Embed Size (px)
DESCRIPTION
Material para pessoas que queiram conhecer um pouco sobre o processo de fotolitografia em microeletrônica
Citation preview
FACULDADE DE TECNOLOGIA DO ESTADO
DE SÃO PAULO
Carlos Alberto Ribeiro de Araújo
MANUTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DO EQUIPAMENTO FOTOALINHADOR AL4-2
São Paulo
2007
Carlos Alberto Ribeiro de Araújo
MANUTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DO EQUIPAMENTO FOTOALINHADOR AL4-2
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado à Faculdade de Tecnologia do
Estado de São Paulo para obtenção do
título de Tecnólogo em Materiais, Processos
e Componentes Eletrônicos.
São Paulo
2007
Carlos Alberto Ribeiro de Araújo
MANUTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DO EQUIPAMENTO FOTOALINHADOR AL4-2
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado à Faculdade de Tecnologia do
Estado de São Paulo para obtenção do
título de Tecnólogo em Materiais, Processos
e Componentes Eletrônicos.
Orientador:
Luis da Silva Zambom
Co-orientador
Alexandre Marques Camponucci
São Paulo
2007
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho aos
meus pais Aluizo e Marta,
assim como a todos os meus
familiares e amigos.
AGRADECIMENTOS
A todos que contribuíram, direta ou indiretamente, para a realização deste
trabalho, especialmente àqueles cuja colaboração foi decisiva, como a do Tecnólogo
Alexandre Marques Camponucci e do Prof. Dr. Luis da Silva Zambom, pela
disponibilidade e dedicada atenção durante o período da dissertação; a Profª Me.
Silvia Wapke Graf, por sempre ter me apoiado durante todo o curso; ao Prof. Dr.
Nilton Itiro Morimoto, pela oportunidade e condições oferecidas à realização do
trabalho; aos técnicos do Laboratório de Sistemas Integráveis da Escola Politécnica
da Universidade de São Paulo pela atenção e colaboração e a minha família e
amigos pelo incentivo constante.
RESUMO
Inicialmente este trabalho visou à manutenção do equipamento fotoalinhador
localizado na Sala Limpa do Laboratório de Sistemas Integráveis da Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo que se encontrava fora de uso, assim não
permitindo a sua utilização. Após a apresentação do equipamento, uma investigação
sobre as possíveis causas que danificaram o sistema. Com isso um levantamento
completo da infra-estrutura necessária foi executado, assim como algumas
entrevistas com usuários. O equipamento em questão é importante no processo de
produção de dispositivos, por pertencer à etapa mais executada durante esse
processo, que é a litografia. Essa etapa visa à transferência de formas de um meio
para a superfície das lâminas de silício utilizadas como substrato. Quando o
equipamento teve sua manutenção terminada, uma série de testes foi proposta para
se constatar o funcionamento satisfatório do sistema e com isso liberá-lo para o uso
do laboratório. Esses testes envolveram homogeneidade de exposição, seletividade
do processo, valores médios de degrau e uma relação de tempo de exposição e
revelação para o processo utilizando o fotorresiste TSMR-V90. Finalizado todos os
testes propostos, conseguiu-se atingir linhas entre 2 e 3 µm, com o tempo de
exposição de 12 segundos e tempo de revelação de 13 segundos, valores esses
que demonstram que a manutenção foi executada e permitindo a utilização para fins
de pesquisa.
Palavras-chave: Litografia, Fotorresiste, Alinhamento
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Tipos de resiste quanto ao resultado após revelação[3] ........................... 14
Figura 2 - Evolução do processo litográfico[4] ........................................................... 15
Figura 3 - Alinhamento entre máscara e substrato[5] ................................................ 17
Figura 4 - a) Máscara de corpo claro; b) máscara de corpo escuro .......................... 18
Figura 5 - Esquema básico de uma fotoalinhadora ................................................... 19
Figura 6 - Esquema de três técnicas litográficas[9] ................................................... 20
Figura 7 - Resultados após revelação[5] ................................................................... 23
Figura 8 - Resultados obtidos com os tipos de resiste e máscara[10] ...................... 23
Figura 9 - Tipos de litografia[11] ................................................................................ 24
Figura 10 - Espectro de radiações[11] ...................................................................... 25
Figura 11 - Evolução de tecnologia[4] ....................................................................... 26
Figura 12 - Esquema de um sistema de litografia por feixe de elétrons[9] ................ 27
Figura 13 - a. Sistema exposição com alinhamento; b. Expositora por raio-X[9] ...... 28
Figura 14 - Etapas do processo litográfico[9] ............................................................ 30
Figura 15 - Mask Holder ............................................................................................ 38
Figura 16 - Esquema das válvulas solenóides .......................................................... 41
Figura 17 - Fonte ....................................................................................................... 43
Figura 18 - Região de testes de intensidade luminosa .............................................. 44
Figura 19 - Pontos de medição para obtenção da espessura do filme depositado ... 47
Figura 20 - Gradiente de exposições ........................................................................ 48
Figura 21 - Tempo de revelação: 20 seg ................................................................... 51
Figura 22 - Tempo de revelação: 13 seg ................................................................... 52
Figura 23 - Tempo de revelação: 16 seg ................................................................... 53
Figura 24 - Resultado de corrosão de silício policristalino ......................................... 57
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Condições para a utilização da alinhadora ............................................... 35
Tabela 2 - Medida de degrau médio após revelação ................................................ 47
Tabela 3 - Medida de degrau médio após hard bake ................................................ 47
Tabela 4 - Primeiro teste de exposição. .................................................................... 49
Tabela 5 - Segundo teste de exposições .................................................................. 49
Tabela 6 - Terceiro teste de exposição ..................................................................... 50
Tabela 7 - Perfis de litografia ..................................................................................... 50
Tabela 8 - Perfis de litografia ..................................................................................... 51
Tabela 9 - Degraus após corrosão do silício ............................................................. 54
Tabela 10 - Degraus após corrosão do silício ........................................................... 54
Tabela 11 - Degraus após corrosão do fotorresiste .................................................. 54
Tabela 12 - Degraus após corrosão do fotorresiste .................................................. 54
Tabela 13 - Seletividade em relação ao tempo de exposição ................................... 55
Tabela 14 - Seletividade em relação ao tempo de exposição ................................... 55
SÚMARIO
1 Introdução .......................................................................................................... 11
2 Fundamentos teóricos ........................................................................................ 12
2.1 Litografia ..................................................................................................... 12
2.2 Processo litográfico em Microeletrônica ...................................................... 12
2.3 Tipos de resistes ......................................................................................... 13
2.4 Resolução ................................................................................................... 14
2.5 Alinhamento ................................................................................................ 16
2.6 Tipo de máscaras ........................................................................................ 17
2.7 Expositora / Alinhadora ............................................................................... 19
2.8 Tipos de exposição ..................................................................................... 20
2.9 Revelação ................................................................................................... 21
2.10 Tipos de Litografia ....................................................................................... 24
2.10.1 Litografia óptica .................................................................................... 25
2.10.2 Litografia por feixe de elétrons ............................................................. 26
2.10.3 Litografia por raios X ............................................................................ 27
2.10.4 Litografia por feixe de íons ................................................................... 29
3 Etapas de processo no LSI ................................................................................ 30
3.1 Deposição do Fotorresiste .......................................................................... 30
3.1.1 Desidratação ........................................................................................ 30
3.1.2 Preparação das Lâminas ..................................................................... 31
3.1.3 Deposição do Resiste .......................................................................... 31
3.2 Pré-cura ...................................................................................................... 32
3.3 Alinhamento/Exposição ............................................................................... 32
3.4 Revelação ................................................................................................... 32
3.5 Cura ............................................................................................................ 33
4 Equipamento fotoalinhador AL4-2 ...................................................................... 34
4.1 Descrição .................................................................................................... 34
4.2 Infra-estrutura ............................................................................................. 35
4.3 Funcionamento resumido ............................................................................ 36
4.4 Análise dos problemas ................................................................................ 38
4.4.1 Metodologia ......................................................................................... 39
4.5 Manutenção ................................................................................................ 40
5 Resultados ......................................................................................................... 46
6 Conclusão .......................................................................................................... 58
7 Referências ........................................................................................................ 59
Anexos ...................................................................................................................... 61
A. Diagrama da linha de ar comprimido ................................................................. 61
B. Manual detalhado .............................................................................................. 62
C. Diagrama esquemático da placa mãe ............................................................... 71
D. Placa secundária nº1 ........................................................................................ 71
E. Placa secundária nº2 ......................................................................................... 72
F. Placa secundária nº3 ......................................................................................... 72
G. Placa secundária nº4 ........................................................................................ 73
H. Placa secundária nº5 ........................................................................................ 73
I. Placa secundaria nº6 .......................................................................................... 74
J. Placa secundária nº7 ......................................................................................... 74
1 Introdução
A cada dia percebemos que os equipamentos utilizam a eletrônica para torná-
los mais confiáveis e fornecer resultados mais rápidos. Com o avanço da tecnologia,
esses circuitos estão tomando formas menores e devido ao processo produtivo, os
tornam bem mais acessíveis.
Hoje em dia é muito difícil viver sem a eletrônica e o seu processo de
diminuição de tamanho e convergência de tecnologias. Tudo está tendendo para
aparelhos que executam muitas funções, com velocidades de troca de informações
maiores e com dimensões físicas menores.
Tudo isso só pode ser feito com a miniaturização dos componentes
eletrônicos utilizados nesses circuitos e também pelo volume de produção. Como é
sabido, na indústria de componentes eletrônicos, são utilizadas muitas etapas de
processo para se fabricar um circuito integrado. Conforme esses circuitos vão
diminuindo, o processo se torna mais complexo. Como a produção é basicamente
feita por máquinas, o custo inicial de uma nova tecnologia é alto, devido ao tempo e
ao valor necessários para se desenvolver essa nova tecnologia, no entanto quanto
mais se produz, menor vai se tornar o custo dessa produção.
Um dos desafios para a indústria de microeletrônica é como produzir mais em
menos tempo, componentes mais rápidos, que consumam menos energia e com
dimensões menores. Para produzir mais, o melhor aproveitamento dos materiais
envolvidos na produção é essencial.
Nesse trabalho será mostrado o processo litográfico, que é a etapa de
transferência de padrões de uma máscara para uma lâmina de silício, onde um filme
polimérico é previamente depositado, e sensibilizado por um tipo de radiação, que
poderá ser revelado e corroído, de acordo com os padrões estabelecidos pela
máscara.
Os tipos de litografia são separados pelo tipo de radiação utilizada, que deve
ser incidida sobre um tipo de material sensível depositado sobre as lâminas. Será
descrito a litografia por radiação ultravioleta, litografia por raios-X e litografia por
feixe de elétrons, suas vantagens e desvantagens, mas o processo que terá mais
ênfase será a litografia por radiação ultravioleta.
11
2 Fundamentos teóricos
2.1 Litografia
Litografia (do grego λιθογραφία, de λιθος-lithos [pedra] e γραφειν-graféin
[grafia, escrita]) é um tipo de gravura. Essa técnica de gravura envolve a criação de
marcas (ou desenhos) sobre uma matriz (pedra calcária) com um lápis gorduroso[1].
Essa técnica foi inicialmente estudada e executada por Simon Schmidt[2],
professor bávaro que viveu no final do século XVIII. A técnica utilizava pedras como
matrizes para cópias de imagens de plantas, mapas, etc. Na mesma época, Alois
Senefelder[1] foi considerado o criador do processo litográfico, uma vez que ele foi a
pessoa que padronizou o processo como um todo. Após essa padronização, a
técnica propagou-se pelo continente europeu.
Portanto, a ação de transferência de padrões é considerada uma forma de
impressão e por isso é uma das inovações tecnológicas mais importantes
desenvolvidas na história humana.
2.2 Processo litográfico em Microeletrônica
Por se tratar de dimensões submicrométricas, o processo litográfico em
microeletrônica tem um tratamento diferenciado em relação ao processo
desenvolvido no século XVIII. A essência do processo é a mesma, porém os
materiais e a quantidade de etapas são totalmente diferentes[1].
Em microeletrônica, o processo de transferência não difere do processo
inicialmente desenvolvido por Schmidt[1] e Senefelder[2], mas a base desse
processo está em se fazer passar luz através de uma máscara, uma espécie de
estêncil (método muito utilizado antigamente para reproduzir cópias de documentos).
A máscara possui, na verdade, um desenho, em escala real ou aumentada do
que deverá ser o componente, parte do componente ou do circuito que se quer
produzir na lâmina de silício. Por meio de um complexo conjunto de lentes, as
formas impressas na máscara são transferidas sobre a lâmina de silício, já recoberto
12
pelo polímero sensível à radiação. Ao receber essa radiação, o filme polimérico é
sensibilizado. Uma solução, mais conhecida como revelador, é utilizada para retirar
da lâmina parte do material sensibilizado ou não, dependendo diretamente do
material sensível utilizado no processo e deixando as regiões que serão usadas em
processos seguintes.
A litografia é considerada a etapa mais importante na produção de um circuito
integrado, por ser realizada diversas vezes no processo de produção. Essa etapa é
considerada um limitante no processo, pois uma vez executada de forma
inadequada, implicará no funcionamento inadequado dos componentes produzidos e
até mesmo a perda de todo um lote de produção.
O material que é utilizado como base para as formas que se deseja transferir
para o substrato é chamado de fotorresiste. Esse material é um polímero que
recebendo determinado tipo de radiação tem sua estrutura química modificada, ou
sensibilizada, para posterior remoção com uma solução básica ou solvente orgânico
mais conhecido como revelador. Os fotorresistes são conhecidos também como
resistes e são classificados de acordo com o resultado obtido após a revelação.
2.3 Tipos de resistes
O resiste ou material fotossensível é um polímero que ao receber uma
radiação diretamente tem sua estrutura química totalmente modificada. Antes de ser
exposto, ele deve permitir o espalhamento por toda a superfície da lâmina, assim
produzindo camadas finas e ter um controle do processo químico durante a
exposição.
Um dos tipos de resiste é o resiste positivo que ao ser sensibilizado pela
radiação, tem sua estrutura química modificada de tal forma a reagir com o revelador
durante o processo de revelação. Duas famílias de resistes são bem conhecidas, o
Polimetilmetacrilato (PMMA), que possui um componente e o resiste composto por
dois componentes (DQN), um Ester diazoquinona fotoativo (DQ) e uma resina
fenólica novolak (N).
O outro tipo de resiste, o negativo, tem o comportamento oposto ao positivo,
tendo sua estrutura modificada de tal forma a não reagir com o revelador durante o
13
processo de revelação. A Figura 1 mostra as imagens reveladas com cada tipo de
resiste:
Figura 1 - Tipos de resiste quanto ao resultado após revelação[3]
Para que haja a melhor transferência dos padrões projetados na máscara
sobre a lâmina, um fator muito importante é a resolução das imagens que serão
transferidas para a lâmina. O termo resolução, na prática é a menor dimensão
possível de ser obtida em condições litográficas normais.
2.4 Resolução
Quando o termo resolução (R) é usado, isso quer dizer sobre a habilidade do
processo óptico de distinguir objetos com espaçamento bem próximo. Em
microeletrônica, especificamente refere-se à resolução mínima do processo
litográfico, que é a medida mínima de uma linha ou geometria que todo o sistema
pode produzir, englobando o tipo de resiste utilizado, o comprimento de onda da
radiação incidida e do conjunto óptico que o equipamento possui.
14
Para se compreender melhor o que é limite de resolução utiliza-se a equação
1, conhecida como equação de Rayleigh:
NAkR λ*1= (1)
Nessa equação, NA é o valor da abertura numérica do sistema óptico que o
equipamento possui, λ é o comprimento de onda da radiação usada e é uma
constante que depende do resiste utilizado, da tecnologia do processo e da técnica
usada para formar as imagens. Tipicamente utilizam-se valores de entre 0,5 até
0,8 e valores de NA entre 0,5 e 0,6.
1k
1k
Para se ter uma idéia da evolução do processo litográfico e de sua resolução,
Figura 2 e mostra a diminuição do comprimento de onda da radiação utilizada ao
longo dos anos.
Figura 2 - Evolução do processo litográfico[4]
Para se obter maiores resoluções, diferentes tipos de radiação, que possuem
comprimentos de onda menores, sistemas ópticos com abertura numérica maiores e
formulações de fotorresistes podem ser usados.
15
2.5 Alinhamento
Outro ponto importante que deve ser abordado é a correta posição das
máscaras entre um processo e outro. Esse processo de colocar a máscara sobre a
lâmina é chamado de alinhamento. Todos os alinhamentos devem seguir o máximo
de precisão possível, caso contrário trará problemas no dispositivo que será
produzido. Como o alinhamento é feito por uma máquina, algumas medidas devem
ser tomadas para que o alinhamento não interfira na produção dos circuitos
integrados.
Normalmente quando é feito o alinhamento segue-se um gabarito, que é uma
copia dos padrões desenvolvidos sobre a máscara, que mostra as geometrias que
deverão ser projetadas sobre as lâminas. Para auxiliar o alinhamento, estruturas
específicas também são impressas. Essas estruturas são chamadas de estruturas
de alinhamento, normalmente posicionadas nas extremidades das máscaras. As
estruturas auxiliam o operador do equipamento fotoalinhador no momento de alinhar
as máscaras às lâminas.
Na Figura 3, temos um exemplo de como deve ser feito um alinhamento entre
substrato e máscara.
16
Figura 3 - Alinhamento entre máscara e substrato[5]
2.6 Tipo de máscaras
Máscaras como são conhecidas, são ferramentas que possuem as
geometrias necessárias para se produzir componentes eletrônicos específicos e
circuitos integrados (CI).
O material utilizado para a produção das máscaras é normalmente vítreo.
Alguns tipos de vidros são usados como os a base de sódio, os borossilicatos e o
quartzo. O quartzo é o material mais utilizado na produção de máscaras por permitir
a passagem de radiações próximas do Ultra-Violeta Profundo (deep UV), mesmo
tendo o seu valor de produção mais caro que o processo com outros tipos de
materiais. Com o início da produção de quartzo sintético[6], esse se estabeleceu
como principal material utilizado para se produzir as máscaras, devido ao menor
custo de produção.
Os materiais que serão utilizados sobre as placas de vidro podem ser o cromo
e o óxido de ferro. Esses metais têm a função de refletir a radiação incidida sobre a
17
lâmina e as regiões onde não há esse filme metálico permitem a passagem da
radiação, gerando sobre o filme fotossensível os padrões necessários para as
etapas seguintes de produção dos circuitos integrados.
A deposição do metal sobre a lâmina de vidro é feita pelos processos de
evaporação[7], ou sputtering[7]. A espessura desses filmes metálicos pode ser da
ordem de 800Å[8]
As máscaras utilizadas na produção de circuitos são feitas de uma forma que
não contenham nenhum tipo de defeito estrutural em ambas as superfícies, assim
como em sua estrutura interna, além de possuir um alto nível de transmissão óptica,
para que haja a menor quantidade de radiação absorvida pelo material durante a
exposição do resiste. Por se tratar de um processo que usa radiações, qualquer
defeito na estrutura atômica da máscara poderá gerar barreiras para essa radiação
atravessar as máscaras, e com isso não transferir as imagens de forma fiel ao que
foram projetadas.
Todos esses cuidados devem ser levados em consideração ao se produzir
uma máscara, para que haja uma alta resolução do processo de exposição, baixas
taxas de defeitos e ser opticamente compatível com os equipamentos de exposição,
resistes, processos de limpeza e deposição.
Há dois tipos de máscaras, as de campo claro e as de campo escuro. As
máscaras de campo claro permitem a maior passagem da luz, por possuírem poucas
regiões cobertas pelo metal. As máscaras de campo escuro têm a maior parte de
sua área coberta por metal, tendo poucas regiões em que a luz possa passar. A
Figura 4 mostra como são esses tipos de máscaras.
Figura 4 - a) Máscara de corpo claro; b) máscara de corpo escuro
18
2.7 Expositora / Alinhadora
O alinhamento e a exposição são feitos por equipamentos específicos para
cada tipo de radiação utilizada. O nome genérico desse equipamento é fotoexpositor
ou fotoalinhador. Nesse trabalho será mostrado o funcionamento de um
fotoalinhador que emite radiação ultravioleta. Outros equipamentos com
características próprias podem emitir radiação de raios-X[8], feixe de elétrons[8] ou
mesmo feixe de íons[8]. Cada um desses tipos de processos será melhor descrito
mais a frente.
Além de possuírem um sistema único de emissão de radiação, cada
equipamento alinhador/expositor deve possuir um conjunto óptico especifico.
A Figura 5 mostra um esquema de um equipamento.
Figura 5 - Esquema básico de uma fotoalinhadora
19
2.8 Tipos de exposição
Existem três métodos principais de transferir opticamente as geometrias que
se deseja de uma máscara até o substrato recoberto com o filme fotossensível, são
eles: a impressão por contato, proximidade e projeção. A Figura 6 mostra cada
método de forma esquemática.
Figura 6 - Esquema de três técnicas litográficas[9]
A exposição por contato tem sido utilizada desde o início da fabricação de
CI´s, no meio da década de 1970. O princípio dessa técnica é fazer com que a
máscara toque o substrato recoberto com resiste, e assim receber a incidência da
radiação. Antes de haver o contato, um alinhamento entre máscara e lâmina deve
ser feito, e após o alinhamento estiver bem executado, o contato deve ser feito e por
fim a exposição será executada. Essa técnica é usada para processos que não
contenham alta densidade de dispositivos e consegue atingir medidas de até 1µm[8]
Dependendo do tipo de resiste utilizado, pode atingir valores menores para os
padrões.
Esse contato, quando freqüente, podrá causar muitos problemas para as
máscaras, camada de resiste ou em ambos ao mesmo tempo. Por ser um contato
físico, parte do filme pode ficar sobre a máscara, alterando a resolução do sistema
ou a uniformidade da exposição. Esses problemas causam variações no tamanho
dos padrões transferidos e erros durante o alinhamento.
O processo de exposição por proximidade é a evolução natural do processo
por contato, com seus equipamentos conhecidos como máquinas de contato suave.
20
O sistema não difere muito do sistema por contato e o que o torna diferente é um
mecanismo, que distância a máscara do filme de resiste, fazendo com que as
máscaras tenham uma vida útil maior e não gerem problemas devido à sujeita.
A distância entre máscara e resiste pode causar problemas de definição das
imagens, já que há uma dispersão natural da luz até alcançar o resiste. Ao mesmo
tempo esse contato suave ou distanciamento reduz muito o número de defeitos
associados a resistes danificados. Normalmente a distância típica entre máscara e
substrato é de 20-50µm[8], e assim nesse processo a resolução mínima pode
chegar entre 2 e 3µm[8].
Como mostrado na figura 6, o processo de exposição por projeção deve
possuir um conjunto óptico constituído por lentes e espelhos, que focalizarão as
imagens das máscaras na superfície do substrato. Por esse processo ter como
diferencial focar a luz sobre o substrato, o feixe de luz tem que percorrer toda a área
da lâmina, e assim um novo parâmetro deve ser considerado e controlado, o tempo
de varredura.
Uma desvantagem desse processo é o tempo de varredura que o sistema
necessita para percorrer toda área do substrato, não tornando esse processo muito
usado em escala industrial. Outros problemas encontrados são: a distorção da luz,
defeitos induzidos pelas máscaras quando há poeira ou sujeira sobre elas e
prováveis defeitos do vidro utilizado para produzir as máscaras.
A técnica por projeção permite a estruturação de superfícies curvas, aliada à
possibilidade de fazer impressões diretamente nas superfícies "sem contato" estão
entre as principais qualidades dessa técnica.
2.9 Revelação
Após o substrato completar as etapas de alinhamento e de exposição à
radiação, formando áreas sensibilizadas e não sensibilizadas, esse substrato deverá
passar pela revelação. Há dois processos de revelação, o úmido que é o processo
mais difundido e o processo seco, que vem sendo muito usado e tem substituído o
processo úmido em processos que requerem melhores resoluções de largura de
linha[9].
21
A revelação é outra etapa crítica na litografia, pois é um processo difícil de ser
controlado e medido. Durante esse processo deseja-se: manter a espessura original
do filme não exposto (quando o resiste é o positivo), o tempo de revelação deve ser
curto e quando revelado, o filme não pode sofrer distorções e por fim as dimensões
específicas dos padrões devem ser transferidas e reproduzidas com exatidão[9].
O sucesso da revelação depende do tipo de resiste utilizado, já que cada tipo
tem suas particularidades estruturais e também dependerá dos mecanismos de
exposição.
O resiste negativo, quando sensibilizado torna-se resistente à solução
reveladora. A taxa de revelação entre as regiões sensibilizadas e não sensibilizadas
é alta. Soluções de xileno são usadas como solvente e seguido de enxágüe em
solução n-butil acetato, para que não haja a absorção de solvente pelo fotorresiste.
Quando o resiste usado é o positivo, o processo de revelação funciona ao
contrário do resiste negativo, ou seja, as regiões sensibilizadas saem e as que não
foram sensibilizadas ficam. Em condições ideais, todo o resiste sensibilizado deve
ser retirado das lâminas.
O resiste positivo é revelado com soluções alcalinas em água. As soluções
alcalinas podem ser o hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio
Outro fator muito importante na revelação é o tempo de exposição. Se o
tempo de exposição não for muito bem controlado, resultados não esperados podem
ocorrer, a Figura 7 expõe claramente essa idéia, mostrando resultados após
diferentes tempos de exposição, sendo esse tempo curto ou longo. O tipo de resiste
utilizado é o negativo.
22
Figura 7 - Resultados após revelação[5]
A Figura 8 mostra um quadro mostrando as possibilidades da litografia somente modificando o tipo de resistes e tipo de máscara.
Figura 8 - Resultados obtidos com os tipos de resiste e máscara[10]
23
2.10 Tipos de Litografia
Figura 9 - Tipos de litografia[11]
O ponto mais importante no processo litográfico é a resolução do processo.
Essa resolução nos mostra até que ponto o processo será capaz de produzir
geometrias de acordo com os projetos. Na litografia, essa capacidade de projetar
imagens tem sido usada por anos, e desde seu início as medidas das estruturas vêm
sendo diminuídas e com isso, diferentes tipos de radiação são utilizadas para atingir
as necessidades. Além da utilização de radiações com comprimentos de onda
menores, novos sistemas ópticos e resistes fazem com que a litografia consiga
transferir padrões com medidas cada vez menores
Há casos de litografia que necessitam de processos mais específicos, isso fez
com que o processo litográfico necessitasse de novos tipos de tecnologia para suprir
essas necessidades e estender a capacidade de transferir padrões além dos limites
do processo fotolitográfico.
As tecnologias mais conhecidas e que têm sido utilizadas e pesquisadas são:
litografia óptica (OL), litografia por feixe de elétrons (ELB)[8], litografia por raio-X[8] e
litografia por feixe de íons[8].
Cada uma dessas tecnologias será explicada a seguir.
24
2.10.1 Litografia óptica
A litografia óptica é o processo mais utilizado em escala industrial devido ao
alto conhecimento do processo e grande poder de reprodutibilidade. No início, essa
tecnologia utilizava comprimentos de onda entre (365 a 405) nm, permitindo
resoluções entre (500 a 600) µm nos anos 90[12]. Atualmente, com a melhoria do
processo, os comprimentos de onda usados são menores, entre (248 a 193) nm[12].
Essa radiação é produzida por uma lâmpada de mercúrio, é concentrada por um
sistema de lentes e chega até o substrato contendo um filme de resiste, assim
sensibilizando-o.
Na Figura 10 é mostrado o espectro de luz e suas subdivisões em função de
freqüência e comprimento de onda. Também se pode ter a idéia como evoluiu o
sistema de litografia óptica.
Figura 10 - Espectro de radiações[11]
Desde seu início, essa técnica tinha data para ser descontinuada e
substituída por algo diferente. Mas como a tecnologia dos sistemas ópticos, dos
materiais fotossensíveis e dos tipos de radiação utilizadas, faz com que atualmente
continue sendo utilizada, conseguindo atingir resoluções de até 45nm[13].
A Figura 11 nos mostra como evoluiu a tecnologia no tempo e como o
espectro de radiação utilizada.
25
Figura 11 - Evolução de tecnologia[4]
2.10.2 Litografia por feixe de elétrons
O processo litográfico por feixe de elétrons, ou EBL como é mais conhecido,
tem como princípio formar imagens sobre um substrato utilizando um feixe de
elétrons. No início, essa técnica era usada utilizando um microscópio por varredura
de feixe de elétrons comercial.
Com essa técnica, não foi necessário muito tempo até se perceber as
vantagens sobre o processo de litografia óptica. Inicialmente, o principal fator que
diferenciou as duas técnicas foi a produção de imagens menores que as
conseguidas na litografia óptica sem necessitar de máscara. Com a evolução da
técnica, consegue-se produzir imagens entre 100 e 250Å[14]. Um esquema desse
sistema é mostrado na Figura 12.
26
Figura 12 - Esquema de um sistema de litografia por feixe de elétrons[9]
No entanto, esse processo possui desvantagens, assim não permitindo o seu
uso em ambiente de produção em larga escala. A principal desvantagem é o tempo
que é necessário para se expor uma determinada região. Como o processo é feito
por varredura, ou seja, ponto a ponto, o feixe deve passar por toda a extensão da
máscara, e dependendo do tamanho, pode levar minutos ou até mesmo horas. E por
fim, o preço do processo é bem elevado, pois o sistema de controle do feixe de
elétrons é bem complexo e caro.
A resolução desse processo tem limitações devido à dispersão da radiação
ser direta sobre o resiste e indireta pelo substrato. Isso acarreta na exposição de
regiões aonde não se quer expor
Por se tratar de um processo que não é usado em larga escala na indústria,
mas produzindo resultados muito bons essa técnica é usada principalmente na
produção de fotomáscaras para os processos litográficos diversos.
2.10.3 Litografia por raios X
A litografia por raios-X, ou XRL comumente chamada, tem o seu princípio
similar ou processo da litografia óptica. Nesse caso, o raio X é usado como radiação
que será incidido diretamente sobre um substrato com fotorresiste. A utilização do
raio-X tem como principal vantagem o comprimento de onda desse tipo de radiação,
27
que é duas ordens de grandeza menor que a radiação ultravioleta[15], usada no
processo fotolitográfico. A Figura 13 ilustra como é o sistema.
Figura 13 - a. Sistema exposição com alinhamento; b. Expositora por raio-X[9]
Litografia por raios-X tem um custo alto, porque boa parte desse custo está no
equipamento que gera o raio X, normalmente um synchrotron. Dependendo do
equipamento, o custo por hora de trabalho, pode chegar a centenas de dólares e o
investimento inicial para aquisição de equipamentos na ordem de milhões de
dólares.
Atualmente esse processo tem como desafio se firmar como processo
industrial, já que experimentalmente tem-se conseguido bons resultados com
demonstrações de resoluções menores que 100 nm[16].
28
2.10.4 Litografia por feixe de íons
Existem 3 tipos de litografia por feixe de íons, são eles:
• Focused Ion Beam Lithography
• Masked Ion Beam Lithography
• Ion Projection Lithography
Essa técnica é uma variação do processo feito pela litografia por feixe de
elétrons, somente utilizando um feixe de íons ao invés de elétrons. Mais conhecido
como FIBL, Focused Ion Beam Lithography. Essa variação do processo também
chega ao esquemático do processo que também é parecido com um microscópico
de varredura por feixe de elétrons, assim emitindo um feixe de íons sobre a
superfície de um substrato que tem um filme sensível aos tipos de íons que serão
incididos.
O princípio da litografia por projeção iônica consiste de um feixe de íons hélio,
gerados pela ionização do gás. Tal feixe é dirigido e modificado por um sistema de
lentes eletrostáticas, o qual permite projetar sobre a placa de silício um feixe quatro
vezes mais fino que a fonte. Essa técnica utiliza íons de átomos leves (hidrogênio,
hélio), podendo também funcionar com elementos como o argônio ou o xenônio.
As vantagens desse processo; os resistes são mais sensíveis devido as
massas desses íons serem maiores, não penetrarão em profundidade como os
elétrons, há a possibilidade de corrosão e implantação sem máscaras e o feixe pode
ser focado sobre linhas finas.
29
3 Etapas de processo no LSI
Esse capítulo tem como objetivo apresentar todo o processo de litografia
óptica usado no Laboratório de Sistemas Integráveis da Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo (LSI-EPUSP). Por ser um processo usado em ambiente
laboratorial, quando comparado ao processo industrial poderá resultar na falta de
etapas. Outro motivo pela descrição mais especifica do processo óptico é porque o
equipamento de estudo é uma fotoalinhadora de radiação UV
O processo será descrito a partir do momento em que a lâmina termina de
receber o processo de limpeza e segue para o seu primeiro processo litográfico.
Todas as etapas descritas nesse capitulo poderão ser executadas mais de uma vez
durante a fabricação dos circuitos, sofrendo algumas modificações. A Figura 14
mostra um diagrama com a seqüência de um processo litográfico.
Figura 14 - Etapas do processo litográfico[9]
3.1 Deposição do Fotorresiste
3.1.1 Desidratação
Inicialmente, as lâminas de silício devem receber um processo chamado de
limpeza completa que visa retirar o máximo de contaminantes e impurezas
orgânicas, metálicas, contidas na superfície das lâminas, para que essas
substâncias não alterem o os processos de fabricação.
30
Como o processo de limpeza é um processo que utiliza soluções líquidas para
remover cada tipo de contaminante, uma quantidade de água ou outra solução pode
permanecer sobre as lâminas.
É sabido que o álcool tem função de desidratar as regiões onde ele é
aplicado, assim O objetivo dessa etapa é de retirar o máximo de resíduos líquidos
que possam ter ficado sobre a lâmina depois do processo de limpeza. Isso é feito
depositando álcool, que no laboratório é utilizado o Iso 2-Propanol com grau VLSI.
As lâminas devem ser colocadas sobre uma base que será rotacionada. O
equipamento utilizado para executar essa rotação é chamado de spinner, que é um
dispositivo que possui controle de velocidade e de tempo de rotação, importantes
para a etapa de deposição dos filmes como o promotor de aderência e do polímero
fotossensível, que serão descritos mais a frente. Com a rotação, o álcool depositado
sobre a lâmina será espalhado por toda a superfície e rapidamente evaporado.
3.1.2 Preparação das Lâminas
Antes de aplicar o resiste, materiais que melhoram a interface entre o silício e
resistem chamados de promotores de aderência. Eles são usados principalmente se
há umidade na superfície do silício. O resiste positivo não adere muito bem à
superfície do silício[10] nessa situação e assim o promotor de aderência é muito
usado.
No LSI-EPUSP, o material promotor de aderência utilizado é o
Hexametildissilazana(HMDS).
Após a deposição do HMDS sobre a lâmina de silício, ela será rotacionada
para promover um filme bem homogêneo sobre toda a superfície e induzir a
permanência de uma camada bem fina sobre essa superfície.
3.1.3 Deposição do Resiste
O resiste deve ser depositado agora, uma vez que toda a preparação foi
executada para que haja a melhora adesão entre silício e polímero.
31
Usando o mesmo equipamento, o spinner, uma quantidade de resiste é
colocada sobre a lâmina que novamente é rotacionada, para permanências de filmes
espessos, velocidades de rotação baixas são utilizadas, já para que filmes finos
permaneçam sobre a lâmina, velocidades altas devem ser utilizadas. A quantidade
de resiste depositado e o tipo de resiste também influenciam na espessura do filme
resultante desse processo.
3.2 Pré-cura
Pre bake ou soft bake, são os termos utilizados para a etapa que tem como
objetivo remover o máximo de solvente contido na solução do resiste previamente
depositado e preparar esse mesmo filme para a etapa de alinhamento e exposição.
A retirada de solvente visa também o endurecimento do filme resistivo e
melhorar as ligações de interface silício resiste. A lâmina é colocada sobre um hot
plate, ou prato quente, que é uma chapa transfere o calor gerado por resistências
para as lâminas. O tempo de permanência do substrato sobre a chapa é indicado
pelo fabricante do resiste, para que o filme não tenha sua estrutura danificada pelo
calor e assim prejudique o restante do processo litográfico.
3.3 Alinhamento/Exposição
Terminado o processo de deposição do filme fotossensível, a lâmina deve ser
colocada no equipamento fotoalinhador. Uma máscara será colocada sobre a lâmina
e assim receber a radiação, que nesse caso é a radiação de raios ultravioleta.
3.4 Revelação
Para o filme de resiste ser revelado, as lâminas devem ser imersas na
solução definida pelo tipo de resiste por um determinado tempo. O tempo de
revelação varia quanto ao tempo de exposição, tipo de resistes e solução de
revelador utilizada.
No caso desse trabalho, a solução utilizada como revelador é uma solução de
hidróxido de potássio, KOH, diluída em água. A solução tem concentração de 17 g/L.
32
3.5 Cura
Também conhecida como postbaking ou hard bake, tem o propósito de
remover solvente residual, melhorar a aderência e aumentar a resistência do resiste
ao processo de corrosão.
Nessa etapa a lâmina deve ser colocada novamente no hot plate, respeitando
as condições de tempo e de temperatura recomendadas pelo fabricante do
fotorresiste, devendo ser respeitadas para que não cause algum.
33
4 Equipamento fotoalinhador AL4-2
4.1 Descrição
A fotoalinhadora AL4-2 da empresa Electronic Visions Co. é um equipamento
que executa a etapa de alinhamento e exposição das lâminas de silício após
receberem um filme de material fotossensível. Este equipamento é semi-automático,
pois a etapa de colocação de lâmina sobre o chuck e o alinhamento dessa lâmina
com a máscara são feitos manualmente.
Esse sistema é utilizado no processo de litografia óptica dentro do LSI-
EPUSP, e emite radiação ultravioleta, com λ = 340 nm, produzida através de uma
lâmpada do tipo incandescente com atmosfera de vapor de mercúrio em alta
pressão[17] para sensibilizar o fotorresiste depositado sobre a lâmina previamente.
Atualmente utiliza-se a lâmpada HBO 350W da empresa OSRAM[17].
O sistema foi adquirido entre os anos de 1997 e 1998 com o objetivo de
melhorar o processo litográfico dentro do LSI, uma vez que o este laboratório possui
outro equipamento que executa essa etapa manualmente e com algumas
características diferentes.
A alinhadora AL 4-2 é muito utilizada em pesquisas com alunos de pós-
graduação da Universidade de São Paulo (USP) e de outras instituições de ensino
superior. A Faculdade de Tecnologia do Estado de São Paulo (FATEC-SP) também
utiliza esse equipamento no curso de Materiais, Processos e Componentes
Eletrônicos (MPCE). Durante o curso, os alunos da graduação devem simular todas
as etapas de produção de micro-componentes.
34
4.2 Infra-estrutura
O equipamento necessita de condições específicas para o seu
funcionamento. Caso uma dessas condições não esteja ajustada adequadamente,
implicará no funcionamento inadequado do sistema.
A tabela 1 expõe os valores efetivos das condições de utilização do
equipamento.
Tabela 1 - Condições para a utilização da alinhadora Tensão e freqüência da rede 220 V/ 50 Hz
Potencia requerida 0,5 – 1,3 kW (dependendo da lâmpada utilizada)
Ar comprimido 5,5 bar (4,1kTorr)
Nitrogênio 6 bar (4,5 kTorr)
Vácuo 850 mBar (637.5 Torr)
Como a fotoalinhadora possui um sistema pneumático de acionamento de
válvulas, as pressões de nitrogênio (N2) e ar comprimido são essenciais. A máscara,
lâmina e o chuck são fixos através do sistema de vácuo.
A linha de ar comprimido é composta por um sistema formado por dois
compressores que mantém a pressão da linha constante em 10 bar (7,5 kTorr).
Existem 7 filtros responsáveis pela eliminação de impurezas e umidade provenientes
do sistema de compressão do ar. O diagrama esquemático dessa linha esta no
anexo A.
A pressão de nitrogênio é gerada a partir de um conjunto composto por um
tanque de nitrogênio líquido e um vaporizador, fornecendo 12 bar (9 kTorr) na saída
para toda a linha.
O vácuo utilizado no equipamento é produzido através de uma bomba
mecânica modelo E2M 1.5 da empresa Edwards[18].
35
4.3 Funcionamento resumido
Para se utilizar o equipamento fotoalinhador AL 4-2 deve-se seguir uma rotina
pré-definida. Nesse tópico será descrita essa rotina de forma resumida. No anexo B,
encontra-se o manual detalhado de utilização do sistema que foi desenvolvido
durante a manutenção do equipamento.
Inicialmente as válvulas correspondentes ao ar comprimido, nitrogênio e
vácuo são abertas, verificando os respectivos valores de pressão nos manômetros
localizados próximos a cada válvula. Para o sistema de vácuo, além da abertura da
válvula localizada entre a bomba e o equipamento, deve-se conferir se a bomba se
encontra ligada.
Após esta etapa, a chave principal (Main Switch) localizada no painel de
controle é acionada. Essa chave permite a passagem de sinais elétricos e os fluxos
dos gases por todo o equipamento.
A lâmpada utilizada no sistema possui uma fonte específica para controlar
sua potência e intensidade. Essa fonte faz a ignição da lâmpada e também controla
o seu sistema de resfriamento. O tempo de estabilização de corrente que passa pela
lâmpada é de aproximadamente 20 minutos antes de ser utilizada.
Ao pressionar a tecla POWER ON, o equipamento é efetivamente ligado e
iniciará o processo de alinhamento, com a movimentação da base que sustenta a
máscara (mask holder).
Terminada a inicialização, a máscara é ser posicionada e fixa sobre o mask
holder¸ o substrato é colocado e também fixo sobre uma base (chuck). O tempo de
exposição e o tamanho do substrato poderão ser configurados pelo usuário.
Antes de se iniciar o alinhamento, o equipamento faz a aproximação da
máscara em direção à lâmina, com o objetivo posicioná-la de tal forma que não
esteja inclinada em relação à máscara. Esse procedimento ocorre ao pressionar a
tecla W-Error no painel.
Com o conjunto máscara e lâmina devidamente posicionados, o alinhamento
é feito através de pequenos movimentos no chuck e observados por um
microscópio.
Feito o alinhamento, deve-se escolher o tipo de exposição, que nesse sistema
pode ser por contato ou por proximidade, sendo a última etapa antes da exposição.
36
Durante esse processo, uma parte do equipamento, denominada castelo, se
direciona automaticamente até a posição onde se encontra a máscara e substrato. É
recomendada a utilização de óculos protetores, já que a radiação UV prejudica a
visão.
Ao terminar a exposição, o castelo retorna a posição inicial, o mask holder se
distancia da lâmina, assim poderá ser retirada e revelada, dando seqüência no
processo de litografia.
Quando o equipamento for desligado, deve-se observar o tempo mínimo de
resfriamento da lâmpada (20min).
37
4.4 Análise dos problemas
A fotoalinhadora, como descrita no item 3.1, esteve operacional por vários
anos, sendo utilizada em diversos cursos ministrados no LSI. No início da
manutenção, a falta de documentos, esquemas elétricos, pneumáticos e manuais de
utilização detalhados dificultaram a compreensão do sistema.
O primeiro problema detectado foi no conjunto de válvulas solenóides do
equipamento. Durante a inicialização, uma destas válvulas era acionada
indevidamente e impedia a operação do equipamento.
O aparelho também apresentava um funcionamento inadequado no
deslocamento do mask holder, que é uma base metálica onde as máscaras
utilizadas são fixadas a vácuo. Esta base se movimenta perpendicularmente através
da atuação de um motor. A Figura 15 mostra a foto do mask holder no equipamento.
Figura 15 - Mask Holder
Outro problema observado estava relacionado à fonte que alimenta a
lâmpada de mercúrio, que emitia um alarme incomum ao sistema. No mesmo
sistema foi constatado um funcionamento inconstante da lâmpada.
38
4.4.1 Metodologia
A falta de documentação relativa aos procedimentos de testes e manutenção
conduziu à elaboração de uma metodologia específica para identificação e correção
dos problemas existentes no equipamento.
Uma pesquisa com todos os antigos usuários forneceu informações
importantes como tempo de exposição, freqüência de utilização e ajustes dos
diversos parâmetros de configuração. De acordo com esses dados, foi iniciado um
estudo com o objetivo de alcançar os problemas propostos.
Esta análise proporcionou o desenvolvimento de um esquema estrutural do
sistema, incluindo esquemas pneumáticos, eletrônicos e de infra-estrutura.
Estes esquemas, somados com um roteiro básico de funcionamento do
equipamento, permitiram a identificação e troca de componentes defeituosos de
forma preventiva. Seguindo esta metodologia, diversos componentes pneumáticos e
eletrônicos foram substituídos. Estes estão detalhados no item 3.5 deste trabalho.
A cada etapa resolvida, testes eram realizados mensurando-se efeito das
mudanças realizadas no funcionamento geral do equipamento.
Eliminando todos os problemas identificados, diversos processos de
alinhamento e exposição foram realizados e estudados, possibilitando a liberação do
equipamento para uso geral no LSI e para as aulas do Curso de MPCE. Estes
resultados estão expostos no item 4 deste trabalho. Um manual de utilização foi
desenvolvido e está em anexo nesse trabalho.
39
4.5 Manutenção
Segundo a metodologia descrita no item 3.4.1 foi realizado um mapeamento
do sistema eletrônico composto por uma placa principal, tratada neste trabalho como
placa mãe, e sete placas secundárias.
Foram identificados na placa mãe todos os conectores de entrada e saída de
informações, tais como sinais de vídeo, sensores, atuadores, entre outros. O
diagrama esquemático desta placa encontra-se no anexo C.
Cada placa secundária foi caracterizada, buscando-se identificar seu
funcionamento básico, função e disposição física, bem como suas conexões. Nos
anexos D-J, encontram-se os diagramas esquemáticos das placas anteriormente
citadas.
Foi realizado um estudo detalhado da placa 42DC1, que é a placa cuja função
é controlar o motor que movimenta o mask holder descrito no item 3.4. Após a
identificação dos principais circuitos integrados (CI´s) dessa placa, foram
pesquisados seus respectivos data-sheets, proporcionando uma compreensão
detalhada do circuito.
Foi gerado um diagrama elétrico com cerca de 60 a 70% das ligações dessa
placa. Durante a análise, foram identificados e trocados os transistores de potência
BD437 e BD438 que estavam com defeito.
Um procedimento especificando a seqüência lógica e duração de cada etapa
do equipamento foi desenvolvida a partir das entrevistas com antigos usuários do
equipamento. Durante o preparo deste material, foi observado um vazamento de
água no regulador de ar comprimido localizado no painel frontal da alinhadora. Este
vazamento foi proveniente do acúmulo de água na tubulação do sistema
pneumático.
Após a drenagem da água, foram adicionados filtros específicos na linha de ar
comprimido, abrangendo desde a saída dos compressores até as válvulas de
entrada do equipamento. Este sistema previne o acúmulo de água e impurezas nas
paredes na tubulação, o que pode causar o entupimento da linha de ar, prejudicando
o fluxo necessário para o funcionamento adequado da fotoalinhadora.
40
Após a limpeza e mapeamento detalhado da linha de ar comprimido, os
sensores e válvulas pneumáticas que controlam a movimentação do mask holder
foram ajustados.
Dentro do equipamento, as tubulações de ar comprimido, nitrogênio e vácuo
são centralizadas em um bloco de distribuição composto de válvulas solenóides,
reguladores de pressão, atuadores e sensores pressão e posicionamento.
Cada válvula deste bloco tem uma função específica no equipamento, e está
identificada com a sigla MV. A Figura 16 mostra, esquematicamente, o
posicionamento das válvulas.
Figura 16 - Esquema das válvulas solenóides
A válvula MV9, responsável pela movimentação do conjunto de lentes,
espelhos e lâmpada de mercúrio (denominado de castelo) apresentava
comportamento alterado e impedia a inicialização do equipamento. Seqüencialmente
a este atuador, foram identificadas duas válvulas de ajuste de pressão, bem como
dois sensores de posição responsáveis por delimitar os extremos da movimentação
horizontal do castelo. Após o ajuste das válvulas Lh align (solenóide Mv9), Lh exp
(solenóide Mv10) e dos sensores de posição, a movimentação inicial do castelo foi
normalizada.
41
Seguindo a metodologia descrita no item 3.4.1, foi realizado um detalhamento
do sistema pneumático do equipamento. Após a inicialização e com a correta
movimentação do mask holder, a máscara e a lâmina são fixas a vácuo mediante
acionamento da teclas V-mask e V-chuck, respectivamente, no painel de controle.
A movimentação do mask holder foi ajustada através das válvulas agulhas
(Mask↑ e Mask↓). Esse conjunto de válvulas é controlado pelo solenóide MV11.
Após a fixação do substrato, a base do chuck (chuck stage) é deslocada até a
posição inicial, que é sob a máscara e pressionada ativando um sensor pneumático
e permitindo a continuidade do processo.
O sensor de vácuo posicionado abaixo da base do chuck é da empresa
FESTO[19], modelo EV15/64. Se a pressão for insuficiente para ativá-lo, a
mensagem no pressure é indicada no display e o equipamento precisa ser reiniciado
através da tecla reset do painel de controle. O ajuste do switch de posição foi feito
através de seus terminais (sysin-4) localizados na placa mãe, baseando-se nos
diagramas esquemáticos desenvolvidos durante este trabalho.
Todos os procedimentos realizados envolveram o acúmulo de água no
sistema pneumático do equipamento, o que causou alteração no ajuste das válvulas,
modificando parâmetros importantes para o funcionamento básico da alinhadora.
Estes procedimentos não alteraram a ignição da lâmpada mercúrio, necessária na
etapa de exposição.
Durante o deslocamento da máscara em direção a lâmina, foi identificada
uma mensagem SOFT CONTACT ERROR no display do equipamento, impedindo o
processo de proximidade.
Quando um usuário muda o tempo de exposição, automaticamente o valor do
diâmetro da lâmina retorna a zero e T=0 aparecerá no display. A configuração do
diâmetro da lâmina corrige esse erro. O anexo B detalha esse procedimento.
A pressão que o equipamento exerce quando a máscara é levada em direção
ao substrato, é controlada pela válvula HARD CONTACT localizada no painel. O
valor nominal dessa pressão é de 930 mbar (697 Torr), mas alguns processos
poderão necessitar de valores diferentes.
O ajuste adequado desse valor evita que a máscara não se solte do mask
holder com uma pressão baixa, ou danifique o filme fotossensível com uma pressão
alta, que também poderá danificar a própria máscara.
42
A etapa de exposição compreende a incidência de radiação UV produzida por
uma lâmpada do tipo incandescente com atmosfera de vapor de mercúrio em alta
pressão[17]. Esta é alimentada por uma fonte que possui controles de intensidade
de iluminação e potência aplicada. A Figura 17 mostra uma foto da fonte da
lâmpada.
Figura 17 - Fonte
Como mencionado no item 3.4 deste trabalho, a fonte emitia um alarme
sonoro inicialmente relacionado ao sistema de refrigeração da lâmpada. Entretanto,
observou-se que a real causa deste problema era o ajuste de intensidade luminosa
que estava acima do limite proposto pelo fabricante. Isto foi identificado após a troca
da lâmpada, que estava com os contatos oxidados e não possuía controle das horas
de uso no equipamento.
A uniformidade da radiação incidida sobre a lâmina é um parâmetro
necessário para a exposição e deve ser calibrado a cada substituição de lâmpada.
Utilizando um UV-meter (medidor de radiação UV), foram identificados pontos com
valores de radiação diferentes. As medidas foram feitas utilizando pontos pré-
determinados no próprio equipamento, como indicado na Figura 18.
43
Figura 18 - Região de testes de intensidade luminosa
Baseando-se em uma lâmina de silício de 3 polegadas, os pontos 2,4,5,6 e 8
formam a região onde o substrato receberá a radiação. O posicionamento correto da
lâmpada é feito por controles no castelo, obtendo o valor médio de incidência de
25mW/cm², que é o valor nominal da lâmpada. Com esse valor estabelecido, o valor
de potência aplicada na lâmpada é de 250 W.
O tempo de vida útil da lâmpada é de aproximadamente 700 horas, no
entanto, tem uma redução de 7 horas a cada ignição (segundo contato com o
fabricante). Observou-se que após um determinado tempo de utilização do
equipamento, ocorria o desligamento indevido da mesma.
Analisando-se o castelo, foi identificado um sistema de refrigeração da
lâmpada composto por: um sensor de temperatura, tubulação de nitrogênio
direcionada e uma linha de exaustão.
O sensor de temperatura corta a alimentação da lâmpada quando um valor
específico é atingido, evitando a possível explosão devido ao superaquecimento do
sistema, além de prevenir o acionamento da lâmpada quando o castelo está aberto.
Identificou-se que a pressão de nitrogênio responsável pela refrigeração
estava sofrendo interferências de outros equipamentos dentro do laboratório,
atingindo níveis menores que o valor mínimo exigido pelo sistema (5.5 bar). Como a
linha de nitrogênio é comum para toda a sala limpa, a queda de pressão foi
percebida mediante a utilização de mais de um equipamento simultaneamente.
44
Uma linha dedicada de nitrogênio foi implementada a partir do vaporizador de
nitrogênio líquido, eliminando as interferências mencionadas.
Paralelamente, a linha de ar comprimido foi alterada com a substituição de
filtros e a elaboração de um novo painel de controle, facilitando a visualização dos
valores de pressão e drenagem do sistema.
45
5 Resultados
Nesse tópico serão mostrados alguns resultados conseguidos com a
utilização do equipamento após a manutenção.
As lâminas utilizadas possuem as seguintes características:
• Resistividade: 1-10 Ω/cm
• Diâmetro: 3” (7,62 cm)
• Orientação: <100>
• Tipo de Dopante: P/Boro
• Espessura: 13-17 Mils (330-431 µm)
O fotorresiste utilizado foi o TSMR-V90 e possui as seguintes especificações do
fabricante:
• Resolução de 1µm
• Pre bake: 90 °C / 90 seg
• Hard bake 110 °C / 90 seg
O equipamento fotoalinhador tem a capacidade de gerar padrões na ordem de
2µm.
Inicialmente, foi proposto obter a espessura de degrau obtido pelo processo
litográfico, para isso utilizou-se duas lâminas. Com isso foram medidos valores de
degrau após a revelação das regiões não sensibilizadas e novas medidas foram
executadas após o hard bake.Os parâmetros desse processo são os seguintes:
• Promotor de aderência Hexametildissilazana (HMDS), 1 mL a 2 mL
• Resiste TSMR-V90, 2 mL
• Soft bake: Temperatura: 105 °C
Tempo: 90 segundos
• Rotação: 3500 RPM
• Exposição: 10 segundos
46
• Solução reveladora de KOH (C = 17 g/L) 1:1 de água, 500ml
• Tempos de revelação Lâmina 1: 20seg
Lâmina 2: 15seg
O esquema de medida foi feito como demonstrado na figura 19. Após as
medições, as tabelas 2 e 3 mostram os valores médios dos degraus após a
revelação e após o hard bake.
Figura 19 - Pontos de medição para obtenção da espessura do filme depositado
Tabela 2 - Medida de degrau médio após revelação
Lâmina 1 Lâmina 2
Altura média (Å) 12706 12885
Tabela 3 - Medida de degrau médio após hard bake
Lâmina 1 Lâmina 2
Altura média (Å) 12153 12275
Após as medidas notou-se a diminuição média dos valores de degraus entre
as etapas de 581 Ângstrons.
Os parâmetros utilizados no processo litográfico a seguir, com 2 lâminas
de silício, foram:
• Promotor de aderência Hexametildissilazana (HMDS), 1 mL a 2 mL
• Resiste TSMR-V90, 2 mL
• Soft bake: Temperatura: 105 °C
Tempo: 90 segundos
47
• Rotação: 3500 RPM
• Exposição: 3, 6, 9 e 12 segundos
• Revelação: solução de KOH (C = 17 g/L)
Iniciando o processo de exposição, o primeiro teste visou gerar um gradiente
de exposição sobre o resiste e com isso avaliar o tempo de revelação. O esquema
da figura 20 ilustra a ordem de exposição de duas lâminas utilizadas nesse teste.
Todos os valores medidos e colocados em tabelas foram medidos em Ângstrons (Å).
Figura 20 - Gradiente de exposições
O teste de exposição teve como objetivo analisar a homogeneidade de
exposição que a lâmpada e seu sistema óptico incidem sobre as lâminas. Os tempos
de exposição foram de três segundos, onde a região 1 recebeu quatro doses de
radiação, totalizando 12 segundos de exposição e a região 4 recebeu somente uma
dose, recebendo 3 segundos de radiação.
Para analisar os degraus gerados durante a revelação, foi usado um
equipamento que move uma agulha sobre a superfície da lâmina, e com esse
sistema móvel é possível observar as diferenças de altura ao percorrer uma
distância definida. O equipamento que gera esse perfil da superfície da lâmina é
conhecido como perfilômetro.
As lâminas utilizadas durante o primeiro teste foram denominadas lâmina 1 e
2. Na Tabela 4 é mostrado os valores das alturas médias obtidas no intervalo de 2
mm de varredura na região onde os degraus foram formados.
48
Tabela 4 - Primeiro teste de exposição. Região Lâmina 1 (Å) Lâmina 2 (Å)
1 1478 1282
2 5227 6197
3 6599 5998
4 13037 12576
A lâmina 1 foi revelada em 16 segundos, e a lâmina 2 foi revelada em 14
segundos, conseguindo manter as 4 regiões de exposição.
Como a divisão das regiões para exposição foi feita utilizando pedaços de
lâminas, isso afetou a boa definição e assim não proporcionando exposição
uniforme. Isso é mostrado pela variação nos valores de degraus medidos.
O segundo teste teve como objetivo analisar diferentes tempos de exposição
com o mesmo esquema do primeiro teste, porém o tempo de revelação foi fixado em
20 segundos. Para isso duas lâminas foram utilizadas e denominadas como lâmina 3
e 4.
Tabela 5 - Segundo teste de exposições
Região Lâmina 3 (Å) Lâmina 4 (Å)
1 0 0
2 2495 2628
3 7945 8307
4 12007 11642
Não houve a possibilidade de medição de degraus na região 1 devido ao
tempo de exposição ter alto. Após a revelação das lâminas, notou-se valores mais
uniformes na lâmina 3 em relação a lâmina 4. A diferença ocorreu devido a solução
de revelador estar mais usado durante o último processo de revelação.
Para finalizar os testes com lâminas inteiras, foi proposto analisar o processo
litográfico sobre filme de alumínio. As lâminas utilizadas foram denominadas 5 e 6.
49
Tabela 6 - Terceiro teste de exposição Região Lâmina 5 (Å) Lâmina 6 (Å)
1 994 555
2 4009 3393
3 8935 6822
4 10710 10496
O filme de alumínio depositado tem aproximadamente 2000 Å.
Após observamos a uniformidade de exposição com os testes citados acima,
foi proposto caracterizar o fotorresiste TSMR-V90, por esse tipo de resiste utilizar
outros parâmetros de soft e hard bake.
Para se iniciar a caracterização do fotorresiste duas lâminas receberam o
processo litográfico até a etapa de revelação. Os parâmetros utilizados foram:
• Promotor de aderência Hexametildissilazana (HMDS), 1 mL a 2 mL
• Resiste TSMR-V90, 2 mL
• Soft bake: Temperatura: 105 °C
Tempo: 90 segundos
• Rotação: 3500 RPM
• Exposição: 3, 6, 9 e 12 segundos
• Revelação: solução de KOH (C = 17 g/L)
Antes do processo de revelação, cada lâmina foi dividida em 4 partes. Cada
parte da lâmina permaneceu um tempo específico na solução de revelador, que
variou de 8 a 12 segundos. O valor médio de cada degrau será demonstrado nas
tabelas 7 e 8.
Tabela 7 - Perfis de litografia
Grupo 1
Tempo (s) 8 10 12 14
Média (Å) 12747 13088 13122 12227
50
Tabela 8 - Perfis de litografia Grupo 2
Tempo (s) 8 10 12 14
Média (Å) 6315 7200 5485 9022
Primeiramente nota-se valores diferentes entre o grupo 1 e 2. Essa diferença
de valores é explicada pela diferença da quantidade de solução de revelador, onde a
revelação do grupo 1 foi feita com a solução utilizada nos testes de uniformidade,
portanto uma solução muito utilizada. O grupo 2 teve a solução de revelador nova,
porém numa quantidade menor.
A figura 21 mostra o resultado de revelação após 8 segundos de exposição.
Figura 21 - Tempo de revelação: 20 seg
51
A figura 22 mostra o resultado de revelação após 10 segundos de exposição.
Figura 22 - Tempo de revelação: 13 seg
52
A figura 23 mostra o resultado de revelação após 12 segundos de exposição
Figura 23 - Tempo de revelação: 16 seg
53
Após a revelação cada pedaço de lâmina recebeu o processo de corrosão seca do
silício e posteriormente o resiste foi retirado utilizando o mesmo processo. Os
parâmetros do processo foram:
• Plasma de SF6 para corrosão do
silício
V (25sccm)
P (100mTorr)
Potência (25W)
Tempo (2min)
• Plasma de O2 para corrosão do
fotorresiste
V (50sccm)
P (100mTorr)
Potência (50W)
Tempo (2min)
Os degraus medidos após a corrosão do silício estão nas tabelas 9 e 10.
Tabela 9 - Degraus após corrosão do silício
Grupo 1
Tempo (s) 8 10 12 14
Média (Å) 17458 17752 17931 16283
Tabela 10 - Degraus após corrosão do silício
Grupo 2
Tempo (s) 8 10 12 14
Média (Å) 11764 11117 8971 12351
As tabelas 11 e 12 mostram os valores de degraus após o fotorresiste ser
corroído pelo processo de corrosão seca.
Tabela 11 - Degraus após corrosão do fotorresiste
Grupo 1
Tempo(s) 8 10 12 14
Média (Å) 10794 11442 10957 10004
Tabela 12 - Degraus após corrosão do fotorresiste
Grupo 2
Tempo (s) 8 10 12 14
Média (Å) 4204 4124 3662 6820
54
Terminado o processo de corrosão, para finalizar o processo de analise e
caracterização de exposição, foi proposto o cálculo da seletividade do processo. Os
valores obtidos são determinados pela formula (3). As tabelas 13 e 14 mostram os
valores de seletividade calculados para cada tempo de exposição:
tHHHS )( 321 −−
= (3)
Onde: H1 é a medida do degrau sem corrosão
H2 é a medida do degrau medido após a corrosão do substrato
H3 é a medida do degrau medido após a corrosão do fotorresiste
t é o tempo do processo de corrosão.
Tabela 13 - Seletividade em relação ao tempo de exposição
Grupo 1
Tempo (s) 8 10 12 14
Seletividade (Å) 9415 10023 9634 9088
Tabela 14 - Seletividade em relação ao tempo de exposição
Grupo 1
Tempo (s) 8 10 12 14
Seletividade (Å) 2535 3704 2810 6267
Como último teste, foi decidido utilizar um processo de litografia de um aluno
de pós-graduação, como prova de que o sistema de exposição está funcionando de
acordo com as expectativas feitas antes de se iniciar o processo de manutenção. Os
parâmetros desse processo foram cedidos por aluno de pós-graduação Marciel
Guerino, do Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA) e serão expostos a seguir:
Etapas da fotolitografia de silício policristalino, estando o mesmo depositado
sobre óxido de silício, o qual foi crescido a partir de uma lâmina de silício.
a) secagem com álcool Isopropílico por 20 s a 3500 rpm;
b) aplicação de promotor de aderência Hexametildissilazana (HMDS) por 20 s a
3500 rpm;
c) aplicação de 1,5 mL de fotorresiste por 20 s a 3500 rpm;
d) cura de 90 s na temperatura de 105 °C;
55
e) exposição à luz ultravioleta por 12 s;
f) revelação do fotorresiste por cerca de 50 s na solução de 1 parte de água + 1
parte de KOH;
g) cura de 5 minutos a 130 °C;
Etapas posteriores:
• Corrosão do silício poly por plasma.Parâmetros:
- 25 sccm de SF6
- pressão de 100 mTorr
- Potência de 50 W
- tempo de corrosão = 7 minutos
• Retirada do fotorresiste utilizando plasma de O2 por um tempo de 4 minutos.
56
Após as etapas de corrosão, algumas fotos foram feitas e com isso pode-se
observar a qualidade do processo que teve o valor mínimo de largura de linha 50µm.
Abaixo são mostrados os resultados após a corrosão.
Figura 24 - Resultado de corrosão de silício policristalino
57
6 Conclusão
Como o objetivo principal desse trabalho foi executar a manutenção do
equipamento fotoalinhador que se encontrava danificado, pode-se afirmar que esse
objetivo foi atingido com sucesso, devido aos testes executados posteriormente a
essa manutenção mostrarem resultados satisfatórios.
No início do trabalho, houve alguns problemas quanto à documentação do
equipamento, pois essa não existia assim, em paralelo a manutenção do sistema,
alguns esquemas foram feitos, com o intuito de se montar uma documentação para
futuras manutenções, se necessário.
Para a analisar o funcionamento do equipamento, o fotorresiste TSMR-V90 foi
utilizado e caracterizado, assim produzindo padrões da ordem de 2 µm. Os tempos
de exposição e de revelação foram de 10 e 13 segundos respectivamente.
A medida de 2 µm foi alcançada também alterando as temperaturas e os
tempos de soft bake e hard bake, uma vez que os valores recomendados pelo
fabricante do fotorresiste não produziram resultados satisfatórios. As temperaturas
recomendadas pelo fabricante são de 90 °C, com tempo de 90 segundos para o soft
bake e 110 °C, com tempo de 90 segundos para o hard bake. Os tempos e
temperaturas que melhor se adequaram ao processo foram: soft bake 90 segundos
a 105 °C e hard bake 300 segundos a 130°C
Durante a manutenção, um manual de utilização do equipamento foi
desenvolvido, para que futuros usuários possam usar o sistema, assim evitando
qualquer problema decorrente da utilização inadequada.
58
7 Referências
[1] http://www.babylon.com/definition/Lithography/Portuguese
Retirado 24/06/2007
[2] http://www.glatt.com.br/tec_lito.asp
Retirado em 21/06/2007
[3] http://www.njnano.org/pasi/event/talks/cirelli.pdf
Retirado em 21/08/2007
[4] http://www.labelectron.org.br/artigos/eventech_012.pdf
Retirado em 15/11/2007
[5] http://www.memsnet.org/mems/processes/lithography.html
Retirado em 05/07/2007
[6] R. Iscoff, “Photomask and Reticle Materials Review”, Semiconductor Internatl
[7] , Sorab K., “VLSI Fabrivation Principles”, Silicon and Gallium Arsenide
[8] Madou, Marc J., “Fundamentals of Microfabrication”, The Science of
Miniaturization, second edition
[9] Wolf, Stanley and Tauber, Richard N.
“Silicon Processing for The VLSI ERA Vol.1”
[10] Zant, P. V., “Microchip Fabrication”, A practical Guide to SEMICONDUCTOR
PROCESSING
[11]http://www.ece.nus.sg/stfpage/eleaao/EE6504/2007_EE6504_Nanofabrication_1
_double.pdf
Retirado em 10/07/2007
59
[12]http://liqcryst.chemie.uni-
hamburg.de/lcionline/training/train_01/topics/2DSPT3.htm
Retirado em 10/07/2007
[13]http://www.smalltimes.com/Articles/Article_Display.cfm?Section=ARTCL&PUBLI
CATION_ID=109&ARTICLE_ID=260007&C=Feats
Retirado em 15/08/2007
[14] http://www_raith/nanolithography/nano_faqs2.html
Retirado em 14/09/2007
[15] J.G Chase and B. W. Smith, “Overview of Modern Lithography Techniques and a
MENS-Based Approach to High Thoughput Rate Electron Beam Lithography,”
[16] J. P. Silverman, “Challenges and Progress in X-ray Lithography,”
[17] http://www.msscientific.de/mercury_lamps.htm
Retirado em 30/08/2007
[18] http://www.edwardsvacuum.com/brasil/
Retirado em 03/07/2007
[19] http://www.festo.com.br
Retirado em 15/06/2007
60
Anexos
A. Diagrama da linha de ar comprimido
61
B. Manual detalhado
Rotina de funcionamento da alinhadora Al4-2 VISÃO GERAL DO EQUIPAMENTO
1- Chave MAIN SWITCH
2- Botão POWER ON
3- Botões V MASK, V CHUCK,
SEPARATION, RESET
4- Ajuste da pressão do HARD
CONTACT
5- DISPLAY do equipamento
6- Teclado da AL4-2
7- Controle das lentes objetivas
8- Lentes objetivas
9- CHUCK
10- MASK HOLDER
11- Controle de iluminação das lentes
12- Monitor do equipamento
13- Controlador do CHUCK
14- Ajuste da pressão do Nitrogênio
62
INICIALIZAÇÃO DA ALINHADORA:
1. Ligar a bomba de vácuo
A bomba esta posicionada próxima da janela da sala limpa, ao lado da alinhadora
antiga, e abrir a válvula de vácuo.
2. Abrir as válvulas do ar comprimido e do nitrogênio
Essas válvulas estão localizadas abaixo da alinhadora, num painel, e os valores de
pressão encontram-se indicados, 5,5 bar para o ar comprimido e 6 bar para o
nitrogênio.
Abra apenas as válvulas, os manômetros já estão ajustados nas respectivas
pressões.
3. LIGAR CHAVE PRINCIPAL (Main Switch)
Chave amarela que está localizada no canto superior direito do painel de controle da
alinhadora. Essa é a primeira chave a ser ligada na alinhadora e a última a ser
desligada após a utilização
63
4. FONTE
Equipamento, de cor preta, que controla a lâmpada de ultravioleta, localizada à
esquerda da alinhadora. Liga-se o equipamento na chave POWER e em seguida
pressiona-se o botão START, por alguns segundos, para ligar a lâmpada.
Displays da Fonte Nessa fonte existem dois displays, um para mostrar a potência e intensidade (direita)
da lâmpada e outro para mostrar a corrente e a tensão da lâmpada (esquerda. Antes
de qualquer exposição, a lâmpada deve ter sua corrente e tensão estabilizadas por
10 minutos. Ao se ligar a lâmpada, a tensão de trabalho máxima é de 60 V e a
corrente máxima é de 5,9 A. Quando a tensão e a corrente estiverem estabilizadas,
seus valores devem ser respectivamente de 55 V e entre 3,5 a 4 A.
No display de potência da lâmpada e intensidade, a potência deve se estabilizar em
250 W e a intensidade em aproximadamente 25 mW/cm².
Após cerca de 10 minutos pode-se fazer exposição.Deixe a lâmpada UV o máximo
de tempo possível ligada. Ligar e desligar várias vezes ao dia degrada a lâmpada
rapidamente.
64
PROCEDIMENTO DE ALINHAMENTO DA MÁSCARA COM OBJETIVAS:
1. O castelo (é a torre que compreende o sistema da lâmpada) deve estar
totalmente para trás antes de iniciar o equipamento.
Caso o castelo não esteja na sua posição, aguarde até o castelo se mover ate a
posição inicial.
2. POWER ON
Pressionar a tecla POWER ON(tecla verde) no painel. Em seguida esta realiza um
procedimento de inicialização.
3. Z MOTOR aparece no display
4. O mask holder(base metálica, aonde a máscara deverá ser colocada)
sobe lentamente (entre 10 a 15s)
5. MASK LOAD aparece no display
A alinhadora possui dois teclados, o da direita acessa-se o menu de controle de
tempo de exposição, distâncias entre a máscara e o substrato, etc. Deve-se mexer
apenas no tempo de exposição, se necessário.
6. Máscara é colocada
7. Pressionando V MASK, o vácuo para prender a máscara é ligado
Ao colocar a mascara sobre o maskholder, chegar se a mesma se encontra fixa por
vácuo, aplicando um pequeno toque na máscara.
8. SUBS LOAD aparece no display
Nesse momento, o conjunto chuck stage(conjunto que contém chuck de colocação
de lâminas e micrômetros para ajustes de alinhamento da lâmina) deve estar
posicionado a frente da máscara e não abaixo.
9. A lâmina é colocada
65
10. Liga-se o vácuo da lâmina, pressionando V CHUCK
Confira se a lâmina se encontra presa ao chuck por vácuo, fazendo uma pequena
pressão com o auxilio de uma pinça. Ao se certificar da fixação da lâmina, o conjunto
chuck stage deve ser empurrado ate ser situado abaixo da mascara.
11. A base do chuck é pressionada
Ao exercer uma pressão no base do chuck stage, note um som de alivio de válvula.
Se esse som não for notado, pressione novamente ate ouvi-lo.
12. WEDGE ERROR aparece no display
13. W-ERRO é pressionado
Essa etapa é feita para que a máscara pressione a lâmina, assim promovendo um
proximidade e retirando qualquer inclinação entre mascara e lâmina.
Caso a máscara se soltar do maskholder, pressione RESET(tecla vermelha), mude a
pressão no manômetro Contact Force. A pressão mínima é de 0,95bar, mas se
necessário aumente ou diminua essa pressão. Repita esse processo até a máscara
não se soltar na etapa WEDGE ERROR.
Obs.: O tempo de exposição e a distância de separação entre máscara e lâmina
podem ser configurados a qualquer momento. O recomendado é que essas
configurações sejam feitas antes da exposição.
66
CONFIGURANDO O TEMPO DE EXPOSIÇÃO
Antes de expor sua lâmina a radiação UV, deve-se configurar o tempo dessa
exposição. Os passos são os seguintes:
1. Pressione a tecla MENU (confira se um led amarelo se acende),
2. Selecione <PROC> e pressione ENTER,
3. Selecione <EXPO> e pressione ENTER,
4. Selecione <EXP> e pressione ENTER,
5. A opção <TIME> aparecerá no display, pressione ENTER
6. TIME = .... surge no display, para alterar digite o tempo necessário e
pressione ENTER.
7. Para sair do menu, pressione MENU novamente (confira se o led amarelo se
apaga)
Obs 1.: Os tempos selecionados são em segundos, variando de 001 ate 999
segundos.
Obs 2.: Se algum erro for cometido na seqüência descrita acima, pressione MENU 2
vezes, a primeira para sair do modo de configurações e a segunda para retornar a
esse modo, já que as etapas devem ser feitas em seguida da outra.
67
CONFIGURANDO O TAMANHO DA LÂMINA: Após a escolha do tempo de exposição, deve-se configurar o tamanho da lâmina
utilizada no processo. Os passos são os seguintes:
1. Pressione a tecla MENU (confira se um led amarelo se acende),
2. Selecione <PROC> e pressione ENTER,
3. Selecione <EXPO> e pressione ENTER,
4. Selecione <PRE> e pressione ENTER,
5. A opção <SELECT> aparecerá no display, pressione ENTER
Nesse momento, surgirá no display SELECT e abaixo 6 números em seqüência, de
1 a 6. Selecione o valor 4 e pressione ENTER.
6. Para sair do menu, pressione MENU novamente (confira se o led amarelo se
apaga)
Obs 1.: Note em seu display que o valor do tempo escolhido aparecerá ao lado da
palavra TIME e o tamanho da lâmina será uma unidade menor do que a
selecionada, no caso ET será igual a 3 e não a 4. Isso não acarretará em erros
futuros.
Obs 2.: Ao configurar o tempo de exposição, note que o valor T ao lado do tempo
muda para 0, esse valor deverá ser mudado em seguida, pois se o processo
continuar ocorrerá um erro chamado SOFT CONTACT ERROR.
Obs 3.: Se algum erro for cometido na seqüência descrita acima, pressione MENU 2
vezes, a primeira para sair do modo de configurações e a segunda para retornar a
esse modo, já que as etapas devem ser feitas em seguida da outra.
68
PROCEDIMENTOS PARA EXPOSIÇÃO:
1. Tecla SEPARATION liga
2. ALIGN aparece no display
3. Quando a tecla SEPARATION é pressionado, o led apaga
Essa tecla serve para aproximar mas a lâmina da mascara, para que haja um melhor
alinhamento entre elas. Essa distancia pode ser configurada antes dessa etapa.
4. Antes da exposição (ALIGN aparece no display)
A tecla scan pode ser usada nesse instante para um melhor alinhamento entre
mascara e lâmina, pois o castelo fica solto para uma movimentação manual e com a
ajuda do microscópio, pode-se observar o que for necessário.
As teclas H-Cont e V-Cont também podem ser utilizadas. H-Cont significa Hard
Contact, isso faz com que a mascara seja forçada sobre a lâmina para haver um
melhor contato, já usando o V-Cont ou Vaccum Contact, assim através do vácuo
formado entre máscara e lâmina proporcionando o contato sob a lâmina.
Caso a máscara se soltar do maskholder ao escolher uma das opções de contato,
pressione reset e siga as instruções a partir da etapa WEDGE ERROR.
5. Após a tecla EXP ser pressionada, o castelo se movimentará para frente
6. Após a exposição, o castelo se movimentar para trás
7. Quando o castelo retorna o ponto inicial
8. O processo retorna para a etapa de colocação da lâmina, SUBS LOAD
69
DESLIGANDO O EQUIPAMENTO
Após a utilização do equipamento, alguns cuidados devem ser tomados. Primeiro
deve ser desligar a alinhadora somente no botão POWER ON. Isso é importante,
pois como o resfriamento desse equipamento é feito por nitrogênio, e desligando o
Main Switch, esse fluxo se encerrará. A fonte deve ser desligada e ligada após o
uso, para que a lâmpada continue recebendo o fluxo de nitrogênio. O tempo mínimo
que a lâmpada precisa para ser resfriada e religada e de 20 minutos. Se esse tempo
não for respeitado, a lâmpada não ligará novamente.
SEQUÊNCIA DE DESLIGAMENTO EQUIPAMENTO: 1. POWER ON
2. Desligue e ligue a fonte
3. Após 20min (tempo mínimo para resfriamento da lâmpada), coloque o MAIN
SWITCH na posição OFF
4. Feche a válvula do ar comprimido
5. Feche a válvula do nitrogênio
6. Feche a válvula da bomba de vácuo
7. Desligue a bomba de vácuo
70
C. Diagrama esquemático da placa mãe
D. Placa secundária nº1
71
E. Placa secundária nº2
F. Placa secundária nº3
72
G. Placa secundária nº4
H. Placa secundária nº5
73
I. Placa secundaria nº6
J. Placa secundária nº7
74
