудования оптической фотолитографии входят: установки
или модули:
- нанесения адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев
фоторезистов;
- термообработки указанных покрытий и слоев;
- экспонирование слоев фоторезистов;
- проявления экспонированных слоев фоторезистов;
- проявления планаризирующих и антиотражающих покрытий.
Задачи дисциплины: Изучение комплекса современного оборудования оптической
фотолитографии для производства СБИС с топологическими (0,13 - 0,065) мкм,
включающее:
- основные классы современного оборудования оптической фотолитографии;
-
особенности
инсталляции
современного
оборудования
оптической
фотолитографии, состав его основных систем, принципы его управления и диагностики;
- основные операционные и конструкционно-технологические параметры комплекса
современного оборудования оптической фотолитографии;
- основные регламентные процедуры и процедуры кондиционирования, аттестации и
приемки комплекса современного оборудования оптической фотолитографии;
- состав и основные принципы построения комплекса современного оборудования
оптической фотолитографии;
- методику определение себестоимости операций фотолитографии на требуемом
оборудовании для конкретных производств и изделий.
2. Содержание дисциплины
Лекция 1. Состав и основные принципы построения комплекса современного
оборудования оптической фотолитографии.
Лекция 2. Основные классы современного оборудования оптической фотолитографии.
30
Лекция
3.
Особенности
инсталляции
современного
оборудования
оптической
фотолитографии, состав его основных систем, принципы его управления и диагностики.
Лекция 4. Основные операционные и конструкционно-технологические параметры
комплекса современного оборудования оптической фотолитографии.
Лекция 5. Основные регламентные процедуры, процедуры кондиционирования, аттестации
и приемки комплекса современного оборудования оптической фотолитографии.
Лекция 6. Методика определение себестоимости операций оптической фотолитографии.
3. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература.
1. Handbook of VLSI microlithography: Principles, Technology and Application. Second
Edition /edited by J.N. Helbert, Noyes Publication/William Andrew Publishing LLC, Norwich,
NY, USA, 2001. - 1001 pp.
2. Nanolithography and pattering techniques in microelectronics /edited by D.G. Bucknall,
Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, England, 2005. - 424 pp.
3. Handbook of photomask manufacturing technology / edited by S. Rizvi, CRC Press,
Taylor & Francis Group, Roca Raton, 2005. - 632 pp.
4. Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology / edited by Y. Nishi and R.
Doering, Marcell Dekker Inc., N.Y., USA, Second Edition, 2008. - 1722 pp.
3. Проспекты и технические материалы фирм-производителей современного
оборудования оптической фотолитографии.
3. The International Technology Roadmap for Semiconductors, Lithography. 2007 ed,
Semiconductor Industry Association, San Jose, CA.
4. Киреев В.Ю. Введение в технологии микроэлектроники и нанотехнологии. М.:ФГУП «ЦНИИХМ», 2008. - 432 с.
Дополнительная литература.
1. Microlithography: Science and Technology / edited by J.R. Sheats and B.W. Smith,
Marcell Dekker Inc., N.Y., USA, 1998. - 780 pp.
2. Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology / edited by Y. Nishi and R.
Doering, Marcell Dekker Inc., N.Y., USA, 2000. - 1157 pp.
3. Бобков С.Г., Киреев В.Ю. ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕХОДА МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ В
СУБСТАНАНОМЕТРОВУЮ ОБЛАСТЬ РАЗМЕРОВ. Часть 2. Возможности наноимпринт
литографии и проекционной оптической литографии. - Нано- и микросистемная техника.
2007, № 6, с. 8 - 18.
Программное и коммуникационное обеспечение.
31
Статистический пакет «Statistica 5.1»
32
Конспект лекций
Лекция 1. Состав и основные принципы построения заводов и минифабрик
для производства интегральных микросхем
В настоящее время производство ИМС разделилось на две большие группы:
- заводы (fabrics or plants) для массового производства больших объемов малой
номенклатуры микросхем широкого применения (high volume/low mix factory), например
микропроцессоров и устройств памяти;
- минифабрики (minifabs) для производства малых объемов большой номенклатуры
микросхем
специального
применения
(low
volume/high
mix
factory),
например
специальных схем для космических аппаратов и атомных электростанций (см. табл.1.1).
Сравнительные параметры заводов для массового производства микросхем и
минифабрик для различных уровней технологии
(состояние на 2010 год)
Уровень технологии,
технологии, нм
500
350
250
180
130
90
65
45
32
22
1992
1994
1997
1999
2001
2004
2007
2010
2013
2016
600
800
1200
1500
2000
3000
4500
6700
8700
10250
60
72
94
113
136
180
240
320
420
550
Средняя стоимость основного
производственного (процессного и контрольноконтрольноизмерительного)
измерительного) оборудования,
оборудования, млн.
млн. долларов:
долларов:
- завода;
завода;
- минифабрики.
минифабрики.
450
45
600
54
900
71
1125
85
1500
102
2250
135
3375
180
5025
240
6530
315
7690
410
Средняя стоимость зданий,
зданий, помещений и
вспомогательногательного оборудования
инфраструктуры,
инфраструктуры, млн.
млн. долларов:
долларов:
- завода;
завода;
- минифабрики.
минифабрики.
90
9,0
120
11
180
14
225
17
300
20
450
27
675
36
1000
48
1300
63
1540
82
Средняя стоимость инсталляции и
квалификации основного производственного
оборудования,
оборудования, млн.
млн. долларов:
долларов:
- завода;
завода;
- минифабрики.
минифабрики.
36
4,5
48
4,5
63
5,0
78
5,1
120
7,2
180
10,8
240
12,6
350
16,8
520
25,2
540
28,7
Средняя стоимость оборудования для хранения,
хранения,
транспортировки и перегрузки пластин и
фотошаблонов,
фотошаблонов, млн.
млн. долларов:
долларов:
- завода;
завода;
- минифабрики.
минифабрики.
12
1,2
16
1,4
27
2,0
36
3,0
40
3,4
60
3,6
120
6,0
165
7,6
175
8,4
240
15
Характеристика
Год введения УТ в массовое производство
Средняя стоимость,
стоимость, млн.
млн. долларов:
долларов:
- завода для производства изделия с месячным
запуском 25000 пластин (далее завод);
завод);
- минифабрики для производства изделия с
месячным запуском 250 пластин (далее
минифабрика).
минифабрика).
33
Продолжение таблицы 1.1
Уровень технологии,
технологии, нм
500
350
250
180
130
90
65
45
32
22
Характеристика
Средняя стоимость информационной системы
управления и контроля производственным
процессом,
процессом, млн.
млн. долларов:
долларов:
- завода;
завода;
- минифабрики
12
0,8
16
1,1
30
2,0
36
2,9
40
3,4
60
3,6
90
5,4
160
7,6
175
8,4
240
14,3
Среднее время от начала строительства до
запуска первой партии,
партии, месяцы:
месяцы:
- для завода;
завода;
- для минифабрики
25
12
23
11
21
10
18
9,0
15
8,0
13,5
7,5
12
7,0
11,5
6,5
11
6,0
9,5
5,5
Среднее время,
время, затрачиваемое на обработку
обычной партии по одному литографическому
циклу,
циклу, дни:
дни:
- на заводе;
заводе;
- на минифабрике
1,90
0,50
1,85
0,47
1,80
0,44
1,75
0,41
1,70
0,38
1,60
0,35
1,50
0,32
1,40
0,31
1,20
0,30
1,13
0,30
Длительность цикла изготовления
микропроцессоров (МП),
МП), дни:
дни:
- на заводе;
заводе;
- на минифабрике
34,2
9,0
38,9
9,9
39,6
9,7
40,3
9,5
42,5
9,5
49,6
10,9
49,5
10,6
49,0
10,9
44,4
11,1
44,1
11,7
Средняя выработка (производительность
труда)
труда) операторского персонала,
персонала, количество
сформированных литографических слоев на
пластинах в день на человека:
человека:
- на заводе;
заводе;
- на минифабрике
33
30
37
33
41
36
45
39
50
42
55
46
61
50
67
54
73
58
81
63
Среднее отношение используемых не
производственных пластин к
производственным пластинам,
пластинам, %:
- на заводе;
заводе;
- на минифабрике
20
40
18
38
17
35
15
32
12
29
10
26
7,0
23
5,0
20
5,0
20
5,0
20
Для заводов характерен выпуск от нескольких тысяч до сотен тысяч пластин в месяц,
а для минифабрик выпуск обычно составляет (100 - 1000) пластин/месяц. Естественно, что
и заводы, и минифабрики могут работать как в режиме интегрированных производств,
имеющих в своем составе группы разработчиков и потребителей ИМС, так и в режиме
кремниевых фабрик (foundry), по разработкам и заказам сторонних организаций.
Структура завода для производства ИМС может быть организована двумя
способами: по принципу производственных участков на базе оборудования одинакового
функционального назначения (принцип функциональных участков), например участок
фотолитографии, участок имплантации и т.д.; и по принципу повторения маршрута
движения пластин в процессе производства ИМС (маршрутный принцип).
Принцип организации заводов для изготовления ИМС на базе функциональных
производственных
участков по сравнению
с маршрутным
принципом получил
преимущественное распространение в промышленности по трем основным причинам:
-
уменьшение стоимости
создания и
поддержания
элементов инженерной
инфраструктуры (facility);
- уменьшения времени и стоимости подготовки операторского состава;
34
- увеличение производительности.
Кремниевые пластины (структуры) и фотошаблоны (ФШ) закупаются (прибывают на
фабрику по производству ИМС), транспортируются по фабрике (заводу), загружаются в
оборудование, обрабатываются в оборудовании и хранятся на фабрике в специальных
носителях (таре) (carriers). Носители или тара подразделяются на следующие группы:
- поставочная тара - это кассеты и коробки (контейнеры), в которых пластины и ФШ
поставляются от продавцов или изготовителей к потребителю на фабрику;
- транспортная тара - это кассеты и коробки (контейнеры), в которых пластины и
ФШ перемешаются между единицами оборудования и производственными участками,
хранятся внутри фабрики, а также могут загружаться в загрузочные камеры многих
установок;
- процессная тара - это кассеты, в которых происходит обработка пластин внутри
оборудования на операциях технологического процесса.
На фабрике прибывшие в поставочной таре пластины и ФШ проходят входной
контроль, маркируются и перекладываются в транспортную тару. Причем сама
транспортная тара тоже маркируется, чтобы обеспечивать прослеживаемость партий
пластин и ФШ при их движении и хранении на фабрике.
На установках с групповой жидкостной химической и термической обработками
пластины до начала обработки должны быть перегружены в процессные кассеты из
тефлона для жидкостной химической обработки и из кварца или лейкосапфира для
термической обработки, так как транспортные кассеты не выдерживают воздействия
агрессивных сред и высокой температуры.
Причем вид носителей каждой группы зависит от типа системы загрузки, выгрузки,
перегрузки, транспортировки, идентификации и хранения (ЗВПТИХ) пластин и
фотошаблонов, применяющейся на фабрике.
Система ЗВПТИХ, вне зависимости от вида, должна обеспечивать движение
носителей с пластинами как внутри одного производственного участка (отсека с
оборудованием) (intrabay), так и между различными участками фабрики (interbay).
В случае ручной системы ЗВПТИХ пластины и ФШ закупаются или прибывают на
фабрику в индивидуальных или многопозиционных поставочных кассетах (cassettes),
размещенных в поставочных коробках, открываемых вручную.
Посредством ручного сканера идентификационные номера пластин и ФШ
считываются в память ЭВМ, а с помощью механических или электрических устройств,
управляемых оператором (загрузчики и перегрузчики с ручным управлением), пластины и
ФШ перегружаются в маркированную транспортные кассеты.
35
В случае автоматической системы (АС) ЗВПТИХ (Automated Material Handling
System - AMHS) пластины и ФШ закупаются или прибывают на фабрику в
индивидуальных или многопозиционных транспортных кассетах (cassettes), размещенных
в открываемых автоматически унифицированных специальных коробках (front out
shipping box - FOSB) или унифицированных СМИФ-контейнерах (Standard Mechanical
Interface - SMIF).
Унифицированные СМИФ-контейнеры бывают двух типов: открываемые снизу (со
дна) (BOUP - Bottom Opening Unified Pod) и открываемые с передней стороны (FOUP Front Opening Unified Pod). Последние получили наибольшее распространение для 300 мм
пластин.
В качестве элементов АС ЗВПТИХ внутри одного производственного участка
(intrabay) используются:
- автоматические перегрузчики пластин и ФШ в транспортные и процессные кассеты
с автоматическим считыванием кодов СМИФ-контейнеров, кассет, пластин и ФШ;
- загрузочные порты (load ports) производственного оборудования с автоматическим
считыванием
кодов
СМИФ-контейнеров
и
автоматическим
их
открыванием
(закрыванием) и загрузкой (выгрузкой) кассет с пластинами в загрузочные камеры
установок;
-
автоматизированные
управляемые
напольные
транспортные
средства
без
направляющих элементов (automated guided vehicles - AGV);
-
автоматизированные
управляемые
напольные
транспортные
средства
с
направляющими рельсовыми элементами (rail guided vehicles - RGV);
- автоматизированные подвесные подъемные механизмы (лифты) (overhead hoist
vehicles - OHV);
- автоматизированные подвесные транспортные системы (overhead transport - OHT);
- автоматизированные роликовые конвейеры с вертикальными лифтами.
К элементам АС ЗВПТИХ между различными участками фабрики (interbay)
относятся:
- накопители (stokers) или автоматизированные системы хранения и поиска
(automated storage and retrieval systems - AS/RS) пластин и ФШ, находящихся на хранении
в носителях;
- три типа систем горизонтальной транспортировки носителей между накопителями:
а) крепящиеся к потолку подвесные монорельсовые пути с транспортными средствами; б)
перемещающиеся по полу управляемые транспортные средства; в) роликовые конвейеры в
чистокомнатном исполнении;
36
- автоматизированные вертикальные лифты (подъемники), используемые для
транспортировки носителей между накопителями различных участков и транспортными
средствами, находящимися на различной высоте от пола.
Для того чтобы работать как система все элементы АС ЗВПТИХ (AMHS) должны
быть связаны надежной системой контроля и управления (material control system - MCS),
обеспечивающей доставку носителей с пластинами для проведения их обработки к
необходимому оборудованию в соответствие с информацией о технологическом процессе,
полученной от автоматизированной системы управления производственными процессами
(АСУПП) (manufacturing execution system - MES) или от системы управления и контроля
фабрики (уровня фабрики).
Участок фотолитографии (ФЛ) часто называют желтой комнатной (yellow room) из-за
цвета используемого освещения, который предохраняет пластины с фоторезистом (ФР) от
фонового засвечивания (экспонирования). В связи с этой проблемой для транспортировки
пластин с ФР используются специальные коробки и СМИФ-контейнеры, имеющие крышки
янтарного (amber) цвета.
В соответствие с маршрутом формирования фоторезистивной маски (ФРМ) участок
ФЛ должен содержать следующий комплект оборудования:
- установки или модули, обычно в виде треков (tracks), для нанесения и
термообработки адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий и слоев
ФР;
- установки для совмещения и экспонирование слоев фоторезистов, обычно
называемые степперами или степперами - сканерами;
- установки или модули, обычно в виде треков, для проявления и термообработки
экспонированных слоев ФР;
- установки и модули для проявления планаризирующих и антиотражающих
покрытий, которые для жидкостных методов реализуются обычно в виде треков, а для
сухих методов - в виде вакуумно-плазменных систем;
- установки и модули для удаления бракованных ФРМ или ФРМ после выполнения
технологических операций травления или имплантации, которые реализуются обычно в
виде вакуумно-плазменных систем.
Так как степпер (степпер - сканер) настраивается обычно на совмещения и
получения топологии слоев или критических слоев (слоев, с самыми малыми
топологическими размерами) одного изделия, а перестройка на разные изделия занимает
много времени, то на фабриках (заводах) по производству ИМС обычно под каждое
изделие выделяется свой степпер. Кроме того, существуют несколько самых дорогих
37
высокоразрешающих степперов для получения топологии в критических слоях изделий
(ИМС).
Около одного обычного степпера, как минимум, размещаются три трека и одна
установка для удаления ФР. Один трек для нанесения адгезионного покрытия (ГМДС),
второй - для нанесения и сушки ФР, третий - для проявления и дубления ФРМ.
Установки для удаления ФР с помощью плазмы обычно называют ашерами от
английского слова «ashers» или стрипперами от английского слова «strippers».
Около высокоразрешающего степпера (или степпера, работающего на пределе своего
разрешения) добавляется трек для нанесения и сушки антиотражающего покрытия (АОП)
и трек или установка для жидкостного или плазменного проявления АОП.
С помощью одного трека можно наносить или проявлять до 4-х ФР или АОП, но в
связи с длительностью перестройки трека с одного ФР или АОП на другие, в
производственных условиях трек всегда используется для нанесения или проявления
одного конкретного ФР или АОП. И если в производстве ИМС используется два ФР или
АОП, то для их нанесения и проявления выделяют дополнительные треки или установки.
Лекция 2. Основные классы современного оборудования оптической
фотолитографии
В соответствие с маршрутами формирования фоторезистивной маски (ФРМ) (см.
рис.1)
участок
фотолитографии
(ФЛ)
должен
содержать
следующий
комплект
оборудования:
- установки или модули, обычно в виде треков (track), для нанесения и
термообработки адгезионных (primers), планаризирующих и антиотражающих покрытий и
слоев фоторезистов (ФР);
- установки для совмещения и экспонирование слоев ФР, обычно называемые
степперами или степперами - сканерами;
- установки или модули, обычно в виде треков, для проявления и термообработки
экспонированных слоев ФР;
- установки и модули для проявления планаризирующих и антиотражающих
покрытий, которые для жидкостных методов реализуются обычно в виде треков, а для
сухих методов - в виде вакуумно-плазменных систем;
- установки и модули для удаления бракованных ФРМ или ФРМ после выполнения
технологических операций травления или имплантации, которые реализуются обычно в
виде вакуумно-плазменных систем;
- установки контроля характеристик ФРМ.
38
В настоящее время самые совершенные степперы и степперы - сканеры выпускают
три фирмы в мире: ASM Lithography (Нидерланды), Canon (Япония) и Nicon (Япония) (см.
рис.2 и табл.1).
Установки или модули для жидкостного нанесения и термообработки слоев
фоторезистов (ФР), адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий
обычно
реализуются
для
производственных
условий
в
виде
совмещенного
в
горизонтальной или вертикальной плоскости набора треков (tracks), называемых
модулями. Часто в состав совмещенных треков входит модуль (трек) для предварительной
очистки поверхности пластин.
Установки и модули для жидкостного проявления и удаления слоев ФР,
планаризирующих и антиотражающих покрытий также обычно реализуются для
производственных условий в виде совмещенных треков, а для сухих методов проявления
и удаления - в виде кластерных вакуумно-плазменных систем.
Рис. 1. Технологические маршруты вариантов формирования фоторезистивной
маски в рамках процесса фотолитографии.
39
а
б
в
Рис.
2.
Самое
высокоразрешающее
оборудование
экспонирования
и
совмещения: а – иммерсионный степпер –
сканер TWINSCANTM NXT:1950i фирмы
ASML с разрешением 38 нм; б иммерсионный степпер – сканер FPA7000AS7 фирмы Canon с разрешением
менее 45 нм; в - иммерсионный сканер
NSR-S620D фирмы Nicon с разрешением
менее 45 нм
40
Самое высокоразрешающее производственное оборудование экспонирования и
совмещения
Таблица 1
Производственное оборудование нанесения, проявления и термообработки слоев
фоторезистов, а также адгезионных, планаризирующих и антиотражающих покрытий, для
изготовления ИМС с размерами элементов в субстананометровой области выпускают пять
основных фирм:
- Tokyo Electron Limited, Япония - сокращенно TEL (см. рис.2);
- Steag Hamatech AG, Германия - сокращенно Steag;
- DNS Korea Co., Корея - сокращенно DNS;
- EV Group, Австрия - сокращенно EVG;
- DNS Electronics, США - сокращенно DNSE.
Оборудование такого назначения для лабораторий и мелкосерийных (пилотных)
линеек выпускают фирмы: Suss Micro Teс, Германия; Silicon Valley Group, США; Brewer
Science, США и EVG. Фирма EVG также выпускает лабораторное и промышленное
оборудование для изготовления микроэлектромеханических систем (МЭМС).
Отечественное предприятие ОАО НИИПМ (Воронеж) производит оборудование для
формирования ФР маски, рассчитанное на изготовление ИМС только с размерами в
диапазоне (500 - 250) нм.
41
Фирма Steag также выпускает промышленное оборудование для очистки и
подготовки поверхности фотошаблонов (ФШ), а также для нанесения и проявления слоев
фото- и электронорезистов на их поверхности.
Фирма Mattson Technology, Inc., США, сокращенно Mattson специализируется на
изготовлении производственных много модульных (камерных, реакторных) систем для
проявления, зачистки, подгонки и удаления фоторезистивных масок (ФРМ) на основе
индукционно-связанной плазмы (inductive coupled plasma - ICP) высокой плотности (high
density plasma - HDP). При этом учитывается, на каких функциональных слоях находится
ФРМ и после каких операций (травления, имплантации, осаждения, модификации,
планаризации и др.) ее приходится удалять.
Производственное оборудование травления и осаждения функциональных слоев, а
также имплантации примесей для изготовления ИМС с субстананометровой топологией
выпускает фирма Applied Materials, США - сокращенно AMAT. Эта фирма делает
специализированное
кластерное
производственное
оборудование
на
базе
своих
транспортных платформ Centura и Endura (см. рис.3).
а
б
в
г
д
е
Рис. 2. Производственное оборудование фирмы TEL нанесения, проявления,
удаления и термообработки слоев фоторезистов, а также адгезионных,
планаризирующих и антиотражающих покрытий для изготовление ИМС с
субстананометровой топологией: (а – д) – жидкостные многомодульные трековые
системы: а - CLEAN TRACK LITHIUS Pro V-i; б - CLEAN TRACK LITHIUS Pro V; в CLEAN TRACK LITHIUS i+; г - CLEAN TRACK ACT 12/8; д - EXPEDIUS+; е многомодульная плазменная система Tactras.
42
б
а
Рис. 3. Специализированное кластерное производственное оборудование фирмы
AMAT на базе транспортных платформ Centura (а) и Endura (б).
Основными изготовителями производственных оптических и электронных систем
инспекции поверхности пластин и ФШ с фото- и электронорезистивными масками, а
также систем измерения размеров элементов на масках и функциональных слоях для
субстананометровых уровней технологии являются следующие фирмы:
- KLA-Tencor Corporation, США - сокращенно KLA-Tencor (см. рис. 4);
- Hitachi High-Technologies Canada, Inc., Канада - сокращенно HHTC;
- Nikon, Япония;
- HSEB Dresden GmbH, Германия;
- Jeol, Япония.
43
а
в
б
д
е
г
Рис. 4. Производственное оборудование фирмы KLA-Tencor для контроля качества
поверхности и измерения размеров дефектов и элементов фото- и
электронорезистивных масок в субстананометровой области на пластинах и ФШ: а –
автоматическая оптическая система измерения размеров и профилей ФР масок на
пластинах SpectraCD™ 200; б - автоматическая оптическая система измерения
размеров и классификации дефектов ФР масок на пластинах INS3300; в автоматическая система измерения рассовмещения слоев на пластинах ArcherTM 300
LCM; г - автоматическая система измерения геометрии топологии элементов масок
на ФШ LMS IPRO4; д - автоматическая инспекционная система качества масок на
ФШ TeraScanXR; е - автоматическая электроннолучевая система измерения
размеров и классификации дефектов ФР масок на пластинах eDR-5210S.
В табл.2 приведен состав оборудования производственного фотолитографического
участка для изготовления ИМС с минимальными размерами элементов 45 нм (под уровень
технологии УТ 45 нм).
44
Состав оборудования производственного фотолитографического участка для
изготовления ИМС с минимальными размерами элементов 45 нм
Таблица 2
На рис.5 показан технологический маршрут изготовления ФШ, а в табл.3 приведен
состав оборудования производственного участка для изготовления ФШ.
45
Рис. 5. Технологический маршрут изготовления хромовых фотошаблонов на
кварцевых подложках толщиной 6,35 мм (0,25 дюйма).
Состав оборудования производственного участка изготовления фотошаблонов под
субстананометровые уровни технологии
Таблица 3
46
Продолжение таблицы 3
47