MANUTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DO EQUIPAMENTO FOTOALINHADOR AL4-2

FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SO PAULO

Carlos Alberto Ribeiro de Arajo

MANUTENO E CARACTERIZAO DO EQUIPAMENTO FOTOALINHADOR AL4-2

So Paulo

2007



Trabalho de Concluso de Curso

apresentado Faculdade de Tecnologia do

Estado de So Paulo para obteno do

ttulo de Tecnlogo em Materiais, Processos

e Componentes Eletrnicos.

So Paulo

2007



Trabalho de Concluso de Curso

apresentado Faculdade de Tecnologia do

Estado de So Paulo para obteno do

ttulo de Tecnlogo em Materiais, Processos

e Componentes Eletrnicos.

Orientador:

Prof Dr. Luis da Silva Zambom

Co-orientador:

Tecg Alexandre Marques Camponucci

So Paulo

2007

DEDICATRIA

Dedico este trabalho aos

meus pais Aluizo e Marta,

assim como a todos os meus

familiares e amigos.

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais, Marta e Aluizo, pelo apoio constante durante todo o meu

perodo de estudos.

Ao prof Dr. Luis da Silva Zambom, coordenador do curso de Materiais,

Processo e Componentes Eletrnicos MPCE/FATEC, pela disponibilidade e

dedicada ateno durante o perodo da dissertao.

Ao Tecg Alexandre Marque Camponucci, pelos ensinamentos e conselhos

durante o processo pesquisa da dissertao.

prof Me. Silvia Wapke Graf, pelo incentivo constante e apoio.

Ao prof Dr. Nilton Itiro Morimoto, pela oportunidade e condies oferecidas

realizao do trabalho.

Aos meus colegas de trabalho do Laboratrio de Sistemas Integrveis da

Escola Politcnica da Universidade de So Paulo LSI-EPUSP, pela ateno e

colaborao.

Aos demais familiares, por sempre terem acreditado em mim.

Aos meus amigos, por estarem ao meu lado nos momentos difceis e por

sempre me motivarem a alcanar meus objetivos.

RESUMO

O processo litogrfico uma das etapas mais importantes no processo de fabricao

dispositivos em microeletrnica, por ser uma das etapas mais executadas durante

esse processo. Por conta disso, uma viso geral do processo mostrada

inicialmente nesse trabalho. A etapa tem como objetivo, transferir geometrias de um

meio para a superfcie do substrato. A transferncia feita utilizando uma mscara,

que contm as geometrias que se deseja transferir. Sobre o substrato, uma camada

de material fotossensvel depositada e aps ser sensibilizada pela incidncia de

radiao emitida por um equipamento fotoalinhador, deve ser removida, e assim

permitindo a continuidade do processo de fabricao. Neste trabalho, ser mostrada

a manuteno do equipamento fotoalinhador AL4-2, localizado na Sala Limpa do

Laboratrio de Sistemas Integrveis da Escola Politcnica da Universidade de So

Paulo que se encontrava fora de uso. Por no possuir qualquer documentao

tcnica, inicialmente foi feita uma investigao dos problemas que o equipamento

apresentava junto a antigos usurios. Em paralelo a essa pesquisa, um

levantamento da infra-estrutura necessria para o funcionamento ideal do

equipamento foi feito, assim como um novo manual de utilizao teve de ser

elaborado. O material fotossensvel utilizado foi o TSMR-V90 e com isso alguns

testes foram propostos para atestar o funcionamento do sistema e liber-lo para uso

do laboratrio. Com o sistema operando, foram obtidas linhas superiores a 5m

utilizando os parmetros recomendados pelo fabricante do resiste. Como esses

valores estavam muito acima do esperado, novos parmetros foram utilizados at se

alcanar medidas entre 2 e 3 m, que demonstraram o bom funcionamento do

sistema e com isso permitindo a sua utilizao no laboratrio.

Palavras-chave: Litografia, Fotorresiste, Alinhamento.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Tipos de litografia ...................................................................................... 14Figura 2 - Espectro de radiaes .............................................................................. 16Figura 3 - Evoluo de tecnologia ............................................................................. 17Figura 4 - Esquema de um sistema de litografia por feixe de eltrons ...................... 18Figura 5 - a. Sistema exposio com alinhamento; b. Expositora por raio-X ............ 19Figura 6 - Tipos de resiste quanto ao resultado aps revelao ............................... 21Figura 7 - Resultados aps revelao ....................................................................... 23Figura 8 - Resultados obtidos .................................................................................... 23Figura 9 - a) Mscara de corpo claro; b) mscara de corpo escuro .......................... 25Figura 10 - Evoluo do processo litogrfico ............................................................. 26Figura 11 - Tcnicas litogrficas ................................................................................ 27Figura 12 - Alinhamento entre mscara e substrato .................................................. 30Figura 13 - Esquema bsico de uma fotoalinhadora ................................................. 31Figura 14 - Etapas do processo litogrfico ................................................................ 32Figura 15 Esquemtico de um spinner .................................................................. 33Figura 16 Equipamento fotoalinhador .................................................................... 36Figura 17 Identificao das partes ......................................................................... 37Figura 18 - Mask Holder ............................................................................................ 41Figura 19 - Esquema das vlvulas solenides .......................................................... 43Figura 20 - Fonte ....................................................................................................... 45Figura 21 - Regio de testes de intensidade ............................................................. 46Figura 22 - Pontos de medio ................................................................................. 49Figura 23 - Gradiente de exposies ........................................................................ 50Figura 24 - Tempo de revelao: 20 s ....................................................................... 54Figura 25 - Tempo de revelao: 13 s ....................................................................... 55Figura 26 - Tempo de revelao: 16 s ....................................................................... 56Figura 27 - Resultado de corroso de silcio policristalino ......................................... 59

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Vantagens e desvantagens ..................................................................... 28Tabela 2 - Condies para a utilizao da alinhadora ............................................... 38Tabela 3 - Medida de degrau mdio aps revelao ................................................ 49Tabela 4 - Medida de degrau mdio aps hard bake ................................................ 49Tabela 5 - Primeiro teste de exposio. .................................................................... 51Tabela 6 - Segundo teste de exposio .................................................................... 51Tabela 7 - Terceiro teste de exposio ..................................................................... 52Tabela 8 - Perfis de litografia ..................................................................................... 53Tabela 9 - Perfis de litografia ..................................................................................... 53Tabela 10 - Degraus aps corroso do silcio ........................................................... 57Tabela 11 - Degraus aps corroso do silcio ........................................................... 57Tabela 12 - Degraus aps corroso do fotorresiste .................................................. 57Tabela 13 - Degraus aps corroso do fotorresiste .................................................. 57Tabela 14 - Seletividade em relao ao tempo de exposio ................................... 58Tabela 15 - Seletividade em relao ao tempo de exposio ................................... 58

SMARIO

1 Introduo ......................................................................................................... 111.1 Objetivos do trabalho .................................................................................. 111.2 Apresentao do trabalho ........................................................................... 12

2 Fundamentos tericos ..................................................................................... 132.1 Origem da litografia ..................................................................................... 132.2 Processo litogrfico em microeletrnica...................................................... 132.3 Tipos de litografia ........................................................................................ 14

2.3.1 Litografia ptica .................................................................................... 152.3.2 Litografia por feixe de eltrons ............................................................. 172.3.3 Litografia por raios X ............................................................................ 192.3.4 Litografia por feixe de ons ................................................................... 20

2.4 Tipos de resistes ......................................................................................... 202.5 Revelao ................................................................................................... 222.6 Tipo de mscaras ....................................................................................... 242.7 Resoluo ................................................................................................... 252.8 Tipos de exposio ..................................................................................... 272.9 Alinhamento ................................................................................................ 292.10 Expositora / Alinhadora ............................................................................... 30

3 Etapas de processo no LSI ............................................................................. 323.1 Limpeza do substrato .................................................................................. 323.2 Deposio do Fotorresiste .......................................................................... 33

3.2.1 Utilizao de lcool .............................................................................. 333.2.2 Deposio do promotor de aderncia .................................................. 343.2.3 Colocao do fotorresiste .................................................................... 34

3.3 Pr cura ...................................................................................................... 343.4 Exposio ................................................................................................... 353.5 Revelao ................................................................................................... 353.6 Cura ............................................................................................................ 353.7 Corroso ..................................................................................................... 353.8 Retirada do resiste ...................................................................................... 35

4 Equipamento fotoalinhador AL4-2 .................................................................. 36

4.1 Descrio .................................................................................................... 364.2 Infra-estrutura ............................................................................................. 384.3 Funcionamento resumido ............................................................................ 394.4 Anlise dos problemas ................................................................................ 40

4.4.1 Metodologia ......................................................................................... 414.5 Manuteno ................................................................................................ 42

5 Testes da fotoalinhadora ................................................................................. 486 Concluso ......................................................................................................... 617 Referncias ....................................................................................................... 62Anexos ..................................................................................................................... 65

A. Diagrama da linha de ar comprimido ................................................................. 65B. Manual detalhado .............................................................................................. 66C. Diagrama esquemtico da placa me ............................................................... 76D. Placa secundria n1 ........................................................................................ 77E. Placa secundria n2......................................................................................... 77F. Placa secundria n3 ......................................................................................... 78G. Placa secundria n4 ........................................................................................ 78H. Placa secundria n5 ........................................................................................ 79I. Placa secundaria n6 .......................................................................................... 79J. Placa secundria n7 ......................................................................................... 80

11

1 Introduo

A cada dia percebemos que os equipamentos utilizam a eletrnica para torn-

los mais confiveis e fornecer resultados mais rpidos. Com o avano da tecnologia,

esses circuitos esto tomando formas menores e devido ao processo produtivo, os

tornam bem mais acessveis.

Hoje em dia muito difcil viver sem a eletrnica e o seu processo de

diminuio de tamanho e convergncia de tecnologias. Tudo est tendendo para

aparelhos que executam muitas funes, com velocidades de troca de informaes

maiores e com dimenses fsicas menores.

Tudo isso s pode ser feito com a miniaturizao dos componentes

eletrnicos utilizados nesses circuitos e tambm pelo volume de produo. Como

sabido, na indstria de componentes eletrnicos, so utilizadas muitas etapas de

processo para se fabricar um circuito integrado. Conforme esses circuitos vo

diminuindo, o processo se torna mais complexo. Como a produo basicamente

feita por mquinas, o custo inicial de uma nova tecnologia alto, devido ao tempo e

ao valor necessrios para se desenvolver essa nova tecnologia, no entanto quanto

mais se produz, menor vai se tornar o custo dessa produo.

Um dos desafios para a indstria de microeletrnica como produzir mais em

menos tempo, componentes mais rpidos, que consumam menos energia e com

dimenses menores.

1.1 Objetivos do trabalho

Nesse trabalho ser mostrada a manuteno do equipamento fotoalinhador

AL4-2 localizado na Sala Limpa do Laboratrio de Sistema Integrveis da

Universidade de So Paulo.

Em paralelo manuteno, um manual de utilizao do sistema foi elaborado e

alguns esquemas eltricos e pneumticos foram produzidos para a montagem de

uma documentao do equipamento.

Com o trmino na manuteno do sistema, testes foram propostos para a

certificao da manuteno e atestar o retorno do sistema para o uso do laboratrio.

12

1.2 Apresentao do trabalho

Este trabalho est dividido em 7 captulos, apresentados da seguinte forma:

No captulo 2 mostra um panorama geral sobre o processo litogrfico. Nesse captulo sero mostrados os tipos de litografias, resistes, mscaras, exposies,

resoluo do processo e outros pontos importantes do processo. O processo que

ter mais nfase nesse trabalho a litografia por radiao UV.

O captulo 3 mostra de forma sucinta as etapas de processo utilizadas no processo litogrfico da Sala Limpa.

Seguindo pelo captulo 4, este ir mostrar detalhadamente como foi feita a manuteno do equipamento, abordando os problemas encontrados e quais foram

as solues encontradas para cada problema.

O captulo 5 mostrar os testes feitos com o equipamento aps o termino da manuteno e seus resultados.

Terminando pelo captulo 6, este apresenta as principais concluses deste trabalho.

Ao final desse trabalho, alguns anexos foram colocados para demonstrar alguns

esquemas que foram de suma importncia durante a manuteno do sistema.

Neste trabalho alguns termos esto na lngua de origem devido ao fato de

possurem tradues, mas no causaro m compreenso do texto onde esto

inseridos.

13

2 Fundamentos tericos

2.1 Origem da litografia

Litografia (do grego , de -lithos [pedra] e -grafin [grafia, escrita]) um tipo de gravura. Essa tcnica de gravura envolve a criao de

marcas (ou desenhos) sobre uma matriz (pedra calcria) com um lpis gorduroso[1].

Essa tcnica foi inicialmente estudada e executada por Simon Schmidt[2],

professor bvaro que viveu no final do sculo XVIII. A tcnica utilizava pedras como

matrizes para cpias de imagens de plantas, mapas, etc. Na mesma poca, Alois

Senefelder[1] foi considerado o criador do processo litogrfico, uma vez que ele foi a

pessoa que padronizou o processo como um todo. Aps essa padronizao, a

tcnica propagou-se pelo continente europeu.

Portanto, a ao de transferncia de padres considerada uma forma de

impresso e por isso uma das inovaes tecnolgicas mais importantes

desenvolvidas na histria humana.

2.2 Processo litogrfico em microeletrnica

Por se tratar de dimenses submicromtricas, o processo litogrfico em

microeletrnica tem um tratamento diferenciado em relao ao processo

desenvolvido no sculo XVIII. A essncia do processo a mesma, porm os

materiais e a quantidade de etapas so totalmente diferentes[1].

Em microeletrnica, o processo de transferncia no difere do processo

inicialmente desenvolvido por Schmidt[1] e Senefelder[2], mas a base desse

processo est em se fazer passar luz atravs de uma mscara, uma espcie de

estncil (mtodo muito utilizado antigamente para reproduzir cpias de documentos).

A mscara possui, na verdade, um desenho, em escala real ou aumentada do

que dever ser o componente, parte do componente ou do circuito que se quer

produzir na lmina de silcio. Por meio de um complexo conjunto de lentes, as

formas impressas na mscara so transferidas sobre a lmina de silcio, j recoberto

14

pelo polmero sensvel radiao. O material que utilizado como base para as

formas que se deseja transferir para o substrato chamado de fotorresiste. Esse

material um polmero que recebendo determinado tipo de radiao tem sua

estrutura qumica modificada, ou sensibilizada, para posterior remoo com uma

soluo bsica ou solvente orgnico mais conhecido como revelador. Os

fotorresistes so conhecidos tambm como resistes e so classificados de acordo

com o resultado obtido aps a revelao.

A litografia muito importante para a indstria de microeletrnica, por ser

realizada diversas vezes no processo de produo. Essa etapa considerada um

limitante no processo, pois uma vez executada de forma inadequada, implicar no

funcionamento inadequado dos componentes produzidos e at mesmo a perda de

todo um lote de produo.

2.3 Tipos de litografia

Figura 1 - Tipos de litografia[3]

O ponto mais importante no processo litogrfico a resoluo do processo.

Essa resoluo nos mostra at que ponto o processo ser capaz de produzir

geometrias de acordo com os projetos. Na litografia, essa capacidade de projetar

imagens tem sido usada por anos, e desde seu incio as medidas das estruturas vm

sendo diminudas e com isso, diferentes tipos de radiao so utilizadas para atingir

as necessidades. Alm da utilizao de radiaes com comprimentos de onda

15

menores, novos sistemas pticos e resistes fazem com que a litografia consiga

transferir padres com medidas cada vez menores

H casos de litografia que necessitam de processos mais especficos, isso fez

com que o processo litogrfico necessitasse de novos tipos de tecnologia para suprir

essas necessidades e estender a capacidade de transferir padres alm dos limites

do processo fotolitogrfico.

As tecnologias mais conhecidas e que tm sido utilizadas e pesquisadas so:

litografia ptica (OL), litografia por feixe de eltrons (ELB), litografia por raio-X e

litografia por feixe de ons[4].

Cada uma dessas tecnologias ser explicada a seguir.

2.3.1 Litografia ptica

A litografia ptica o processo mais utilizado em escala industrial devido ao

alto conhecimento do processo e grande poder de reprodutibilidade. No incio, essa

tecnologia utilizava comprimentos de onda entre (365 a 405) nm, permitindo

resolues entre (500 a 600) m nos anos 90[5]. Atualmente, com a melhoria do

processo, os comprimentos de onda usados so menores, entre (248 a 193) nm[5].

Essa radiao produzida por uma lmpada de mercrio, concentrada por um

sistema de lentes e chega at o substrato contendo um filme de resiste, assim

sensibilizando-o.

Na Figura 2 mostrado o espectro de luz e suas subdivises em funo de

freqncia e comprimento de onda. Tambm se pode ter a idia como evoluiu o

sistema de litografia ptica.

16

Figura 2 - Espectro de radiaes[3]

Desde seu incio, essa tcnica tinha data para ser descontinuada e

substituda por algo diferente. Mas como a tecnologia dos sistemas pticos, dos

materiais fotossensveis e dos tipos de radiao utilizadas, faz com que atualmente

continue sendo utilizada, conseguindo atingir resolues de at 45nm[6].

A Figura 3 nos mostra como evoluiu a tecnologia no tempo e como o espectro

de radiao utilizada.

17

Figura 3 - Evoluo de tecnologia[7]

2.3.2 Litografia por feixe de eltrons

O processo litogrfico por feixe de eltrons, ou EBL como mais conhecido,

tem como princpio formar imagens sobre um substrato utilizando um feixe de

eltrons. No incio, essa tcnica era usada utilizando um microscpio por varredura

de feixe de eltrons comercial.

Com essa tcnica, no foi necessrio muito tempo at se perceber as

vantagens sobre o processo de litografia ptica. Inicialmente, o principal fator que

diferenciou as duas tcnicas foi a produo de imagens menores que as

conseguidas na litografia ptica sem necessitar de mscara. Com a evoluo da

tcnica, consegue-se produzir imagens entre 100 e 250[8]. Um esquema desse

sistema mostrado na Figura 4.

18

Figura 4 - Esquema de um sistema de litografia por feixe de eltrons[9]

No entanto, esse processo possui desvantagens, assim no permitindo o seu

uso em ambiente de produo em larga escala. A principal desvantagem o tempo

que necessrio para se expor uma determinada regio. Como o processo feito

por varredura, ou seja, ponto a ponto, o feixe deve passar por toda a extenso da

mscara, e dependendo do tamanho, pode levar minutos ou at mesmo horas. E por

fim, o preo do processo bem elevado, pois o sistema de controle do feixe de

eltrons bem complexo e caro.

A resoluo desse processo tem limitaes devido disperso da radiao

ser direta sobre o resiste e indireta pelo substrato. Isso acarreta na exposio de

regies aonde no se quer expor.

Por se tratar de um processo que no usado em larga escala na indstria,

mas produzindo resultados muito bons essa tcnica usada principalmente na

produo de fotomscaras para os processos litogrficos diversos.

19

2.3.3 Litografia por raios X

A litografia por raios-X, ou XRL comumente chamada, tem o seu princpio

similar ou processo da litografia ptica. Nesse caso, o raio X usado como radiao

que ser incidido diretamente sobre um substrato com fotorresiste. A utilizao do

raio-X tem como principal vantagem o comprimento de onda desse tipo de radiao,

que duas ordens de grandeza menor que a radiao ultravioleta[10], usada no

processo fotolitogrfico. A Figura 5 ilustra como o sistema.

Figura 5 - a. Sistema exposio com alinhamento; b. Expositora por raio-X[9]

Litografia por raios-X tem um custo alto, porque boa parte desse custo est no

equipamento que gera o raio X, normalmente um synchrotron. Dependendo do

equipamento, o custo por hora de trabalho, pode chegar a centenas de dlares e o

investimento inicial para aquisio de equipamentos na ordem de milhes de

dlares.

Atualmente esse processo tem como desafio se firmar como processo

industrial, j que experimentalmente tem-se conseguido bons resultados com

demonstraes de resolues menores que 100 nm[11].

20

2.3.4 Litografia por feixe de ons

Existem 3 tipos de litografia por feixe de ons, so eles:

Focused Ion Beam Lithography Masked Ion Beam Lithography Ion Projection Lithography

Essa tcnica uma variao do processo feito pela litografia por feixe de

eltrons, somente utilizando um feixe de ons ao invs de eltrons. Mais conhecido

como FIBL, Focused Ion Beam Lithography. Essa variao do processo tambm

chega ao esquemtico do processo que tambm parecido com um microscpico

de varredura por feixe de eltrons, assim emitindo um feixe de ons sobre a

superfcie de um substrato que tem um filme sensvel aos tipos de ons que sero

incididos.

O princpio da litografia por projeo inica consiste de um feixe de ons hlio,

gerados pela ionizao do gs. Tal feixe dirigido e modificado por um sistema de

lentes eletrostticas, o qual permite projetar sobre a placa de silcio um feixe quatro

vezes mais fino que a fonte. Essa tcnica utiliza ons de tomos leves (hidrognio,

hlio), podendo tambm funcionar com elementos como o argnio ou o xennio.

As vantagens desse processo; os resistes so mais sensveis devido as

massas desses ons serem maiores, no penetraro em profundidade como os

eltrons, h a possibilidade de corroso e implantao sem mscaras e o feixe pode

ser focado sobre linhas finas.

2.4 Tipos de resistes

O resiste ou material fotossensvel um polmero que ao receber uma

radiao diretamente tem sua estrutura qumica totalmente modificada. Antes de ser

exposto, ele deve permitir seu espalhamento por toda a superfcie da lmina, assim

produzindo camadas finas e ter um controle do processo qumico durante a

exposio.

21

Um dos tipos de resiste o resiste positivo que ao ser sensibilizado pela

radiao, tem sua estrutura qumica modificada de tal forma a reagir com o revelador

durante o processo de revelao. Duas famlias de resistes so bem conhecidas, o

Polimetilmetacrilato (PMMA)[12,13], que possui um componente e o resiste composto

por dois componentes (DQN), um ester diazoquinona fotoativo (DQ) e uma resina

fenlica novolak (N) [12,13].

O outro tipo de resiste, o negativo, tem o comportamento oposto ao positivo,

tendo sua estrutura modificada de tal forma a no reagir com o revelador durante o

processo de revelao. A Figura 6 mostra as imagens reveladas com cada tipo de

resiste:

Figura 6 - Tipos de resiste quanto ao resultado aps revelao[14]

Para que haja a melhor transferncia dos padres projetados na mscara

sobre a lmina, um fator muito importante a resoluo das imagens que sero

transferidas para a lmina.

22

2.5 Revelao

Aps o substrato completar as etapas de alinhamento e de exposio

radiao, formando reas sensibilizadas e no sensibilizadas, esse substrato dever

passar pela revelao. H dois processos de revelao, o mido que o processo

mais difundido e o processo seco, que ainda se mantm no estagio de estudos[4].

Esse processo pode ser executado de duas formas, uma por imerso e outra

por spray. A revelao por imerso o mtodo que as lminas so imersas num

banho contendo soluo reveladora, por um perodo de tempo, a uma determinada

temperatura e sofrendo agitao constante. O processo por spray o mtodo onde

a soluo de revelador pulverizada por sobre as lminas[4].

A revelao outra etapa crtica na litografia, pois um processo difcil de ser

controlado e medido. Durante esse processo deseja-se: manter a espessura original

do filme no exposto, o tempo de revelao deve ser curto e quando revelado, o

filme no pode sofrer distores e por fim as dimenses especficas dos padres

devem ser transferidas e reproduzidas com exatido[9].

O sucesso da revelao depende do tipo de resiste utilizado, j que cada tipo

tem suas particularidades estruturais e tambm depender dos mecanismos de

exposio.

Solues orgnicas so usadas como solvente para efetuar revelao dos

fotorresistes negativos, e tem como principal solvente o xileno, porm quase

qualquer solvente orgnico pode ser usado[4].

A maioria dos resistes positivos so revelados em solues alcalinas

moderadas. Os reveladores que so comumente usados so hidrxido de potssio

ou sdio (KOH ou NaOH), hidrxido de tetrametilamnia (TMAH), cetonas ou

acetatos[4].

Outro fator muito importante na revelao o tempo de exposio. Se o

tempo de exposio no for muito bem controlado, distores das estruturas que se

desejou transferir podem ocorrer. A Figura 7 expe claramente essa idia,

mostrando resultados aps diferentes tempos de exposio. O tipo de resiste

utilizado o negativo.

23

Figura 7 - Resultados aps revelao[15]

A Figura 8 mostra as possibilidades da litografia somente modificando o tipo

de resistes e tipo de mscara.

Figura 8 - Resultados obtidos[16]

24

2.6 Tipo de mscaras

Mscaras como so conhecidas, so ferramentas que possuem as

geometrias necessrias para se produzir componentes eletrnicos especficos e

circuitos integrados (CI).

O material utilizado para a produo das mscaras normalmente vtreo.

Alguns tipos de vidros so usados como os a base de sdio, os borossilicatos e o

quartzo. O quartzo o material mais utilizado na produo de mscaras por permitir

a passagem de radiaes prximas do Ultra-Violeta Profundo (deep UV), mesmo

tendo o seu valor de produo mais caro que o processo com outros tipos de

materiais. Com o incio da produo de quartzo sinttico[17], esse se estabeleceu

como principal material utilizado para se produzir as mscaras, devido ao menor

custo de produo.

Os materiais que sero utilizados sobre as placas de vidro podem ser o cromo

e o xido de ferro. Esses metais tm a funo de refletir a radiao incidida sobre a

lmina e as regies onde no h esse filme metlico permitem a passagem da

radiao, gerando sobre o filme fotossensvel os padres necessrios para as

etapas seguintes de produo dos circuitos integrados.

A deposio do metal sobre a lmina de vidro feita pelos processos de

evaporao[18], ou sputtering[18]. A espessura desses filmes metlicos pode ser da

ordem de 800[4]

As mscaras utilizadas na produo de circuitos so feitas de uma forma que

no contenham nenhum tipo de defeito estrutural em ambas as superfcies, assim

como em sua estrutura interna, alm de possuir um alto nvel de transmisso ptica,

para que haja a menor quantidade de radiao absorvida pelo material durante a

exposio do resiste. Por se tratar de um processo que usa radiaes, qualquer

defeito na estrutura atmica da mscara poder gerar barreiras para essa radiao

atravessar as mscaras, e com isso no transferir as imagens de forma fiel ao que

foram projetadas.

Todos esses cuidados devem ser levados em considerao ao se produzir

uma mscara, para que haja uma alta resoluo do processo de exposio, baixas

taxas de defeitos e ser opticamente compatvel com os equipamentos de exposio,

resistes, processos de limpeza e deposio.

25

H dois tipos de mscaras, as de campo claro e as de campo escuro. As

mscaras de campo claro permitem a maior passagem da luz, por possurem poucas

regies cobertas pelo metal. As mscaras de campo escuro tm a maior parte de

sua rea coberta por metal, tendo poucas regies em que a luz possa passar. A

Figura 9 mostra como so esses tipos de mscaras.

Figura 9 - a) Mscara de corpo claro; b) mscara de corpo escuro

2.7 Resoluo

Quando o termo resoluo (R) usado, isso quer dizer sobre a habilidade do

processo ptico de distinguir objetos com espaamento bem prximo. Em

microeletrnica, especificamente refere-se resoluo mnima do processo

litogrfico, que a medida mnima de uma linha ou geometria que todo o sistema

pode produzir, englobando o tipo de resiste utilizado, o comprimento de onda da

radiao incidida e do conjunto ptico que o equipamento possui.

Para se compreender melhor o que limite de resoluo utiliza-se a equao

1, conhecida como equao de Rayleigh:

NAkR *1 (1)

Nessa equao, NA o valor da abertura numrica do sistema ptico que o

equipamento possui, o comprimento de onda da radiao usada e 1k uma constante que depende do resiste utilizado, da tecnologia do processo e da tcnica

26

usada para formar as imagens. Tipicamente utilizam-se valores de 1k entre 0,5 at 0,8 e valores de NA entre 0,5 e 0,6.

O ngulo formado pelo eixo ptico e os raios mais externos ainda cobertos

pela objetiva a medida da abertura numrica. O valor da abertura numrica est

diretamente relacionado com o ndice de refrao do meio por onde a radiao

projetada[19].

Analisando a equao 1, nota-se uma relao matemtica entre R e , esta diretamente proporcional. J a relao entre R e NA inversamente proporcional,

uma vez que K1 constante do resiste utilizado.

Para se ter uma idia da evoluo do processo litogrfico e de sua resoluo,

Figura 10 e mostra a diminuio do comprimento de onda da radiao utilizada ao

longo dos anos.

Figura 10 - Evoluo do processo litogrfico[7]

Para se obter resolues cada vez menores, deve-se variar o comprimento de

onda, com isso tipos de radiaes ou feixe de ons diferentes podem ser utilizados.

Outras variveis para a diminuio das resolues seriam a modificao dos

sistemas pticos, assim modificando o NA e por fim o tipo de resiste utilizado no

processo, assim variando o K1.

27

2.8 Tipos de exposio

Existem trs mtodos principais de transferir opticamente as geometrias que

se deseja de uma mscara at o substrato recoberto com o filme fotossensvel, so

eles: a impresso por contato, proximidade e projeo. A Figura 11 mostra cada

mtodo de forma esquemtica.

Figura 11 - Tcnicas litogrficas[9]

A exposio por contato tem sido utilizada desde o incio da fabricao de

CIs, no meio da dcada de 1970. O princpio dessa tcnica fazer com que a

mscara toque o substrato recoberto com resiste, e assim receber a incidncia da

radiao. Antes de haver o contato, um alinhamento entre mscara e lmina deve

ser feito, e aps o alinhamento estiver bem executado, o contato deve ser feito e por

fim a exposio ser executada. Essa tcnica usada para processos que no

contenham alta densidade de dispositivos e consegue atingir medidas de at 1m[4]

Dependendo do tipo de resiste utilizado, pode atingir valores menores para os

padres.

Esse contato, quando freqente, poder causar muitos problemas para as

mscaras, camada de resiste ou em ambos ao mesmo tempo. Por ser um contato

fsico, parte do filme pode ficar sobre a mscara, alterando a resoluo do sistema

ou a uniformidade da exposio. Esses problemas causam variaes no tamanho

dos padres transferidos e erros durante o alinhamento.

O processo de exposio por proximidade a evoluo natural do processo

por contato, com seus equipamentos conhecidos como mquinas de contato suave.

28

O sistema no difere muito do sistema por contato e o que o torna diferente um

mecanismo, que distancia a mscara do filme de resiste, fazendo com que as

mscaras tenham uma vida til maior e no gerem problemas devido a impurezas.

A distncia entre mscara e resiste pode causar problemas de definio das

imagens, j que h uma disperso natural da luz at alcanar o resiste. Ao mesmo

tempo esse contato suave ou distanciamento reduz muito o nmero de defeitos

associados a resistes danificados. Normalmente a distncia tpica entre mscara e

substrato de 20-50m[4], e assim nesse processo a resoluo mnima pode

chegar entre 2 e 3m[4].

Como mostrado na Figura 11, o processo de exposio por projeo deve

possuir um conjunto ptico constitudo por lentes e espelhos, que focalizaro as

imagens das mscaras na superfcie do substrato. Por esse processo ter como

diferencial focar a luz sobre o substrato, o feixe de luz tem que percorrer toda a rea

da lmina, e assim um novo parmetro deve ser considerado e controlado, o tempo

de varredura.

Uma desvantagem desse processo o tempo de varredura que o sistema

necessita para percorrer toda rea do substrato, no tornando esse processo muito

usado em escala industrial. Outros problemas encontrados so: a distoro da luz,

defeitos induzidos pelas mscaras quando h poeira ou sujeira sobre elas e

provveis defeitos do vidro utilizado para produzir as mscaras.

A tcnica por projeo permite a estruturao de superfcies curvas, aliada

possibilidade de fazer impresses diretamente nas superfcies "sem contato" esto

entre as principais qualidades dessa tcnica. A Tabela 1[20] mostra um resumo

sobre as vantagens e desvantagens de cada tipo de exposio.

Tabela 1 Vantagens e desvantagens

Sistema Vantagens Desvantagens Contato Alta resoluo

Baixo custo Alta produtividade

Alta contaminao Defeitos

Proximidade Baixa contaminao Baixa resoluo Projeo Alta resoluo

Baixa contaminao Alta produtividade

Custo

29

2.9 Alinhamento

Outro ponto importante que deve ser abordado o correto posicionamento

das mscaras entre um processo e outro. Esse processo de posicionar uma

mscara sobre a lmina chamado de alinhamento.

Todos os alinhamentos devem seguir o mximo de preciso possvel, caso

contrrio trar problemas no dispositivo que ser produzido. Como o alinhamento

feito por uma mquina, algumas medidas devem ser tomadas para que o

alinhamento no interfira na produo dos circuitos integrados.

Normalmente quando feito o alinhamento segue-se um gabarito, que uma

copia dos padres desenvolvidos sobre a mscara, assim mostrando as formas que

devero ser projetadas sobre as lminas. Para auxiliar o alinhamento, estruturas

especficas tambm so impressas. Essas estruturas so chamadas de estruturas

de alinhamento, normalmente posicionadas nas extremidades das mscaras. As

estruturas de alinhamento auxiliam o operador do equipamento fotoalinhador no

momento de alinhar as lminas sob as mscaras.

Na Figura 12, temos um exemplo de como deve ser feito um alinhamento

entre substrato e mscara.

30

Figura 12 - Alinhamento entre mscara e substrato[15]

2.10 Expositora / Alinhadora

O alinhamento e a exposio so feitos por equipamentos especficos para

cada tipo de radiao utilizada. O nome genrico desse equipamento fotoexpositor

ou fotoalinhador. Nesse trabalho ser mostrado o funcionamento de um

fotoalinhador que emite radiao ultravioleta. Outros equipamentos com

caractersticas prprias podem emitir radiao de raios-X, feixe de eltrons ou

mesmo feixe de ons[4].

Alm de possurem um sistema nico de emisso de radiao, cada

equipamento alinhador/expositor deve possuir um conjunto ptico especifico.

31

A Figura 13 mostra um esquema de um equipamento.

Figura 13 - Esquema bsico de uma fotoalinhadora[21]

32

3 Etapas de processo no LSI

Esse captulo tem como objetivo apresentar todo o processo de litografia

ptica usado no Laboratrio de Sistemas Integrveis da Escola Politcnica da

Universidade de So Paulo (LSI-EPUSP). Por ser um processo usado em ambiente

laboratorial, quando comparado ao processo industrial poder resultar na falta de

etapas. Outro motivo pela descrio mais especifica do processo ptico porque o

equipamento de estudo uma fotoalinhadora de radiao UV.

O processo ser descrito a partir do momento em que a lmina termina de

receber o processo de limpeza e segue para o seu primeiro processo litogrfico.

Todas as etapas descritas nesse capitulo podero ser executadas mais de uma vez

durante a fabricao dos circuitos, sofrendo algumas modificaes. A Figura 14

mostra um diagrama com a seqncia de um processo litogrfico.

Figura 14 - Etapas do processo litogrfico[9]

3.1 Limpeza do substrato

A limpeza das lminas de silcio fundamental num processo de

microfabricao. Esta limpeza feita para remover quaisquer resduos de gordura

ou impurezas presentes na superfcie da lmina. Para garantir uma limpeza eficaz,

segue-se um processo padro[22].

Como o processo de limpeza um processo que utiliza solues lquidas para

remover cada tipo de contaminante, possvel a permanncia sobre as lminas de

certa quantidade de gua ou outra soluo.

33

3.2 Deposio do Fotorresiste

3.2.1 Utilizao de lcool

sabido que o lcool tem funo de desidratar as regies onde ele

aplicado, assim o objetivo dessa etapa de retirar o mximo de resduos lquidos

que possam ter ficado sobre a lmina depois do processo de limpeza. Isso feito

depositando lcool, que no laboratrio utilizado o Iso 2-Propanol com grau VLSI.

Utilizando um equipamento chamado spinner, que um dispositivo que

possui controle de velocidade e de tempo de rotao, importantes para a etapa de

deposio dos filmes como o promotor de aderncia e do polmero fotossensvel,

que sero descritos mais a frente. Outro fator a ser considerado a acelerao do

sistema, j que durante essa acelerao ocorre a maior parte do espalhamento do

filme depositado. Com a rotao, o lcool depositado sobre a lmina ser espalhado

por toda a superfcie e rapidamente evaporado. A Figura 15 mostra um esquema do

spinner.

Figura 15 Esquemtico de um spinner [3]

34

3.2.2 Deposio do promotor de aderncia

Antes de aplicar o resiste, materiais que melhoram a interface entre o silcio e

resiste so utilizados para promover a melhor aderncia do filme fotossensvel. Eles

so usados principalmente se h umidade na superfcie. Em geral os resistes

negativos so mais aderentes superfcie da lmina de silcio que os resistes

positivos[16].

No LSI-EPUSP, o material promotor de aderncia utilizado o

hexametildissilazana(HMDS).

Aps a deposio do HMDS sobre a lmina de silcio, ela ser rotacionada

para promover um filme bem homogneo sobre toda a superfcie e induzir a

permanncia de uma camada bem fina sobre essa superfcie.

3.2.3 Colocao do fotorresiste

O resiste deve ser depositado, uma vez que toda a preparao foi executada

para que haja a melhora a adeso entre silcio e o polmero.

Uma quantidade de resiste colocada sobre a lmina que novamente

rotacionada, para executar o espalhamento do filme sobre a lmina. A velocidade,

acelerao do sistema e viscosidade do resiste, so parmetros que ao serem

modificados, influram nesse processo, assim proporcionando filmes finos ou

espessos.

3.3 Pr-cura

Esta etapa tem como objetivo remover o mximo de solvente contido na

soluo do resiste e preparar esse mesmo filme para a etapa de alinhamento e

exposio.

A retirada de solvente visa tambm o endurecimento do filme resistivo e

melhorar as ligaes de interface silcio resiste, esse processo feito colocando as

lminas sobre uma chapa quente por um tempo determinado. O tempo de

permanncia do substrato sobre a chapa indicado pelo fabricante do resiste.

35

3.4 Exposio

Terminado o processo de deposio do filme fotossensvel, a lmina deve ser

colocada no equipamento fotoalinhador. Uma mscara ser colocada sobre a lmina

e assim receber a radiao, que nesse caso a radiao ultravioleta.

3.5 Revelao

Para o filme de resiste ser revelado, as lminas devem ser imersas na

soluo definida pelo tipo de resiste por um determinado tempo. O tempo de

revelao varia quanto ao tempo de exposio, tipo de resistes e soluo de

revelador utilizada.

No caso desse trabalho, a soluo utilizada como revelador uma soluo de

hidrxido de potssio, KOH, diluda em gua com concentrao de 17 g/l.

3.6 Cura

Tem o propsito de remover solvente residual, melhorar a aderncia e

aumentar a resistncia do resiste ao processo de corroso.

Nessa etapa, a lmina deve ser colocada novamente sobre a chapa quente,

respeitando as condies de tempo e de temperatura recomendadas pelo fabricante

do fotorresiste.

3.7 Corroso

Essa etapa tem como objetivo efetuar a remoo do filme que no foi

protegido pelo fotorresiste.

3.8 Retirada do resiste

Para finalizar a etapa litogrfica, o restante do fotorresiste deve ser removido.

36

4 Equipamento fotoalinhador AL4-2

Figura 16 Equipamento fotoalinhador

4.1 Descrio

A fotoalinhadora AL4-2 da empresa Electronic Visions Co. um equipamento

que executa a etapa de alinhamento e exposio das lminas de silcio aps

receberem um filme de material fotossensvel. Este equipamento semi-automtico,

pois a etapa de colocao de lmina sobre o chuck e o alinhamento dessa lmina

com a mscara so feitos manualmente. A Figura 17 mostra cada parte do

equipamento.

37

Figura 17 Identificao das partes

1- Chave MAIN SWITCH

2- Boto POWER ON

3- Botes V MASK, V CHUCK,

SEPARATION, RESET

4- Ajuste da presso 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 iluminao das lentes

12- Monitor do equipamento

13- Controlador do CHUCK

14- Ajuste da presso do Nitrognio

Esse sistema utilizado no processo de litografia ptica dentro do LSI-

EPUSP, e emite radiao ultravioleta, com = 340 nm, produzida atravs de uma lmpada do tipo incandescente com atmosfera de vapor de mercrio em alta

presso[23] para sensibilizar o fotorresiste depositado sobre a lmina previamente.

Atualmente utiliza-se a lmpada HBO 350W da empresa OSRAM[23].

O sistema foi adquirido entre os anos de 1997 e 1998 com o objetivo de

melhorar o processo litogrfico dentro do LSI, uma vez que o este laboratrio possui

38

outro equipamento que executa essa etapa manualmente e com algumas

caractersticas diferentes.

A alinhadora AL 4-2 muito utilizada em pesquisas com alunos de ps-

graduao da Universidade de So Paulo (USP) e de outras instituies de ensino

superior. A Faculdade de Tecnologia de So Paulo (FATEC-SP) tambm utiliza esse

equipamento no curso de Materiais, Processos e Componentes Eletrnicos (MPCE).

Durante o curso, os alunos da graduao devem simular todas as etapas de

produo de micro-componentes.

4.2 Infra-estrutura

O equipamento necessita de condies especficas para o seu

funcionamento. Caso uma dessas condies no esteja ajustada adequadamente,

implicar no funcionamento inadequado do sistema.

A Tabela 2 expe os valores efetivos das condies de utilizao do

equipamento.

Tabela 2 - Condies para a utilizao da alinhadora Tenso e freqncia da rede 220 V/ 50 Hz

Potncia requerida 0,5 1,3 kW (dependendo da lmpada utilizada)

Ar comprimido 5,5 bar (4,1kTorr)

Nitrognio 6 bar (4,5 kTorr)

Vcuo 850 mBar (637.5 Torr)

Como a fotoalinhadora possui um sistema pneumtico de acionamento de

vlvulas, as presses de nitrognio (N2) e ar comprimido so essenciais. A mscara,

lmina e o chuck so fixos atravs do sistema de vcuo.

A linha de ar comprimido composta por um sistema formado por dois

compressores que mantm a presso da linha constante em 10 bar (7,5 kTorr).

Existem 7 filtros responsveis pela eliminao de impurezas e umidade provenientes

do sistema de compresso do ar.

39

A presso de nitrognio gerada a partir de um conjunto composto por um

tanque de nitrognio lquido e um vaporizador, fornecendo 12 bar (9 kTorr) na sada

para toda a linha.

O vcuo utilizado no equipamento produzido atravs de uma bomba

mecnica modelo E2M 1.5 da empresa Edwards[24].

4.3 Funcionamento resumido

Para se utilizar o equipamento fotoalinhador AL 4-2 deve-se seguir uma rotina

pr-definida. Nesse tpico ser descrita essa rotina de forma resumida.

Inicialmente as vlvulas correspondentes ao ar comprimido, nitrognio e

vcuo so abertas, verificando os respectivos valores de presso nos manmetros

localizados prximos a cada vlvula. Para o sistema de vcuo, alm da abertura da

vlvula localizada entre a bomba e o equipamento, deve-se conferir se a bomba se

encontra ligada.

Aps esta etapa, a chave principal (Main Switch) localizada no painel de

controle acionada. Essa chave permite a passagem de sinais eltricos e os fluxos

dos gases por todo o equipamento.

A lmpada utilizada no sistema possui uma fonte especfica para controlar

sua potncia e intensidade. Essa fonte faz a ignio da lmpada e tambm controla

o seu sistema de resfriamento. O tempo de estabilizao de corrente que passa pela

lmpada de aproximadamente 20 minutos antes de ser utilizada.

Ao pressionar a tecla POWER ON, o equipamento efetivamente ligado e

iniciar o processo de alinhamento, com a movimentao da base que sustenta a

mscara (mask holder).

Terminada a inicializao, a mscara ser posicionada e fixa sobre o mask

holder o substrato colocado e tambm fixo sobre uma base (chuck). O tempo de

exposio e o tamanho do substrato podero ser configurados pelo usurio.

Antes de se iniciar o alinhamento, o equipamento faz a aproximao da

mscara em direo lmina, com o objetivo posicion-la de tal forma que no

esteja inclinada em relao mscara. Esse procedimento ocorre ao pressionar a

tecla W-Error no painel.

40

Com o conjunto mscara e lmina devidamente posicionados, o alinhamento

feito atravs de pequenos movimentos no chuck e observados por um

microscpio.

Feito o alinhamento, deve-se escolher o tipo de exposio, que nesse sistema

pode ser por contato ou por proximidade, sendo a ltima etapa antes da exposio.

Durante esse processo, uma parte do equipamento, denominada castelo, se

direciona automaticamente at a posio onde se encontra a mscara e substrato.

recomendada a utilizao de culos protetores, j que a radiao UV prejudica a

viso.

Ao terminar a exposio, o castelo retorna a posio inicial, o mask holder se

distancia da lmina, assim poder ser retirada e revelada, dando seqncia no

processo de litografia.

Quando o equipamento for desligado, deve-se observar o tempo mnimo de

resfriamento da lmpada (20min).

4.4 Anlise dos problemas

A fotoalinhadora, como descrita no item 4.1 esteve operacional por vrios

anos, sendo utilizada em diversos cursos ministrados no LSI. No incio da

manuteno, a falta de documentos, esquemas eltricos, pneumticos e manuais de

utilizao detalhados dificultaram a compreenso do sistema.

O primeiro problema detectado foi no conjunto de vlvulas solenides do

equipamento. Durante a inicializao, uma destas vlvulas era acionada

indevidamente e impedia a operao do equipamento.

O aparelho tambm apresentava um funcionamento inadequado no

deslocamento do mask holder, que uma base metlica onde as mscaras

utilizadas so fixadas a vcuo. Esta base se movimenta perpendicularmente atravs

da atuao de um motor. A Figura 18 mostra a foto do mask holder no equipamento.

41

Figura 18 - Mask Holder

Outro problema observado estava relacionado fonte que alimenta a

lmpada de mercrio, que emitia um alarme incomum ao sistema. No mesmo

sistema foi constatado um funcionamento inconstante da lmpada.

4.4.1 Metodologia

A falta de documentao relativa aos procedimentos de testes e manuteno

conduziu elaborao de uma metodologia especfica para identificao e correo

dos problemas existentes no equipamento.

Uma pesquisa com todos os antigos usurios forneceu informaes

importantes como tempo de exposio, freqncia de utilizao e ajustes dos

diversos parmetros de configurao. De acordo com esses dados, foi iniciado um

estudo com o objetivo de alcanar os problemas propostos.

Esta anlise proporcionou o desenvolvimento de um esquema estrutural do

sistema, incluindo esquemas pneumticos, eletrnicos e de infra-estrutura.

Estes esquemas, somados com um roteiro bsico de funcionamento do

equipamento, permitiram a identificao e troca de componentes defeituosos de

forma preventiva. Seguindo esta metodologia, diversos componentes pneumticos e

eletrnicos foram substitudos. Estes esto detalhados no item 4.5 deste trabalho.

42

A cada etapa resolvida, testes eram realizados mensurando-se efeito das

mudanas realizadas no funcionamento geral do equipamento.

Eliminado todos os problemas identificados, diversos processos de

alinhamento e exposio foram realizados e estudados, possibilitando a liberao do

equipamento para uso geral no LSI e para as aulas do Curso de MPCE. Estes

resultados esto expostos no item 5 deste trabalho. Um manual de utilizao foi

desenvolvido e est em anexo nesse trabalho.

4.5 Manuteno

Segundo a metodologia descrita no item 4.4.1 foi realizado um mapeamento

do sistema eletrnico composto por uma placa principal, tratada neste trabalho como

placa me, e sete placas secundrias.

Foram identificados na placa me todos os conectores de entrada e sada de

informaes, tais como sinais de vdeo, sensores, atuadores, entre outros.

Cada placa secundria foi caracterizada, buscando-se identificar seu

funcionamento bsico, funo e disposio fsica, bem como suas conexes.

Foi realizado um estudo detalhado da placa 42DC1, que a placa cuja funo

controlar o motor que movimenta o mask holder descrito no item 4.4. Aps a

identificao dos principais circuitos integrados (CIs) dessa placa, foram

pesquisados seus respectivos data-sheets, proporcionando uma compreenso

detalhada do circuito.

Foi gerado um diagrama eltrico com cerca de 60 a 70% das ligaes dessa

placa. Durante a anlise, foram identificados e trocados os transistores de potncia

BD437 e BD438 que estavam queimados. Um possvel causa dessa queima foi a

sobre carga do sistema, mas como esse problema no foi identificado quando

ocorreu, fica difcil analisar a causa real dessa queima.

Um procedimento especificando a seqncia lgica e durao de cada etapa

do equipamento foi desenvolvida a partir das entrevistas com antigos usurios do

equipamento. Durante o preparo deste material, foi observado um vazamento de

gua no regulador de ar comprimido localizado no painel frontal da alinhadora. Este

43

vazamento foi proveniente do acmulo de gua na tubulao do sistema

pneumtico.

Aps a drenagem da gua, foram adicionados filtros especficos na linha de ar

comprimido, abrangendo desde a sada dos compressores at as vlvulas de

entrada do equipamento. Este sistema previne o acmulo de gua e impurezas nas

paredes na tubulao, o que pode causar o entupimento da linha de ar, prejudicando

o fluxo necessrio para o funcionamento adequado da fotoalinhadora.

Aps a limpeza e mapeamento detalhado da linha de ar comprimido, os

sensores e vlvulas pneumticas que controlam a movimentao do mask holder

foram ajustados.

Dentro do equipamento, as tubulaes de ar comprimido, nitrognio e vcuo

so centralizadas em um bloco de distribuio composto de vlvulas solenides,

reguladores de presso, atuadores e sensores presso e posicionamento.

Cada vlvula deste bloco tem uma funo especfica no equipamento, e est

identificada com a sigla MV. A Figura 19 mostra, esquematicamente, o

posicionamento das vlvulas.

Figura 19 - Esquema das vlvulas solenides

A vlvula MV9, responsvel pela movimentao do conjunto de lentes,

espelhos e lmpada de mercrio (denominado de castelo) apresentava

44

comportamento alterado e impedia a inicializao do equipamento. Seqencialmente

a este atuador, foram identificadas duas vlvulas de ajuste de presso, bem como

dois sensores de posio responsveis por delimitar os extremos da movimentao

horizontal do castelo. Aps o ajuste das vlvulas Lh align (solenide Mv9), Lh exp

(solenide Mv10) e dos sensores de posio, a movimentao inicial do castelo foi

normalizada.

Seguindo a metodologia descrita no item 4.4.1, foi realizado um detalhamento

do sistema pneumtico do equipamento. Aps a inicializao e com a correta

movimentao do mask holder, a mscara e a lmina so fixas a vcuo mediante

acionamento da teclas V-mask e V-chuck, respectivamente, no painel de controle.

A movimentao do mask holder foi ajustada atravs das vlvulas agulhas

(Mask e Mask). Esse conjunto de vlvulas controlado pelo solenide MV11. Aps a fixao do substrato, a base do chuck (chuck stage) deslocada at a

posio inicial, que sob a mscara e pressionada ativando um sensor pneumtico

e permitindo a continuidade do processo.

O sensor de vcuo posicionado abaixo da base do chuck da empresa

FESTO[25], modelo EV15/64. Se a presso for insuficiente para ativ-lo, a

mensagem no pressure indicada no display e o equipamento precisa ser reiniciado

atravs da tecla reset do painel de controle. O ajuste do switch de posio foi feito

atravs de seus terminais (sysin-4) localizados na placa me, baseando-se nos

diagramas esquemticos desenvolvidos durante este trabalho.

Todos os procedimentos realizados envolveram o acmulo de gua no

sistema pneumtico do equipamento, o que causou alterao no ajuste das vlvulas,

modificando parmetros importantes para o funcionamento bsico da alinhadora.

Estes procedimentos no alteraram a ignio da lmpada mercrio, necessria na

etapa de exposio.

Durante o deslocamento da mscara em direo a lmina, foi identificada

uma mensagem SOFT CONTACT ERROR no display do equipamento, impedindo o

processo de proximidade.

Quando um usurio muda o tempo de exposio, automaticamente o valor do

dimetro da lmina retorna a zero e T=0 aparecer no display. A configurao do

dimetro da lmina corrige esse erro. O anexo B detalha esse procedimento.

A presso que o equipamento exerce quando a mscara levada em direo

ao substrato, controlada pela vlvula HARD CONTACT localizada no painel. O

45

valor nominal dessa presso de 930 mbar (697 Torr), mas alguns processos

podero necessitar de valores diferentes.

O ajuste adequado desse valor evita que a mscara no se solte do mask

holder com uma presso baixa, ou danifique o filme fotossensvel com uma presso

alta, que tambm poder danificar a prpria mscara.

A etapa de exposio compreende a incidncia de radiao UV produzida por

uma lmpada do tipo incandescente com atmosfera de vapor de mercrio em alta

presso[23]. Esta alimentada por uma fonte que possui controles de intensidade

de iluminao e potncia aplicada. A Figura 20 mostra uma foto da fonte da

lmpada.

Figura 20 - Fonte

Como mencionado no item 4.4 deste trabalho, a fonte emitia um alarme

sonoro inicialmente relacionado ao sistema de refrigerao da lmpada. 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 aps a troca

da lmpada, uma vez que a lmpada que era usada estava com os contatos

oxidados e no possua controle das horas de uso no equipamento.

46

As possveis causas da oxidao desses contatos foram o mal encaixe da

lmpada em seu soquete e/ou a umidade da sala limpa. O tempo de vida de uma

lmpada dessas ser melhor descrito mais adiante.

A uniformidade da radiao incidida sobre a lmina um parmetro

necessrio para a exposio e deve ser calibrado a cada substituio de lmpada.

Utilizando um UV-meter (medidor de radiao UV), foram identificados pontos com

valores de radiao diferentes. As medidas foram feitas utilizando pontos pr-

determinados no prprio equipamento, como indicado na Figura 21.

Figura 21 - Regio de testes de intensidade

Baseando-se em uma lmina de silcio de 3 polegadas, os pontos 2,4,5,6 e 8

formam a regio onde o substrato receber a radiao. O posicionamento correto da

lmpada feito por controles no castelo, obtendo o valor nominal mdio de

incidncia de radiao de 25mW/cm. Com esse valor estabelecido, o valor de

potncia aplicada na lmpada deve estar em 250 W.

47

O tempo de vida til da lmpada de aproximadamente 700 horas, no

entanto, tem uma reduo de 7 horas a cada ignio (segundo contato com o

fabricante). Observou-se que aps um determinado tempo de utilizao do

equipamento, ocorria o desligamento indevido da mesma.

Analisando-se o castelo, foi identificado um sistema de refrigerao da

lmpada composto por: um sensor de temperatura, tubulao de nitrognio

direcionada e uma linha de exausto.

O sensor de temperatura corta a alimentao da lmpada quando um valor

especfico atingido, evitando a possvel exploso devido ao superaquecimento do

sistema, alm de prevenir o acionamento da lmpada quando o castelo est aberto.

Identificou-se que a presso de nitrognio responsvel pela refrigerao

estava sofrendo interferncias de outros equipamentos dentro do laboratrio,

atingindo nveis menores que o valor mnimo exigido pelo sistema (5,5 bar). Como a

linha de nitrognio comum para toda a sala limpa, a queda de presso foi

percebida mediante a utilizao de mais de um equipamento simultaneamente.

Uma linha dedicada de nitrognio foi implementada a partir do vaporizador de

nitrognio lquido, eliminando as interferncias mencionadas.

Paralelamente, a linha de ar comprimido foi alterada com a substituio de

filtros e a elaborao de um novo painel de controle, facilitando a visualizao dos

valores de presso e drenagem do sistema.

48

5 Testes da fotoalinhadora

Nesse tpico sero mostrados alguns resultados conseguidos com a

utilizao do equipamento aps a manuteno.

As lminas utilizadas possuem as seguintes caractersticas:

Resistividade: 1-10 /cm Dimetro: 3 (7,62 cm) Orientao: Tipo de Dopante: P/Boro Espessura: 13-17 Mils (330-431 m)

O fotorresiste utilizado foi o TSMR-V90 e possui as seguintes especificaes

do fabricante:

Resoluo de 0,5 m Pr cura: 90 C / 90 s Cura: 110 C / 90 s

Com o incio dos testes, os parmetros recomendados pelo fabricante do

resiste tiveram que ser modificados devido aos valores de resoluo obtidos

superavam os 5 m, com isso resultando num processo incorreto.

O equipamento fotoalinhador tem a capacidade de gerar padres na ordem

de 2m.

Inicialmente, foi proposto obter a espessura de degrau obtido pelo processo

litogrfico, para isso utilizou-se duas lminas. Com isso foram medidos valores de

degrau aps a revelao das regies no sensibilizadas e novas medidas foram

executadas aps a cura. Nesse teste foram utilizadas duas lminas.

Os parmetros desse processo so os seguintes:

Promotor de aderncia hexametildissilazana (HMDS), 1 a 2 mL Resiste TSMR-V90, 2 mL

49

Pr cura: Temperatura: 105 C Tempo: 90 segundos

Rotao: 3500 RPM Exposio: 10 segundos Soluo reveladora de KOH (C = 17 g/l) 1:1 de gua, 500ml Tempos de revelao Lmina 1: 20seg

Lmina 2: 15seg

O esquema de medida foi feito como demonstrado na Figura 22. Aps as

medies, as Tabela 3 e Tabela 4 mostram os valores mdios dos degraus aps a

revelao e aps a cura.

Figura 22 - Pontos de medio

Tabela 3 - Medida de degrau mdio aps revelao

Lmina 1 Lmina 2

Altura mdia (m) 1,27 1,28

Tabela 4 - Medida de degrau mdio aps cura

Lmina 1 Lmina 2

Altura mdia (m) 1,21 1,22

Aps as medidas notou-se a diminuio mdia dos valores de degraus entre

as etapas de 0,06 m. A diminuio dos valores mdios de degrau entre as etapas ocorreu devido a

evaporao do solvente contido na soluo de resiste.

Os parmetros utilizados no processo litogrfico a seguir, com 2 lminas

de silcio, foram:

50

Promotor de aderncia hexametildissilazana (HMDS), 1 a 2 mL Resiste TSMR-V90, 2 mL Pr cura: Temperatura: 105 C

Tempo: 90 segundos

Rotao: 3500 RPM Exposio: 3, 6, 9 e 12 segundos Revelao: soluo de KOH (C = 17 g/l)

Iniciando o processo de exposio, o primeiro teste visou gerar um gradiente

de exposio sobre o resiste e com isso avaliar o tempo de revelao. O esquema

da Figura 23 ilustra a ordem de exposio de duas lminas utilizadas nesse teste.

Todos os valores medidos e colocados em tabelas foram medidos em micrometros

(m).

Figura 23 - Gradiente de exposies

O teste de exposio teve como objetivo analisar a homogeneidade de

exposio que a lmpada e seu sistema ptico incidem sobre as lminas. Os tempos

de exposio foram de trs segundos, onde a regio 1 recebeu quatro doses de

radiao, totalizando 12 segundos de exposio e a regio 4 recebeu somente uma

dose, recebendo 3 segundos de radiao. Nesse teste foram utilizadas 6 lminas de

silcio sendo duas delas com filme de alumnio.

Para analisar os degraus gerados durante a revelao, foi usado um

equipamento que move uma agulha sobre a superfcie da lmina, e com esse

sistema mvel possvel observar as diferenas de altura ao percorrer uma

distncia definida. O equipamento que gera esse perfil da superfcie da lmina

conhecido como perfilmetro.

51

As lminas utilizadas durante o primeiro teste foram denominadas lmina 1 e

2. Na Tabela 5 so mostrado os valores das alturas mdias obtidas no intervalo de 2

mm de varredura na regio onde os degraus foram formados.

Tabela 5 - Primeiro teste de exposio.

Regio Lmina 1 (m) Lmina 2 (m)

1 0,14 0,12

2 0,52 0,62

3 0,66 0,60

4 1,30 1,25

A lmina 1 foi revelada em 16 segundos, e a lmina 2 foi revelada em 14

segundos, conseguindo manter as 4 regies de exposio.

Como a diviso das regies para exposio foi feita utilizando pedaos de

lminas, isso afetou a boa definio e assim no proporcionando exposio

uniforme. Isso mostrado pela variao nos valores de degraus medidos.

O segundo teste teve como objetivo analisar diferentes tempos de exposio

com o mesmo esquema do primeiro teste, porm o tempo de revelao foi fixado em

20 segundos. Para isso duas lminas foram utilizadas e denominadas como lmina 3

e 4.

Tabela 6 - Segundo teste de exposio

Regio Lmina 3 (m) Lmina 4 (m)

1 0 0

2 0,24 0,26

3 0,79 0,83

4 1,20 1,16

No houve a possibilidade de medio de degraus na regio 1 devido ao

tempo de exposio ter alto. Aps a revelao das lminas, notaram-se valores mais

uniformes na lmina 3 em relao a lmina 4. A diferena ocorreu devido soluo

de revelador estar mais usada durante o ltimo processo de revelao.

A regio 1 no foi analisada devido ao tempo de revelao ter sido mal

controlado e com isso proporcionou a revelao dessa regio.

52

Para finalizar os testes com lminas inteiras, foi proposto analisar o processo

litogrfico sobre filme de alumnio. As lminas utilizadas foram denominadas 5 e 6.

Tabela 7 - Terceiro teste de exposio

Regio Lmina 5 () (m) Lmina 6 () (m)

1 0,09 0,05

2 0,40 0,33

3 0,89 0,68

4 1,07 1,05

O filme de alumnio depositado tem aproximadamente 0,2m.

Os valores obtidos com as lminas de silcio com filme de alumnio diferem

um pouco dos valores obtidos com as outras lminas devido ao espalhamento do

resiste sobre o alumnio ser maior do que sobre o silcio, assim gerando filmes mais

finos.

Aps observamos a uniformidade de exposio com os testes citados acima,

foi proposto caracterizar o fotorresiste TSMR-V90, por esse tipo de resiste utilizar

outros parmetros de pr cura e cura.

Para se iniciar a caracterizao do fotorresiste duas lminas receberam o

processo litogrfico at a etapa de revelao. Os parmetros utilizados foram:

Promotor de aderncia hexametildissilazana (HMDS), 1 mL a 2 mL Resiste TSMR-V90, 2 mL Pr cura: Temperatura: 105 C

Tempo: 90 segundos

Rotao: 3500 RPM Exposio: 3, 6, 9 e 12 segundos Revelao: soluo de KOH (C = 17 g/l)

Antes do processo de revelao, cada lmina foi dividida em 4 partes. Cada

parte da lmina permaneceu um tempo especfico na soluo de revelador, que

variou de 8 a 12 segundos. O valor mdio de cada degrau ser demonstrado nas

Tabela 8 e Tabela 9 Tabela 9 - Perfis de litografia.

53

Quando solues de revelador usadas so utilizadas, as quantidades de

resistes contidas nessas solues dificultam os processos de revelao. O volume

de soluo tambm influencia, pois as solues com menor de volume tm a

tendncia de saturar mais rapidamente que as solues com volume maior.

As quantidades diferentes de revelador foram utilizadas para evitar o

desperdcio dessas solues, mas o que no deve ser feito, pois como descrito

geram erros no processo.

Tabela 8 - Perfis de litografia

Grupo 1

Tempo (s) 8 10 12 14

Mdia (m) 1,27 1,30 1,31 1,22

Tabela 9 - Perfis de litografia

Grupo 2

Tempo (s) 8 10 12 14

Mdia (m) 0,63 0,72 0,54 0,90

Primeiramente notam-se valores diferentes entre o grupo 1 e 2. Essa

diferena de valores explicada pela diferena da quantidade de soluo de

revelador, onde a revelao do grupo 1 foi feita com a soluo utilizada nos testes

de uniformidade, portanto uma soluo muito utilizada. O grupo 2 teve a soluo de

revelador nova, porm numa quantidade menor.

54

A Figura 24 mostra o resultado de revelao aps 8 segundos de exposio.

Figura 24 - Tempo de revelao: 20 s

55



56



57

Aps a revelao cada pedao de lmina recebeu o processo de corroso

seca do silcio e posteriormente do resiste. Os parmetros do processo foram:

Plasma de SF6 para corroso do silcio

V (25sccm)

P (100mTorr)

Potncia (25W)

Tempo (2min)

Plasma de O2 para corroso do fotorresiste

V (50sccm)

P (100mTorr)

Potncia (50W)

Tempo (2min)

Os degraus medidos aps a corroso do silcio esto nas Tabela 10 e Tabela

11 sem a remoo do resiste.

Tabela 10 - Degraus aps corroso do silcio

Grupo 1

Tempo (s) 8 10 12 14

Mdia (m) 1,74 1,77 1,79 1,62

Tabela 11 - Degraus aps corroso do silcio

Grupo 2

Tempo (s) 8 10 12 14

Mdia (m) 1,17 1,11 0,89 1,23

As Tabela 12 e Tabela 13 mostram os valores de degraus aps o fotorresiste

ser corrodo pelo processo de corroso seca.

Tabela 12 - Degraus aps corroso do fotorresiste

Grupo 1

Tempo(s) 8 10 12 14

Mdia (m) 1,07 1,14 1,09 1,00

Tabela 13 - Degraus aps corroso do fotorresiste

Grupo 2

Tempo (s) 8 10 12 14

Mdia (m) 0,42 0,41 0,36 0,68

58

Terminado o processo de corroso, para finalizar o processo de analise e

caracterizao de exposio, foi proposto o clculo da seletividade do processo. Os

valores obtidos so determinados pela formula (3). As Tabela 14 e Tabela 15

mostram os valores de seletividade calculados para cada tempo de exposio:

tHHH

S)( 321 (3)

Onde: H1 a medida do degrau sem corroso

H2 a medida do degrau aps a corroso do substrato

H3 a medida do degrau aps a corroso do fotorresiste

t o tempo do processo de corroso.

Tabela 14 - Seletividade em relao ao tempo de exposio

Grupo 1

Tempo de exposio (s) 8 10 12 14

Seletividade (m/min) 0,94 1,00 0,96 0,90

Tabela 15 - Seletividade em relao ao tempo de exposio

Grupo 2

Tempo de exposio(s) 8 10 12 14

Seletividade (m/min) 0,25 0,37 0,28 0,62

Como ltimo teste, foi decidido utilizar um processo de litografia cedido pelo

aluno de doutorado Marciel Guerino, do Instituto Tecnolgico da Aeronutica (ITA)

de exposio est funcionando de acordo com as expectativas feitas antes de se

iniciar o processo de manuteno. Os parmetros desse processo foram:

Etapas da fotolitografia de silcio policristalino, estando o mesmo depositado

sobre xido de silcio, o qual foi crescido a partir de uma lmina de silcio.

a) secagem com lcool Isoproplico por 20 s a 3500 rpm;

b) aplicao de promotor de aderncia hexametildissilazana (HMDS) por 20 s a

3500 rpm;

c) aplicao de 1,5 mL de fotorresiste por 20 s a 3500 rpm;

d) cura de 90 s na temperatura de 105 C; e) exposio luz ultravioleta por 12 s;

59

f) revelao do fotorresiste por cerca de 50 s na soluo de 1 parte de gua + 1

parte de KOH;

g) cura de 5 minutos a 130 C;

Etapas posteriores:

Corroso do silcio poli por plasma.Parmetros: - 25 sccm de SF6

- Presso de 100 mTorr

- Potncia de 50 W

- Tempo de corroso = 7 minutos

Retirada do fotorresiste utilizando plasma de O2 por um tempo de 4 minutos. Aps as etapas de corroso, algumas fotos foram feitas e com isso pode-se

observar a qualidade do processo que teve o valor mnimo de largura de linha 50m.

Abaixo so mostrados os resultados aps a corroso.

Figura 27 - Resultado de corroso de silcio policristalino

60

O processo acima foi utilizado como demonstrao do funcionamento do

equipamento pela qualidade da transferncia das geometrias observadas na Figura

27. Nela podemos observar primeiramente a resoluo do processo que foi de 50m

(a unidade est errada na figura graas a um erro contido na mscara), outro ponto

a ser observado o contorno das linhas serem contnuos e bem definidos, tanto nas

estruturas quanto na legenda de cada estrutura, assim como as formas transferidas.

Na figura, tambm pode ser observado o contraste entre as linhas que

permaneceram aps os processos de corroso e o substrato.

61

6 Concluso

Como o objetivo principal desse trabalho foi executar a manuteno do

equipamento fotoalinhador que se encontrava danificado, pode-se afirmar que esse

objetivo foi atingido com sucesso, devido aos testes executados posteriormente a

essa manuteno mostrarem resultados satisfatrios.

No incio do trabalho, houve alguns problemas quanto documentao do

equipamento, pois essa no existia assim, em paralelo a manuteno do sistema,

alguns esquemas foram feitos, com o intuito de se montar uma documentao para

futuras manutenes, se necessrio.

Para analisar o funcionamento do equipamento, o fotorresiste TSMR-V90 foi

utilizado e caracterizado, assim produzindo padres da ordem de 2 m. Os tempos

de exposio e de revelao foram de 10 e 13 segundos respectivamente.

A medida de 2 m foi alcanada tambm alterando as temperaturas e os

tempos de pr cura e cura, uma vez que os valores recomendados pelo fabricante

do fotorresiste no produziram resultados satisfatrios, valores de resoluo acima

de 5 m. As temperaturas recomendadas pelo fabricante so de 90C com tempo de

90 segundos para a pr-cura, e de 110 C com tempo de 90 segundos para a cura.

Os tempos e temperaturas que melhor se adequaram ao processo foram: pr-cura

90 segundos a 105 C e cura 300 segundos a 130C

Durante a manuteno, um manual de utilizao do equipamento foi

desenvolvido, para que futuros usurios possam usar o sistema, assim evitando

qualquer problema decorrente da utilizao inadequada.

62

7 Referncias

[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.ece.nus.sg/stfpage/eleaao/EE6504/2007_EE6504_Nanofabrication_1_

double.pdf


[4] Madou, Marc J., Fundamentals of Microfabrication, The Science of

Miniaturization, second edition

[5]http://liqcryst.chemie.uni-hamburg.de/lcionline/training/train_01/topics/2DSPT3.htm


[6]http://www.smalltimes.com/Articles/Article_Display.cfm?Section=ARTCL&PUBLIC

ATION_ID=109&ARTICLE_ID=260007&C=Feats


[7] http://www.labelectron.org.br/artigos/eventech_012.pdf


[8] http://www_raith/nanolithography/nano_faqs2.html


[9] Wolf, Stanley and Tauber, Richard N.

Silicon Processing for The VLSI ERA Vol.1

[10] J.G Chase and B. W. Smith, Overview of Modern Lithography Techniques and a

MENS-Based Approach to High Thoughput Rate Electron Beam Lithography,

63

[11] J. P. Silverman, Challenges and Progress in X-ray Lithography,

[12]http://www2.ece.jhu.edu/faculty/andreou/495/2003/LectureNotes/Photolithograph

yII.pdf


[13]http://www.iue.tuwien.ac.at/phd/kirchauer/node30.html


[14] http://www.njnano.org/pasi/event/talks/cirelli.pdf


[15] http://www.memsnet.org/mems/processes/lithography.html


[16] Zant, P. V., Microchip Fabrication, A practical Guide to SEMICONDUCTOR

PROCESSING

[17] R. Iscoff, Photomask and Reticle Materials Review, Semiconductor Internatl

[18] Sorab K., VLSI Fabrivation Principles, Silicon and Gallium Arsenide

[19]http://www.biologico.sp.gov.br/biologico/v65_1_2/galetti.PDF


[20]http://mesonpi.cat.cbpf.br/e2006/graduacao/pdf_g7/Aula3%20-%20CBPF%20-

%202006%20-%20nanofabricacao.pps


[21]Harriott, Loyd R., Limits of Lithography,

http://www.lsi.usp.br/~acseabra/pos/5838_files/TheLithoLimits.pdf


64

[22]http://www.ccs.unicamp.br/cursos/fee107/rca.html


[23] http://www.msscientific.de/mercury_lamps.htm


[24] http://www.edwardsvacuum.com/brasil/


[25] http://www.festo.com/StartPage/Default.aspx


65

Anexos

A. Diagrama da linha de ar comprimido

66

B. Manual detalhado

VISO GERAL DO EQUIPAMENTO

15- Chave MAIN SWITCH

16- Boto POWER ON

17- Botes V MASK, V CHUCK,

SEPARATION, RESET

18- Ajuste da presso do HARD

CONTACT

19- DISPLAY do equipamento

20- Teclado da AL4-2

21- Controle das lentes objetivas

22- Lentes objetivas

23- CHUCK

24- MASK HOLDER

25- Controle de iluminao das lentes

26- Monitor do equipamento

27- Controlador do CHUCK

28- Ajuste da presso do Nitrognio

67

CHECK IN

As etapas a seguir devem ser conferidas antes da utilizao do sistema. Caso haja

algum problema em alguma etapa, entrar em contato com os responsveis pelo

laboratrio.

Ao entrar no laboratrio conferir:

1. Vlvula de vcuo fechada;

2. Bomba de vcuo desligada;

3. Vlvula de nitrognio fechada;

4. Vlvula de ar comprimido fechada;

5. Reservatrio do manmetro de ar comprimido;

6. Chave geral (MAIN SWITCH) do equipamento desligada;

7. Fonte desligada;

INICIALIZAO DA ALINHADORA:

1. Ligar a bomba de vcuo (A);

A bomba est posicionada prxima da janela da sala limpa, ao lado da alinhadora

antiga.

2. Abrir a vlvula de vcuo (B);

68

3. Abrir as vlvulas do ar comprimido e do nitrognio;

Essas vlvulas esto localizadas abaixo da alinhadora, num painel, e os valores de

presso encontram-se indicados, 5,5bar para o ar comprimido e 6bar para o

nitrognio.

Abra apenas as vlvulas, pois os manmetros j esto ajustados nas respectivas

presses.

4. LIGAR CHAVE PRINCIPAL (Main Switch);

Chave amarela que est localizada no canto superior direito do painel de controle da

alinhadora.

69

5. FONTE;

Equipamento que controla a lmpada de mercrio, localizada esquerda da

alinhadora. Liga-se o equipamento na chave POWER e em seguida pressiona-se o

boto START por alguns segundos, para ligar a lmpada.

Displays da Fonte Nessa fonte existem dois displays, um para mostrar a potncia e intensidade (direita)

da lmpada e outro para mostrar a corrente e a tenso da lmpada (esquerda. Antes

de qualquer exposio, a lmpada deve ter sua corrente e tenso estabilizadas por

10 minutos. Ao se ligar a lmpada, a tenso de trabalho mxima de 60 V e a

corrente mxima de 5,9 A. Quando a tenso e a corrente estiverem estabilizadas,

seus valores devem ser respectivamente de 55 V e entre 3,5 a 4 A.

No display de potncia da lmpada e intensidade, a potncia deve se estabilizar em

250 W e a intensidade em aproximadamente 25 mW/cm.

70

Aps cerca de 10 minutos pode-se fazer exposio. Deixe a lmpada UV o mximo

de tempo possvel ligada. Ligar e desligar vrias vezes ao dia degrada a lmpada

rapidamente.

ALINHAMENTO DA MSCARA COM OBJETIVAS:

1. O castelo ( a torre que compreende o sistema da lmpada) deve estar

totalmente para trs antes de iniciar o equipamento.;

Caso o castelo no esteja na sua posio, aguarde at o castelo se mover ate a

posio inicial.

2. POWER ON;

Pressionar a tecla POWER ON (tecla verde) no painel. Em seguida o equipamento

realiza um procedimento de inicializao.

3. Z MOTOR aparece no display;

4. O mask holder (base metlica, aonde a mscara dever ser colocada)

sobe lentamente (entre 10 a 15s);

5. MASK LOAD aparece no display;

A alinhadora possui dois teclados, o da direita o controle de tempo de exposio,

distncias entre a mscara e o substrato, etc. Deve-se alterar apenas o tempo de

exposio, se necessrio.

6. Mscara colocada;

7. Pressionando V MASK, o vcuo para prender a mscara ligado;

Ao colocar a mscara sobre o maskholder, chegar se a mesma se encontra fixa por

vcuo, aplicando um pequeno toque na mscara.

8. SUBS LOAD aparece no display;

71

Nesse momento, o conjunto chuck stage (conjunto que contm chuck de colocao

de lminas e micrmetros para ajustes de alinhamento da lmina) deve estar

posicionado a frente da mscara e no abaixo.

9. A lmina colocada;

10. Liga-se o vcuo da lmina, pressionando V CHUCK;

Confira se a lmina se encontra presa ao chuck por vcuo, fazendo uma pequena

presso com o auxilio de uma pina. Ao se certificar da fixao da lmina, o conjunto

chuck stage deve ser empurrado at ser situado abaixo da mscara.

11. A base do chuck pressionada;

Ao exercer uma presso na base do chuck stage, note um som de alvio de vlvula.

Se esse som no for notado, pressione novamente at ouvi-lo.

12. WEDGE ERROR aparece no display;

13. W-ERRO pressionado;

Essa etapa faz com que qualquer inclinao entre mscara e lmina seja eliminada.

Caso a mscara se soltar do maskholder, pressione RESET (tecla vermelha), mude

a presso no manmetro Contact Force. A presso mnima de 0,95bar, mas se

necessrio aumente ou diminua essa presso. Repita esse processo at a mscara

no se soltar na etapa WEDGE ERROR.

72

CONFIGURANDO O TEMPO DE EXPOSIO

Antes de expor sua lmina a radiao UV, deve-se configurar o tempo dessa

exposio. Os passos so os seguintes:

1. Pressione a tecla MENU (confira se um led amarelo se acende);

2. Selecione e pressione ENTER;



5. A opo aparecer no display, pressione ENTER;

6. TIME = .... surge no display, para alterar digite o tempo necessrio e

pressione ENTER;

7. Para sair do menu, pressione MENU novamente (confira se o led amarelo se

apaga);

Obs. 1.: Os tempos selecionados so em segundos, variando de 001 at 999

segundos.

Obs. 2.: Se algum erro for cometido na seqncia descrita acima, pressione MENU 2

vezes, a primeira para sair do modo de configuraes e a segunda para retornar a

esse modo.

73

Obs.: O tempo de exposio e a distncia de separao entre mscara e lmina

podem ser configurados a qualquer momento. O recomendado que essas

configuraes sejam feitas antes da exposio.

CONFIGURANDO O TAMANHO DA LMINA:

Aps a escolha do tempo de exposio, deve-se configurar o tamanho da lm

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MANUTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DO EQUIPAMENTO FOTOALINHADOR AL4-2