Fotomaska: „negativ“ obrazce kódového kotouče

Každá ryska na kódovém kotouči se kopíruje z fotomasky. Jak se maska vyrábí, jak se její přesnost a vady přenášejí na každý kotouč, proč se dělí master a pracovní maska a jak prodloužit životnost masky — článek to vysvětluje postupně.

Když typ kotouče jde do sériové výroby, mohou vzniknout tisíce kusů, ale jejich rysky mají stejný zdroj: fotomasku. Maska je jako fotografický negativ — co je na negativu, objeví se na každém otisku, dobré i špatné stejně.

Co je fotomaska

Fotomaska je rovná skleněná deska s chromovým obrazcem na povrchu — strukturálně velmi podobná samotnému skleněnému kódovému kotouči. Při 1:1 replikaci typické pro kódové kotouče je obrazec na masce stejně velký jako na kotouči; na jedné desce často leží více obrazců kotoučů, takže jedna expozice vytvoří více kusů.

Běžné materiály substrátu jsou sodnovápenaté sklo a křemenné sklo. Lineární součinitel teplotní roztažnosti křemene je asi 0,5 × 10⁻⁶/K, sodnovápenatého skla asi 9 × 10⁻⁶/K. Při změně teploty o 1 K na poloměru 20 mm je rozměrová změna sodnovápenaté masky asi 0,18 μm, u křemene jen asi 0,01 μm. Rovnoměrná proporcionální roztažnost nemění úhlovou polohu rysek ani rozteč na pevném poloměru, ale poloměr stopy roztažnost sleduje — otisknutý na kotouč znamená, že stopa opustí návrhový poloměr; je-li teplota masky nerovnoměrná, místní roztažnosti se liší a přímo vzniká úhlová chyba. Proto se u vysoké přesnosti běžně používají křemenné masky a řídí se teplota při expozici.

Jak se fotomaska vyrábí

První maska nemá „negativ“, z něhož by se kopírovala; lze ji jen přímo „nakreslit“ z návrhových dat. Obvyklá cesta je přímý zápis laserem nebo elektronovým svazkem: zařízení bod po bodu a řádek po řádku skenuje podle dat, exponuje chromovanou desku s rezistem a po vyvolání, leptání a odstranění rezistu vznikne chromový obrazec. Pro kruhové obrazce existuje i metoda, při níž substrát rotuje na přesném otočném stole a rysky se zapisují v polárních souřadnicích; úhlová přesnost rysek pak závisí na stole a systému měření úhlu.

Hotová maska se kontroluje položku po položce: šířka rysky, poloha rysek, soustřednost obrazce se středicím kroužkem a vady. Přebytečné chromové body a chybějící chrom lze opravit na specializovaných zařízeních a po opravě znovu zkontrolovat.

Jak se chyby masky přenášejí na kotouč

Fotolitografie je „kopírování“: problémy masky se beze změny objeví na každém kotouči (viz obrázek 2):

• Chyba polohy rysky → chyba dělení na kotouči, na každém kusu stejná.
• Odchylka šířky rysky → odchylka střídění.
• Obrazec a středicí kroužek nejsou soustředné → kotouč zůstane po montáži na středicí kroužek excentrický.
• Vady a částice → stejná vada na stejném místě každého kusu — viz obrázek 1.

Je to zároveň výhoda i požadavek. Výhoda je konzistence: kotouče ze stejné masky sdílejí téměř stejný obraz chyb. Požadavek je, aby samotná maska byla zřetelně přesnější než specifikace kotouče, protože následná expozice a leptání jen chyby přidávají — nikdy je nezlepší.

Master, pracovní maska a životnost masky

Při kontaktní expozici maska při každém použití přiléhá k rezistu, nutně nabírá rezist a částice a může se i poškrábat. Použije-li se přímo zapsaná maska ve výrobě a poškodí se, je třeba celou patternizaci udělat znovu.

Obvyklá praxe je dvoustupňové dělení: přímo zapsaná deska je master, po úspěšné kontrole pečlivě uložený a používaný jen ke kopírování; z masteru se zkopírují pracovní masky pro denní výrobu a při opotřebení se z masteru nahradí.

Údržbu masky lze shrnout do checklistu:

1. Čistit po předepsaném počtu nebo intervalu a odstranit stopy rezistu a částice;
2. Pravidelně kontrolovat pod světelným boxem nebo mikroskopem vady a škrábance;
3. Skladovat ve vyhrazených čistých boxech; vyhnout se stohování a styku holou rukou;
4. Překročí-li nové vady povolený limit, pracovní masku vyřadit a nahradit.

Životnost masky se nepočítá kalendářním časem; jde především o počet použití a výsledky kontroly.

Shrnutí

Fotomaska je zdroj obrazce kotouče: její přesnost stanoví horní mez přesnosti kotouče a její vady se opakují na každém kusu. Substráty s nízkou roztažností, přísná kontrola patternizace, hierarchie master/pracovní maska a pravidelné čištění a kontrola jsou základem šarže za šarží konzistentních kotoučů.

Překlad čínského originálu (0026). ENC7 – výrobce kódových kotoučů (poptávka) · Odborné články · https://enc7.com

© Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. Všechna práva vyhrazena. Článek vznikl s pomocí AI.