Изучение конструкции фотошаблонов, методов их изготовления и контроля, страница 2

                                                           Таблица 2

Геометрические размеры фотошаблонов

Размер фотошаблона, мм	Толщина фотошаблона, мм	Максимальный размер рабочей зоны, мм	Вид маскирующего слоя
76х76	2,2; 2,6; 3,0	62х62	Э, М, Т
102х102	2,2; 2,6; 3,0	80Х80	Э, М, Т
127х127	2,2; 2,6; 3,0	102Х102	Э, М, Т
153х153	2,2; 2,6; 3,0	127х127	Э, М, Т
178х178	2,2; 2,6; 3,0	153х153	Э, М, Т
240х240	2,6	153х216	Э
300х300	2,6	216х275	Э
400х400	2,6	275х275	Э

Еще большее преимущество дают электронные автоматизированные системы контроля: оптическое изображение преобразуется в электрические сигналы, которые преобразуются  с помощью АЦП в цифровую форму и  обрабатываются ЭВМ в реальном масштабе времени.

При контроле геометрических размеров ФШ измеряют:

- длину и ширину элементов топологии;

- неровность края;

- совмещение элемента (обусловленное неправильной работой генератора изображения или

погрешностью мультипликации).

Длина (ширина) элемента – расстояние между двумя воображаемыми линиями, соответствующими среднему положению двух краев элемента (рис.1.). Неровность края – высота микронеровностей (зубцов) прямолинейного непрозрачного края элемента ФШ, измеряемая как максимальное расстояние между впадинами и выступами.

Рис.1. Неровность края  элемента фотошаблона.

К дефектам внешнего вида ФШ относятся:

- дефекты подложки ФШ в виде царапин, выколок, пузырей воздуха;

- нерезкость  (размытость) края – ширина перехода от прозрачной  к светонепроницаемой области  в элементе  изображения;

- участки маскирующего покрытия  (рис. 2.): недотрав (4), выступ (2), перемычка между элементами топологии (3) и т.п.;

- отверстия на темном поле ФШ: прокол (6), разрыв (1), вырыв (5), царапина и т.п.

 Рис.2.Виды дефектов фотошаблона: 1) разрыв; 2) выступ;

3) перемычка межу элементами топологии; 4) недотрав; 5) вырыв; 6) прокол.

2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

            Лабораторная установка включает в себя микроскоп "БИОЛАМ-М", образцы фотошаблонов, эталонную меру. Основными узлами микроскопа являются основание с колонной, столик двухкоординатный,  осветители объекта (в проходящем и отраженном свете), головка со сменными объективами, механизм грубой и микрометрической фокусировки объекта наблюдения (устройство микроскопа и порядок работы с ним описаны в прилагаемой инструкции).

3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1. Подготовка установки к работе

            Ознакомиться с техническим описанием микроскопа "БИОЛАМ-М" и методикой измерения геометрических размеров элементов, прилагаемыми к лабораторной работе.

            Получить у преподавателя образцы контролируемых ФШ, подготовить микроскоп к работе, установить образец ФШ маскирующим слоем вверх и добиться четкого изображения.

3.2.Контроль дефектности  фотошаблона

            Перемещая ФШ в поле зрения объектива, провести визуальный контроль дефектности на площади 10х10 мм. Наблюдаемые дефекты отметить в табл. 3 (пример заполнения).

Таблица 3

Вид дефекта	Наличие	Общее количество
Недотрав	х х	2
Выступ	х х х	3
Перемычка	х	1
Неровность края	х х х х х	5
Вырыв	х	1
Разрыв		0
Царапина	х х	2
Прокол	х х х х х х	6

Плотность проколов вычисляется по формуле

                                                           η  = m / S,

где η - плотность проколов, см ^–2 ; m –число проколов на площади S;  S  – площадь наблюдаемой в микроскоп зоны, см².

3.3.Контроль линейных размеров

3.3.1. Установите на тубусе окулярный микрометр МОВ-1-16^х барабаном вправо. Сфокусируйте с помощью диоптрийного кольца изображение штриховых фигур и установите их параллельно краям измеряемого элемента. Наблюдая в окуляр, вращением барабанчика совместите измерительный штрих с первым краем измеряемого элемента и снимите отсчет N₁по шкале окуляр-микрометра. Совместите измерительный штрих со вторым краем элемента и снимите отсчет показаний N₂ (для исключения погрешности мертвого хода винта вращение барабана при измерении  N₁ и N₂  производить только в одном направлении). Измерение провести каждому члену бригады. Результаты занести  в табл. 4.

                                                                                                                                  Таблица 4

Номер измерения
1
2
3
4

            Обработка результатов измерения производится по формулам:

-  средне значение ;

-  отклонение результатов измерений от среднего

;

-  оценка среднего квадратического отклонения

;

-    верхняя доверительная граница погрешности среднего значения результатов наблюдений   , где    -  коэффициент Стьюдента, соответствующий доверительной вероятности  p    и числу наблюдений      n.

Значения  коэффициента Стьюдента для доверительной вероятности p=0,95 в зависимости от числа измерений  n  приведены в табл.5.

                                                                                                                                  Таблица 5

	3	4	5	10
	4,3	3,2	2,8	2,3

            3.3.2. Определите цену деления барабанчика окуляр-микрометра при данном увеличении объектива, установив на столике микроскопа вместо ФШ  объект-микрометр меры. Выбранная длина меры должна располагаться в центре поля зрения объектива и занимать примерно  1/3 S  поля зрения. Наблюдая в окуляр, вращением барабанчика последовательно совместите измерительный штрих с первым и вторым краем измеряемой длины и снимите отсчеты показаний μ₁ и μ₂  (каждым членом бригады).

По полученным измерениям определить среднее значение результатов наблюдений                                                   

 ,

где   m – число измерений.

Цена деления барабанчика окуляр-микрометра

                      , где    L - длина меры, мкм.

            3.3.3.  Вычислите среднее значение       и доверительную погрешность   измерения  размера элемента фотошаблона по формулам

,                      .

Результат измерения элемента топологии ФШ:             

 (мм или мкм) с вероятностью р = 0,95

4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

            Отчет должен содержать: формулировку цели работы, таблицы результатов измерений, анализ дефектов внешнего вида, выводы по результатам работы на соответствие контролируемого ФШ техническим требованиям.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.  В чем сущность процесса фотолитографии?

2.  В чем сущность оптико-механического метода изготовления фотошаблонов?

3.  В чем сущность метода изготовления фотошаблонов с помощью микрофотонаборной установки (щелевой диафрагмы)?

4.  В чем сущность метода изготовления фотошаблонов с помощью генератора изображения со сканированием луча?

5.  Каковы основные характеристики металлизированных фотошаблонов?

6.  Каковы основные характеристики транспарентных фотошаблонов?

7.  Как осуществляется контроль фотошаблонов?

8. Какие виды дефектов встречаются в фотошаблонах и каковы их причины?

9.  Как  осуществляется определение цены деления окуляр-микрометра при измерении геометрических размеров элементов фотошаблона?

10. Что такое верхняя доверительная граница погрешности и как она зависит от числа

      измерений?