Изготовление фотошаблонов. Методы изготовления фотошаблонов, страница 3

В качестве основного фотоматериала для изготовления промежу­точных и эталонных фотошаблонов используются специальные фотопластинки. Требования, предъявляемые к этим фотопласти­нкам, определяются минимальными размерами элементов, которые необходимо воспроизводимо получать на этих фотопластинках, тех­ническими характеристиками применяемого оборудования, оптикой и последующим технологическим процессом перепечатки изобра­жений.

Для фотопластинок, применяемых с целью получения фотошабло­нов с минимальными элементами структуры до 1 мкм при мультипли­кации на фотоповторителях без автоматической подфокусировки, эти требования: разрешающая способность фотослоя должна быть не менее 1500 - 2000 лин/мм, величина размытости края при переходе от черного к белому полю - не более 0,1 - 0,2 мкм. Установки могут работать как на эмульсион­ных фотопластинках, так и на фоторезисте. Экспонирование фоторезистивной заготовки фотошаблона позволяет получить более высокую точность координат границ элементов топологии, что объясняется отсутствием размытости края рисунка у фоторезиста в отличие от фотоэмульсии, где размытость края может составлять от долей до единиц микрона.

 Генераторы изображений. Процессы вырезания оригинала фотошаблона на координато­графах и последующего его отсъема на редукционной фотокамере могут быть заменены одним процессом, а именно последовательной фотопечатью элементов фотошаблона на фотопластину. Таким об­разом осуществляется фотонабор микроизображений. Для выпол­нения этого процесса созданы установки, называемые генераторами изображений или микрофотонаборными установками.

Известны два принципиально различных метода генерации мик­роизображений.

Один из них — метод сканирования, когда сфоку­сированный луч света сканирует поверхность фотопластины путем последовательного прохода строк (аналогично развертке изображе­ния в телевизоре). При этом луч света, управляемый вычислитель­ным устройством, появляется и исчезает в соответствии с заданной программой. Развертка осуществляется в одних машинах за счет перемещений стола, в других — за счет отклонения луча системой зеркал, приводимых в движение специальным механизмом. Систе­ма зеркал обеспечивает более высокую производительность, но мень­шую точность по сравнению с системой перемещения стола.

В методе сканирования управление лучом света осуществляет­ся без остановки стола или зеркально-механической системы раз­вертки, что требует очень коротких экспозиций при высокой плотности энергии светового потока, достижимых лишь для импульс­ных источников света, например ксеноновой лампы-вспышки, лазера. В связи с этим сканирующие системы требуют применения доста­точно высокочувствительных фотопластин и трудно реализуемы для экспонирования фоторезиста, требующего в десятки раз больших экспозиций (H = ).

Сканирующие генераторы изображений. Схематически устройство этого гене­ратора представлено на рис. 8.10.

В качестве источника света ис­пользуется газовый лазер 1. Луч света 2, пройдя систему поворачи­вающихся призм, не показанных на рисунке, направляется в опти­ческий

модулятор 3. В оптическом модуляторе луч света ослабляет­ся в зависимости от величины электрического сигнала вплоть до полного поглощения. Таким образом, модулятор играет роль безы­нерционного затвора. Далее луч света проходит высокоразреша­ющий объектив 4 и поступает на вращающееся зеркало 5, представ­ляющее собой 10-гранную призму, развертывающую луч света вдоль строки по оси х. Отраженный от вращающегося зеркала луч снова проходит объектив и фокусируется в плоскости фотопластины 6, перемещающейся равномерно по направлению у. При соответству­ющей модуляции луча, осуществляемой ЭВМ, можно получать за один проход пластины промежуточный фотошаблон заданной кон­фигурации.

Рис.  8.10.  Схема  генератора  изо­бражений 1 - газовый    лазер;   2 - луч      лазера;

3   -   модулятор    света;     4 - объектив; 5  -  вращающаяся   10-гранная   призма;

6 - стеклянная   фотопластинка.

Другой метод генерации микроизображений – метод фотонабора - заключается в разделении всей топологической структуры фотошаблона на элементар­ные прямоугольники разной величины, с различным отношением сторон и необходимой ориентацией их по углу. Затем эти прямоуголь­ники последовательно впечатываются в необходимые места фотопластины, позиционируемой с высокой точностью с помощью коорди­натного стола.

Метод фотонабора, позволяет использовать как импульсные лампы-вспышки, так и источник света непрерывного горения, элек­тромеханический затвор и координатный стол, снабженный меха­низмами точных перемещений и остановок в заданных положениях. Метод фотонабора позволяет получить наиболее высокую произво­дительность за счет исключения необходимости сканировать «сво­бодные» участки поля, не содержащие изображений, и за счет ра­циональной разбивки топологической структуры, сводя к миниму­му число экспозиций для набора всей структуры. При этом метод фотонабора при соответствующей конструкции координатного стола и системы управления обеспечивает также достаточно высокую точ­ность.

Микрофотонаборные установки. Генераторы изображений, ра­ботающие методом фотонабора, являются наиболее распространенными. Схема генератора приведена на рис. 8.11. Установка предназначена для изготовления промежуточных фотошаблонов,    увеличенных в 10 крат по сравнению с окончательным размером.

Последовательность работы на установке заключается в записи координат точек пересече­ний линий, ограничивающих элементы рисунка топологии. Далее эта информация вводится в ЭВМ, которая обрабатывает эти данные, разлагая рисунок топологии на элементарные прямоугольники и оптимизируя эту разбивку по минимальному числу возможных экспозиций с учетом допустимых погрешностей топологии. Промежуточный фотошаблон получается после­довательным экспонированием прямоугольных элементов на соот­ветствующих участках фотопластинки. По команде, вводимой в уста­новку, координатный стол вместе с фотопластинкой устанавливается в такое положение, что центр экспонируемого элемента совпадает с оптической осью проектора. По этой же команде специальным ме­ханизмом — наборной диафрагмой, имеющей две пары взаимно пер­пендикулярных шторок, расстояние между которыми устанав­ливается автоматически, выбирается нужный размер проецируе­мого элемента (может также выполняться и поворот). После этого выполняется экспонирование.

Разработка больших и сверхбольших ИМС на основе САПР позволяет в качестве исходной информации использовать функциональную схему устройства, на базе которой образуются электрическая и топологическая схемы. Информация о топологии, рассчитанная в ЭВМ, вводится непосредственно в генератор изображения.