Щоб зрозуміти першопричину розриву точності, необхідно спочатку побачити відмінності в принципах роботи двох процесів.
Високоточна логіка фотохімічного методу
Фотохімічний метод, який зазвичай відповідає фотолітографії в електронному виробництві, має основну логіку «оптичне зображення + хімічне травлення/осадження». Він використовує чутливість фоторезисту до певних довжин хвиль світла та проектує візерунки на поверхню підкладки, покритої фоторезистом, через маску. Оголена ділянка проходить фотохімічну реакцію, яка після проявлення утворює надзвичайно тонкий стійкий до корозії малюнок.
Від чого залежить точність фотохімічного методу? Довжина хвилі джерела світла, роздільна здатність системи оптичних лінз, точність маски та характеристики фоторезисту. У виробництві напівпровідників глибока ультрафіолетова (DUV) і навіть екстремальна ультрафіолетова (EUV) літографія може зменшити розмір елемента до кількох нанометрів. Краї графіки майже вертикальні, ширина лінії надзвичайно рівномірна, і майже немає деформації, спричиненої фізичним контактом. Це фундаментальна причина, чому фотохімічним методом можна вигравірувати десятки мільйонів транзисторів на кремнієвих пластинах.
Вузьке місце точності трафаретного друку
Принцип трафаретного друку зовсім інший. Він стискає чорнило (або суспензію) через область отвору екрану за допомогою тиску скребка та переносить його на поверхню підкладки. Механізм «фізичного продавлювання сітки» визначає, що вона стикається з кількома непереборними стелями в точності:
Структурні обмеження екранної сітки
Сама дротяна сітка складається з переплетених ниток основи та качка. Незалежно від того, наскільки дрібна сітка чи розмір сітки, отвори сітки завжди є окремими квадратними або приблизно квадратними отворами. Під час друку тонких ліній чорнило передається через ці окремі отвори, і краї ліній неминуче виявляють «ефект зуба пилки» — так само, як використання блоків для створення діагональних ліній, які ніколи не є гладкими на мікроскопічному рівні. Це фундаментальна причина, чому точність трафаретного друку не може перевищувати фізичну межу.
Потік і дифузія чорнила
Після того, як чорнило буде екструдовано з сітки, воно буде текти та певною мірою розсіюватися на поверхні підкладки (особливо на матеріалах з високою поверхневою енергією). Ця капілярна дифузія може призвести до того, що надруковані лінії будуть трохи ширшими за отвори на екрані, що призведе до розмитих країв. Фотохімічний закон не має цієї проблеми - візерунок фоторезисту строго визначений площею опромінення, а краї гострі після хімічного прояву.
Тиск скребка та деформація відстані між сітками
Під час трафаретного друку скребок притискає трафарет до підкладки, викликаючи пружну деформацію трафарету; Після зіскоблення екран відскакує та від’єднується. Під час цього процесу кількість чорнила, що передається, залежить від тиску, кута, швидкості та відстані сітки (відстань між екраном і підкладкою) скребка. Будь-яке невелике коливання параметрів може призвести до нерівномірної товщини шару фарби, що, у свою чергу, впливає на стабільність ширини лінії. Фотохімічний метод відноситься до безконтактної візуалізації (проекційного експонування) і не передбачає фізичної контактної деформації.
Природне протиріччя між товщиною плівки та точністю
Однією з унікальних переваг трафаретного друку є можливість друкувати товсті шари фарби (від кількох мікрометрів до сотень мікрометрів), чого важко досягти фотохімічними методами. Однак під час друку на товстій плівці усадка та потік чорнила під час процесу сушіння/спікання ще більше зменшать точність країв. Прагнення до високої точності вимагає пожертвування товщиною плівки, а гонитва за товстою плівкою вимагає погодитися зі зниженням точності - це важкий компроміс у технології трафаретного друку.
Загалом стабільна точність промислового трафаретного друку зазвичай становить від ± 20 мкм до ± 50 мкм (залежно від обладнання та рівня процесу), тоді як фотохімічний метод може легко досягти ± 1 мкм або навіть вище. Ці два абсолютно різні за рівнем точності.
