Безшаблонное и безмасочное нанесение

Рисование лучом на резисте.

 

Под действием луча лазера, сфокусированного пучка электронов, ионов, нейтральных частиц, рентгеновского излучения происходит преобразование резиста – экспонирование. Дополнительные жидкости иммерсионной литографии создают массу технологических проблем (например, токсичность, способность вступать в химические реакции с кремнием, дороговизна и т.д.), поэтому все чаще обращают внимание на такие технологии, как электронно-лучевая литография с разрешающей способностью - 22 нм (ввиду малой длины воны деБройля). Поскольку это не групповая технология она долгое время применялась при изготовлении фотошоблонов на основе металлических пленок на стекле, а также формирование рисунка на поверхности резиста без шаблона.

Электронная литографи я. В вакуумной камере поток электронов из электронной пушки фокусируется и отклоняется с помощью магнитной системы. Эта система стационарна, перемещается координатный стол с платой в соответствии с программой (конструкторской документацией). Резист под действием электронов экспонируется – разрушаются полимерные молекулы. Электронный пучок с малой энергией Е = 5 – 10 кэВ трудно сфокусировать. При E > 100 кэВ растет рассеяние электронов в резисте d l до 0,5 мкм.

 

Рис. Схема рассеяния луча.

 

Рис. Общая схема сканирующей системы для электронно-лучевой литографии

 

 

Рис. Схема позиционирования установки электронно – лучевой обработки.

 

Ионно - лучевая литография обеспечивает предельно высокое разрешение (до 0.01 мкм (10 нм)). При этом приходится решать ряд специфических проблем: ионная оптика, управление пучком ионов или создание маски для пучка ионов, получение устойчивых моноэнергетических пучков ионов достаточной интенсивности. Главным преимуществом ионных пучков по сравнению с электронными является малое обратное рассеяние из-за большей массы.

 

 

Лазерная литография использует для обработки резиста высокую температуру луча лазера.

Рис. Система непосредственного формирования рисунка топологии Paragon 9000.

 

Преимущества: нет необходимости изготавливать комплект фотошаблонов,

высокая точность воспроизведения размеров элементов даже при больших размерах групповой заготовки, высокая точность совмещения слоев и масштабирования, равномерное экспонирование по всей площади групповой заготовки, высокая разрешающая способность: ширина проводников и зазоров до 15 мкм.
Система Paragon 9000 применяется для изготовления следующих продуктов:
- многослойные печатные платы с большим (более 20) количеством слоев
- послойно изготавливаемые печатные платы с отверстиями малого диаметра
- печатные платы с нормируемым импедансом
- гибкие и жестко-гибкие печатные платы
- производство интегральных микросхем

Экспонирование до 160 сторон в час.

 

Химическое рисование.

 

«На след луча». Без маски вещество можно наносить или удалять с помощью остро сфокусированного энергетического воздействия. Под воздействием лазерного излучения происходит химическая реакция: разложение газообразных элементоорганических соединений, содержащих в своем составе требуемого вещество. Это могут быть металлы, полупроводники, диэлектрики. Они выделяются из газообразных соединений и осаждаются на подложку как твердая фаза только в месте прохождения луча. Оставшаяся часть соединения по-прежнему находится в газообразном состоянии и уносится газовым потоком. Например, осаждение арсенида галлия вместо термического разложения при 700⁰С во все рабочей зоне оборудования может производиться локально – в точке прохождения лазерного луча, что важно для пленочных оснований.

 

В результате воздействия электронного луча на осажденный упорядоченный слой фуллеренов (фуллерит) происходит разрушение фуллерена, который превращается в аморфный углерод.

 

Ваш запрос помещен в раздел "Ваши запросы". После окончания отбора Вы сможете запросить подробную информацию, коммерческое предложение, договор или счет по отобранной Вами продукции

Химический сканирующий туннельный микроскоп. Возможна печать с помощью «наночернил» (nanoink), стекающих в водной среде (Water) с зонда СТМ (Ink-coated Pen) на подложку (Substrate).

 

 

Рис. Печать с помощью «чернил» NanoInk..

 

Капельное нанесение.

Дозированные порции вещества определенной вязкости можно наносить в соответствии с принципами струйного принтера (фирма Epson) по программе, аналогичной текстовой.

.

 

Рис. Капли чернил на бумаге.

 

Офсетная печать.

 

Традиционная офсетная печать предусматривает изготовление штампа, поверхность которого покрывается краской. Адгезия краски к штампу должна быть меньше, чем к поверхности подложки. Конструктивно формы для офсетной печати разделяются на три вида: высокой печати, глубокой печати и с расположением печатных участков в одной плоскости. Изготавливают их из алю­миния, цинка, сплавов на их основе и пластмасс с помощью травления, гравирования, прессования, обработки гидрофобизирующей жидкостью, сборки из отдельных элементов и др.

Наибо­лее технологичной, точной и надежной оказалась печатная форма для сухого офсета. Она представляет собой пластину из алюми­ния толщиной 0,5...1 мм, на которую наносится тонкая пленка силиконового лака, не смачиваемого трафаретной краской. На пленке при помощи лазерного гравировального автомата 04ФП-300.013 выжигается рисунок ПП. Использование печатной формы на станке офсетной печати 09ФП-300.003 обеспечивает на поле до 500х600 мм точность совмещения контактных площадок ±0,1 мм и производительность 300 отпечат./ч.

Офсетная («флексографская») печать - это способ высокой прямой ротационной печати с эластичных (гибких резиновых, фотополимерных) рельефных печатных форм, которые могут крепиться на формных цилиндрах различных размеров.

Рис. Глубокая печать. Высокая печать.

 

Рис. Офсетная печать с цилиндрическими штампами.

 

С помощью валика или растрированного цилиндра, взаимодействующего с ракелем, они покрываются жидкой или пастообразной быстровысыхающей (водорастворимой, на летучих растворителях) печатной краской и переносят ее на материал любого вида, включая и невпитывающие материалы. Изображение на печатной форме - зеркальное. Чтобы получить высококачественные оттиски в высокой печати, нужно обеспечить плотный контакт между печатающими элементами формы и воспринимающей поверхностью. Это может быть достигнуто за счет упругих деформаций элементов формы или давящей поверхности. Для твердых печатных форм классического способа высокой печати упругое сжатие практически отсутствует даже при повышенном давлении. А упругое сжатие необходимо, чтобы компенсировать недостатки печатной формы, поверхности материала и давящей поверхности. Основной недостаток - это неровности касающихся поверхностей, между которыми создается давление. Поэтому для получения качественного оттиска между давящей и воспринимающей поверхностью помещают упругую прокладку - декель.

Цилиндрическая структура позволяет создать высокопроизводительное оборудование.

- Однако возможны искажения топологии при переходе от цилиндра к плоскости.

- Ограничена площадь фрагмента изображения. Удобно для повторяющихся рисунков.

 

Рис. Литография гибкой электроники.

 

.

Печать штампом.

 

Перенос изображения со штампа. Технология основана на методе микроконтактного печатания с помощью плоского штампа. Это обеспечивает высокую точность. Используемые для печати растворы можно менять, также можно составлять библиотеки готовых образцов и быстро их наносить

Рис. Технология изготовления штампа из полидиметилси­локсана (PDMS):

(а) – На кремниевой подложке формируется рельефный рисунок из фоторезиста SU8.

(b) - Заливается жидкий полимер PDMS, накрывается пленкой и стеклом.

(c) - Стекло прижимается.

(d) - Пленка с полимером PDMS вынимается.

(e) - Пленка с полимером PDMS переворачивается и накладывается на стекло.

(f) - Пленка удаляется, полимер высыхая формирует штамп.

 

 

Перенос изображения предусматривает формирование рисунка на вспомогательной подложке «доноре». Штамп снимает изображение с донора и переносит на постоянную подложку. Метод требует специального подбора материалов по адгезии.

Метод хорошо работает с эластомерными и буклированными подложками. Их предварительно растягивают. После окончания операции нанесенные элементы или сжимаются вместе с основанием или формируют волны, арки. Возможно создание многослойных структур (например, фотонных кристаллов), а также перенос сложных элементов.

Рис. Технология «переноса изображения» штампом.

 

Рис Создание волнистых структур.

Рис. Волны из кремния.

Рис. Перенос сложных элементов.

 

Рис. Создание многослойных (многоуровневых) структур.

 

А Б В

Рис. А и Б - 11-слойная структура. В - изображение шаблона. Толщина наносимого слоя из Ag и MgF₂ меньше глубины отверстий в шаблоне и напыляемые материалы оседают преимущественно на верхней плоской поверхности шаблона.

Штамп может использоваться в операции прессования элементов из легкоплавких материалов (например, полимеров) автономной формы. Это называется импринт – литографией. Возможно создание 3D структур на поверхности подложки: матриц стержней, ворсинок, волосков, отверстий и т.п..

Рис. Технология импринт – литографии для формирования периодически повторяющихся массивов стержней, углублений.

 

Kитография, нанопечатная (англ. nanoimprint lithography) — технология, предназначенная для переноса изображения наноструктуры или электронной схемы на подложку с покрытием и включающая деформацию покрытия штампом с последующим травлением деформированного покрытия и формированием на подложке наноструктуры или элементов электронной схемы.

В нанопечатной литографии изображение образуется за счёт механической деформации полимерного покрытия (резиста) пресс-формой (штампом), а не путем изменения химической структуры покрытия с помощью облучения, как в литографии с экспонированием. Исключение из технологического процесса облучения резиста через маску упрощает производство. С помощью нанопечатной литографии можно получать наноструктуры размером менее 10 нм на достаточно больших площадях, что недоступно для всех других методов литографии.

Схема нанопечтной литографии (остатки резиста на вдавленных участках анизотропно вытравливаются): (1) подложка, (2) резист, (3) штамп.

 

 

Рис. Использование сферических видеокамер.

 

Рис. Создание фокальной многоэлементной антенны с «приборными островками» и «волнистыми соединениями».

 

Рис. Процесс создания CMOS микросхем c использованием жертвенного слоя РММА для отделения от вспомогательной подложки, сформированной на тонкой пленке PI микросхемы (легирование кремния, нанесение изолирующих и металлических слоев, травление отверстий). Пленка PI с микросхемой переносится на полимерную подложку PDMS для создания гибкой интегральной схемы.

 

Рис. Схема изготовления дисплея с углеродными нанотрубками (УНТ). Сначала методом вакуумного напыления получают массивы ориентированных УНТ на кварцевой подложке. Затем при помощи золотой фольги и клейкой ленты нанотрубки переносят на стекло или полимер. Затем фотолитографически изготавливаются электроды стока (S) и истока (D). Электродом затвора служит слой ITO, отделенный диэлектриком. Лишние нанотрубки выжигаются кислородной плазмой.

 

 

Рис. Оптические изображения CMOS микросхем на латексных и кожанных перчатках, а также бумаге.

 

Рис. Оптические изображения эластичных CMOS микросхем на кончике пальца.

 

 

Технология “Microcup”.

 

На гибком основании формируются перенастраиваемые дисплеи – этикетки, черно – белые и цветные.

Рис. Перенастраиваемые этикетки.

 

Рис. Пиксел составляют 3 ячейки. Электростатическое поле управляет диполями -частицами, которые открывают ячейку (зеленую) полностью, закрывают полностью (розовую) или частично (синюю).

 

 

Рис. Ячейки формируются прессованием. Штамп - слева, отпечатанная ячеистая структура – справа.

 

Ячейки наполняются цветными чернилами с порошком (диполями).

 

 

Рис. Технология “Roll-to-Roll”.

 

Технология “Roll-to-Roll” включает в один технологический цикл все операции изготовления перенастраиваемой этикетки “Microcup”:

- На гибкое полимерное основание с прозрачной проводящей пленкой наносится сплошным слоем материал стенок ячеек.

- Штамп – роллер выдавливает часть материала, формируя стенки ячеек.

- Ячейки капельно наполняются цветными чернилами и герметизирующим материалом.

- Сверху ламинируется пленка с контактными площадками.

Рис. Структура «вафли» толщиной 150 мкм: прозрачные электроды (Transparent Conductor) из окиси индия, ячейки Microcup®, герметизирующий слой (Sealing Layer).

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: