Образец программы дисциплины - кафедре ИУ-1

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана»
(МГТУ им.Н.Э. Баумана)
УТВЕРЖДАЮ
Первый проректор —
проректор по учебной работе
МГТУ им. Н.Э. Баумана
________ Б.В. Падалкин
«___» _____________ 201_ г.
Регистрационный номер
Программа учебной дисциплины
Процессы и оборудование микротехнологии
Авторы программы:
Профессор Ю.В. Панфилов
Профессор Ю.Б. Цветков
Кафедра МТ-11, «Электронные технологии в машиностроении»
Объем в часах по семестрам
Виды учебной работы
Лекции
59
05 семестр
17 недель
34
Семинары
Лабораторные работы
Практические занятия
60
17
34
17
34
Итого аудиторные занятия
153
85
68
Самостоятельная работа
85
51
17
Трудоемкость, час
221
136
85
7
5
Экзамен
2
Экзамен
Всего
Трудоемкость, зач.единицы
Оценка знаний:
06семестр
17 недель
34
Наименование направления
Шифр направления
Электроника и наноэлектроника
210100
Москва, 201_ г.
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
1. Цель изучения дисциплины
Цель изучения дисциплины - освоение системы общих принципов, положений и методов построения наукоемких технологических процессов на примере микротехнологии; приобретение базовых знаний о номенклатуре, возможностях и перспективах развития процессов и
оборудования микротехнологий, освоение методов анализа уровня качества технологических
процессов, приобретение практических навыков реализации ключевых процессов микротехнологии.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина входит в профессиональный цикл ООП бакалавриата.
Изучение дисциплины предполагает предварительное освоение следующих дисциплин
учебного плана:
 Иностранный язык (модуль «Профессиональная и научная терминология»).
 Математический анализ (модуль «Дифференциальное исчисление функций одного переменного»).
 Аналитическая геометрия (модули «Векторная алгебра», «Матрицы и системы линейных
алгебраических уравнений»).
 Интегралы и дифференциальные уравнения.
 Линейная алгебра и функции многих переменных.
 Информатика.
 Физика (модули «Физические основы термодинамики», «Электричество и магнетизм»,
«Электромагнитные волны и оптика», «Основы квантовой теории», «Физика твердого тела».
 Химия (модули «Строение вещества», «Общие закономерности протекания химических
процессов», «Химические и электрохимические процессы в растворах», «Химия элементов»).
 Электронная компонентная база» (модуль Физические процессы в полупроводниковых
структурах», модуль «Полупроводниковые приборы).
 Физико-химические основы электронных технологий
Освоение данной дисциплины необходимо как предшествующее для следующих дисциплин ООП:






Термовакуумные процессы и оборудование
Проектирование оборудования электронной техники
Системы автоматического управления
Технологические комплексы электроники
Прецизионные механизмы микро и наноперемещений
Конструкторско-технологический практикум
3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ОС МГТУ им. Н.Э. Баумана по данному направлению.
Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями:
Познавательные компетенции (П):
 способность
воспринимать
математические,
естественнонаучные,
социальноэкономические и профессиональные знания, умение самостоятельно приобретать и применять
их при решении базовых профессиональных и социальных задач (П-1);
 культура мышления, способность выстраивать логику рассуждений и высказываний, оснодокумент из 7 страниц
2
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
ванных на интерпретации соответствующих данных (П-2);
 способность анализировать и оценивать уровни своих компетенций в сочетании с готовность к непрерывному образованию, в том числе обучению в магистратуре, переобучению и
самообучению, профессиональной мобильности (П-3);
 свободное владение русским языком как средством делового общения и обмена научнотехнической информацией (П-4);
 владение, по крайней мере, одним из иностранных языков на уровне социального и профессионального общения (П-5);
 способность к поиску, хранению, переработке и трансляции информации посредством современных компьютерных технологий, в том числе, в глобальных компьютерных сетях (П-6);
 способность анализировать профессиональную информацию, выделять в ней главное,
структурировать, оформлять и представлять в виде реферативных обзоров (П-7).
Творческие компетенции (Т):
 способность выявлять, формулировать, преобразовывать поставленную задачу и принимать
верные решения на основе имеющихся знаний, умений и навыков (Т-1);
 способность к самостоятельному выбору способа решения проблемы из альтернативных вариантов на основе выявления и устранения противоречий в системе (Т-2);
 способность к переносу знаний из одной области в другую для генерации идей (Т-3);
 способность решать нестандартные задачи, в том числе за пределами профессионального поля деятельности (Т-4).
Социально-личностные компетенции (СЛ):
 способностью строить в коллективе конструктивные отношения, эффективно работать в
творческих группах, создавать в коллективе отношения сотрудничества, использовать методы
конструктивного разрешения конфликтных ситуаций, в том числе, в мультикультурной профессиональной среде (СЛ-1);
 способность соблюдать общепринятые в социальном межкультурном взаимодействии нормы
морали и права, уважать историческое наследие и культурные традиции, толерантно воспринимать социальные и культурные различия (СЛ-2);
 готовность участвовать в принятии групповых решений, разрешать конфликты ненасильственно, участвовать в поддержании и улучшении демократических институтов (СЛ-3);
 владение культурой безопасности, экологическим сознанием и риск-ориентированным
мышлением, при котором вопросы безопасности и сохранения окружающей среды рассматриваются в качестве важнейших приоритетов в жизни и деятельности (СЛ-4);.
 способность формировать и отстаивать свою гражданскую позицию на основе патриотизма,
осознания социальной значимости своей будущей профессии, устойчивой мотивации к профессиональной деятельности, ощущения принадлежности к выдающимся научно-педагогическим
школам Университета и приверженности к корпоративным ценностям ИМТУ-МВТУ-МГТУ
им. Н.Э. Баумана (СЛ-5);
 готовность к самостоятельной работе, владение методами достижения высокой работоспособности и обеспечения эффективности своих действий, владеть приемами защиты от эмоциональной перегрузки (СЛ-6)
Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями в
различных областях деятельности.
Общепрофессиональные компетенции (ОП):
 способность выполнять и редактировать изображения и чертежи при подготовке кон3
документ из 7 страниц
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
структорско-технологической документации с использованием методов начертательной геометрии и инженерной графики, в том числе на базе современных систем автоматизации проектирования (ОП-1);
 готовность проводить расчёты, оценку функциональных возможностей и проектировать
наиболее распространенных деталей и узлов машин, механизмов, приборов (ОП-2);
 способность использовать методы и средства метрологии для измерения физических величин, проводить сертификацию средств измерения, использовать стандарты и другие нормативные документы при оценке, контроле качества и сертификации продукции (ОП-3);
 способность анализировать, рассчитывать и моделировать электрические и магнитные цепи, электротехнические и электронные устройства, электроизмерительные приборы для решения профессиональных задач (ОП-4);
 способность использовать в профессиональной деятельности принципы современных
промышленных технологий, сведения о материалах и способах их получения и обработки (ОП5);
 способность поддерживать комфортное состояние среды обитания в зонах трудовой деятельности человека, идентифицировать негативные воздействия среды обитания, разрабатывать
и реализовывать меры защиты производственного персонала, населения и среды обитания от
возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОП-6).
Компетенции в проектно-конструкторской деятельности (ПР):
 способность проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектов
(ПР-1);
 способность осуществлять сбор и анализ исходных данных для обоснованного выбора,
расчета и проектирования элементов технологического оборудования различного функционального назначения с использованием средств автоматизации проектирования (ПР-2);
 способность разрабатывать проектную и техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы (ПР-3);
 готовность осуществлять контроль соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам
(ПР-4).
Компетенции в производственно-технологической деятельности (ПТ):
 готовность внедрять результаты разработок в производство (ПТ-1);
 способность выполнять работы по технологической подготовке производства материалов
и изделий электронной техники (ПТ-2);
 способность готовить документацию и участвовать в работе системы менеджмента качества на предприятии (ПТ-3);
 готовность организовывать метрологического обеспечение производства материалов и изделий электронной техники (ПТ-4);
 способность осуществлять контроль соблюдения экологической безопасности (ПТ-5);
 владение основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ПТ-6).
Компетенции в научно-исследовательской деятельности (НИ):
 способность собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную
научно-техническую информацию по профессиональной тематике (НИ-1);
 способность владеть основными приемами планирования, обработки и представления
экспериментальных данных (НИ-2);
 способность применять физические и математические модели технологических процессов
4
документ из 7 страниц
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
и оборудования для производства и изделий электронной и микросистемной техники, микро- и
наноэлектроники, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного
моделирования (НИ-3);
 способность обоснованно выбирать и реализовывать на практике эффективную методику
экспериментального исследования параметров технологических процессов и оборудования
для производства и изделий электронной и микросистемной техники, микро- и наноэлектроники, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (НИ-4);
 готовность анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять
материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (НИ-5);
Компетенции в организационно-управленческой деятельности (ОУ):
 способность организовывать работу малых групп исполнителей (ОУ-1);
 готовность участвовать в разработке организационно-технической документации (графиков работ, инструкций, планов, смет) установленной отчетности по утвержденным формам
(ОУ-2);
 способность выполнять задания в области сертификации технических средств, систем,
процессов, оборудования и материалов (ОУ-3);
 способность владеть методами профилактики производственного травматизма, профессиональных заболеваний, предотвращения экологических нарушений (ОУ-4).
Выпускник МГТУ им. Н.Э. Баумана по профилю подготовки «Электронное машиностроение» программы бакалавриата должен обладать следующими профильноспециализированными компетенциями (ПСК):
 Способность проводить технологический анализ изделий электронной техники, микрои наноэлектроники различного функционального назначения и выявлять лимитирующие факторы, ограничивающие возможность или эффективность технологического процесса (ПСК-1).
 Способность применять методы управления качеством наукоемких технологических
процессов, включая измерение параметров процессов, их анализ физическими и статистическими методами, коррекцию параметров процессов (ПСК-2).
 Способность обосновывать требования к основным параметрам технологического оборудования (ПСК-3).
 Владение методами расчета и выбора режимов технологического процесса и параметров
оборудования по критериям качества изделий, быстродействия, надежности (ПСК-4).
 Способность проводить системный анализ технологического оборудования как совокупности иерархически связанных механических, электронных и программных подсистем, взаимодействующих между собой материальными, энергетическими и информационными потоками (ПСК-5).
 Умение выделять и анализировать целевой, механический, энергетический и информационный интерфейсы различных компонентов технологического оборудования и формулировать на них обоснованные технические задания и технические предложения (ПСК-6).
 Готовность проводить обоснованный выбор механизмов и устройств, обеспечивающих
реализацию технологических требований к производственному и контрольнодиагностическому оборудованию (ПСК-7).
 Способность анализировать пути повышения производительности технологического
оборудования с помощью циклограмм и результатов эксплуатационных исследований (ПСК-8).
 Владение методами сравнительной оценки и выбора вариантов прецизионных электромеханических приводов в зависимости от их функционального назначения и на основе анализа
параметров технологических движений (ПСК-9).
 Владение методами сравнительной оценки и выбора вариантов термического оборудования для реализации технологических процессов изготовления изделий электронной техники,
5
документ из 7 страниц
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
микро- и наноэлектроники различного функционального назначения (ПСК-10).
 Умение учитывать влияние газовой и вакуумной технологической среды на качество
элионных процессов и выбирать способы и средства для достижения требуемых параметров
среды (ПСК-11).
 Владение методами анализа и обоснованного выбора, расчета и конструирования типовых газовых и вакуумных систем и элементов вакуумного технологического и исследовательского оборудования (ПСК-12).
 Способность осваивать и эксплуатировать аппаратное и программное обеспечение систем управления технологическим оборудованием (ПСК-13).
 Владение навыками анализа, систематизации и типизации данных предметной области
для создания информационной модели объекта (ПСК-14).
 Способность разрабатывать реляционные базы данных для накопления и анализа информации по оборудованию и экспериментам (ПСК-15).
4. Структура и содержание дисциплины
Семестр 5
5+3
Модуль 1
Модуль 2
Модуль 3
Модуль 4
ИТОГО
Трудоемкость
в кредитн. ед.
1,0
1,0
1,5
1,5
5,0
Часы
общ./ауд.
21/12
28/16
43/28
44/29
136/85
Контрольные
мероприятия
Тест
Тест
Тест
Тест
Рейтинг
мин. / макс.
8/15
8/15
22/35
22/35
60/100
Семестр 6
4+1
Модуль 5
Модуль 6
Модуль 7
ИТОГО
Трудоемкость
в кредитн. ед.
0,7
0,7
0,6
2,0
Часы
общ./ауд.
30/24
30/24
25/20
85/68
Контрольные
мероприятия
Тест
Тест
Тест
Рейтинг
макс./мин
20/33
20/33
20/34
60/100
СЕМЕСТР 5
Объем в часах по семестрам
Виды учебной работы
Лекции
05 семестр
17 недель
34
Семинары
Лабораторные работы
Итого аудиторные занятия
34
17
85
Самостоятельная работа
51
Трудоемкость, час
136
Трудоемкость, зач.единицы
Оценка знаний:
документ из 7 страниц
5
Экзамен
6
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
ДИСЦИПЛИНАРНЫЕ МОДУЛИ
Модуль 1 «Технологический анализ изделий микротехнологии»
Объем
в часах
Виды учебной работы
Лекции
Семинары
Лабораторные работы
Практические занятия
Самостоятельная работа:
 проработка лекций, подготовка к тесту
Трудоемкость, час
Трудоемкость, зач.единицы
6
6
Сроки
проведения,
недели
1-3
1-3
12
24
1-3
1
Контроль освоения модуля
Неделя проведения
контроля модуля
Формы контроля
4
 тест по материалам лекций
ИТОГО
Оценка в баллах
минимальная максимальная
8
15
8
15
После освоения Модуля 1 «Технологический анализ изделий микротехнологии» студент должен приобрести следующие знания, умения и владения, соответствующие компетенциям ООП.
Знания
 Принципы действия и конструктивные особенности наиболее перспективных устройств микро- и наноэлектроники, микросистемной техники и
других объектов микротехнологии, типовые маршруты их изготовления,
номенклатуру применяемых материалов
 Основные понятия и термины, в том числе на английском языке, описывающие современные изделия - объекты микротехнологии.
 Взаимообусловленность конструктивных элементов изделий и технологических процессов микротехнологии
Компетенции
П-1… П-7;
Т-1… Т-4;
СЛ-2… СЛ-6;
Умения
 Проводить технологический анализ изделий микротехнологии с выявлением их лимитирующих параметров и критических операций процесса.
 Проводить поиск, обобщение и анализ информации по современному состоянию и перспективам развития изделий - объектов микротехнологии.
 Представлять результаты работы с информацией в виде аналитических
обзоров и презентаций.
Компетенции
П-1… П-7;
Т-1… Т-4;
СЛ-2… СЛ-6;
ОП-2, ОП-3,
ПТ-1, НИ-1,
ПСК-1.
Владение навыками
документ из 7 страниц
ОП-2,
ПТ-1,
ПСК-1.
ОП-3,
НИ-1,
Компетенции
7
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
П-1… П-7;
 Поиска информации по изделиям-объектам микротехнологии в междуТ-1… Т-4;
народной сети Интернет.
 Применения программных средств, текстовых и графических редакторов СЛ-2… СЛ-6;
ОП-2, ОП-3,
для представления аналитической информации в электронном виде.
ПТ-1, НИ-1,
ПСК-1.
Содержание модуля 1.
Лекции.
1. Интегральные микросхемы как объект производства. Структура и принцип действия
КМОП микросхем. Технология КМОП микросхем. Формирование основных конструктивных
элементов микросхем: карманов p- и n- типа, изоляции, затвора и слаболегированных областей
истока и стока, спейсера и глубокое легирование областей стока и истока, металлических проводников: 1-й и 2-й слои металла – 2 час.
2. Параметры металлических проводников в межсоединениях. Особенности формирования медных межсоединений. Диэлектрические свойства материалов микротехнологии. Масштабирование КМОП микросхем – 2 час.
3. Особенности производства микроэлектромеханических систем. Принцип действия и
структура пьезорезистивного микродатчика. Тензо- и пьезоэффект в кремнии. Влияние конструктивных и технологических факторов на чувствительность пьезоэлектрического датчика
давления. Маршрутная технология изготовления чувствительного элемента кремниевого
микродатчика давления – 2 час.
4. Особенности формирования основных элементов кремниевого чувствительного элемента, формирование проводников p+ типа к пьезорезисторам, области n+ типа для контакта к
эпитаксиальному слою, пьезорезисторов, Осаждение Si3N4 на обратную сторону пластины,
формирование контактных окон, металлизация и формирование контактных площадок, анизотропное травление упругой диафрагмы – 2 час.
Семинары
1. Анализ номенклатуры и классификации изделий микротехнологии, обсуждение перспектив развития микротехнологии – 2 час.
2. Освоение методов и приемов поиска информации по изделиям микротехнологии,
включая специализированные научно-технические журналы, результаты НИР, патентные материалы. Освоение англоязычной терминологии, приобретение навыков работы в научнотехнических и патентных базах данных среды Интернет – 2 час.
3. Анализ изделий микротехнологии, выявление общих и сходных требований к применяемым материалам, технологическим процессам – 2 час.
4. Обсуждение конструктивно-технологических особенностей перспективных изделий
микротехнологии, изученных и подготовленных в виде рефератов и презентаций подгруппами
студентов – 2 час.
Самостоятельная работа
В модуле 1 предусмотрена самостоятельная проработка материала лекций и семинаров.
Контроль проводится в форме письменного теста на семинаре.
Образовательные технологии
документ из 7 страниц
8
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
В модуле реализованы личностно ориентированная технология образования, сочетающая два равноправных аспекта этого процесса: обучение и учение. С учетом этого, учебные
материалы модуля включают информацию нескольких типов:
 информацию, отражающую мировой, постоянно обновляющийся опыт в области современных и перспективных объектов микртехнологии,
 информацию справочного характера, излагающую факты и связи между ключевыми
положениями изучаемой дисциплины и естественно-научными и общепрофессиональными
дисциплинами,
 информацию, помогающую самообразованию. Это - имеющиеся в лекционном разделе
модуля текстовые пояснения, указания, примечания, комментарии, смысловые таблицы, приложения, облегчающие самостоятельную обработку текста, его понимание.
Деятельностный подход при освоении дисциплины реализуется через анализ и решение
учебных задач, примеры которых приведены в УМКД.
При изучении модуля предусмотрены следующие активные формы проведения занятий:
1. Просмотр и обсуждение видео фрагментов лекционного раздела модуля.
2. Работа в команде при подготовке аналитических обзоров и презентаций по полученным результатам.
3. Активное обсуждение презентаций студентов по результатам рефератов на семинарских занятиях.
Модуль 2 «Изготовление монокристаллических кремниевых подложек»
Объем
в часах
Виды учебной работы
Лекции
Семинары
Лабораторные работы
Практические занятия
Самостоятельная работа:
 подготовка реферата «Технологические процессы получения и
механическрой обработки монокристаллического кремния»
 проработка лекций, подготовка к тесту
Трудоемкость, час
Трудоемкость, зач.единицы
8
8
8
6
30
Сроки
проведения,
недели
4-7
4-7
4-7
4-7
1
Контроль освоения модуля
Неделя проведения
контроля модуля
7
документ из 7 страниц
Формы контроля
 защита презентации,
 тест по материалам лекций
ИТОГО
Оценка в баллах
минимальная максимальная
2
5
6
10
8
15
9
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
После освоения Модуля 2 «Изготовление монокристаллических кремниевых подложек» студент должен приобрести следующие знания, умения и владения, соответствующие
компетенциям ООП.
Знания
 Спецификацию параметров кремниевых монокристаллических пластин,
значения параметров и допуски на них, методы их оценки при входном контроле.
 Маршрутный процесс получения монокристаллического кремния, требования к его качеству на последовательных этапах процесса.
 Особенности технологических процессов и оборудования, применяемых
для промышленного получения слитков поли- и монокристаллического
кремния.
 Маршрутный процесс механической обработки слитков монокристаллического кремния и кремниевых пластин, особенности применяемых технологических процессов и оборудования.
 Технико-экономические перспективы развития производства кремния.
Компетенции
П-1… П-7;
Т-1… Т-4;
СЛ-2… СЛ-6;
Умения
 Проводить анализ технологических процессов производства кремния и его
механической обработки для заданного уровня параметров с выявлением
операций, определяющих качество, производительность, экономическую
эффективность и экологическую безопасность процесса.
 Проводить количественную оценку основных параметров технологических
процессов получения кремния и его механической обработки.
 Проводить поиск, обобщение и анализ информации по современному состоянию и перспективам развития кремниевого производства.
 Представлять результаты работы с информацией по кремниевому производству и обработке пластин в виде аналитических обзоров и презентаций.
Компетенции
П-/1… П-7;
Т-1… Т-4;
СЛ-2… СЛ-6;
ОП-2, ОП-3,
ПТ-1, НИ-1,
ПСК-1.
ОП-2,
ПТ-1,
ПСК-1.
ОП-3,
НИ-1,
Владение навыками
Компетенции
П-1… П-7;
 Оценки основных параметров кремниевых слитков и пластин.
Т-1… Т-4;
 Навыками поиска информации в международной сети Интернет.
СЛ-2…
СЛ-6;
 Применения программных средств, текстовых и графических редакторов
ОП-2, ОП-3,
для представления аналитической информации в электронном виде.
ПТ-1, НИ-1,
ПСК-1.
Содержание модуля 2.
Лекции.
5. Кремниевые пластины как объект производства.
Электрические параметры пластин: тип проводимости, удельное электрическое сопротивление
в зависимости от уровня легирования, градиент электрического сопротивления по рабочему
полю пластины.
Геометрические параметры кремниевых пластин: диаметры пластин y (номиналы и допуски), оценка количества кристаллов на пластине, переход на пластины большого диаметра
(300, 450 мм). Базовые срезы и вырезы. Толщина и общее изменение толщины пластины. Отклонения формы пластин, прогиб и коробление. Параметры: полное измеренное показание,
отклонение фокальной плоскости. Параметры краевой фаски. Маркировка пластин. – 2 час
документ из 7 страниц
10
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
6. Этапы производства кремния.
Получение технического (металлургического) кремния восстановлением из SiO2 карботермическим методом, особенности дуговых печей для получения металлургического поликремния.
Получение и очистка трихлорсилана в газообразном состоянии. Требования к применяемым
системам очистки. Получение поликремния методом водородного восстановления, Сименспроцесс химического осаждения поликремния из газовой фазы.
7. Выращивание монокристаллов.
Метод Чохральского, применяемое оборудование, понятие коэффициента сегрегации, моделирование и расчет распределения примесей по длине слитка. Получение монокристаллического
кремния методом бестигельной зонной плавки, расчет распределения примесей по длине слитка.
8. Механическая обработка кремния.
Шлифовка базового среза, формирование базового выреза. Методы и оборудование для
резки слитков на пластины. Сравнительный анализ резки полотнами, алмазным диском с внутренней режущей кромкой, проволокой. Шлифование пластин свободным и связанным абразивом – методы и применяемое оборудование. Механическое и химико-механическое полирование пластин, технология и оборудование. Маркировка пластин.
Семинары
5. Анализ современного мирового состоянии производства поли- и монокристаллического кремния, перспектив развития отрасли в России, рассмотрение технических и экологических аспектов проблемы – 2 час.
6. Технико-экономический анализ процедуры перехода микротехнологии на заготовки
(кремниевые пластины) большого диаметра – 2 час.
7. Количественный анализ спецификации кремниевых пластин, выявление лимитирующих параметров– 2 час.
8. Обсуждение конструктивно-технологических особенностей перспективных методов
механической и химико-механической обработки пластин, изученных и подготовленных в виде
рефератов и презентаций подгруппами студентов.
Самостоятельная работа
В модуле 2 предусмотрена подготовка рефератов по направлению «Изготовление монокристаллических кремниевых подложек» в форме аналитических обзоров. Содержание
каждого реферата должно включать назначение, варианты реализации, сравнительный анализ
методов получения монокристаллического кремния и изготовления кремниевых подложек.
Реферат (аналитический обзор) формируется на основе поиска и анализа информации,
преимущественно англоязычной, в среде Интернет. Выделение ключевых терминов, областей
поиска, ведущих фирм-производителей, объема и формы представления материала проводится
при еженедельных консультациях и контактах с преподавателем – как очных, так и через электронные учебные среды (электронная почта, Moodle).
Реферат готовится в текстовом редакторе (форматы doc, pdf), иллюстрации создаются и
обрабатываются в графических редакторах (CorelDraw, Photoshop и др) .
По результатам реферата готовится презентация в формате PowerPoint , которая публично докладывается и защищается на семинаре.
Работа над рефератом ведется подгруппами в 3-4 человека при выделении личного вклада каждого участника.
…………………………………………………………………………………………………………….
документ из 7 страниц
11
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
Модуль 4 «Микролитография»
Виды учебной работы
Лекции
Семинары
Лабораторные работы
Практические занятия
Самостоятельная работа:
 Домашнее задание «Расчет распределения интенсивности излучения при микролитографии»
 проработка лекций, подготовка к тесту
Трудоемкость, час
Трудоемкость, зач.единицы
Объем
в часах
10
10
9
Сроки
проведения,
недели
13-17
13-17
6
9
44
13-17
13-17
1,5
Контроль освоения модуля
Оценка в баллах
минимальная Максимальная
6
10
 защита домашнего задания,
 тест по материалам лекций,
10
15
12
 защита лабораторных работ
6
10
22
35
ИТОГО
После освоения Модуля 4 «Микролитография» студент должен приобрести следующие
знания, умения и владения, соответствующие компетенциям ООП.
Неделя проведения
контроля модуля
Формы контроля
Знания
 Назначение, сущность, области применения и основные этапы микролитографии.
 Основные параметры процесса микролитографии, значения параметров и
допуски на них, методы их оценки.
 Фотохимические реакции и параметры процесса экспонирования.
 Виды и свойства фоторезистов, параметры их оценки.
 Структуру, принципы и варианты построения систем экспонирования.
 Особенности построения, структурные и принципиальные схемы оборудования для микролитографии и изготовления фотошаблонов.
 Методы оценки плотности локальных дефектов при микролитографии.
 Методы оценки качества параметров формируемого микрорельефа.
 Методы оценки совмещаемости слоев при микролитографии.
 Перспективы развития методов микролитографии.
Компетенции
П-1… П-7;
Т-1… Т-4;
СЛ-2… СЛ-6;
Умения
 Назначать основные параметры фотошаблонов (тональность, зеркальность
и масштаб) для заданной топологии микроструктур.
 Выбирать эффективный по технико-экономическим показателям вариант
построения процесса микролитографии.
 Проводить анализ качества процесса микролитографии по его ключевым
параметрам: дефектности, разрешающей способности и размерной точности,
документ из 7 страниц
Компетенции
П-1… П-7;
Т-1… Т-4;
СЛ-2… СЛ-6;
ОП-2, ОП-3,
ПТ-1, НИ-1,
ПСК-1.
ОП-2,
ПТ-1,
ПСК-1.
ОП-3,
НИ-1,
12
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
совмещаемости.
 Проводить поиск, обобщение и анализ информации по современному состоянию и перспективам развития микролитографии.
 Представлять результаты работы с информацией в виде аналитических
обзоров и презентаций.
Владение навыками
Компетенции
П-1… П-7;
 Навыками практической реализации и анализа процесса микролитографии
Т-1… Т-4;
в лабораторных условиях.
 Навыками оценки основных параметров микролитографии – разрешающей СЛ-2… СЛ-6;
ОП-2, ОП-3,
способности и совмещаемости.
ПТ-1, НИ-1,
ПСК-1.
Содержание модуля 4.
Лекции.
1. Назначение, сущность, области применения и основные этапы микролитографии. Основные параметры процесса микролитографии, значения параметров и допуски на них, методы их оценки. Фотохимические реакции и параметры процесса экспонирования. Виды и свойства фоторезистов, параметры их оценки.
Позитивные фоторезисты: состав, реакции при экспонировании и проявлении, согласование
спектра поглощения фотоерзиста и спектра излучения источников экспонирования. Роли ингибитора, изменение скорости проявления фоторезиста на этапах процесса. Явление просветления
при экспонировании. Негативные фоторезисты: состав, реакции при экспонировании и проявлении, сухие пленочные резисты.
2. Особенности основных этапов микролитографии.
Подготовка подложек. Очистка, обезжиривание, придание поверхности гидрофобных свойств.
Нанесение слоя фоторезиста. Требования к пленке фоторезиста: толщина, равномерность по
рабочему полю, дефектность. Сравнительный анализ способов нанесения фоторезиста: центрифугирование, распыление, окунание, полив, электростатическое распыление. Особенности
применяемого оборудования. Сушка слоя фоторезиста: параметры процесса, варианты реализации. Проявление изображения в фоторезисте: виды проявителей, схемы реализации процесса.
Удаление фоторезиста - в концентрированных кислотах, в органических растворителях; плазмохимическая обработка.
3. Фотошаблоны.
Материалы, применяемые для изготовления фотошаблонов:прозрачных подложек, экранирующих и антиотражающих покрытий. Основные параметры фотошаблонов: точность выполнения размеров элементов, особенно минимальных, точность координатного расположения
элементов, дефектность.
Типы фотошаблонов: первичные оригиналы, эталонные, промежуточные, рабочие фотошаблоны. Технология изготовления первичных оригиналов фотошаблонов. Виды генераторов изображений по принципу генерирования изображения (векторные и растровые), по источнику излучения (лазерные и электронно-лучевые).
Методы создания эталонных фотошаблонов. Проекционный перенос и мультипликация уменьшенного изображения первичного оригинала на заготовку. Оптико-механическая схема фотоповторителя.
Рабочие фотошаблоны – копии эталонных, оптико-механическая схема установки контактного
размножения рабочих фотошаблонов.
4.
Контроль качества фотошаблонов: контроль размеров, координатной точности,
документ из 7 страниц
13
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
дефектности. Совмещение фотошаблона с подложкой и экспонирование. Методы экспонирования фоторезиста: контактное, с микрозазором, проекционное. Совмещение топологий фотошаблона и подложки – назначение, требования к результату, способы реализации.
5.
Установки совмещения и экспонирования контактного типа. Оценка разрешающей
способности контактного экспонирования, действующие факторы. Принципиальная схема
установки совмещения и экспонирования контактного типа, особенности применяемых двупольных микроскопов. Реализация принципа самоустановки при компенсации разнотолщинности и неплоскостности подложек. Узлы выравнивания поверхностей и установки микрозазора.
Проекционные установки совмещения и экспонирования. Оптико-механическая схема, основные узлы установки: объектив, координатный стол, координатная измерительная система, система совмещения, система автофокусировки. Методы оценки основных параметров микролитографии: плотности локальных дефектов, формируемого микрорельефа, совмещаемости слоев. Перспективы развития методов микролитографии.
Семинары
1. Количественная оценка ключевых параметров микролитографии для различных вариантов реализации процесса. Обоснование и выбор параметров процесса микролитографии для заданных вариантов микроструктур.Статистический анализ дефектности при микролитографии.
2. Модель распределения размерных погрешностей, применение регрессионного анализа
для описания параметров распределений.
3. Модель распределения погрешностей совмещения, декомпозиция погрешностей, их
оценка методами регрессионного анализа.
4. Расчет профиля микроструктур на основе кривой контраста фоторезиста и распределения
интенсивности излучения.
5. Расчет распределения интенсивности излучения при и проекционной контактной микролитографии.
Лабораторные работы.
Лабораторная работа 1. «Оценка разрешающей способности контактной фотолитографии».
Цель работы – приобретение практических навыков реализации процессов фотолитографии,
выявления и анализа факторов, определяющих ключевой параметр процесса – разрешение –
4 час.
Лабораторная работа 2. «Оценка погрешностей совмещения заготовки печатной платы и
фотошаблона» - 5 час.
Цель работы – приобретение практических навыков по выявлению факторов, определяющих
совмещаемость функциональных слоев в микротехнологии, освоение методов регрессионного анализа погрешностей совмешщения.
Обе работы выполняются на комплекте технологического оборудования фирмы Mega Electronics (Великобритания), включающем:
 Ламинатор для нанесения пленочного фоторезиста
 Установку контактного экспонирования
 Установку проявления фоторезиста
Во второй работе также используется двухкоординатная установка сверления и фрезерования фирмы Bungart (ФРГ).
Для измерений размеров и рассовмещений используется модернизированный микроскоп Stereo Dynascope модели TS-2 (Великобритания).
документ из 7 страниц
14
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
Отчеты по лабораторным работам должны содержать фактические данные, полученные
при проведении экспериментов и измерении параметров микроструктур, а также результаты
анализа полученных результатов.
Бланки отчетов выдаются студентам для заполнения в ходе лабораторных работ, проверяются и подписываются преподавателем. Прием зачета по лабораторным работам проводится в идее письменного теста.
Рейтинговые оценки по лабораторным работам составляет 15-20 баллов.
Самостоятельная работа
В модуле 4 предусмотрено выполнение домашнего задания на тему «Расчет распределения интенсивности излучения при микролитографии» объемом 6 час.
При выполнении задания предусмотрено освоение пакета программ МathLab.
Методическое обеспечение дисциплины
Литература
1. Цветков Ю.Б. Процессы и оборудование микротехнологии / МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Курс лекций.- 2012.
Дополнительная учебная литература (при необходимости список может включать статьи
учебно-методического характера в периодических изданиях).
2. Цветков Ю.Б. Управление топологической точностью фотолитографии: Учебное пособие
по курсу «Элионные технологии». М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 176 с.: ил.
3. Физические основы микро- и нанотехнологий: Учеб. пособие / С.П. Бычков, В.П. Михайлов, Ю.В. Панфилов, Ю.Б. Цветков; под ред. Ю.Б. Цветкова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.
Баумана, 2009. – 176 с.: ил.
4. Макарчук В. В., Родионов И. А., Цветков Ю.Б. Методы литографии в наноинженерии :
учеб.-метод. комплекс по тем. направлению деятельности ННС "Наноинженерия": Учеб. пособие для вузов, ред. Шахнов В. А. - М. Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. - 175 с. : ил. (Библиотека "Наноинженерия" : в 17 кн., ISBN 978-5-7038-3509-8 ; кн. 9). - Библиогр.: с. 171.
5. Цветков Ю.Б. Процессы и оборудование микротехнологии. Введение. Конспект лекций //
Наноинженерия. 2012. №4.С. 27-32.
6. Цветков Ю.Б. Процессы и оборудование микротехнологии. Модуль 1. Часть I. Конспект
лекций // Наноинженерия. 2012. №6. С. 30-41.
7. Цветков Ю.Б. Процессы и оборудование микротехнологии. Модуль 1. Часть II. Конспект
лекций // Наноинженерия. 2012. №7. С. 29-38.
8. Цветков Ю.Б. Процессы и оборудование микротехнологии. Модуль 2. Часть I. Конспект
лекций // Наноинженерия. 2012. №8. С. 32-36.
9. Введение в электронные технологии: Методические указания к лабораторным работам
по курсу «Физические основы электронных технологий» / Е.В. Булыгина, Ю.Р. Степаньянц,
Ю.Б. Цветков, Р.Ш. Тахаутдинов. Под ред. Ю.В. Панфилова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.
Баумана, 2004. – 42 с.: илл.
Кафедральные издания и методические материалы
10. Отчеты по лабораторным работам
11. Наборы электронных презентаций
12. Образцы выполнения домашних работ, подготовки рефератов в виде аналитических обзоров и презентаций по ним.
15
документ из 7 страниц
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
Электронные ресурсы (с указанием названия и полного электронного адреса).
Журнал "Нано- и микросистемная техника"
http://www.microsystems.ru/literature.php/
Журнал "Наноинженерия"
http://www.mashin.ru/eshop/journals/nanoinzheneriya/
Solid State Technology Journal
http://www.electroiq.com/semiconductors.html/
Journal of Vacuum Science & Technology a -Vacuum Surfaces and Films
http://avspublications.org/jvsta/
Journal of Vacuum Science & Technology b - Microelectronics and Nanometer Structures:
Processing, Measurement, and Phenomena
http://avspublications.org/jvstb/
The PCB Magazine
http://www.pcb007.com/pages/thepcbmagazine.cgi
SMTOnline
http://www.smtonline.com/pages/smtmagazine.cgi
Информационно-поисковая система Российских патентных документов
http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru/inform_resources/inform_retrieval_system/
United States Patent and Trademark Office
www.uspto.gov
Раздел 7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Методические материалы:
1. Курс лекций в электронном виде, раздаваемый студентам на первом занятии и обеспечивающий их самостоятельную работу.
2. Набор электронных презентаций для использования в аудиторных занятиях.
3. Методические рекомендации по лабораторным работам в печатном и электронном виде.
4. Интерактивные электронные средства для поддержки лабораторных работ.
5. Отчеты по лабораторным работам.
6. Набор оценочных средств для контроля усвоения материала дисциплины.
Используемое оборудование:
1. Комплект технологического оборудования фирмы Mega Electronics (Великобритания), включающем:
 Ламинатор для нанесения пленочного фоторезиста
 Установку контактного экспонирования
 Установку проявления фоторезиста
2. Двухкоординатная установка сверления и фрезерования фирмы Bungart (ФРГ).
3. Dynascope модели TS-2 (Великобритания).
документ из 7 страниц
16
Процессы и оборудование микротехнологии
Кафедра МТ-11
4. Комплект лабораторного и технологического оборудования для проведения элионных процессов
5. Атомно-силовой микроскоп
Рецензент
организация, должность, Ф.И.О.
______________
Председатель методической комиссии факультета ____
(Ф.И.О.) ___________________
«____» __________ 201_ г.
Декан факультета _______
(Ф.И.О.) ___________________
«____» __________ 201_ г.
СОГЛАСОВАНО:
Согласование с деканами выпускающих факультетов обязательно по всем дисциплинам
Декан (ы) факультета(ов) _______
(Ф.И.О.) ___________________
«____» __________ 201_ г.
Начальник Методического управления
Васильев Н.В. ___________________
документ из 7 страниц
«____» __________ 201_ г.
17