Фотошаблон

Приклад малюнка фотошаблона для мікроелектроніки. Видно допоміжні структури для корекції дифракції (технологія Optical proximity correction[en]).

Фотошаблон — скляна або інша пластина або полімерна плівка зі сформованим на її поверхні малюнком елементів схем з матеріалу, що не пропускає актинічного випромінювання.

Фотошаблон є одним з основних інструментів при створенні заданого рельєфного захисного покриття при проведенні фотолітографії в планарної технології. Залежно від матеріалу плівкового покриття розрізняють фотошаблони на основі:

  • Фотографічної емульсії (емульсійні фотошаблони)
  • Металевої плівки (металеві фотошаблони)
  • Окису заліза (кольорові фотошаблони)

Типи фотошаблонів

Негативний фотошаблон (темнопольний) — фотошаблон, на якому зображення елементів схеми представлено у вигляді світлих ділянок на непрозорому фоні.

Позитивний фотошаблон (світлопольний) — фотошаблон, на якому зображення елементів схеми представлено у вигляді непрозорих для актинічного випромінювання ділянок на світлому прозорому тлі.

Металізований фотошаблон — фотошаблон, на якому зображення елементів схеми сформовано тонкою металевою плівкою.

Транспарентний (кольоровий) фотошаблон — фотошаблон, на якому зображення елементів схем сформовано покриттям, що не пропускає актинічного випромінювання і пропускає неактинічне (видима область спектра) для фоторезисту випромінювання.

Емульсивний фотошаблон — фотошаблон, на якому зображення елементів схеми утворено галоїдо-срібною фотографічної емульсією.

Ринок виробництва фотошаблонів

На щорічній конференції SPIE, компанія Photomask Technology надала дослідження світового ринку виробництва фотошаблонів для мікроелектроніки. Станом на 2009 рік найбільшими виробниками були:[1]

Більшість найбільших виробників мікроелектроніки, такі як Intel, GlobalFoundries, IBM, NEC, TSMC, Samsung і Micron Technology, мали або власні потужності з виробництва шаблонів, або створювали між собою спільні підприємства для цих цілей.

Вартість створення виробництва фотошаблонів (так званого Mask shop[en]) для техпроцесу 45 нм оцінюється у 200-500 млн доларів США, що створює істотні перешкоди для виходу на цей ринок.

Вартість одного фотошаблона для замовника складає від 1 до 10 тисяч доларів (оцінки від 2007 року)[2] або до 200 тисяч (оцінка SEMATECH від 2011 року)[3], залежно від вимог. Найбільш дорогими є фазозсувні маски для самих тонких техпроцесів. Для виробництва мікросхеми на старому техпроцесі потрібно набір з порядку 20-30 масок різної вартості або більше[3]. Для найбільш сучасних техпроцесів, наприклад 22 нм, потрібно понад 50 масок.[4]

Тривалість виготовлення та перевірки однієї маски складає в середньому від 5-7 до 23 днів залежно від використаних технологій.[5]

Одна маска з досліджень SEMATECH, використовується для виготовлення приблизно від 0,5 тис. до 5 тис. напівпровідникових пластин (wafers).[3]

Примітки

  1. ↑ Hughes, Greg; Henry Yun (1 жовтня 2009). Mask industry assessment: 2009. Proceedings of SPIE. 7488 (1): 748803-748803-13. doi:10.1117 / 12.832722. ISSN 0277-786X. {{cite journal}}: Перевірте значення |doi= (довідка)
  2. ↑ people.rit.edu/lffeee/LEC_MASK.pdf - Introduction to Maskmaking Dr. Lynn Fuller//Rochester Institute of Technology, Microelectronic Engineering - 2007
  3. ↑ а б в Principles of Lithography [Архівовано 18 квітня 2015 у Wayback Machine.], Third Edition, SPIE Press, 2011 ISBN 978-0819483249 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 [Архівовано 4 жовтня 2013 у 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 [Архівовано 18 квітня 2015 у Wayback Machine.] (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. "

Література