Modernisation de la machine de pulvérisation cathodique Plassys MP 450S

La prestation comprend l’automatisation et la supervision de la machine, le maintien en service des composants d’origine réutilisables, le remplacement des sous-ensembles obsolètes, la mise en conformité CE électrique et de sécurité, l’installation et la mise en service. Le titulaire doit aussi détecter et résoudre les éventuelles fuites de vide apparues ou constatées pendant les modifications.

Mécanique, procédé et vide

La machine traite un wafer de 4 pouces dans un sas à chargement et déchargement manuels, qui resteront manuels. Les deux cathodes existantes de 4 et 6 pouces sont réutilisées, ainsi que le porte-substrat, le cache motorisé et les principaux équipements de vide.

• Le porte-substrat est réutilisé ; son positionnement par rotation est motorisé. La galette chauffante et le contrôleur Eurotherm 3016 sont conservés. Les câbles de puissance, le thermocouple et le passage sous vide sont remplacés. Le contrôle logiciel permet des rampes de montée et descente ≤ 1 °C/min et des rampes rapides de montée ≥ 10 °C/min, conformément aux possibilités du contrôleur.
• Le titulaire fournit un cache de protection redessiné de 6 pouces, motorisé et intégré à l’automatisme.
• Les pompes primaires du sas et de la chambre, la pompe cryogénique avec compresseur et lignes d’hélium, les vannes de pompage et de ventilation et les éléments pneumatiques sont réutilisés et intégrés à l’automatisme. Les vannes démontées sont nettoyées et leurs joints remplacés. La ventilation et l’ouverture de la chambre doivent rester possibles sans arrêt du pompage.
• L’étuvage, la mise en pompage et la remise à l’air de la chambre et du sas sont pilotables et suivis par le logiciel. Le couvercle supérieur et son moteur sont conservés ; son mouvement reçoit une commande de sécurité bimanuelle.
• Un nouveau circuit d’eau dessert les cathodes, leur boîte d’accord et le porte-substrat : pression d’entrée de 4 à 5 bar, débit nominal de 13,5 L/min, purge individuelle des lignes par air et mesure numérique du débit et de la température avec capteurs thermiques.
• Les trois régulateurs de débit massique de gaz existants sont réutilisés et pilotés par l’automatisme. De nouvelles jauges, adaptées aux plages de vide et reliées au logiciel, mesurent le vide secondaire de la chambre, le vide de la pompe primaire et du sas, la pression de la pompe cryogénique et le vide en mode procédé.

La demande fixe un vide limite de 2 × 10⁻² mbar dans le sas et d’au moins 5 × 10⁻⁷ mbar dans la chambre. Les essais de réception prévoient notamment de vérifier 3 × 10⁻⁸ mbar dans la chambre et 2 × 10⁻² mbar dans le sas.

Générateurs, automatisme et interfaces

Les générateurs RF PFG 300 du porte-substrat et CESAR des cathodes, ainsi que leurs boîtes d’accord, sont réutilisés. L’automatisme pilote le PFG 300 et sa fonction BIAS (lecture et régulation), et le CESAR avec sa transmission de puissance et l’adaptation automatique d’impédance. La polarisation du porte-substrat doit rester possible pendant la chauffe et pendant un dépôt avec cathode RF ou DC.

En offre de base, FEMTO-ST met à disposition le générateur DC ; le titulaire fournit les accessoires, raccordements et interfaces nécessaires aux deux cathodes. Une PSE obligatoire porte sur la fourniture, l’installation et l’intégration d’un générateur DC neuf, de marque Trumpf Hüttinger ou équivalent, d’au moins 2 kW de puissance maximale de sortie, 5 A de courant maximal et refroidi par air. Dans les deux configurations, la commutation entre générateurs RF et DC et la sélection de la cathode de travail se font depuis le logiciel.

Le système comprend un automate décrit dans l’offre, un onduleur maintenant automatisme, supervision et organes de sécurité pendant au moins 30 minutes, un ordinateur avec écran indépendant et accès distant pour maintenance et mises à jour, une procédure de sauvegarde des données et une image complète du disque, ainsi que les licences nécessaires à l’utilisation. Le système d’exploitation ne doit pas empêcher l’installation et le fonctionnement parallèle d’autres logiciels.

L’interface est compatible avec le système de badgeage CROSS : signal extérieur 0–24 VDC, tension maximale < 26 V, résistance d’entrée de 1 200 Ω ± 200 Ω et connectique spécifiée au CCTP (connecteurs CTB932VD/2 ou CTB932HD/2, câble de commande 17 AWG, soit 1 mm²). L’autorisation de démarrer un procédé requiert une tension > 18 VDC ; sous ce seuil, aucun nouveau procédé ne démarre. Si un procédé est en cours, il doit se terminer correctement et le passage sous 18 VDC doit apparaître clairement dans le fichier log. La remise à l’air du sas en modes Opérateur et Ingénieur requiert également un signal supérieur à 18 VDC. La consultation de l’historique et le traitement des données restent possibles à 0 VDC, sans démarrage d’étape. Le mode Maintenance/Administrateur peut s’affranchir du badgeage.

Le logiciel suit notamment températures, débits de gaz et d’eau, vannes, pressions, sélection du générateur et paramètres de procédé. Il prévoit au moins trois niveaux d’accès protégés par identifiant et mot de passe : Opérateur (exécution de recettes), Ingénieur (création et modification de recettes) et Maintenance/Administrateur (pilotage manuel des fonctions et maintenance). L’équipement est prévu pour un usage multi-utilisateurs.

Installation, formation et vérifications

La mise en place en salle blanche et la mise en route sont incluses. Les équipements et périphériques sont identifiés par étiquetage et plans, livrés propres et conditionnés pour une salle blanche de classe ISO 7 ; outillages spécifiques et consommables ou pièces nécessaires à l’installation sont fournis. Le titulaire prend en charge l’emballage, le transport, le chargement et le déchargement de la machine ainsi que la reprise des emballages.

La formation porte sur quatre personnes pendant deux jours, après mise en fonctionnement de la machine. Elle traite du logiciel de pilotage, de l’utilisation élémentaire, de l’élaboration de procédés et de la sauvegarde. La documentation, au minimum numérique, comprend la notice mise à jour et la maintenance préventive, la configuration informatique, les schémas électriques actualisés, les références des pièces de rechange ou d’usure et l’analyse fonctionnelle des éléments de sécurité.

La réception comprend des essais des éléments motorisés et automatisés, dont le transfert de cinq plaques entre sas et chambre, le cache, la rotation et le positionnement du porte-substrat, les cathodes, les vannes et la régénération de la pompe cryogénique. Elle comprend une courbe de chauffe de la température ambiante à 550 °C à 7 °C/min, un palier de trois heures puis une descente à 400 °C à 1 °C/min. Les procédés automatiques testent un dépôt de SiO₂ amorphe de 300 nm à partir d’une cible de Si de 6 pouces, avec porte-substrat à 80 °C, un dépôt de Pt de 100 nm à partir d’une cible de 4 pouces sans chauffe, ainsi qu’un décapage Ar. Pour le SiO₂, les performances attendues sont une uniformité d’épaisseur < ± 20 % sur wafer de 100 mm avec zone d’exclusion de 10 mm et un indice optique de 1,44 à 1,48 à 633 nm. Les cibles et substrats en silicium sont fournis par FEMTO-ST ; des dépôts équivalents peuvent être réalisés avant la mise à niveau pour établir les performances initiales.

La garantie couvre main-d’œuvre, pièces, transport, déplacement et séjour ; le délai de réponse après réception d’un courriel ne dépasse pas 72 heures. L’offre précise le support technique, les délais d’intervention, la disponibilité des pièces et du personnel, ainsi que les conditions et le coût de la maintenance corrective hors garantie. Les matériels structurels et électroniques en fin de série ne doivent pas être intégrés.