Фотошаблон — скляна або інша пластина або полімерна плівка зі сформованим на її поверхні малюнком елементів схем з матеріалу, що не пропускає актинічного випромінювання.
Фотошаблон є одним з основних інструментів при створенні заданого рельєфного захисного покриття при проведенні фотолітографії в планарної технології. Залежно від матеріалу плівкового покриття розрізняють фотошаблони на основі:
Фотографічної емульсії (емульсійні фотошаблони) Металевої плівки (металеві фотошаблони) Окису заліза (кольорові фотошаблони)
Типи фотошаблонів Негативний фотошаблон (темнопольний) — фотошаблон, на якому зображення елементів схеми представлено у вигляді світлих ділянок на непрозорому фоні.
Позитивний фотошаблон (світлопольний) — фотошаблон, на якому зображення елементів схеми представлено у вигляді непрозорих для актинічного випромінювання ділянок на світлому прозорому тлі.
Металізований фотошаблон — фотошаблон, на якому зображення елементів схеми сформовано тонкою металевою плівкою.
Транспарентний (кольоровий) фотошаблон — фотошаблон, на якому зображення елементів схем сформовано покриттям, що не пропускає актинічного випромінювання і пропускає неактинічне (видима область спектра) для фоторезисту випромінювання.
Емульсивний фотошаблон — фотошаблон, на якому зображення елементів схеми утворено галоїдо-срібною фотографічної емульсією.
Ринок виробництва фотошаблонів На щорічній конференції SPIE, компанія Photomask Technology надала дослідження світового ринку виробництва фотошаблонів для мікроелектроніки. Станом на 2009 рік найбільшими виробниками були:
Infinite Graphics Incorporated Dai Nippon Printing Toppan Photomasks Photronics Inc Hoya Corporation Taiwan Mask Corporation Compugraphics Photomask Solutions
Більшість найбільших виробників мікроелектроніки, такі як Intel, GlobalFoundries, IBM, NEC, TSMC, Samsung і Micron Technology, мали або власні потужності з виробництва шаблонів, або створювали між собою спільні підприємства для цих цілей.
Вартість створення виробництва фотошаблонів (так званого ) для техпроцесу 45 нм оцінюється у 200-500 млн доларів США, що створює істотні перешкоди для виходу на цей ринок.
Вартість одного фотошаблона для замовника складає від 1 до 10 тисяч доларів (оцінки від 2007 року) people.rit.edu/lffeee/LEC_MASK.pdf - Introduction to Maskmaking Dr. Lynn Fuller//Rochester Institute of Technology, Microelectronic Engineering - 2007 або до 200 тисяч (оцінка SEMATECH від 2011 року), залежно від вимог. Найбільш дорогими є фазозсувні маски для самих тонких техпроцесів. Для виробництва мікросхеми на старому техпроцесі потрібно набір з порядку 20-30 масок різної вартості або більше. Для найбільш сучасних техпроцесів, наприклад 22 нм, потрібно понад 50 масок.SEMATECH's Photomask Industry Survey Validates Top Industry Challenges and Identifies Long-Term Opportunities , September 24, 2013: «The number of masks per mask set has seen a 14 percent long-term growth rate with the average number more than doubling from 23 at the 250 nm node to 54 at the 22 nm node.»
Тривалість виготовлення та перевірки однієї маски складає в середньому від 5-7 до 23 днів залежно від використаних технологій.Semiconductor Manufacturing Handbook (2005) SA8-PA5: «Delivery times average 5 days for a simple binary mask to 7 days for a binary mask with aggressive optical proximity correction (OPC) applied. Attenuated phase shift mask delivery times averaged 11 days. Alternating aperture phase shift masks (PSMs) average 23 days. "
Одна маска з досліджень SEMATECH, використовується для виготовлення приблизно від 0,5 тис. до 5 тис. напівпровідникових пластин (wafers).Principles of Lithography , Third Edition, SPIE Press, 2011 ISBN 978-0819483249 page 366 11.1.3 Mask costs: «AMD ... average reticle was used to expose only 1800-2400 wafers. ... For makers of application-specific integrated circuits (ASICs), the mask usage can be low; 500 wafers per reticle is considered typcial .. For manufacturers of DRAMs or mainstream microprocessors, usage can easily be greater than 5000 wafers per reticle. "
Примітки
Література Hwaiyu Geng, Semiconductor manufacturing handbook. ISBN 978-007146965-4, McGraw-Hill Handbooks 2005, doi: 10.1036 / 0071445595. Розділ 8 Photomask (Charles Howard, DuPont)