Фотошаблон

Фотошабло́н — стеклянная или иная пластина либо полимерная плёнка со сформированным на её поверхности рисунком элементов схем из материала, не пропускающего актиничное излучение.

Фотошаблон является одним из основных инструментов при создании заданного рельефного защитного покрытия при проведении фотолитографии в планарной технологии. В зависимости от материала пленочного покрытия различают фотошаблоны на основе:

Применение фотошаблонов
  • фотографической эмульсии (эмульсионные фотошаблоны)
  • металлической плёнки (металлические фотошаблоны)
  • окиси железа (цветные фотошаблоны)

Типы фотошаблонов

Негативный фотошаблон (темнопольный) — фотошаблон, на котором изображение элементов схемы представлено в виде светлых участков на непрозрачном фоне.

Позитивный фотошаблон (светлопольный) — фотошаблон, на котором изображение элементов схемы представлено в виде непрозрачных для актиничного излучения участков на светлом прозрачном фоне.

Металлизированный фотошаблон — фотошаблон, на котором изображение элементов схемы сформировано тонкой металлической плёнкой.

Транспарентный (цветной) фотошаблон — фотошаблон, на котором изображение элементов схем сформировано покрытием, не пропускающим актиничное излучение и пропускающим неактиничное (видимая область спектра) для фоторезиста излучение.

Эмульсионный фотошаблон — фотошаблон, на котором изображение элементов схемы образовано галоидо-серебряной фотографической эмульсией.

Рынок производства фотошаблонов

На ежегодной конференции Общества оптики и фотоники (англ. Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers — SPIE), компания Photomask Technology предоставила исследование мирового рынка производства фотошаблонов для микроэлектроники. По состоянию на 2009 год, крупнейшими производителями были[1]:

Многие крупнейшие производители микроэлектроники, такие как Intel, GlobalFoundries, IBM, NEC, TSMC, Samsung и Micron, имели либо собственные мощности по производству шаблонов, либо создавали между собой совместные предприятия для этих целей.

Стоимость создания производства фотошаблонов (так называемого Mask shop) для техпроцесса 45 нм оценивается в 200—500 млн долларов США, что создаёт существенные препятствия для выхода на этот рынок.

Стоимость одного фотошаблона для заказчика составляет от 1 до 10 тысяч долларов (оценки от 2007 года)[2] или до 200 тысяч (оценка SEMATECH от 2011 года)[3], в зависимости от требований. Наиболее дорогими являются фазосдвигающие маски для самых тонких техпроцессов. Для производства микросхемы на старом техпроцессе требуется набор из порядка 20—30 масок различной стоимости или более[3]. Для наиболее современных техпроцессов, например 22 нм, требуется более 50 масок.[4]

Длительность изготовления и проверки одной маски составляет в среднем от 5—7 до 23 дней в зависимости от использованных технологий.[5]

Одна маска, по исследованиям SEMATECH, используется для изготовления приблизительно от 0,5 до 5 тыс. полупроводниковых пластин[3].

В России

В России фотошаблонные предприятия существуют на базе следующих организаций:

В Санкт-Петербурге[значимость факта?] производителем фотошаблонов всех типов является Научно-производственная компания «Феррит-Квазар», в 2009 году выделившаяся из состава НИИ «Феррит-Домен»[6].

Кроме того, в 2013 году в Зеленограде был открыт Центр проектирования, каталогизации и производства фотошаблонов (ЦФШ) для изготовления интегральных схем (ИС), создававшийся в два этапа с 2006 года[7]. Проект реализовывается холдингом «Росэлектроника» в рамках Федеральной целевой программы «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники».[8] Центр позволяет проектировать и изготавливать фотошаблоны различных типов.[9][10]

В 2013 году также было объявлено о намерении создать в рамках российско-белорусской программы «Микросистемотехника» Центры микросистемотехники (на базе ОАО «Авангард», Санкт-Петербург) и фотошаблонов (на базе НПО «Планар», Минск).[11][12]

Примечания
  1. Hughes, Greg; Henry Yun. Mask industry assessment: 2009 (неопр.) // Proceedings of SPIE. — 2009. — 1 October (т. 7488, № 1). — С. 748803—748813. — ISSN 0277786X. — doi:10.1117/12.832722.
  2. people.rit.edu/lffeee/LEC_MASK.pdf — Introduction to Maskmaking Dr. Lynn Fuller // Rochester Institute of Technology, Microelectronic Engineering — 2007
  3. Principles of Lithography, Third Edition, SPIE Press, 2011 ISBN 978-0-8194-8324-9 page 366 11.1.3 Mask costs: «AMD… average reticle was used to expose only 1800—2400 wafers. … For makers of application-specific integrated circuits (ASICs), the mask usage can be low; 500 wafers per reticle is considered typcial … For manufacturers of DRAMs or mainstream microprocessors, usage can easily be greater than 5000 wafers per reticle.»
  4. SEMATECH’s Photomask Industry Survey Validates Top Industry Challenges and Identifies Long-Term Opportunities Архивная копия от 4 октября 2013 на Wayback Machine, September 24, 2013: «The number of masks per mask set has seen a 14 percent long-term growth rate with the average number more than doubling from 23 at the 250 nm node to 54 at the 22 nm node.»
  5. Semiconductor Manufacturing Handbook (2005) SA8-PA5: «Delivery times average 5 days for a simple binary mask to 7 days for a binary mask with aggressive optical proximity correction (OPC) applied. Attenuated phase shift mask delivery times averaged 11 days. Alternating aperture phase shift masks (PSMs) average 23 days.»
  6. Услуги по изготовлению фотошаблонов в НПК «Феррит-Квазар»
  7. Запущен новый зеленоградский «Центр изготовления фотошаблонов»
  8. Постановление Правительства РФ от 26 ноября 2007 г. N 809 «О федеральной целевой программе „Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники“ на 2008—2015 годы»
  9. Запущен новый зеленоградский «Центр изготовления фотошаблонов»
  10. «Росэлектроника» поддержит новые микроэлектронные производства и технологические центры в Зеленограде
  11. Беларусь и Россия создадут совместные центры микросистемотехники и фотошаблонов. БЕЛТА (20 февраля 2013). Дата обращения: 12 февраля 2014.
  12. Глубины микромира (недоступная ссылка). ng.by (23 апреля 2013). Дата обращения: 12 февраля 2014. Архивировано 6 марта 2014 года.

Литература
  • Hwaiyu Geng, Semiconductor manufacturing handbook. ISBN 978-0-07-146965-4, McGraw-Hill Handbooks 2005, doi:10.1036/0071445595. Раздел 8 Photomask (Charles Howard, DuPont)
  • Глазков И.М., Райхман Я.А. Генераторы изображений в производстве интегральных микросхем.. — Минск: Наука и техника, 1981. — 144 с.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.