Контактная фотолитография и травление тонкопленочных структур

Ю.С. Боброва, Ю.Б. Цветков

Контактная фотолитография  
и травление тонкопленочных 

структур 

Практикум

Федеральное государственное бюджетное  

образовательное учреждение высшего образования  

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана  

(национальный исследовательский университет)»

ISBN 978-5-7038-5369-6 

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020
© Оформление. Издательство  
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020 

УДК 621.3.049.75:776
ББК 32.85 
 
Б72 

Издание доступно в электронном виде по адресу

https://bmstu.press/catalog/item/6888/

Факультет «Машиностроительные технологии»

Кафедра «Электронные технологии в машиностроении» 

Рекомендовано Научно-методическим советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве практикума 

 
Боброва, Ю. С.

Б72 
 
Контактная фотолитография и травление тонкопленоч
ных структур : практикум / Ю. С. Боброва, Ю. Б. Цветков. —  
Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2020. — 43, [1] с. 

ISBN 978-5-7038-5369-6 
Рассмотрен процесс фотолитографии. Изложено описание про
цедур проведения экспериментов по определению разрешающей 
способности операций фотолитографии и жидкостного травления 
тонкопленочных медных структур. Представлена методика обработки 
полученных результатов травления и выявления на их основе бокового 
подтрава токопроводящих структур и неравномерности тонкопленочного покрытия по площади заготовки. 

Для студентов, изучающих дисциплины «Технология и оборудова
ние микро- и наноэлектроники», «Процессы и оборудование микротехнологии».

УДК 621.3.049.75:776
ББК 32.85

Учебное издание

Боброва Юлия Сергеевна, Цветков Юрий Борисович

Контактная фотолитография  

и травление тонкопленочных структур

Оригинал-макет подготовлен в Издательстве МГТУ им. Н.Э. Баумана.  

В оформлении использованы шрифты Студии Артемия Лебедева.

Подписано в печать 27.11.2020. Формат 60×90/16.

Усл. печ. л. 2,75. Тираж 50 экз. Изд. № 610-2019. Заказ 

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.

105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1. 

Отпечатано в типографии МГТУ им. Н.Э. Баумана.

105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1. baumanprint@gmail.com

press@baumanpress.ru    https://bmstu.press

Предисловие

Фотолитография — это технологический процесс, применяю
щийся при микро- и нанообработке различных заготовок методами (травлением, абразивной обработкой) локального удаления 
или локального нанесения (напылением, химическим и электрохимическим осаждением) материала. 

Цель работы — практическое руководство для формирования 

у студентов навыков экспериментальной оценки разрешающей 
способности фоторезиста и умения определять оптимальное время экспонирования (по критерию «разрешение / адгезия») для 
создания медных тонкопленочных структур на керамическом основании методом погружного жидкостного травления.

Структурно практикум состоит из пяти частей, рекомендован
ной литературы и двух приложений. Первые две части представляют собой теоретическое описание рассматриваемого процесса 
и его основных этапов, третья — это непосредственно лабораторные работы № 3, 4, затем следуют важная часть о технике безопасности при выполнении лабораторных работ и, наконец, принципы оценивания качества работы студентов.

Лабораторные работы № 3 «Оценка разрешающей способно
сти контактной фотолитографии» и № 4 «Оценка бокового подтрава тонкопленочных структур» выполняются в лаборатории 
«Микротехнологии». Они неразрывно связаны с лабораторными 
работами № 1 «Изучение процесса нанесения тонких пленок в вакууме методом термического испарения» и № 2 «Изучение процесса нанесения тонких пленок в вакууме методом магнетронного распыления», которые выполняются в лаборатории «Элионные 
процессы и нанотехнологии» (кафедра «Электронные технологии 
в машиностроении»). 

Для выполнения лабораторной работы № 4 студентам необхо
димо принести с собой опытный образец тонкой медной пленки 
на ситалловом основании, полученный методом магнетронного 
распыления при выполнении лабораторной работы № 3.

Практические результаты выполнения лабораторной рабо
ты № 4 являются логическим завершением технологического 

цикла изготовления тонкопленочной платы на керамике и опираются на данные и результаты лабораторных работ № 1–3.

К каждой лабораторной работе приводятся задания и вопросы 

для самостоятельной работы. Литературные источники включают в себя основные известные издания по рассматриваемой теме. 
В приложения включены формы отчетов.

Лабораторные работы проводятся на действующем технологи
ческом оборудовании, в частности на ламинаторе для нанесения 
пленочного фоторезиста Mega Electronics GX12 и установке контактного экспонирования Mega Electronics AZ210 с использованием современных методов оценки разрешения процессов фотолитографии и травления.

Перед началом работ студенты проходят инструктаж по тех
нике безопасности. Затем проводится тестирование для оценки 
уровня подготовленности студентов к проведению лабораторных 
работ. 

По окончании работ каждый студент представляет индиви
дуальные отчеты с ответами на вопросы и выполненными заданиями. После проверки правильности оформления отчетов и 
защиты студенту выставляется рейтинговый балл, учитываемый 
при оценке модуля № 4 дисциплины «Процессы и оборудование 
микротехнологии».

Выполнив лабораторные работы № 3, 4, студенты смогут: 
• формулировать требования к параметрам качества процес
сов микротехнологии;

• осуществлять практическую реализацию процессов микро
технологии, экспериментально определять и оценивать параметры процессов фотолитографии и жидкостного травления тонких 
пленок;
• на основе экспериментальных данных оценивать показатели 

качества процессов фотолитографии и травления металлических 
тонких пленок, выявлять лимитирующие факторы;

• анализировать причины возникновения бокового подтрава 

при погружном травлении проводников и факторы, вызывающие 
отклонение от вертикали стенок профиля сечения фотополимерной защитной маски.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Краткое описание процесса фотолитографии

Рассмотрим применение фотолитографии на примере микрообработки печатных плат, типовые элементы которых характеризуются шириной от десятков до сотен микрометров.

Процесс включает в себя следующие основные этапы  

(рис. 1.1):

• подготовку исходной поверхности заготовки (подложки) – 

фольгированного стеклотекстолита;

Рис. 1.1. Этапы фотолитографии на примере  
обработки печатных плат:
а — нанесение фоторезиста; б — совмещение фотошаблона с заготовкой; в — экспонирование; г — проявление; 
д — локальное травление меди; е — удаление фоторезистивной маски; 1 — фольгированный стеклотекстолит; 
2 — фоторезист; 3 — фотошаблон; 4 — фоторезистивная 
маска; 5 — зазор между элементами; 6 — медные элементы; 7 — сплошная медная фольга