МІНІСТЕРСТВООСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДЕРЖАВНИЙВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
ФІЗИЧНИЙФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРАТВЕРДОТІЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ
Фізико–технологічніоснови фотолітографії
Курсоваробота
ЗМІСТ
ВСТУП
1. МАТЕРІАЛИ ФОТОШАБЛОНІВ – НОСІЇЗОБРАЖЕННЯ
1.1 Властивості фотоматеріалів
1.2 Срібловмісні фотоматеріали
1.3 Діазоплівки
1.4 Фотоплівкидля виготовлення фотошаблонів
2… МЕТОДИ ФОТОЛІТОГРАФІЇ
2.1 «Подвійна» фотолітографія
2.2 «Подвійні» фотошаблони
2.3 Фотолітографія з підшаром
2.4 «Вибухова» фотолітографія
2.5 Негативно-позитивна фотолітографія
3. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ФОТОЛІТОГРАФІЇ
3.1 Порушення якості фотолітографії
3.2 Методи боротьби з причинамипорушення якості фотолітографії
ВИСНОВОК
ЛІТЕРАТУРА
ВСТУП
Уданійкурсовій роботі ми розглянемо основні принципи процесу фотолітографії таматеріали які при цьому використовуються. Фотолітографія на сьогоднішній деньзаймає важливе місце у виготовленні інтегральних схем для мікроелектроніки.Основними факторами які дозволяють нам використовувати цей метод формування малюнкує можливість створення елементів будь-якоїконфігурації, висока відтворюваність розмірів і їхніх розташувань, груповаобробка великого числа переходів.
Фотолітографіянеможлива без використання фотошаблонів (трафаретів). Фотошаблони виготовляютьна основі срібловмісних та діазоплівок. Головна відмінність між ними це складшару речовини який реагує на опромінення і змінює свою структуру. Такожважливою компонентою фотолітографії є фоторезист. В залежності від задачі, якуставить топологія мікросхеми, використовують позитивний або негативнийфоторезист. Позитивний характеризується тим, що при проявленні проекспонованогорезисту освітлені місця залишаються світлими, а неосвітлені – темними.Негативний фоторезист, навпаки, експоновані місця залишає темними, анеекспоновані – світлими.
1. МАТЕРІАЛИ ФОТОШАБЛОНІВ – НОСІЇ ЗОБРАЖЕННЯ
Фотолітографія — це сукупність фотохімічних процесів, серед яких можна виділити три основніетапи: формування на поверхні матеріалу щару фоторезисту, передавання зображенняз шаблону на цей шар, формування конфігурації елементів пристроїв за допомогоюмаски з фоторезисту [1].
[2]Які б процеси друку не використовувалися, всі вони починаютьсяз фотографічного зображення майбутнього малюнка – фотошаблону, в нашому випадку– із зображення топології схеми зі всіма елементами друкарського монтажу:провідниками, контактними площадками для паяння, для отворів, екрани,друкарські роз'єми, елементи електричної схеми і так далі. Використовуючифотошаблон отримують масочне зображення на ситі – сітчастий трафарет длятрафаретного друку, рельєфне зображення фоторезиста на плоскій підставі дляформуванні малюнка субтрактивним або аддитивним методом, рельєфні форми дляофсетного друку фарбою або для флексиграфії.
Зі всієї різноманітності фотопроцесів в технічному (не художньому)їх застосуванні встановилися певні традиції, основна спрямованість яких –отримати штрихове (без напівтонів) зображення великої щільності і великоїконтрастності. Матеріали для фотошаблонів повинні володіти в першу чергу високимградієнтом оптичної щільності, високою зносостійкістю, що дозволяє багато разіввикористовувати їх в процесах фотодруку і, що дуже важливе, високою розмірноюстійкістю.
1.1 Загальні властивості фотоматеріалів
Фотоматеріали – світлочутливі матеріали, призначені для отриманняфотографічних зображень. Розрізняють галогеносрібні фотоматеріали, в якихсвітлочутливим елементом є галогенід срібла (AgHal), і несрібні (світлочутливийелемент – з'єднання заліза, хрому, солі діазонію і ін.
Фотоматеріали для фотошаблонів по загальній класифікаціїфотоматеріалів виділяються таким чином:
·за призначенням – мікрофільмування;
·по відтворенню кольору об'єкту зйомки – чорно-білі монохроматичні(з однотонним забарвленим зображенням);
·за способом застосування – негативні, позитивні, такі, щообертаються;
·по вигляду підкладки – на гнучкій полімерній основі, на жорсткійоснові (фотопластини, найчастіше з скла)
·по формату – листові, рулонні;
·по сенситометричних характеристиках: загальна і ефективна світлочутливість,коефіцієнт контрастності, фотографічна широта, оптична щільність вуалі,максимальна оптична щільність зображення і ін.
•по структурнорізкістним характеристиках: роздільна здатність,середньоквадратична гранулярність.
·по физико-механічним властивостям: розмірна стійкість в умовахзміни температури і вологості, термостійкість, механічна міцність шарів,вологоємкість, скручуваність.
Основні сенситометричні характеристики фотоматеріалів визначаютьпо експериментальній характеристичній кривій (сенситограмі, Рис.1.1), щовиражає залежність між логарифмом експозиції Н і оптичною щільністю почорніння D,утвореного металевим сріблом. Експозицію обчислюють за формулою: Н= Et, де E — освітленість,t – час експонування (витримка). Оптична щільність ділянок фотографічного шару,що не піддавалися дії світла, називається оптичною щільністю фотографічноївуалі Dо. Вона не залежить від експозиції і визначаєтьсявластивостями самого фотоматеріалу і умовами його обробки. Прийнята уфотографії величина мінімальної оптичної щільності є сумою значень оптичноїщільності вуалі і оптичної щільності підкладки. Найбільша оптична щільністьпочорніння (потемніння) фотоматеріалів, тобто щільність у вищій точціхарактеристичної кривої, називають максимальною щільністю D.
/>
Рис1.1 Характеристична крива залежності оптичної густини від експозиції (пояснення в тексті)
Сенситометричні випробування фотоматеріалів проводять встандартних умовах, при яких найважливішим чинником є колірна температураджерела світла – величина, що характеризує спектральний склад випромінюванняджерела світла. Колірна температура визначається температурою абсолютно чорноготіла, при якій його випромінювання має такий же спектральний склад і такий жерозподіл енергії по спектру, що і випромінювання даного джерела; виражається вКельвінах. У сенситометричних вимірюваннях зазвичай використовують три колірнітемператури: 2850оК — при випробуванні фотопаперів; 3200оК– для позитивних кіноплівок; 6500оК – для негативних фотоматеріалів.
Світлочутливість S – здатність фотоматеріалів реєструвати світловевипромінювання і утворювати у фоточутливому шарі матеріалу почорніння(потемніння). Світлочутливість (см2/Дж) розраховується як величина, оберненопропорційна експозиції: S = 1/Et = 1/Н. Світлочутливість вимірюють, як правило,у відносних одиницях – числах світлочутливості – S = k/Н, де Н – експозиція,необхідна для отримання певної оптичної щільності потемніння D (критерійсвітлочутливості); k – коефіцієнт пропорційності, що має певне прийнятезначення для кожного з видів фотоматеріалів. Коефіцієнт контрастності –градієнт прямолінійної ділянки характеристичної кривої – характеризує здатністьфотоматеріалів передавати відмінність яскравості об'єкту зйомки по відмінностіоптичної щільності потемнінь. Визначається як тангенс кута нахилу прямолінійноїділянки кривою до осі абсцис:
/>
Фотографічна ширина L визначається як інтервал яскравостейоб'єктів зйомки, передаваних на зображенні з однаковим коефіцієнтомконтрастності; на характеристичній кривій відповідає діапазону логарифмівекспозицій: L = lgH2 – IgH1. Інтервал експозицій,обмежених верхньою і нижньою межами потемнінь, називають повним інтерваломекспозиції L або повною фотографічною широтою.
Роздільна здатність – здатність фотоматеріалу роздільно передаватидрібні деталі (ділянки) об'єкту фотографування; виражається кількістюроздільних ліній на 1мм у фотографічному зображенні спеціального тест-об’єкта.
Гранулярність (зернистість) – флуктуації оптичної щільностірівномірно експонованого і проявленого фотоматеріалу; чисельна оцінка зернистоїструктури фотографічного зображення визначається середньоквадратичною гранулярністю.
Срібловмісні фотоплівки можуть бути негативними і позитивними.Негатив відтворює чорним прозорі місця і прозорим чорні місця. Позитиввідтворює чорне чорним. Діазоплівки зазвичай позитивні. Фотоплівки дляфотоплоттерів – негативні. Фотоплівки для контактного друку можуть бутибудь-якими, це залежить від завдань репродукції і виду фотооригінала (негативабо позитив). Зазвичай позитивні фотошаблони (чорні лінії – провідники)використовуються для зовнішніх шарів друкованих плат, і негативні (прозорілінії – провідники) – для внутрішніх шарів.
Срібловмісні фотоплівки не байдужі до процесів проявки і типівпроявників. Вибір проявника може позначитися на швидкості і глибині прояву, назернистості і на реалізації чутливості плівки. Тому для проявки фотоплівкипотрібно дотримуватися рекомендацій в специфікації, що додається.
Срібловмісні і діазоплівки відрізняються і по властивостях і пофізичних процесах обробки, про що буде сказано далі. Але візуальна прозорість,опір до стирання і явно краща розмірна стабільність діазоплівок роблять їхнезамінними для виготовлення прецизійних фотошаблонів. Проте, срібловмісніфотоплівки по більшій кількості фотографічних характеристик краще длявикористання у фотоплоттерах, перетворення зображень і більшої частини робіт,що фотокопіюють.
1.2 Срібловмісні фотоматеріали
Сенситометричні і структурнорізкісні показники срібловміснихфотоматеріалів залежать в основному від розмірів, форми і складу мікрокристалівAgHal, а також умов їх хімічної або спектральної сенсибілізації.
Всі галогеносрібні фотоматеріали складаються зі світлочутливих(емульсивних) і додаткових (допоміжних) шарів, нанесених на підкладку (Рис.1.2.1).
/>
Рис1.2.1. Будова чорно-білих негативних і позитивнихфотоплівок:1.захиний шар;2-світлочутливий шар; 3-підшар; 4-підкладка;5-протискручующий антистатичний безкольоровий лаковий шар.
Основою всіх фотоматеріалів є світлочутливий шар товщиною 3-30 мкм,який є суспензією мікрокристалів AgHal в розчинах желатину, що пов'язують –водних, ефірах целюлози, агарі, Альбуміні і ін. Нанесена на підкладку івисушена фотоемульсія утворює світлочутливий шар фотоматеріалів. Концентраціяжелатину у фотоемульсіях складає зазвичай 5 — 10% по масі, концентрація AgHal(у перерахунку на металеве срібло) – 30-150 г. Ag на 1л. об'єму фотоемульсії. Середні лінійні розміри мікрокристалів 0,01-10 мкм, їх кількість в 1см3– 1010-1016.
Поверхнева концентрація AgHal (у перерахунку на срібло) від 0.1 г./м2 у малочутливих фотоматеріалах до 5-10 г./м2 у високочутливих негативних фотоматеріалах і до 10–35г./м2 – в радіографічних матеріалах.У світлочутливому шарі фотоматеріалів міститься до 40-60% AgHal.
Підкладкою для різних фотоматеріалів можуть служити скляніпластинки товщиною 0,8-5 мкм (і більше), гнучкі полімерні плівки з триацетатуцелюлози товщиною 60–220 мкм або поліетилентерефталату товщиною 25-175 мкм. Длядодання фотоматеріалам високих фізико-механічних, протиореольних, антистатичнихі ін. властивостей на підкладку і світлочутливі шари зазвичай наносятьдопоміжні і додаткові шари: підшар, захисний, протиореольний, такий, щопротискручує, антистатичний, фільтровий, проміжний, восковий і ін. Підшар –допоміжний шар товщиною 0.5-1 мкм. нанесений на підкладку в цілях забезпеченняміцного зчеплення (адгезії) світлочутливого шару з підкладкою. Підшар дляфотоплівок містить колоїдний розчин желатин у воді, органічний розчинник,підрозчинювальний полімер підкладки, і органічну кислоту, що стабілізуєколоїдний розчин желатину. Підшар для фотопластин містить, крім того, рідкескло.
Захисним шаром є шар сильно задубленого желатину з добавкоюсинтетичного полімеру (наприклад, латексу) товщиною 0,5-1,5 мкм. Він наноситьсяна поверхню емульсивного шару фотоплівки і оберігає його від механічнихпошкоджень і дії навколишнього середовища.
Для зменшення ореолів віддзеркалення в негативних фотоплівках іфотопластинах під світлочутливий шар або на зворотну сторону підкладки наносятьпротиореольний лаковий або желатиновий шар, що містить плівкотвірну речовину іфарбник або пігмент (наприклад, сажу), які обезбарвлюються або вимиваються впроцесі обробки фотоматеріалів, інакше вони зроблять фотошаблон непрозорим.Желатиновий протиореольний шар, нанесений на зворотну сторону підкладки,служить також і шаром, що протискручує. Антистатичний шар – допоміжний шартовщиною 0,5-1 мкм; є шарами полімерів з добавками електролітів,електропровідних наповнювачів (високодисперсні сажа, графіт і ін.), ПАВ і іншіз'єднання, здатних поглинати з повітря заряджені частинки, нейтралізуючи зарядфотоматеріалів, або вологу, що підвищує його поверхневу провідність.[3]
Фільтровий шар служить для поглинання небажаних променів світла,що діють на лежачі під ним світлочутливі шари.
При зберіганні фотоматеріалів спостерігається їх старіння, щополягає в зменшенні світлочутливості і збільшенні щільності вуалі. Кожен видфотоматеріалів характеризується гарантійним терміном зберігання, впродовж якогоможе спостерігатися падіння чутливості і зростання вуалі, що необхідновраховувати при експонуванні і обробці. Чим вище світлочутливістьфотоматеріалу, тим менше термін їх зберігання. Фотоматеріали необхіднозберігати в оригінальній заводській упаковці при зниженій температурі, що неперевищує 8°С, і відносній вологості 40-60%. Вони повинні бути захищені від діїагресивних газів, рентгенівського і радіоактивного випромінювання, механічнихпошкоджень. Для тривалого зберігання чорно-білих фотоматеріалів рекомендуєтьсятемпература 4-50С.
Власна спектральна чутливість галогенідів срібла має максимум надовжині хвилі 545 нм і прийнятна тільки для короткохвильового випромінювання здовжиною хвилі, меншої 520 нм.
Оскільки для виготовлення фотошаблонів останнім часомвикористовують лазерні фотоплоттери, спектральну чутливість фотоплівокпристосовують до випромінювання відповідного лазера.
Під час експозиції кристали абсорбують фотон світла, його енергіявикористовується для формування металевого срібла на світлочутливому центрі. Абсорбціябільшої кількості фотонів приводить до більшого відновлення металевого срібла.Коли число атомів металевого срібла досягне від 4 до 10, кристал фіксуєлатентне (приховане) зображення. Це таке латентне зображення, яке при проявцівідновлює металеве срібло у всьому об'ємі кристала. Розмір експозиціїфотоплівки повинен бути таким, щоб досягти оптимальних результатів. Якщооригінал – негатив або фотоплівка експонується на фотоплоттері, великіекспозиції додаватимуть ширину лінії і зменшуватимуть ширину пробільних місць.Навпаки, маленькі експозиції зменшать лінії і їх оптичну щільність. Післяекспозиції фотоплівка повинна бути проявлена. Це чотириступінчаста процедура,звичайна у фотопроцесах. Для ілюстрації показана послідовність процесів.Експоновані кристали проявляють своє латентне зображення.[1] Перший процесназивається проявленням (Рис.1.2.2). Тут експоновані кристали галоїдного сріблаперетворяться в металеве срібло. Приховане зображення діє як каталізатор вреакції відновлення, так що забезпечується різниця між експонованими і неекспонованими кристалами. Процес перетворення кристала, що одного разу почався,закінчується ефектом з посиленням зображення більш ніж в 10 млн. разів.
Проявка фотоплівки повинна забезпечити оптимальні результати.Перепроявлення робить лінії широкими з розпливчатими краями. Це також приводитьдо утворення щільної вуалі на пробільних місцях. Недопроявлення створить тонкілінії і низьку оптичну щільність зображень. Зазвичай процес проявкиконтролюється призначеним для цього процесором.
/>
Рис1.2.2. Активація кристалів AgHal освітленні: а)часткове відновленняметалічного срібла із AgHal; б)утворення прихованого зображення.
Тепер можна побачити проявлене зображення, утворене металевимсріблом. Неекспоновані кристали, не активовані світлом, не відновлені дометалевого срібла в процесі проявки (Рис.1.2.3).
/>
Рис1.2.3. Проявлення прихованого зображення: а)відновленняметалічного срібла в активованих світлом кристалах і відсутність процесіввідновлення в неекспонованих частинках; б)відновлення конглометра кристалів воб’ємі фотоемульсії при проявленні.
Але це зображення ще не стійке. Щоб зробити зображення стійким,фотоплівка повинна піддатися процесу фіксації, при якій з фотоемульсіївидаляються кристали галоїдного срібла (рис.1.2.3). В процесі обробки уфіксуючому розчині тіосульфат амонія перетворює ці кристали на декількарозчинних солей, які видаляються з емульсії. Малюнок з металевого срібла незачіпається на цій стадії. Фіксація – некритична операція. Неможливоперетримати фотоплівку у фіксуючому розчині. Правда, попадаються плівки, у якихпри передержці світлі області набувають сірого відтінку. При недостатнійвитримці або збідненому розчині фіксажу фотоплівка при виході з процесора можедемонструвати молочно-білі відтінки там, де вона повинна бути чистою.
Прояснимо цю ситуацію. При виготовленні фотошаблону проявка –процес, при якому початі при експозиції хімічні зміни посилюються ірозширюються. При експонуванні сухого плівкового фоторезиста хімічний процесзавершується при експозиції, і після неї не потрібна додаткова обробка дляхімічних перетворень. Коли технологи говорять про проявку фоторезиста, вонимають на увазі його селективне видалення із заготовки плати. Це аналогічнофіксації зображення на срібловмісних фотоматеріалах, коли з емульсії видаляютьнеекспоноване галоїдне срібло.
Отже, в результаті операції фіксації металеве срібло залишається вмісцях, де воно було експоноване. Неекспоноване галоїдне срібло, перетворене врозчині з'єднання, йде з желатинового шару в розчин. Оскільки цей процесдифузійний, для нього потрібний час.
Після проявки і фіксації, фотошаблон повинен бути добре промитийдля видалення побічних хімічних продуктів. Якщо вони все ж таки залишаться, присушці вони проявлять себе у вигляді численних кристалів, які можуть зруйнуватижелатиновий шар, зробити його недостатньо прозорим.
Завершуючий процес – сушка, в процесі якої випаровується вода.Очевидно, що желатиновий шар, який почав набухати вже при першому зануренні впроявник, і при зволоженні збільшуватиметься приблизно на одну десяту свогорозміру. Поліефірна основа також збільшуватиме свої розміри при мокрій обробців результаті абсорбції вологи. В результаті відбуваються деякі зміни розмірівфотошаблонів.[4]
1.3 Діазоплівки
У діазографії (діазотипії, світлокопіюванні) зображення оригіналуотримують під дією світла на світлочутливий матеріал, що містить діазосполуку.
Реєструючий матеріал складається з підкладки, покритої шаром,чутливим до випромінювання УФ і синьо-фіолетовою зонам спектру. Розрізняютьдіазографічні матеріали з одно-, дво- і трикомпонентним світлочутливим шаром.Однокомпонентний шар містить сіль діазонію, що диспергує в тому, що пов'язує злегкоплавкого полімеру, наприклад суміш полівінілового спирту зполівінілацетатом або сополімер метилвінілового ефіру з малеїновим ангідридом.Двокомпенентний шар окрім солі діазонію містить азокомпоненту (резорцин,фтороглюцин, ароматичний амін, динатрієвую сіль6-гидрокси-2-нафталінсульфінової кислоти). Трикомпонентний шар додатковомістить з'єднання, що виділяють при нагріванні до 100-120 оСречовини основного характеру, наприклад, сечовину або її похідні.
На експонованих ділянках сіль діазонію розкладається і втрачаєздібність до реакції азосполуки. На ділянках, не підданих дії світла, з солі діазоніюі азокомпоненти при проявці утворюється азобарвник, колір якого залежить відбудови його радикалів. Обробка, необхідна для отримання фарбника, залежно відвиду світлочутливого шару може бути мокрою – із застосуванням розчинуазокомпоненти (для однокомпонентних шарів), сухою – в парах аміаку (длядвокомпонентних) або термічною (для трикомпонентних).
Час отримання зображення 1-3 с. Світлочутливість диазографічнихплівок 5 см2/Дж, роздільна здатність 100штрих./мм, коефіцієнтконтрастності 3–4.
Діазоплівки володіють такими властивостями, які добре узгоджуютьсяз вимогами до фотошаблонів, зокрема для візуального поєднання. Фотошаблони здіазоплівки мають прозоре жовте зображення, що дозволяє легко суміщати його зісвердленими отворами. Це зображення не прозоре для ультрафіолетового світла, доякого чутливий фоторезист. Мало того, оскільки зображення знаходиться не вжелатині, використовуваному в срібловмісних фотоплівках, поверхня фотошаблонівз діазоплівки стійка до стирання, що дуже потрібне при багатократномувикористанні фотошаблонів в процесах експонування.[5]
1.4 Фотоплівки для виготовлення фотошаблонів
Загальні відомості
Для виготовлення фотошаблонів призначені фототехнічні чорно-біліплівки і пластинки для репродукційних і копіювальних робіт в поліграфії.Фотоплівки виготовляються на поліетилентерефталатній (товщина 65-175 мкм) аботриацетатцеллюлозній (100-200 мкм) підкладках.
Фотоплівки для фотошаблонів друкарських плат містять:
·полімерну основу
·фоточутливий шар емульсії
·додаткові допоміжні шари підтримки
Для забезпечення розмірної стабільності і зручності автоматичногоуправління процесами експонування фотоплівки для фотошаблонів виготовляються натовстій полиефірній основі. Товщина такої фотоплівки, як правило – 175 мкм. Товщинаемульсії і допоміжних шарів – приблизно 5 мкм. Деякі фотоплівки не маютьжелатинового шару підтримки, що зменшує вплив відносної вологості на зміну їхлінійних розмірів.
Для фотошаблонів дуже важливо забезпечити розмірну стабільність вумовах температури, що змінюються, і вологості. Для цього після поливу абоекструзії плівку піддають циклічному нагріву, внаслідок чого вона прискоренорелаксує і з її об'єму випаровуються залишки розчинників. В результатізнімається внутрішня напруга і поліпшується розмірна стабільність.[5]
Вплив вологості
При зміні вологості зовнішнього середовища поліефірна основафотоплівок набуває рівноважної вологості і міняє свої розміри. Щоб на 90%досягти рівноваги із зовнішнім середовищем (час релаксації) для плівки товщиною175 мкм потрібно порядка 4 г.Коефіцієнт лінійного розширення при змінівідносної вологості поліефірної плівки – 0,0008% на 1% відносної вологості. Цейкоефіцієнт – не залежить від товщини плівки, але желатинові і допоміжні шаривідчутно впливають на зміну розмірів основи, а значить і фотоплівки. Причомужелатин поглинає вологість дуже швидко. Потрібно менше трьох хвилин для шаружелатину, щоб він досяг 99% рівноваги з навколишнім середовищем. Тому, чимтовща плівка основи, тим менший внесок мають нашарування, і фотоплівка виходитьстабільніша в розмірах.
Процеси поглинання вологи основою і шарами желатину є повністюоборотними: ефекти гістерезису незначні.
Вплив температури
Фотоплівка розширюється при підвищенні температури навколишньогоповітря і стискається при пониженні температури.
Температурний коефіцієнт розширення поліефірної основи – 0,0018%на 1°С. Температурний коефіцієнт розширення не залежить від товщини матеріалу.
Реакція фотоплівки на зміну температури виявляється дуже швидко.
Фотоплівка адаптується до навколишньої температури протягом 2-3хвилин.
Розширення і зменшення фотоплівки при зміні температури –оборотний процес. Проте, якщо фотоплівку нагрівати до 60°С, відбудетьсянеоборотна зміна її розмірів.
Вплив режимів обробки
В результаті мокрої обробки фотоплівки (проявка, фіксаж,відмивання) і подальшої сушки відбувається зміна її розмірів. Особливо істотновпливає температура сушки так, що фотоплівки, які сушаться при високихтемпературах, матимуть збільшені розміри і навпаки. Зміна розмірів фотоплівоктовщиною 175 мкм може складати ± 0,02%. Проте, фотоплівка, яка була висушенапри оптимальній температурі, може змінити свої розміри зовсім трохи. Мало того,існує оптимальна температура сушки, при якій ця зміна розмірів може зводити донуля. Ця температура встановлюється для кожного типу фотоплівки. Величинаоптимальної температури сушки в основному залежить від відносної вологостінавколишнього середовища і відносної вологості повітря в сушильній камеріпроявочної машини. Тому ідеальна температура сушки повинна бути визначенавиходячи з відносної вологості повітря в приміщенні для обробки фотоплівки.
Старіння
Розмір фотоплівок змінюється із-за старіння основи, але величинацих змін є дуже незначною. Поліефірна основа може змінити розміри в межах±0,01% за 5-10 років.
Зміни лінійних розмірів залежать від вологості і температуризберігання фотоплівок. Зберігання при високій вологості, ймовірно, спричинитьзбільшення розмірів фотошаблону і навпаки.
Розмірна стабільність
Фотоплівки для фотошаблонів друкарських плат з позицій розмірноїстабільності можуть бути згруповані в два класи: фотоплівки, які не маютьдопоміжних шарів і фотоплівки, які його мають (на желатиновій основі).
Таблиця1.4.1Коефіцієнт вологості: зміни розмірів % на 1% вологості
Температурний коефіцієнт: % зміни довжини на 1 0С вздовж поперечно Фотоплівки без допоміжних плівок на основі желатину 0,011 0,009
0,018% на 1 0С Фотоплівки з допоміжними плівками на основі желатину 0,013…0,017 0,011…0,015
0,018% на 1 0С
Методика вимірювань
Зміна розмірів від зміни вологості приводиться зазвичай длядіапазону вологості від 15 до 50% при температурі 21°С. Ця процедура відносноскладна, оскільки зміна розмірів не лінійні по відношенню до зміни вологості.Це важливо, оскільки вимірювання в різних діапазонах вологості можуть мативідмінності. Можна як приклад привести значення коефіцієнт лінійного розширенняпри зміні вологості, виміряні при низькій, середній і високій вологості:
Низька вологість: від 15 до 50% — 0.0014;
Середня вологість: від 30 до60% — 0.0012;
Висока вологість: від 50 до 80% — 0.0010;
Тому при порівнянні поведінки різних фотоплівок від змінивологості важливо знати діапазон абсолютної зміни вологості, при якій вінвизначався.
Те ж саме відноситься і до температури. Показані в таблицяхкоефіцієнти визначені в діапазоні температур між 21°С і 49°С і відноснійвологості 20%. Температурний коефіцієнт всіх фотоплівок на полиефірній основіпрактично однаковий, незалежно від її товщини.
Ефект «Срібного шару»
Кількість срібла в шарі фотоемульсії може впливати на змінурозміру фотоплівки. Негативи, що мають високе відношення непрозорої(срібловмісної) області до прозорої, матимуть менші зміни лінійних розмірів,чим позитиви того ж зображення. Високий вміст срібла стабілізує желатиновийшар. І хоча значення цього ефекту дуже мала – в другому знаку температурногокоефіцієнта зміни розмірів, його потрібно враховувати.
Час релаксації фотоплівки
Час, потрібний, щоб досягти рівноваги з вологістю в приміщеннізалежить від товщини фотоплівки. Потрібно одну годину на 25 мкм товщинифотоплівки, щоб досягти рівноваги по відносній вологості з навколишнімсередовищем:
Таблиця 1.4.2 Час релаксації (год) Час релаксації (год) Релаксація фотоплівки до умов вологості навколишнього середовища Для фотоплівки з основою 175 мкм Для фотоплівки з основою 100 мкм 50% 1 година 0.4 годинника 75% 2 години 1 година 90% 4 години 2 години 99% 7 годин 4 години
Фотоплівка адаптується до навколишньої температури в межах від 1до 3 хвилин.
Підготовка фотошаблонів до роботи
Загальні рекомендації: плівкові фотошаблони повинні бути витриманівід 4 до 7 годин в умовах робочого приміщення (тобто поряд з установкоюконтактного друку або фотоплоттером). Вологість має бути — 55±5%).
Фотоплівка повинна бути заздалегідь адаптована до умов їїексплуатації (режимам роботи) на протязі, принаймні, 4 години (адаптація повологості на 90%) або 7 години (99%).
Необхідно стандартизувати температуру сушки фотоплівки в проявочніймашині залежно від вологості в приміщенні. Точніша температура сушки повиннабути встановлена дослідним шляхом.
Доцільно визначити час адаптації фотоплівки після її обробки впроявочній машині, вимірюючи через 5-хвилинні інтервали розмір між крапкамиреперів до моменту його стабілізації.
Створення умов вакуумної гігієни в робочих приміщеннях – «чисті»кімнати
Двері в приміщення, передбачене для роботи з фотоплівкою, повинніщільно закриватися і, по можливості, мати зовні «темний» тамбур.Світлофільтр для неактинічного освітлення повинен бути коректно вибраний івстановлений у відповідність з документацією на використовувану фотоплівку.Необхідно контролювати приміщення на зміст пилу і періодично робити «вологе»прибирання.[6]
На поверхнях стійок і полиць, призначених для роботи зфотоплівкою, повинні бути усунені будь-які задирки і нерівності, які могли бподряпати емульсію фотоплівки.
Пакет фотоплівки (звичайні 100 листів) може вимагати сотень годиндля повної релаксації до кліматичних умов «чистої» кімнати. Практичнонеможливо досягти необхідного результату, залишивши фотоплівку в пакеті. Томуперед використанням необхідно розділити загальний пакет фотоплівки на окремілисти для досягнення швидкої релаксації розмірів фотоплівок до вологості вприміщенні.[7]
2. МЕТОДИ ФОТОЛІТОГРАФІЇ
2.1«Подвійна» фотолітографія
Можливідва різновиди цього методу. Один з них полягає в тому, що наносять шарфоторезисту, сушать, експонують вдвічі меншою дозою, ніж потрібно для повногоруйнування резиста (відноситься до позитивного резиста) і проявляють протягомчасу також вдвічі меншого за оптимальний. Потім пластину промивають відпроявника, проводять перше сушіння і знову експонують, але використовуючи фотошаблон з іншим розподілом локальних дефектів. Таким шаблоном можебути просто інший дублікат, якщо еталонний шаблон не містив локальних дефектів і всі дефекти вносилися на стадії виготовлення дублікатів, абодублікат, зроблений з іншого еталона, що характеризується своїм розподілом локальних дефектів. У найпростішомувипадку використовують той же шаблон, що і на першій стадії, але зсувають його на крок. Точно суміщають другий шаблон з проявленимрельєфом і проводять експонування з половинною дозою. Проявивши(половинний час) шар після другого експонування, одержують цілком відкриті елементи,у місцях розташування локальних дефектів шар резиста зруйнований тільки наполовину і наскрізний прокол невиникає. Можливий варіант, по якому на першійстадії шар не проявляють, а при суміщеннівикористовують зелений інтерференційний фільтр, за допомогою якого вдаєтьсявиділити експоновані області, що змінили відбиваючуздатність з тієї причини, що в них велика частина молекул нафтохінондіазида зруйнована світлом. Цейваріант кращий, тому що лужний проявник сам пособі створює локальні дефекти в шарі фоторезисту.
Відповідно до другого методу спочатку проводять всі операціїфотолітографії, за винятком травлення підкладки, наприклад, окисленого кремнію.Травлення окисла здійснюють наполовину. Потімвидаляють резист, миють підкладку і піддають її повторній обробці; дозволено використовуватиобробку ІЧ випромінюванням. На обробленупідкладку знову наносять шар фоторезисту, сушать, суміщають і експонують,використовуючи шаблон з іншим розподілом локальних дефектів, проявляють, проводять друге сушіння і, нарешті,повністю протравлюють окисел у вікнах.Локальні дефекти до кінця при цьому не протравлюються. Існує реальна небезпека того, що в місцях дефектів маскуюча здатність окислапорушується, навіть якщо він і травився протягомвдвічі меншого часу, ніж це потрібно для повного протравлення.
Обидва методи «подвійної» фотолітографії знижуютьпродуктивність, і тому застосовують їх при крайній необхідності, наприклад при створенніконтактних вікон, де найменший прокол викликаєбрак.[5]
2.2«Подвійні» фотошаблони
Виготовляютьробочий хромований дублікат, що має деякий розподіл наскрізних дефектів ідзеркальний дублікат з іншим розподілом наскрізних дефектів (з іншогоеталонного шаблона або зі зміщенням на крок). Потім на робочий дублікат задопомогою піроліза наносять плівку двоокису кремнію товщиною 0,4-0,8 мкм і нанеї плівку хрому. Наносять резист і експонують його через дзеркальний дублікат,суміщаючи його з виступаючими з-під плівки хрому контурами робочого дубліката.Розділяючий шар двоокису кремнію перешкоджає травленню нижнього шару хрому.Наскрізні дефекти обох шарів хрому не збігаються, так що в підсумку виходитьфотошаблон без проколів. Більш того, «подвійні» фотошаблони набагатостійкіші до зносу, ніж звичайні, тому що при стиранні верхнього шару хромунижній надійно екранує резист від попадання світла. Ці дві переваги подібнихфотошаблонів виправдовують деяке ускладнення процесу їхнього виготовлення.[8]
2.3Фотолітографія з підшаром
Цейприйом використовується, як правило, у двох випадках: для травлення окисла іфосфоросилікатного скла на тих операціях фотолітографії, коли особливонебезпечні проколи, і для травлення в складах, впливу яких резист невитримує.На підкладку наносять шар металу, який володіє до неї гарною адгезієюі який не протравлюється в складі, що використовується для травлення підкладки.Далі проводять фотолітографію і витравлюють вікна в металевому підшарі однимтравником, а вікна в підкладці іншим. При фотолітографії по окислу і силікатнимстеклам найчастіше в якості підшару використовують молібден, який протравлюютьу суміші ортофосфорних, оцтових, азотної кислот і води (75:15:3:5) притемпературі 18°С. Окисел і скло цей склад не протравлює. Проколи в шаблоні й ушарі фоторезисту, природно, передаються шарові молібдену і далі окислові.Однак, як показує практика, розміри проколів у окислі при використанні підшарувиходять набагато меншими, ніж при травленні без підшару. Очевидно, цепояснюється тим, що бічне травлення окисла (у місці дефекту) при маскуванніодним резистом виражене сильніше, ніж при додатковому маскуванні металом, щодобре адгезує з поверхнею окисла. Іноді нанесення підшару сполучають з «подвійною»фотолітографією, тобто після протравлювання вікон у молібдені знову наносятьрезист, проводять суміщення з дублікатом, що має інший розподіл дефектів, експонують,проявляють, сушать і протравлюють окисел у вікнах.У тих випадках, коли резистне витримує впливу травника, як підшар використовують хімічно пасивний метал,такий, як золото. Застосовуючи підшар золота, травлять, наприклад, титан .[5,6]
2.4«Вибухова»фотолітографія
Методвибухової або як її іноді називають «зворотної» фотолітографіїдозволяє істотно знизити рівень дефектів. [4]
Сутністьметоду полягає в тому, що на підкладці створюють маску з фоторезисту, наносятьна неї яку-небудь речовину (найчастіше метал) і потім у розчиннику видаляютьрезист. У результаті залишаються тільки ті ділянки, у яких нанесена речовинапотрапила на підкладку. При вибуховій фотолітографії важливо, щоб були розривиміж матеріалом, нанесеним на підкладку і на поверхню резиста. У противномувипадку або «вибух» не відбудеться, або прийдеться застосовуватипримусове видалення, наприклад, впливом ультразвукових коливань. Для того, щобуникнути з’єднань, необхідно забезпечити дві умови: бічні поверхні резистивноїмаски повинні бути вертикальними (клин проявлення мінімальний) і матеріал, якийнаноситься повинний надходити до підкладки під кутом, близьким до прямого.Остання умова виконується при напилюванні металу у вакуумі з резистивним абоелектронно-променевим випаровувачем, що знаходиться від підкладки на великійвідстані (близько 40 см). При реактивному розпиленні, навпаки, матеріал, щоосаджується, попадає на підкладку під різними кутами.
Фоторезистнаносять шаром, товщина якого повинна складати 2-3 товщини шару металу, якийнаноситься. Після нетривалого сушіння (при 80° С впродовж 10 хвилин утермостаті; товщина шару близько 2 мкм) експонують, проявляють зображення істворюють у такий спосіб маску. Друге сушіння не проводять, тому що воно приводитьдо заокруглення країв рельєфу з фоторезисту. По цій же причині необхідноретельно контролювати температуру підкладки в процесі напилювання.[2]
Основнапроблема цього методу фотолітографії — адгезія матеріалу, що осаджується напідкладку. Для того щоб забезпечити гарну адгезію, застосовують різні методиобробки вільних від резиста ділянок поверхні підкладки: іонне травлення,очищення в тліючому розряді, очищення в кисневій плазмі. Останній методнайбільш ефективний, тому що його можна застосовувати майже для будь-якихпідкладок і він цілком видаляє органічні забруднення. Обробка пластин кисневоюплазмою протягом часу, необхідного для видалення шару резиста товщиноюприблизно 10 нм, цілком очищає поверхню .
Привикористанні для вибухової фотолітографії позитивного резиста видалення маски знанесеним металом здійснюють в ацетоні, діоксані, диметилформаміді,моноетаноламіні.[9]
2.5Негативно-позитивна фотолітографія
Методзаснований на застосуванні як негативного, так і позитивного фоторезистів урізних співставленнях. При цьому полегшується операція суміщення і знижуєтьсягустина дефектів.
Роздільневикористання негативного і позитивного фоторезистів в одному процесі заснованона наступних розуміннях: проколи на шаблоні небезпечніші за непрозорі «острівці»через нагромадження їх в процесі експлуатації; на тих операціях фотолітографії,де не допускаються проколи (в окислі), критичні області фотошаблона варторобити прозорими і застосовувати негативний фоторезист; на тих операціяхфотолітографії, де не допускаються «острівці» окислу або металукритичні області шаблона варто також виконувати прозорими і застосовуватипозитивний фоторезист.
Привиготовленні, наприклад, біполярного транзистора фотолітографію бази і емітераможна проводити на позитивному резисті, контактних вікон — на негативному. Таксамо можна застосовувати негативний резист для фотолітографії під ізолюючудифузію в інтегральних схемах.
Одночасневикористання негативного і позитивного фоторезистів для однієї операціїфотолітографії дозволяє створити практично бездефектну захисну маску, тому щорезисти виявляються в різних складах проявників, кожний з яких впливає тількина «свій» шар. Механічні дефекти шарів і дефекти, внесеніфотошаблонами, практично не перекриваються, тобто наскрізні проколи повиннібути відсутніми. Спочатку наносять шар позитивного фоторезисту, сушать його,експонують і проявляють. Потім наносять негативний фоторезист, сушать,суміщають зображення, експонують і проявляють. Така двошаровапозитивно-негативна фотолітографія з успіхом застосовується при гальванічномуосадженні металів [4,5].
3. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯЯКОСТІ ФОТОЛІТОГРАФІЇ
3.1Порушення якості фотолітографії
Відякості проведення фотолітографічних операцій залежить в основному відсотоквиходу придатних виробів на стадії дослідно-конструкторських робіт, упрофесійному і серійному виробництві. Чим складніший виріб, тим важливіша рольфотолітографії.
Прилітографічних процесах можуть виникати локальні дефекти. Поява хоча б одноголокального дефекту приводить до браку всієї інтегральної схеми. Локальнідефекти можуть виникати в силу багатьох обставин: знаходитися у вихідномуматеріалі, вноситися при термічних операціях епітаксії, дифузії й окислювання,залишатися на поверхні пластин при недостатньому очищенні; але все ж основнимджерелом локальних дефектів є фотолітографія. Особливо це відноситься дозастосовуваної в даний час контактної фотолітографії.
Причини,що приводять до порушення якості фотолітографії, можна розбити на наступні.
Локальнідефекти: власні забруднення в основному фоторезисту й у меншому ступеніреактивів (проявник, травник); забруднення з навколишнього середовища, внесенів результаті діяльності виробничого персоналу, від контакту з технологічноютарою й устаткуванням; низька якість фотошаблонів — проколи, залишки непрозороїплівки у вікнах і т.д.; дефекти на поверхні підкладки — забруднення, щозалишаються після відмивань, для епітаксіальних плівок виступи висотою до 1мкм; механічні порушення шару фоторезисту в основному від маніпуляції зпінцетом і внаслідок попадання твердих часток між шаблоном і резистом приконтакті.
Неточнапередача розмірів: неоптимальні режими проведення операції експонування,прояву, сушіння і травлення, а також відхилення від заданих режимів; поганийпідбір фоторезисту і травника для підкладки даного типу (ці два фактори вартовибирати спільно, як складові єдиної системи); наявність зазору між шаблоном ішаром фоторезисту через скривлення пластин, попадання між шаблоном і пластиноюсторонніх часток і т.д.; специфічні особливості фотошаблона: менша, чим ухромованих, контрастність транспарентних шаблонів і виникаюча в результатінебезпека появи «подвійного краю» або спотворення конфігураціїелементів [4,8].
3.2Методи боротьби з причинами порушення якості фотолітографії
Першніж розглядати методи боротьби з перерахованими причинами порушення якості,варто зупинитися на одному важливому положенні. Літературні дані і досвід,накопичений напівпровідниковою промисловістю, говорять про те, що проблемупідвищення якості фотолітографії можна вирішити лише при комплексному підході.Тільки створення єдиної системи очищення і фільтрації забезпечує високий вихідпридатних виробів підвищеної складності. Недостатньо просто фільтруватифоторезист або відмивати ретельно пластини; необхідно налагодити фільтраціюнавколишнього повітря, усіх газів, стиснутого повітря, води, реактивів,організувати відмивання фотошаблонів і т.д. Комплексне рішення проблеми якостіфотолітографії єдино правильний шлях і будь-яка відсутня ланка може звестинанівець інші зусилля.
Дляфільтрації фоторезистів використовують мембранні фільтри з різним діаметромпор. Такі фільтри вигідно відрізняються від об’ємних малою неоднорідністюрозмірів пор і високою продуктивністю. Неважко зрозуміти, що, якщо навіть малачастина пор буде мати діаметр, більший за номінальний, у резисті залишатьсянечисленні великі частки, кожна з них зможе викликати порушення цілісності шарурезиста і фільтрація втратить зміст.
Уфоторезистах зустрічаються два основних види включень: механічні, тобто пилинкий інші частинки, і хімічні [10].
Крімфільтрації ефективним є очищення резистів центрифугуванням: позитивних звисоким вмістом твердого продукту і негативних на основі каучуків.
Фільтраціястиснутого повітря, інертного газу і води здійснюється мембранними фільтрами,що виготовляють з нітроцелюлози, а фільтри для фоторезистів виготовляють зречовин, стійких до впливу органічних розчинників (наприклад, із фторопластаабо нейлону). Основний принцип усіх прийомів фільтрації полягає в тому, щофільтр тонкого очищення повинний бути максимально наближений до робочого місця.
Порівнянняметодів очистки фоторезиста центрифугуванням і фільтрацією можна побачити нарис.3.2.1.
Внесеніззовні забруднення можуть виникати з зовнішніх або внутрішніх джерел. Зовнішніджерела забруднення — це навколишнє середовище. Повітря, що надходить наділянки фотолітографії, повинно фільтруватися особливо ретельно.
Однимз найбільших джерел дефектів є операція експонування і суміщення [7]. Будь-якачастинка, що потрапила між шаблоном і резистом при контакті може викликатипояву локального дефекту. Тверді частинки кремнію і скла механічно порушуютьшар резиста. М’які непрозорі частки, такі, як порошини і волокна, не сильнопошкоджують шар резиста, але можуть локально екранувати потік світла під часекспонування, що при використанні позитивного резиста викликає появу проколу.Приведемо перелік практичних заходів, що знижують дефектність на цій операції.
1. Ретельне протирання установки суміщення,періодичне обдування чистим повітрям, розміщення в боксі з ламінарним потоком.
2. Робота тільки з неушкодженими пластинамикремнію; бажано, щоб краї їх були закруглені травленням. При поломці пластинина установці потрібно добре очистити столик, обдувши його чистим повітрям.
3. Періодичне відмивання фотошаблонів, чиобдування чистим повітрям пластин перед приведенням в контакт .
4. Контроль площинності пластин (не можнапрацювати зі скривленими), а при використанні епітаксіальних плівок — усуненнявиступів, наприклад, за допомогою попереднього контактування з бракованимшаблоном на спеціально виділеній установці суміщення.
/>
Рис.3.2.1.Порівняння методів очистки фоторезиста (1) центрифугуванням і (2) фільтрацією.
Важливуроль відіграє відмивання (очищення) фотошаблонів. На робочій поверхні шаблонівпри контактній фотолітографії завжди налипають залишки резиста, особливо принеоптимальних умовах першого сушіння, коли резист залишається «вологим»,або при занадто сильному притиску шаблона до шару. Шаблони поміщають в ацетон іпротирають тампоном, потім витримують у хромпіку (1 — 1,5 хв.), ретельнопромивають деіонізованою водою і сушать струменем очищеного повітря. Доситьефективно фотошаблони очищаються в кисневій плазмі.
Механічніпорушення шару фоторезисту від маніпуляцій пінцетами виникають в основномувідразу ж після його нанесення, коли шар знаходиться у в’язко текучому стані, іпісля проявлення, коли шар набухає. Для порушення шару досить мінімальнихзусиль при контакті з пінцетом, навіть якщо застосовуються фторопластовінаконечники. Для боротьби з цим видом браку для завантаження — вивантаженняпластин рекомендується застосовувати спеціальні вакуумні пінцети, щоприсмоктують пластину зі зворотної сторони.
Розглянувшипричини появи локальних дефектів і методи боротьби з ними, можна сформулюватинайбільш загальні вимоги, виконання яких необхідно для зниження густинидефектів при фотолітографії:
1. Необхідно створити мінімальнезабруднення навколишнього середовища, зменшувати час взаємодії пластин знавколишнім середовищем (тобто прискорити операції і виключити простої) іпідтримувати постійний ламінарний потік повітря, що запобігає осіданню частинокна поверхню резиста.
2. В основному увагу варто звертати начистоту в двох випадках: коли резист «вологий» (нанесення, першесушіння, після проявлення) і при експонуванні — суміщенні. Найбільша кількістьдефектів виникає саме при контакті шаблона із шаром фоторезиста, тому крімпідтримки чистоти треба домагатись того, щоб сила контактування буламінімальною. Радикальним рішенням є перехід на безконтактну фотолітографію — проекційну і фотолітографію із зазором.
3.Зниженнюдефектів значною мірою сприяє автоматизація технологічних операцій і особливопроцесів завантаження, транспортування і вивантаження пластин; маніпулюванняпінцетами у виробництві складних приладів неприпустимо.[11]
Перейдемодо групи порушень точності фотолітографії, зв'язаних з неточною передачеюрозмірів і поганим експонуванням [9,4]. Варто сказати, що поділ на дві групиносить умовний характер, оскільки у фотолітографії фактори, що визначають появудефектів або порушення точності передачі, тісно зв'язані. Наприклад, суміщення,здавалося б, не має нічого загального з виникненням локальних дефектів, напрактиці виявляється критичною операцією: неуважність оператора, який виставивзанадто малий зазор при суміщенні або викривленні пластини можуть привести досерйозних ушкоджень фотошаблона і шару резиста.
Підбіроптимальних режимів проведення фотолітографічних операцій забезпечує необхіднуточність передачі при мінімумі дефектів; для оптимізації режимів можуть бутирекомендовані два способи. Відповідно до першого з них на фотошаблон наклеюютьзверху (з неробочої сторони) непрозору маску з 16 квадратними отворами розміромприблизно 4х4 мм2. Зверху маски поміщають екран і, зрушуючи його,задають різні витримки, тобто різні дози енергії експонування. Проекспоновану втакий спосіб пластину проявляють також ступінчато, опускаючи в проявник поодному ряду отворів на заданий час; при цьому напрямок повинний бутиперпендикулярним напрямку зміни експозиції. Таким чином, на кожній пластинікремнію з нанесеним на ній шаром фоторезисту визначеної товщини можна одержати16 зон з різними умовами експонування і проявлення. Вимірюючи при відповідномузбільшенні розміри проявлених елементів і зіставляючи їх з розмірами тих жеелементів на фотошаблоні, знаходять ту зону, у якій точність передачі розмірублизька до одиниці. Якщо таких зон трохи, вибирають зону, для якої часпроявлення мінімальний (щоб густина дефектів була мінімальною). Іноді невдається одержати необхідний результат відразу, тоді дослід повторюють,змінюючи час експонування і проявлення.
Другийспосіб полягає у використанні ступінчатого оптичного клина, що поміщається над фотошаблоном.Оптичний клин дозволяє змінювати дозу при одній і тій же витримці. Для розширення діапазонуекспозицій можна використовувати непрозорий екран із вмонтованим у ньогооптичним клином: зсуваючи екран із клином, одержують на пластині 3-4 відбитки зрізними витримками. При цьому з’являється можливість ступінчатого проявлення: кожний з відбитків витримують у проявнику різний час. Урезультаті на одній пластині реалізують 30 режимів експонування і проявлення.
Приконструюванні сучасних ліній фотолітографії значну увагу приходиться приділятипроблемам транспортування пластин, яке забезпечує мінімум контактів [9].
Єдві основні тенденції, обумовлені способом нанесення резиста. У першомуваріанті при конструюванні лінії використовують касетне завантаження-вивантаженняі транспортування пластин па повітряній подушці. Пластини надходять на вхідлінії у вертикальній касеті (20-50 пластин діаметром від 22 до 89 мм). Пневмосистема за короткий час (на 1 пластину потрібно близько 1 с) переміщає їх унакопичувач, звідки вони по повітряній подушці попадають на 4 — 8 паралельнопрацюючі центрифуги. Далі знову збираються пневмосистемою у касету, передаютьсяна сушіння і т.д. У процесі всіх обробок пластини подаються автоматично з касетв установки або обробляються безпосередньо в касетах, у залежності відхарактеру технологічної операції.
Пристрій системи транспортування пластин на повітряній подушцісхематично показано на рис.3.2.2.
/>
Рис3.2.2.Систематранспортування пластин на повітряній подушці: 1- подача повітря; 2 — несучийпотік; 3 – пластина.
Чисте повітря продувається у вузькі похилі щілини діаметром 0,6 мм і виходить па поверхню направляючої. За рахунок швидкого рухуповітря створюються локальні розряди, що притягають пластину і штовхають її вперед. Використовуючи касетні установки і транспортування пластин па повітряній подушці, можнастворити цілком автоматичну лінію.
ВИСНОВОК
Вданій курсовій роботі проведено:
1)детальний огляд наукової літератури по темі «Фізико-технологічні основифотолітографії»;
2)опис основних фотолітографічних процесів;
Буловстановлено, що:
а)фотолітографія застосовується для утворення рельєфу в діелектричних плівках, атакож плівках металів, нанесених на поверхню напівпровідника.
б)фотолітографічний метод заснований на тому, що деякі види високомолекулярнихсполук мають здатність змінювати свої властивості під дією світла. При умовістійкості плівок цих сполук (фоторезистів) до травників, що застосовуються упроцесі фотолітографії, вони можуть бути використані для захисту при формуваннірельєфу.
Можливістьстворення елементів будь-якої конфігурації, висока відтворюваність розмірів іїхніх розташувань, групова обробка великого числа переходів — такі основнідостоїнства фотолітографії.
ЛІТЕРАТУРА
1.Боков Ю.С. Фото-, електроно- ирентгенорезисты. – М.: Радио и связь, 1982. – 136 с.
2. Лаврищев В.П. Введение вфотолитографию. – М.: Энергия, 1977. – 352с.
3.Прищепа М.М., Погребняк В.П.Мікроелектроніка. В 3ч.Ч1. Елементи мікроелектроніки. – К.: Вища школа, 2004. –431с.
4.Пресс Ф.П. Фотолитографические методыв технологии полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. – М.: Сов.Радио,1978. – 96с.
5.Пресс Ф.П. Фотолитография впроизводстве полупроводниковых приборов. –М.: Энергия,1968. – 200 с.
6.Готра З.Ю., Лопатинський І.Є.,Лукіянець Б.А. Фізичні основи електронної техніки. – Львів: Бескид Біт, 2004. –880 с.
7.Березин Г.Н., Микитин А.В., Сурис Р.А.Оптические основы контактной фотолитографии. – М.: Радио и связь, 1982. – 104с.
8.Проблемы литографии вмикроэлектронике. – М.: Наука,1987. –150с.
9.Готра З.Ю. Фізичні основи електронноїтехніки. – Львів: Видавництво «Львівська політехніка»,2002. – 636с.
10. Волков В. А. Сборка игерметизация микроелектронных устройств. – М.: Радио и связь, 1982.
11.Электронно-лучевая технология в изготовлении микроелектронных приборов/Под.ред. Брюэра Дж. Р. Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1984.