28. Фотолитография. Виды фотошаблонов. Оборудование для производства фотошаблонов. Технологические процессы изготовления фотошаблонов в современном производстве пп.

Фотолитогра́фия — метод получения рисунка на тонкой плёнке материала, широко используется в микроэлектронике и в полиграфии.

Для получения рисунка используется свет определённой длины волны. Минимальный размер деталей рисунка — половина длины волны (определяется дифракционным пределом).

Фоторезист — специальный материал, который изменяет свои физико-химические свойства при облучении светом.

Фотошаблон — пластина, прозрачная для используемого в данном процессе электромагнитного излучения, с рисунком, выполненным непрозрачным для используемого излучения красителем.

Процесс фотолитографии происходит так:

• На толстую подложку наносят тонкий слой материала, из которого нужно сформировать рисунок. На этот слой наносится фоторезист.

• Производится экспонирование через фотошаблон (контактным или проекционным методом; смстеппер).

Облучённые участки фоторезиста изменяют свою растворимость и их можно удалить химическим способом (процесс травления). Освобождённые от фоторезиста участки тоже удаляются.

Заключительная стадия — удаление остатков фоторезиста.

Получение фотошаблона:

1.Разработка 2. Изготовлениемастер-шаблона 3.Проявление. 4. Создание копий

В современной технологии для изготовления ФШ применяют­ся фотоматериалы, обладающие высокой разрешающей способно­стью и высокой контрастностью.

Для изготовления фотошаблонов применяют специальное высокопрецизионное оборудование - фотокоординатографы и генера­торы изображений, с помощью которых в эмульсионном слое фото­материала формируется скрытое (латентное) изображение.

Фотохимическую обработку, проэкспонированного фотошаб­лона проводят в проявочных автоматах - «процессорах».

Оборудование для производства фотошаблонов.

Разработка оригинала фотошаблона:

1. «DA» ( DesignAutomation - Автоматизированное проектирование).

2. «CAD» (ComputerAidedDesign - проектирование с помощью ЭВМ).

В стадии проектирования схе­мы соединений получают данные, необходимые для изго­товления оригинала фотошаблона при помощи экспозици­онного графопостроителя - фотокоординатографа, генера­тора изображений и др.

Фотокоординатограф - фотооптическое устройство для вы­черчивания световым лучом топологии и другой необходимой ин­формации на фотоматериале, используемом для изготовления фо­тошаблона.

Более высокие технические параметры имеют генераторы изображений, в которых в качестве источника света используется лазер.

В настоящее время нашли применение два типа ЛГИ, отли­чающихся способами осуществления развертки лазерного луча:

• цилиндрового типа, в которых развертка осуществляется за счет вращения цилиндра и шагового перемещения объекти­ва, фокусирующего излучение вдоль образующей цилиндра.

• с плоским координатным столом, движущимся по одной из осей координат и разверткой с помощью вращающегося зеркального полигона по другой оси координат.

В состав производственного участка для изготовления фото­шаблонов входят так же процессор для фотохимической обработки экспонированного фотоматериала, контактное устройство для полу­чения копий с черно-белых фотоматериалов, контактное устройство для получения копий на диазопленках (ДП), проявочное устройство для ДП, а так же контрольное измерительное оборудование - денси­тометры и микроскопы.

Фотохимическая обработка в процессоре состоит из совокуп­ности операций, которым подвергается экспонированный фотома­териал с целью превращения скрытого изображения в видимое.

Обязательные операции фотохимической обработки:

• проявление, в результате которого в фотослое образуется видимое изображение,

• фиксирование, в ходе которого это изображение закрепля­ется и становится устойчивым к действию света.

В современной технологии эти процессы осуществляют с по­мощью проявочных автоматов («процессоров»).

Фотоматериалы для фотошаблонов

Фототехнические пленки выпускаются в виде листов форма­том от 13 х 18 см до 50 х 60 см, а так же в рулонах. Импортные фо­томатериалы выпускаются также форматом 70 х 80 см.

Характеристики фотоматериалов

Разрешающая способность характеризует способность фото­материалов давать раздельные изображения мелких соседних дета­лей, обычно линий. Разрешающая способность фототехнических пленок лежит в пределах 200-300 линий/мм. У специальных штри­ховых фотоматериалов может достигать 300-500 линий/мм. Высо­кой разрешающей способностью обладают бессеребряные фотома­териалы, в которых светочувствительным слоем является диазосоединение. Диазопленки (ДП) получили широкое применение в про­изводстве фотошаблонов в силу следующих положительных факто­ров:

• проявление ДП осуществляется в парах аммиака,

• для получения изображения не требуется фиксирования, промывки и сушки, т.е. исключаются все «мокрые процессы», сопутствующие фотохимической обработке черно-белых фотоматериалов,

• проявленная ДП, в местах подвергнутых экспонированию, образует видимое изображение, не пропускающее УФ свет,

• разрешающая способность выше, чем у эмульсионных материалов, до 1000 лин/мм.

Характеристики и требования к фотошаблонам.

В зависимости от способа изготовления ПП, в фоторезисте должен быть создан рисунок топологии в виде защитного рельефа, либо в виде освобождений.

В современном производстве наиболее широкое применение получили пленочные резисты типа СПФ, которые образуют защит­ный рельеф под действием актиничного излучения и удаляются в местах, не подвергнутых действию излучения. Этим свойством резиста обусловлена необходимость изготовления фотошаблонов как с позитивным изображением рисунка топологии, так и с негативным изображением рисунка топологии ПП.

Позитивный рисунок на фотошаблоне отображается в черном цвете. Негативный рисунок имеет светлое изображение, прозрачное для актиничного излучения источника экспонирования.

Из выше сказанного следует, что для получения защитного рельефа в резисте, соответствующего рисунку топологии ПП, требу­ется изготовить негативный фотошаблон. Для получения рисунка в резисте в виде освобождений необходимо изготовить позитивный фотошаблон.