МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
ФІЗИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ТВЕРДОТІЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ
Фізико–технологічні основи фотолітографії
Курсова робота
ЗМІСТ
ВСТУП
1.МАТЕРІАЛИ ФОТОШАБЛОНІВ – НОСІЇ ЗОБРАЖЕННЯ
1.1 Властивості фотоматеріалів
1.2 Срібловмісні фотоматеріали
1.3 Діазоплівки
1.4Фотоплівки для 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 причинами порушення якості фотолітографії
ВИСНОВОК
ЛІТЕРАТУРА
ВСТУП
У даній курсовій роботі ми розглянемо основні принципи процесу фотолітографії та матеріали які при цьому використовуються. Фотолітографія на сьогоднішній день займає важливе місце у виготовленні інтегральних схем для мікроелектроніки. Основними факторами які дозволяють нам використовувати цей метод формування малюнку є можливість створення елементів будь-якої конфігурації, висока відтворюваність розмірів і їхніх розташувань, групова обробка великого числа переходів.
Фотолітографія неможлива без використання фотошаблонів (трафаретів). Фотошаблони виготовляють на основі срібловмісних та діазоплівок. Головна відмінність між ними це склад шару речовини який реагує на опромінення і змінює свою структуру. Також важливою компонентою фотолітографії є фоторезист. В залежності від задачі, яку ставить топологія мікросхеми, використовують позитивний або негативний фоторезист. Позитивний характеризується тим, що при проявленні проекспонованого резисту освітлені місця залишаються світлими, а неосвітлені – темними. Негативний фоторезист, навпаки, експоновані місця залишає темними, а неекспоновані – світлими.
1. МАТЕРІАЛИ ФОТОШАБЛОНІВ – НОСІЇ ЗОБРАЖЕННЯ
Фотолітографія — це сукупність фотохімічних процесів, серед яких можна виділити три основні етапи: формування на поверхні матеріалу щару фоторезисту, передавання зображення з шаблону на цей шар, формування конфігурації елементів пристроїв за допомогою маски з фоторезисту [1].
[2]Які б процеси друку не використовувалися, всі вони починаються з 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. Використовуючи фотошаблон отримують масочне зображення на ситі – сітчастий трафарет для трафаретного друку, рельєфне зображення фоторезиста на плоскій підставі для формуванні малюнка субтрактивним або аддитивним методом, рельєфні форми для офсетного 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 великої контрастності. Матеріали для фотошаблонів повинні володіти в першу чергу високим градієнтом оптичної щільності, високою зносостійкістю, що дозволяє багато разів використовувати їх в процесах фотодруку і, що дуже важливе, високою розмірною стійкістю.
1.1 Загальні властивості фотоматеріалів
Фотоматеріали – світлочутливі матеріали, призначені для отримання фотографічних зображень. Розрізняють галогеносрібні фотоматеріали, в яких світлочутливим елементом є галогенід срібла (AgHal), і несрібні (світлочутливий елемент – з'єднання заліза, хрому, солі діазонію і ін.
Фотоматеріали для фотошаблонів по загальній класифікації фотоматеріалів 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, що обертаються;
по вигляду підкладки – на гнучкій полімерній основі, на жорсткій основі (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 умовах зміни температури і вологості, термостійкість, механічна міцність шарів, вологоємкість, скручуваність.
Основні сенситометричні характеристики фотоматеріалів визначають по експериментальній характеристичній кривій (сенситограмі, Рис.1.1), що виражає 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 фотографічної вуалі Dо. Вона не залежить від експозиції і визначається властивостями самого фотоматеріалу і умовами його обробки. Прийнята у фотографії величина мінімальної оптичної щільності є сумою значень оптичної щільності вуалі і оптичної щільності підкладки. Найбільша оптична щільність почорніння (потемніння) фотоматеріалів, тобто щільність у вищій точці характеристичної кривої, називають максимальною щільністю D.
/>
Рис1.1 Характеристична крива залежності оптичної густини від експозиції (пояснення в тексті)
Сенситометричні випробування фотоматеріалів проводять в стандартних умовах, при яких найважливішим чинником є колірна температура джерела світла – величина, що характеризує спектральний склад випромінювання джерела світла. Колірна температура визначається температурою абсолютно чорного тіла, при якій його випромінювання має такий же спектральний склад і такий же розподіл енергії по спектру, що і випромінювання даного джерела; виражається в Кельвінах. У сенситометричних вимірюваннях зазвичай використовують три колірні температури: 2850оК — при випробуванні фотопаперів; 3200оК – для позитивних кіноплівок; 6500оК – для негативних фотоматеріалів.
Світлочутливість S – здатність фотоматеріалів реєструвати світлове випромінювання і утворювати у фоточутливому шарі матеріалу почорніння (потемніння). Світлочутливість (см2/Дж) розраховується як величина, обернено пропорційна 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 (критерій світлочутливості); k – коефіцієнт пропорційності, що має певне прийняте значення для кожного з видів фотоматеріалів. Коефіцієнт контрастності – градієнт прямолінійної ділянки характеристичної кривої – характеризує здатність фотоматеріалів передавати відмінність яскравості об'єкту зйомки по відмінності оптичної щільності потемнінь. Визначається як тангенс кута нахилу прямолінійної ділянки кривою до осі абсцис:--PAGE_BREAK--
/>
Фотографічна ширина L визначається як інтервал яскравостей об'єктів зйомки, передаваних на зображенні з однаковим коефіцієнтом контрастності; на характеристичній кривій відповідає діапазону логарифмів експозицій: L = lgH2– IgH1. Інтервал експозицій, обмежених верхньою і нижньою межами потемнінь, називають повним інтервалом експозиції L або повною фотографічною широтою.
Роздільна здатність – здатність фотоматеріалу роздільно передавати дрібні деталі (ділянки) об'єкту фотографування; виражається кількістю роздільних ліній на 1мм у фотографічному зображенні спеціального тест-об’єкта.
Гранулярність (зернистість) – флуктуації оптичної щільності рівномірно експонованого і проявленого фотоматеріалу; чисельна оцінка зернистої структури фотографічного зображення визначається середньоквадратичною гранулярністю.
Срібловмісні фотоплівки можуть бути негативними і позитивними. Негатив відтворює чорним прозорі місця і прозорим чорні місця. Позитив відтворює чорне чорним. Діазоплівки зазвичай позитивні. Фотоплівки для фотоплоттерів – негативні. Фотоплівки для контактного друку можуть бути будь-якими, це залежить від завдань репродукції і виду фотооригінала (негатив або позитив). Зазвичай позитивні фотошаблони (чорні лінії – провідники) використовуються для зовнішніх шарів друкованих плат, і негативні (прозорі лінії – провідники) – для внутрішніх шарів.
Срібловмісні фотоплівки не байдужі до процесів проявки і типів проявників. Вибір проявника може позначитися на швидкості і глибині прояву, на зернистості і на реалізації чутливості плівки. Тому для проявки фотоплівки потрібно дотримуватися рекомендацій в специфікації, що додається.
Срібловмісні і діазоплівки відрізняються і по властивостях і по фізичних процесах обробки, про що буде сказано далі. Але візуальна прозорість, опір до стирання і явно краща розмірна стабільність діазоплівок роблять їх незамінними для виготовлення прецизійних фотошаблонів. Проте, срібловмісні фотоплівки по більшій кількості фотографічних характеристик краще для використання у фотоплоттерах, перетворення зображень і більшої частини робіт, що фотокопіюють.
1.2 Срібловмісніфотоматеріали
Сенситометричні і структурнорізкісні показники срібловмісних фотоматеріалів залежать в основному від розмірів, форми і складу мікрокристалів AgHal, 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 позитивних фотоплівок: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 і висушена фотоемульсія утворює світлочутливий шар фотоматеріалів. Концентрація желатину 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 скляні пластинки товщиною 0,8-5 мкм (і більше), гнучкі полімерні плівки з триацетату целюлози товщиною 60–220 мкм або поліетилентерефталату товщиною 25-175 мкм. Для додання фотоматеріалам високих фізико-механічних, протиореольних, антистатичних і ін. властивостей на підкладку і світлочутливі шари зазвичай наносять допоміжні і додаткові шари: підшар, захисний, протиореольний, такий, що протискручує, антистатичний, фільтровий, проміжний, восковий і ін. Підшар – допоміжний шар товщиною 0.5-1 мкм. нанесений на підкладку в цілях забезпечення міцного зчеплення (адгезії) світлочутливого шару з підкладкою. Підшар для фотоплівок містить колоїдний розчин желатин у воді, органічний розчинник, підрозчинювальний полімер підкладки, і органічну кислоту, що стабілізує колоїдний розчин желатину. Підшар для фотопластин містить, крім того, рідке скло.
Захисним шаром є шар сильно задубленого желатину з добавкою синтетичного полімеру (наприклад, латексу) товщиною 0,5-1,5 мкм. Він наноситься на поверхню емульсивного шару фотоплівки і оберігає його від механічних пошкоджень і дії навколишнього середовища.
Для зменшення ореолів віддзеркалення в негативних фотоплівках і фотопластинах під світлочутливий шар або на зворотну сторону підкладки наносять протиореольний лаковий або желатиновий шар, що містить плівкотвірну речовину і фарбник або пігмент (наприклад, сажу), які обезбарвлюються або вимиваються в процесі обробки фотоматеріалів, інакше вони зроблять фотошаблон непрозорим. Желатиновий протиореольний шар, нанесений на зворотну сторону підкладки, служить також і шаром, що протискручує. Антистатичний шар – допоміжний шар товщиною 0,5-1 мкм; є шарами полімерів з добавками електролітів, електропровідних наповнювачів (високодисперсні сажа, графіт і ін.), ПАВ і інші з'єднання, здатних поглинати з повітря заряджені частинки, нейтралізуючи заряд фотоматеріалів, 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, що полягає в зменшенні світлочутливості і збільшенні щільності вуалі. Кожен вид фотоматеріалів характеризується гарантійним терміном зберігання, впродовж якого може спостерігатися падіння чутливості і зростання вуалі, що необхідно враховувати при експонуванні і обробці. Чим вище світлочутливість фотоматеріалу, тим менше термін їх зберігання. Фотоматеріали необхідно зберігати в оригінальній заводській упаковці при зниженій температурі, що не перевищує 8°С, і відносній вологості 40-60%. Вони повинні бути захищені від дії агресивних газів, рентгенівського і радіоактивного випромінювання, механічних пошкоджень. Для тривалого зберігання чорно-білих фотоматеріалів рекомендується температура 4-5С.
Власна спектральна чутливість галогенідів срібла має максимум на довжині хвилі 545 нм і прийнятна тільки для короткохвильового випромінювання з довжиною хвилі, меншої 520 нм.
Оскільки для виготовлення фотошаблонів останнім часом використовують лазерні фотоплоттери, спектральну чутливість фотоплівок пристосовують до випромінювання відповідного лазера.
Під час експозиції кристали абсорбують фотон світла, його енергія використовується для формування металевого срібла на світлочутливому центрі. Абсорбція більшої кількості фотонів приводить до більшого відновлення металевого срібла. Коли число атомів металевого срібла досягне від 4 до 10, кристал фіксує латентне (приховане) зображення. Це таке латентне зображення, яке при проявці відновлює металеве срібло у всьому об'ємі кристала. Розмір експозиції фотоплівки повинен бути таким, щоб досягти оптимальних результатів. Якщо оригінал – негатив або фотоплівка експонується на фотоплоттері, великі експозиції додаватимуть ширину лінії і зменшуватимуть ширину пробільних місць. Навпаки, маленькі експозиції зменшать лінії і їх оптичну щільність. Після експозиції фотоплівка повинна бути проявлена. Це чотириступінчаста процедура, звичайна у фотопроцесах. Для ілюстрації показана послідовність процесів. Експоновані кристали проявляють своє латентне зображення.[1] Перший процес називається проявленням (Рис.1.2.2). Тут експоновані кристали галоїдного срібла перетворяться в металеве срібло. Приховане зображення діє як каталізатор в реакції відновлення, так що забезпечується різниця між експонованими і не експонованими 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 приводить до утворення щільної вуалі на пробільних місцях. Недопроявлення створить тонкі лінії і низьку оптичну щільність зображень. Зазвичай процес проявки контролюється призначеним для цього процесором.
/>
Рис1.2.2. Активація кристалів AgHal освітленні: а)часткове відновлення металічного срібла із AgHal; б)утворення прихованого зображення.
Тепер можна побачити проявлене зображення, утворене металевим сріблом. Неекспоновані кристали, не активовані світлом, не відновлені до металевого срібла в процесі проявки (Рис.1.2.3).
/>
Рис1.2.3. Проявлення прихованого зображення: а)відновлення металічного срібла в активованих світлом кристалах і відсутність процесів відновлення в неекспонованих частинках; б)відновлення конглометра кристалів в об’ємі фотоемульсії при проявленні.
Але це зображення ще не стійке. Щоб зробити зображення стійким, фотоплівка повинна піддатися процесу фіксації, при якій з фотоемульсії видаляються кристали галоїдного срібла (рис.1.2.3). В процесі обробки у фіксуючому розчині тіосульфат амонія перетворює ці кристали на декілька розчинних солей, які видаляються з емульсії. Малюнок з металевого срібла не зачіпається на цій стадії. Фіксація – некритична операція. Неможливо перетримати фотоплівку у фіксуючому розчині. Правда, попадаються плівки, у яких при передержці світлі області набувають сірого відтінку. При недостатній витримці або збідненому розчині фіксажу фотоплівка при виході з процесора може демонструвати молочно-білі відтінки там, де вона повинна бути чистою. продолжение
--PAGE_BREAK--
Прояснимо цю ситуацію. При виготовленні фотошаблону проявка – процес, при якому початі при експозиції хімічні зміни посилюються і розширюються. При експонуванні сухого плівкового фоторезиста хімічний процес завершується при експозиції, і після неї не потрібна додаткова обробка для хімічних перетворень. Коли технологи говорять про проявку фоторезиста, вони мають на увазі його селективне видалення із заготовки плати. Це аналогічно фіксації зображення на срібловмісних фотоматеріалах, коли з емульсії видаляють неекспоноване галоїдне срібло.
Отже, в результаті операції фіксації металеве срібло залишається в місцях, де воно було експоноване. Неекспоноване галоїдне срібло, перетворене в розчині з'єднання, йде з желатинового шару в розчин. Оскільки цей процес дифузійний, для нього потрібний час.
Після проявки і фіксації, фотошаблон повинен бути добре промитий для видалення побічних хімічних продуктів. Якщо вони все ж таки залишаться, при сушці вони проявлять себе у вигляді численних кристалів, які можуть зруйнувати желатиновий шар, зробити його недостатньо прозорим.
Завершуючий процес – сушка, в процесі якої випаровується вода. Очевидно, що желатиновий шар, який почав набухати вже при першому зануренні в проявник, і при зволоженні збільшуватиметься приблизно на одну десяту свого розміру. Поліефірна основа також збільшуватиме свої розміри при мокрій обробці в результаті абсорбції вологи. В результаті відбуваються деякі зміни розмірів фотошаблонів.[4]
1.3Діазоплівки
У діазографії (діазотипії, світлокопіюванні) зображення оригіналу отримують 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. Розрізняють діазографічні матеріали з одно-, дво- і трикомпонентним світлочутливим шаром. Однокомпонентний шар містить сіль діазонію, що диспергує в тому, що пов'язує з легкоплавкого полімеру, наприклад суміш полівінілового спирту з полівінілацетатом або сополімер метилвінілового ефіру з малеїновим ангідридом. Двокомпенентний шар окрім солі діазонію містить азокомпоненту (резорцин, фтороглюцин, ароматичний амін, динатрієвую сіль 6-гидрокси-2-нафталінсульфінової кислоти). Трикомпонентний шар додатково містить з'єднання, що виділяють при нагріванні до 100-120 оС речовини основного характеру, наприклад, сечовину або її похідні.
На експонованих ділянках сіль діазонію розкладається і втрачає здібність до реакції азосполуки. На ділянках, не підданих дії світла, з солі діазонію і азокомпоненти при проявці утворюється азобарвник, колір якого залежить від будови його радикалів. Обробка, необхідна для отримання фарбника, залежно від виду світлочутливого шару може бути мокрою – із застосуванням розчину азокомпоненти (для однокомпонентних шарів), сухою – в парах аміаку (для двокомпонентних) або термічною (для трикомпонентних).
Час отримання зображення 1-3 с. Світлочутливість диазографічних плівок 5 см2/Дж, роздільна здатність 100штрих./мм, коефіцієнт контрастності 3–4.
Діазоплівки володіють такими властивостями, які добре узгоджуються з вимогами до фотошаблонів, зокрема для візуального поєднання. Фотошаблони з діазоплівки мають прозоре жовте зображення, що дозволяє легко суміщати його зі свердленими отворами. Це зображення не прозоре для ультрафіолетового світла, до якого чутливий фоторезист. Мало того, оскільки зображення знаходиться не в желатині, використовуваному в срібловмісних фотоплівках, поверхня фотошаблонів з діазоплівки стійка до стирання, що дуже потрібне при багатократному використанні фотошаблонів в процесах експонування.[5]
1.4 Фотоплівки для виготовлення фотошаблонів
Загальні відомості
Для виготовлення фотошаблонів призначені фототехнічні чорно-білі плівки і пластинки для репродукційних і копіювальних робіт в поліграфії. Фотоплівки виготовляються на поліетилентерефталатній (товщина 65-175 мкм) або триацетатцеллюлозній (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 автоматичного управління процесами експонування фотоплівки для фотошаблонів виготовляються на товстій полиефірній основі. Товщина такої фотоплівки, як правило – 175 мкм. Товщина емульсії і допоміжних шарів – приблизно 5 мкм. Деякі фотоплівки не мають желатинового шару підтримки, що зменшує вплив відносної вологості на зміну їх лінійних розмірів.
Для фотошаблонів дуже важливо забезпечити розмірну стабільність в умовах температури, що змінюються, і вологості. Для цього після поливу або екструзії плівку піддають циклічному нагріву, внаслідок чого вона прискорено релаксує і з її об'єму випаровуються залишки розчинників. В результаті знімається внутрішня напруга і поліпшується розмірна стабільність.[5]
Вплив вологості
При зміні вологості зовнішнього середовища поліефірна основа фотоплівок набуває рівноважної вологості і міняє свої розміри. Щоб на 90% досягти рівноваги із зовнішнім середовищем (час релаксації) для плівки товщиною 175 мкм потрібно порядка 4 г.Коефіцієнт лінійного розширення при зміні відносної вологості поліефірної плівки – 0,0008% на 1% відносної вологості. Цей коефіцієнт – не залежить від товщини плівки, але желатинові і допоміжні шари відчутно впливають на зміну розмірів основи, а значить і фотоплівки. Причому желатин поглинає вологість дуже швидко. Потрібно менше трьох хвилин для шару желатину, щоб він досяг 99% рівноваги з навколишнім середовищем. Тому, чим товща плівка основи, тим менший внесок мають нашарування, і фотоплівка виходить стабільніша в розмірах.
Процеси поглинання вологи основою і шарами желатину є повністю оборотними: ефекти гістерезису незначні.
Вплив температури
Фотоплівка розширюється при підвищенні температури навколишнього повітря 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 2-3 хвилин.
Розширення і зменшення фотоплівки при зміні температури – оборотний процес. Проте, якщо фотоплівку нагрівати до 60°С, відбудеться необоротна зміна її розмірів.
Вплив режимів обробки
В результаті мокрої обробки фотоплівки (проявка, фіксаж, відмивання) і подальшої сушки відбувається зміна її розмірів. Особливо істотно впливає температура сушки так, що фотоплівки, які сушаться при високих температурах, матимуть збільшені розміри і навпаки. Зміна розмірів фотоплівок товщиною 175 мкм може складати ± 0,02%. Проте, фотоплівка, яка була висушена при оптимальній температурі, може змінити свої розміри зовсім трохи. Мало того, існує оптимальна температура сушки, при якій ця зміна розмірів може зводити до нуля. Ця температура встановлюється для кожного типу фотоплівки. Величина оптимальної температури сушки в основному залежить від відносної вологості навколишнього середовища і відносної вологості повітря в сушильній камері проявочної машини. Тому ідеальна температура сушки повинна бути визначена виходячи з відносної вологості повітря в приміщенні для обробки фотоплівки.
Старіння
Розмір фотоплівок змінюється із-за старіння основи, але величина цих змін є дуже незначною. Поліефірна основа може змінити розміри в межах ±0,01% за 5-10 років.
Зміни лінійних розмірів залежать від вологості і температури зберігання фотоплівок. Зберігання при високій вологості, ймовірно, спричинить збільшення розмірів фотошаблону і навпаки.
Розмірна стабільність
Фотоплівки для фотошаблонів друкарських плат з позицій розмірної стабільності можуть бути згруповані в два класи: фотоплівки, які не мають допоміжних шарів і фотоплівки, які його мають (на желатиновій основі).
Таблиця 1.4.1
Коефіцієнт вологості: зміни розмірів % на 1% вологості
Температурний коефіцієнт: % зміни довжини на 1 0С
вздовж
поперечно
Фотоплівки без допоміжних плівок на основі желатину продолжение
--PAGE_BREAK--
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 С
Методика вимірювань
Зміна розмірів від зміни вологості приводиться зазвичай для діапазону вологості від 15 до 50% при температурі 21°С. Ця процедура відносно складна, оскільки зміна розмірів не лінійні по відношенню до зміни вологості. Це важливо, оскільки вимірювання в різних діапазонах вологості можуть мати відмінності. Можна як приклад привести значення коефіцієнт лінійного розширення при зміні вологості, виміряні при низькій, середній і високій вологості:
Низька вологість: від 15 до 50% — 0.0014;
Середня вологість: від 30 до 60% — 0.0012;
Висока вологість: від 50 до 80% — 0.0010;
Тому при порівнянні поведінки різних фотоплівок від зміни вологості важливо знати діапазон абсолютної зміни вологості, при якій він визначався.
Те ж саме відноситься і до температури. Показані в таблицях коефіцієнти визначені в діапазоні температур між 21°С і 49°С і відносній вологості 20%. Температурний коефіцієнт всіх фотоплівок на полиефірній основі практично однаковий, незалежно від її товщини.
Ефект «Срібного шару»
Кількість срібла в шарі фотоемульсії може впливати на зміну розміру 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 желатиновий шар. І хоча значення цього ефекту дуже мала – в другому знаку температурного коефіцієнта зміни розмірів, його потрібно враховувати.
Час релаксації фотоплівки
Час, потрібний, щоб досягти рівноваги з вологістю в приміщенні залежить від товщини фотоплівки. Потрібно одну годину на 25 мкм товщини фотоплівки, щоб досягти рівноваги по відносній вологості з навколишнім середовищем:
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 1 до 3 хвилин.
Підготовка фотошаблонів до роботи
Загальні рекомендації: плівкові фотошаблони повинні бути витримані від 4 до 7 годин в умовах робочого приміщення (тобто поряд з установкою контактного друку або фотоплоттером). Вологість має бути — 55±5%).
Фотоплівка повинна бути заздалегідь адаптована до умов її експлуатації (режимам роботи) на протязі, принаймні, 4 години (адаптація по вологості на 90%) або 7 години (99%).
Необхідно стандартизувати температуру сушки фотоплівки в проявочній машині залежно від вологості в приміщенні. Точніша температура сушки повинна бути встановлена дослідним шляхом.
Доцільно визначити час адаптації фотоплівки після її обробки в проявочній машині, вимірюючи через 5-хвилинні інтервали розмір між крапками реперів до моменту його стабілізації.
Створення умов вакуумної гігієни в робочих приміщеннях – «чисті» кімнати
Двері в приміщення, передбачене для роботи з фотоплівкою, повинні щільно закриватися і, по можливості, мати зовні «темний» тамбур. Світлофільтр для неактинічного освітлення повинен бути коректно вибраний і встановлений 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 з фотоплівкою, повинні бути усунені будь-які задирки і нерівності, які могли б подряпати емульсію фотоплівки.
Пакет фотоплівки (звичайні 100 листів) може вимагати сотень годин для повної релаксації до кліматичних умов «чистої» кімнати. Практично неможливо досягти необхідного результату, залишивши фотоплівку в пакеті. Тому перед використанням необхідно розділити загальний пакет фотоплівки на окремі листи для досягнення швидкої релаксації розмірів фотоплівок до вологості в приміщенні.[7]
2. МЕТОДИ ФОТОЛІТОГРАФІЇ
2.1 «Подвійна» фотолітографія
Можливі два різновиди цього методу. Один з них полягає в тому, що наносять шар фоторезисту, сушать, експонують вдвічі меншою дозою, ніж потрібно для повного руйнування резиста (відноситься до позитивного резиста) і проявляють протягом часу також вдвічі меншого за оптимальний. Потім пластину промивають від проявника, проводять перше сушінняі знову експонують, але використовуючи фотошаблон зіншим розподілом локальних дефектів. Таким шаблоном може бути просто інший дублікат, якщо еталонний шаблон не містивлокальних дефектів івсідефекти вносилися на стадії виготовлення дублікатів, або дублікат, зробленийзіншого еталона, що характеризуєтьсясвоїм розподілом локальних дефектів. У найпростішому випадку використовують той же шаблон, що і на першій стадії, але зсувають йогона крок. Точно суміщають другий шаблон з проявленим рельєфом і проводятьекспонування зполовинною дозою. Проявивши(половинний час) шар після другого експонування, одержуютьцілкомвідкриті елементи, у місцях розташуваннялокальних дефектів шар резистазруйнований тільки наполовину і наскрізний прокол не виникає. Можливий варіант, по якомуна першій стадії шар не проявляють, а при суміщеннівикористовують зелений інтерференційний фільтр, за допомогою якого вдається виділити експоновані області, що змінили відбиваючу здатністьз тієї причини, що в нихвеликачастина молекул нафтохінондіазидазруйнована світлом. Цей варіант кращий, тому що лужний проявник сампо собі створює локальні дефекти в шарі фоторезисту. продолжение
--PAGE_BREAK--
Відповідно до другого методу спочатку проводятьвсіоперації фотолітографії, за винятком травлення підкладки, наприклад, окисленого кремнію. Травлення окислаздійснюють наполовину. Потім видаляють резист, миють підкладку іпіддають її повторній обробці; дозволено використовувати обробку ІЧвипромінюванням. На оброблену підкладку знову наносять шар фоторезисту, сушать, суміщають і експонують, використовуючи шаблон зіншим розподіломлокальних дефектів, проявляють, проводятьдруге сушінняі, нарешті, повністю протравлюютьокисел у вікнах. Локальні дефекти до кінця при цьому не протравлюються. Існує реальна небезпека того, що в місцях дефектівмаскуюча здатністьокисла порушується, навіть якщо він і травився протягом вдвічі меншого часу, ніжце потрібно для повного протравлення.
Обидва методи «подвійної» фотолітографії знижують продуктивність, і тому застосовують їхпри крайній необхідності, наприклад при створенні контактних вікон, де найменшийпрокол викликає брак.[5]
2.2 «Подвійні» фотошаблони
Виготовляють робочий хромований дублікат, що має деякий розподіл наскрізних дефектів і дзеркальний дублікат з іншим розподілом наскрізних дефектів (з іншого еталонного шаблона або зі зміщенням на крок). Потім на робочий дублікат за допомогою піроліза наносять плівку двоокису кремнію товщиною 0,4-0,8 мкм і на неї 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 виходить фотошаблон без проколів. Більш того, «подвійні» фотошаблони набагато стійкіші до зносу, ніж звичайні, тому що при стиранні верхнього шару хрому нижній надійно екранує резист від попадання світла. Ці дві переваги подібних фотошаблонів виправдовують деяке ускладнення процесу їхнього виготовлення.[8]
2.3 Фотолітографія з підшаром
Цей прийом використовується, як правило, у двох випадках: для травлення окисла і фосфоросилікатного скла на тих операціях фотолітографії, коли особливо небезпечні проколи, і для травлення в складах, впливу яких резист не витримує.На підкладку наносять шар металу, який володіє до неї гарною адгезією і який не протравлюється в складі, що використовується для травлення підкладки. Далі проводять фотолітографію і витравлюють вікна в металевому підшарі одним травником, а вікна в підкладці іншим. При фотолітографії по окислу і силікатним стеклам найчастіше в якості підшару використовують молібден, який протравлюють у суміші ортофосфорних, оцтових, азотної кислот і води (75:15:3:5) при температурі 18°С. Окисел і скло цей склад не протравлює. Проколи в шаблоні й у шарі фоторезисту, природно, передаються шарові молібдену і далі окислові. Однак, як показує практика, розміри проколів у окислі при використанні підшару виходять набагато меншими, ніж при травленні без підшару. Очевидно, це пояснюється тим, що бічне травлення окисла (у місці дефекту) при маскуванні одним резистом виражене сильніше, ніж при додатковому маскуванні металом, що добре адгезує з поверхнею окисла. Іноді нанесення підшару сполучають з «подвійною» фотолітографією, тобто після протравлювання вікон у молібдені знову наносять резист, проводять суміщення з дублікатом, що має інший розподіл дефектів, експонують, проявляють, сушать і протравлюють окисел у вікнах.У тих випадках, коли резист не витримує впливу травника, як підшар використовують хімічно пасивний метал, такий, як золото. Застосовуючи підшар золота, травлять, наприклад, титан .[5,6]
2.4«Вибухова» фотолітографія
Метод вибухової або як її іноді називають «зворотної» фотолітографії дозволяє істотно знизити рівень дефектів. [4]
Сутність методу полягає в тому, що на підкладці створюють маску з фоторезисту, наносять на неї яку-небудь речовину (найчастіше метал) і потім у розчиннику видаляють резист. У результаті залишаються тільки ті ділянки, у яких нанесена речовина потрапила на підкладку. При вибуховій фотолітографії важливо, щоб були розриви між матеріалом, нанесеним на підкладку і на поверхню резиста. У противному випадку або «вибух» не відбудеться, або прийдеться застосовувати примусове видалення, наприклад, впливом ультразвукових коливань. Для того, щоб уникнути з’єднань, необхідно забезпечити дві умови: бічні поверхні резистивної маски повинні бути вертикальними (клин проявлення мінімальний) і матеріал, який наноситься повинний надходити до підкладки під кутом, близьким до прямого. Остання умова виконується при напилюванні металу у вакуумі з резистивним або електронно-променевим випаровувачем, що знаходиться від підкладки на великій відстані (близько 40 см). При реактивному розпиленні, навпаки, матеріал, що осаджується, попадає на підкладку під різними кутами.
Фоторезист наносять шаром, товщина якого повинна складати 2-3 товщини шару металу, який наноситься. Після нетривалого сушіння (при 80° С впродовж 10 хвилин у термостаті; товщина шару близько 2 мкм) експонують, проявляють зображення і створюють у такий спосіб маску. Друге сушіння не проводять, тому що воно приводить до заокруглення країв рельєфу з фоторезисту. По цій же причині необхідно ретельно контролювати температуру підкладки в процесі напилювання.[2]
Основна проблема цього методу фотолітографії — адгезія матеріалу, що осаджується на підкладку. Для того щоб забезпечити гарну адгезію, застосовують різні методи обробки вільних від резиста ділянок поверхні підкладки: іонне травлення, очищення в тліючому розряді, очищення в кисневій плазмі. Останній метод найбільш ефективний, тому що його можна застосовувати майже для будь-яких підкладок і він цілком видаляє органічні забруднення. Обробка пластин кисневою плазмою протягом часу, необхідного для видалення шару резиста товщиною приблизно 10 нм, цілком очищає поверхню .
При використанні для вибухової фотолітографії позитивного резиста видалення маски з нанесеним металом здійснюють в ацетоні, діоксані, диметилформаміді, моноетаноламіні.[9]
2.5 Негативно-позитивна фотолітографія
Метод заснований на застосуванні як негативного, так і позитивного фоторезистів у різних співставленнях. При цьому полегшується операція суміщення і знижується густина дефектів.
Роздільне використання негативного і позитивного фоторезистів в одному процесі засновано на 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 варто робити прозорими і застосовувати негативний фоторезист; на тих операціях фотолітографії, де не допускаються «острівці» окислу або металу критичні області шаблона варто також виконувати прозорими і застосовувати позитивний фоторезист.
При виготовленні, наприклад, біполярного транзистора фотолітографію бази і емітера можна проводити на позитивному резисті, контактних вікон — на негативному. Так само можна застосовувати негативний резист для фотолітографії під ізолюючу дифузію в інтегральних схемах.
Одночасне використання негативного і позитивного фоторезистів для однієї операції фотолітографії дозволяє створити практично бездефектну захисну маску, тому що резисти виявляються в різних складах проявників, кожний з яких впливає тільки на «свій» шар. Механічні дефекти шарів і дефекти, внесені фотошаблонами, практично не перекриваються, тобто наскрізні проколи повинні бути відсутніми. Спочатку наносять шар позитивного фоторезисту, сушать його, експонують і проявляють. Потім наносять негативний фоторезист, сушать, суміщають зображення, експонують і проявляють. Така двошарова позитивно-негативна фотолітографія з успіхом застосовується при гальванічному осадженні металів [4,5].
3. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ФОТОЛІТОГРАФІЇ
3.1 Порушення якості фотолітографії
Від якості проведення фотолітографічних операцій залежить в основному відсоток виходу придатних виробів на стадії дослідно-конструкторських робіт, у професійному і серійному виробництві. Чим складніший виріб, тим важливіша роль фотолітографії.
При літографічних процесах можуть виникати локальні дефекти. Поява хоча б одного локального дефекту приводить до браку всієї інтегральної схеми. Локальні дефекти можуть виникати в силу багатьох обставин: знаходитися у вихідному матеріалі, вноситися при термічних операціях епітаксії, дифузії й окислювання, залишатися на поверхні пластин при недостатньому очищенні; але все ж основним джерелом локальних дефектів є фотолітографія. Особливо це відноситься до застосовуваної в даний час контактної фотолітографії.
Причини, що приводять до порушення якості фотолітографії, можна розбити на наступні.
Локальні дефекти: власні забруднення в основному фоторезисту й у меншому ступені реактивів (проявник, травник); забруднення з навколишнього середовища, внесені в результаті діяльності виробничого персоналу, від контакту з технологічною тарою й устаткуванням; низька якість фотошаблонів — проколи, залишки непрозорої плівки у вікнах і т.д.; дефекти на поверхні підкладки — забруднення, що залишаються після відмивань, для епітаксіальних плівок виступи висотою до 1 мкм; механічні порушення шару фоторезисту в основному від маніпуляції з пінцетом і внаслідок попадання твердих часток між шаблоном і резистом при контакті.
Неточна передача розмірів: неоптимальні режими проведення операції експонування, прояву, сушіння і травлення, а також відхилення від заданих режимів; поганий підбір фоторезисту і травника для підкладки даного типу (ці два фактори варто вибирати спільно, як складові єдиної системи); наявність зазору між шаблоном і шаром фоторезисту через скривлення пластин, попадання між шаблоном і пластиною сторонніх часток і т.д.; специфічні особливості фотошаблона: менша, чим у хромованих, контрастність транспарентних шаблонів і виникаюча в результаті небезпека появи «подвійного краю» або спотворення конфігурації елементів [4,8].
3.2 Методи боротьби з причинами порушення якості фотолітографії
Перш ніж 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 проблему підвищення якості фотолітографії можна вирішити лише при комплексному підході. Тільки створення єдиної системи очищення і фільтрації забезпечує високий вихід придатних виробів підвищеної складності. Недостатньо просто фільтрувати фоторезист або відмивати ретельно пластини; необхідно налагодити фільтрацію навколишнього повітря, усіх газів, стиснутого повітря, води, реактивів, організувати відмивання фотошаблонів і т.д. Комплексне рішення проблеми якості фотолітографії єдино правильний шлях і будь-яка відсутня ланка може звести нанівець інші зусилля.
Для фільтрації фоторезистів використовують мембранні фільтри з різним діаметром пор. Такі фільтри вигідно відрізняються від об’ємних малою неоднорідністю розмірів пор і високою продуктивністю. Неважко зрозуміти, що, якщо навіть мала частина пор буде мати діаметр, більший за номінальний, у резисті залишаться нечисленні великі частки, кожна з них зможе викликати порушення цілісності шару резиста і фільтрація втратить зміст. продолжение
--PAGE_BREAK--
У фоторезистах зустрічаються два основних види включень: механічні, тобто пилинки й інші частинки, і хімічні [10].
Крім фільтрації ефективним є очищення резистів центрифугуванням: позитивних з високим вмістом твердого продукту і негативних на основі каучуків.
Фільтрація стиснутого повітря, інертного газу і води здійснюється мембранними фільтрами, що виготовляють з нітроцелюлози, а фільтри для фоторезистів виготовляють з речовин, стійких до впливу органічних розчинників (наприклад, із фторопласта або нейлону). Основний принцип усіх прийомів фільтрації полягає в тому, що фільтр тонкого очищення повинний бути максимально наближений до робочого місця.
Порівняння методів очистки фоторезиста центрифугуванням і фільтрацією можна побачити на рис.3.2.1.
Внесені ззовні забруднення можуть виникати з зовнішніх або внутрішніх джерел. Зовнішні джерела забруднення — це навколишнє середовище. Повітря, що надходить на ділянки фотолітографії, повинно фільтруватися особливо ретельно.
Одним з найбільших джерел дефектів є операція експонування і суміщення [7]. Будь-яка частинка, що потрапила між шаблоном і резистом при контакті може викликати появу локального дефекту. Тверді частинки кремнію і скла механічно порушують шар резиста. М’які непрозорі частки, такі, як порошини і волокна, не сильно пошкоджують шар резиста, але можуть локально екранувати потік світла під час експонування, що при використанні позитивного резиста викликає появу проколу. Приведемо перелік практичних заходів, що знижують дефектність на цій операції.
Ретельне протирання установки суміщення, періодичне обдування чистим повітрям, розміщення в боксі з ламінарним потоком.
Робота тільки з неушкодженими пластинами кремнію; бажано, щоб краї їх були закруглені травленням. При поломці пластини на установці потрібно добре очистити столик, обдувши його чистим повітрям.
Періодичне відмивання фотошаблонів, чи обдування чистим повітрям пластин перед приведенням в контакт .
Контроль площинності пластин (не можна працювати зі скривленими), а при використанні епітаксіальних плівок — усунення виступів, наприклад, за допомогою попереднього контактування з бракованим шаблоном на спеціально виділеній установці суміщення.
/>
Рис.3.2.1. Порівняння методів очистки фоторезиста (1) центрифугуванням і (2) фільтрацією.
Важливу роль відіграє відмивання (очищення) фотошаблонів. На робочій поверхні шаблонів при контактній фотолітографії завжди налипають залишки резиста, особливо при неоптимальних умовах першого сушіння, коли резист залишається «вологим», або при занадто сильному притиску шаблона до шару. Шаблони поміщають в ацетон і протирають тампоном, потім витримують у хромпіку (1 — 1,5 хв.), ретельно промивають деіонізованою водою і сушать струменем очищеного повітря. Досить ефективно фотошаблони очищаються в кисневій плазмі.
Механічні порушення шару фоторезисту від маніпуляцій пінцетами виникають в основному відразу ж після його нанесення, коли шар знаходиться у в’язко текучому стані, і після проявлення, коли шар набухає. Для порушення шару досить мінімальних зусиль при контакті з пінцетом, навіть якщо застосовуються фторопластові наконечники. Для боротьби з цим видом браку для завантаження — вивантаження пластин рекомендується застосовувати спеціальні вакуумні пінцети, що присмоктують пластину зі зворотної сторони.
Розглянувши причини появи локальних дефектів і методи боротьби з ними, можна сформулювати найбільш загальні вимоги, виконання яких необхідно для зниження густини дефектів при фотолітографії:
Необхідно створити мінімальне забруднення навколишнього середовища, зменшувати час взаємодії пластин з навколишнім середовищем (тобто прискорити операції і виключити простої) і підтримувати постійний ламінарний потік повітря, що запобігає осіданню частинок на поверхню резиста.
В основному увагу варто звертати на чистоту в двох випадках: коли резист «вологий» (нанесення, перше сушіння, після проявлення) і при експонуванні — суміщенні. Найбільша кількість дефектів виникає саме при контакті шаблона із шаром фоторезиста, тому крім підтримки чистоти треба домагатись того, щоб сила контактування була мінімальною. Радикальним рішенням є перехід на безконтактну фотолітографію — проекційну і фотолітографію із зазором.
3.Зниженню дефектів значною мірою сприяє автоматизація технологічних операцій і особливо процесів завантаження, транспортування і вивантаження пластин; маніпулювання пінцетами у виробництві складних приладів неприпустимо.[11]
Перейдемо до групи порушень точності фотолітографії, зв'язаних з неточною передачею розмірів і поганим експонуванням [9,4]. Варто сказати, що поділ на дві групи носить умовний характер, оскільки у фотолітографії фактори, що визначають появу дефектів або порушення точності передачі, тісно зв'язані. Наприклад, суміщення, здавалося б, не має нічого загального з виникненням локальних дефектів, на практиці виявляється критичною операцією: неуважність оператора, який виставив занадто малий зазор при суміщенні або викривленні пластини можуть привести до серйозних ушкоджень фотошаблона і шару резиста.
Підбір оптимальних режимів проведення фотолітографічних операцій забезпечує необхідну точність передачі при мінімумі дефектів; для оптимізації режимів можуть бути рекомендовані два способи. Відповідно до першого з них на фотошаблон наклеюють зверху (з неробочої сторони) непрозору маску з 16 квадратними отворами розміром приблизно 4х4 мм2. Зверху маски поміщають екран і, зрушуючи його, задають різні витримки, тобто різні дози енергії експонування. Проекспоновану в такий спосіб пластину проявляють також ступінчато, опускаючи в проявник по одному ряду отворів на заданий час; при цьому напрямок повинний бути перпендикулярним напрямку зміни експозиції. Таким чином, на кожній пластині кремнію з нанесеним на ній шаром фоторезисту визначеної товщини можна одержати 16 зон з різними умовами експонування і проявлення. Вимірюючи при відповідному збільшенні розміри проявлених елементів і зіставляючи їх з розмірами тих же елементів на фотошаблоні, знаходять ту зону, у якій точність передачі розміру близька до одиниці. Якщо таких зон трохи, вибирають зону, для якої час проявлення мінімальний (щоб густина дефектів була мінімальною). Іноді не вдається одержати необхідний результат відразу, тоді дослід повторюють, змінюючи час експонування і проявлення.
Другий спосіб полягає у використанні ступінчатого оптичного клина, що поміщається над фотошаблоном. Оптичний клин дозволяє змінювати дозу при одній і тій же витримці.Для розширеннядіапазону експозицій можна використовувати непрозорий екран із вмонтованим у нього оптичним клином: зсуваючи екран із клином, одержуютьна пластині 3-4 відбитки зрізними витримками. При цьому з’являється можливість ступінчатого проявлення: кожнийз відбитків витримують у проявнику різний час. У результаті на одній пластині реалізують 30 режимів експонування і проявлення.
При конструюванні сучасних ліній фотолітографії значну увагу приходиться приділяти проблемам транспортування пластин, яке забезпечує мінімум контактів [9].
Є дві основні тенденції, обумовлені способом нанесення резиста. У першому варіанті при конструюванні лінії використовують касетне завантаження-вивантаження і транспортування пластин па повітряній подушці. Пластини надходять на вхід лінії 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 у накопичувач, звідки вони по повітряній подушці попадають на 4 — 8 паралельно працюючі центрифуги. Далі знову збираються пневмосистемою у касету, передаються на сушіння і т.д. У процесі всіх обробок пластини подаються автоматично з касет в установки або обробляються безпосередньо в касетах, у залежності від характеру технологічної операції.
Пристрійсистеми транспортування пластин на повітряній подушці схематично показанона рис.3.2.2.
/>
Рис3.2.2.Система транспортування пластин на повітряній подушці: 1- подача повітря; 2 — несучий потік; 3 – пластина.
Чисте повітря продувається у вузькі похилі щілини діаметром 0,6 мм і виходить па поверхнюнаправляючої. За рахунок швидкого рухуповітря створюються локальні розряди, що притягають пластину і штовхають їївперед. Використовуючи касетні установкиі транспортування пластин па повітряній подушці, можна створити цілкомавтоматичну лінію.
ВИСНОВОК
В даній курсовій роботі проведено:
1) детальний огляд наукової літератури по темі «Фізико-технологічні основи фотолітографії»;
2) опис основних фотолітографічних процесів;
Було встановлено, що:
а) фотолітографія застосовується для утворення рельєфу в діелектричних плівках, а також плівках металів, нанесених на поверхню напівпровідника.
б) фотолітографічний метод заснований на тому, що деякі види високомолекулярних сполук мають здатність змінювати свої властивості під дією світла. При умові стійкості плівок цих сполук (фоторезистів) до травників, що застосовуються у процесі фотолітографії, вони можуть бути використані для захисту при формуванні рельєфу.
Можливість створення елементів будь-якої конфігурації, висока відтворюваність розмірів і їхніх розташувань, групова обробка великого числа переходів — такі основні достоїнства фотолітографії.
ЛІТЕРАТУРА
1.Боков Ю.С. Фото-, електроно- и рентгенорезисты. – М.: Радио и связь, 1982. – 136 с.
2. Лаврищев В.П. Введение в фотолитографию. – 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 методы в технологии полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. – М.: Сов. Радио,1978. – 96с.
5.Пресс Ф.П. Фотолитография в производстве 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 в микроэлектронике. – М.: Наука,1987. –150с.
9.Готра З.Ю. Фізичні основи електронної техніки. – Львів: Видавництво «Львівська політехніка»,2002. – 636с.
10. Волков В. А. Сборка и герметизация 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.