Фотопечать

Определенные вещества теряют стойкость к воде или специфичес­ким растворителям, например к спирту и ще­лочи, под воздействием света. Этот эффект используется при изготовлении структурированных

Рис. 17. Технологическая схема процесса фо­топечати.

слоев методом фотопе­чати для защиты поверхности фольги при исполь­зовании суб­трактивного метода перед травлением (резист травления) или перед гальваническим усилением (гальванорезист). Метод фото­печати применяется при изготовлении ИМ, узлов и элементов, МПП, а также масок и шаблонов. Пре­имущества этого метода перед трафа­ретной и офсетной пе­чатью заключаются в экономичности обработки малых се­рий изделий (так как не требуются сетчатые трафареты или клише), а также в четком изображении элементов рисунка. Последо­вательные стадии фотопечати показаны на рисунке.17. Различают жидкие и твердые, негативные и пози­тивные светочув­ствительные материалы. Негативные фоторезисты — это синтетические высоко­молекулярные соединения, молекулы которых под действием света образуют развет­вленные структуры и вследствие этого становятся устойчивыми к неко­торым растворителям (ФК1 и ФКН, ORWO, KPR и KMER, Kodak). Позитивные фоторезисты— органические вещества из слабо­кислых групп молекул, кислотный характер которых усилива­ется под воздей­ствием света. Группы более кислых молекул могут быть нейтрализова­ны 1%-ным раствором едкого натра и удалены растворителями PKL22, ORWO; AZ1350, Shipley. Твердым фоторезистом называют комбиниро­ванную пленку, у которой позитивный или негативный светочувстви­тельный слой толщиной 10—40 мкм находится между защитными плен­ками из полиэтилена и полиэфира толщиной 30 мкм (Riston, Du Pont, Laminar, Dynachem). Важнейшими свойствами светочувствительных слоев

являются: от­сутствие пор, устойчивость по отноше­нию к травителям и гальваничес­ким ваннам, а также высокая разрешающая способность. Последняя опреде­ляется следующим обра-:зом слой фоторезиста копируется линей­ным растром, ширина линий которого равна расстоянию между ними. Этот растр уменьшается до тех пор, пока линии не перестают дискрет­но пропеча­тываться. В качестве меры разрешающей способности при­нимается число линий на миллиметре или расстоя­ние между двумя соседними линиями. В особых условиях можно достигнуть разрешения до 1 мкм. Беспо­ристость зависит от толщины слоя, которая для жид­ких фоторезистов достигает 10 мкм. Нанесение фоторе­зистов, а также хранение и обработка покрытых ими заготовок до проявления должны производиться в помеще­ниях только с желтым светом. Нанесение фоторезиста осуществляется окунанием, центрифугиро­ванием, накаткой, раз­брызгиванием или вручную. Для успешного по­крытия необходимы тщательная очистка и обез­жиривание поверхности заготовок

Покрытие окунанием осуществляется путем погружения заготовок в кювету, наполненную фоторезистом, и вытягивания с постоянной ско­ростью (от 10 до 50 см/мин). Толщина слоя за­висит от вязкости фото­резиста и скорости вытягивания. При больших скоростях получают бо­лее толстые слои, которые, однако, имеют худшую разрешающую способность. Покрытие оку­нанием пригодно для фоторезистов всех видов при наименьших затратах на оборудование, к тому же оно дает сразу двухстороннее покрытие заготовок фоторезистом.

При центрифугировании также возможно применение любого фото­резиста, но покрытие по­лучают одностороннее. При этом заготовки устанавливаются в центробежной установке гори­зонтально. Фоторезист растекается под действием центробежной силы. Толщина слоя зависит от частоты вращения и от вязкости фоторезиста. Недостатками явля­ются большая потеря фото­резиста и неравномерная толщина слоя.

При методе накатки можно наносить более равномерные по тол­щине слои, но для этого нужны специальные фоторезисты. Толщину слоя можно регулировать изменением скорости ус­тановки и варьиро­ванием зазоров между лакирующими валками и валками давления (противо­давления).

Особые трудности возникают при покрытии острых кромок. Вслед­ствие поверхностного на­тяжения фоторезист стекает с этих мест, оголяя их настолько, что они не могут противостоять травителям. Для предотвращения этого явления созданы специальные фоторе­зисты (PKL43, ORWO, AZ340, Shipley), которые при сушке на под­верг­шихся облучению местах вследствие эффекта стягивания образуют утолщения (см. рис.18). Для образова­ния этих утолщений необходимо достаточное количество резиста, т. е. наносимая пленка не должна быть слишком тонкой, что можно обеспечить только способом окунания.

Сухие фоторезисты наносят на заготовку с помощью специальных ламинаторов (см. рис. 19.). В ламинаторе снимается полиэтиленовая пленка, а оставшаяся композиция сухого фоторези­ста с полиэфирной пленкой нагревается и соединяется под давлением с поверхностью за­го­товки. Сухие фоторезисты обладают следующими преимуществами:

§ острые кромки могут быть перекрыты (толщина слоя 30 мкм);

§ толщина слоя не зависит от метода покрытия;

§ нет необходимости в подготовке фоторезиста по консистенции и в его очистке (разжиже­ние, фильтрация);

§ не нужна сушка и мало работ по ретуши.

Жидкие фоторезисты перед экспонированием высушивают. При этом следят за отсутствием пыли и вентиляцией в сушильной установке. Для переноса рисунка ПП применяют фотошаб­лоны на пленочной основе и только при особых требованиях к точности - стеклянные фото­шабло­ны. Качество изготовления рисунка ПП находится в зависимости от типа фоторезиста и от функции резистивного слоя. Ввиду того, что расстояние между под­ложкой и фотошаблоном ведет к дефокусировке изображения, заготовку с рабочими фотошабло­нами, прикрепленными с одной или двух сторон, помещают в вакуум­ную копиро­вальную раму. Совмещение фотошаблонов с подложкой осуществляется размеще­нием в тонкой раме с фиксирую­щими лентами или путем оптической подстройки. Для двухсто­роннего экспонирования часто применяют пленоч-ные карманы, состоящие из выверенных по отношению друг к другу рабочих фотошаблонов. Что­бы избежать точной подгонки фотошаб­лонов относительно подложки, на них нанесена маркировка.

Рис. 18. Поведение фоторезиста на экспони­рованных участках.а - обычный фоторезист; б - фоторезист, образую­щий утолщение; 1- фоторезист; 2 - диэлектрик; 3 - монтажное отверстие		1. наматывающая катушка для полиэтилено­вой за­щитной пленки; 2. сматывающая катушка для су­хого фоторе­зиста (полиэфирная пленка - фото­ре­зист-полиэтиленовая пленка); 3. нагревающий башмак; 4. транспортирующие валки; 5. печатная плата с фоторезистом; 6. основание; 7. компози­ция фоторезиста и полиэфирной пленки; 8. ламини­рующий валик; 9. полиэтиленовая пленка.
Рис. 19. Схема установки для нанесения су­хого фоторезиста.

.На качество изображения оказывает влияние не только взаимное расположение подложки и фотошаблонов, но также и световые харак­теристики при экспонировании. При этом необхо­димо учитывать:

§ длину волны света (вследствие спектральной чувствительности фо­торезиста);

§ равномерность засветки поверхности;

§ направление лучей света;

§ действие света в слое фоторезиста.

В качестве источников света чаще всего применяются парортутные лампы, специальные трубчатые светильники и галогенные лампы, кото­рые работают в ультрафиолетовой области (300—450 нм). Равномер­ность засветки при использовании трубок может быть улучшена, если подложку перемещать с постоянной скоростью перед светящейся щелью (коллиматором). Вследствие диффузного светового потока возникает подсветка, отрицательно влияющая на чет­кость изображения элементов схемы (см. рис.). Этот эффект усиливается при рассеивании света в слое фоторезиста и при распространении полимеризации, когда неосвещаемые группы молекул возбуждаются освещаемыми. Для проявления экспонированные подложки подвергают воздейст­вию специальных прояв­ляющих растворов в течение приблизительно двухминутного погружения или опрыскивания. Проявители растворяют засвеченные или не засвеченные слои в зависимости от типа фоторези­с­та. Установки для проявления с помощью опрыскивания, как правило, совмещены с моющими и сушильными устройствами. После проявления контролируют наличие пор в слое фоторезиста, места включения пыли, отсутствие фоторезиста на подвергающихся экс­понированию местах (края, неровности, по­верхность подложки) и при необходимости ретушируют. Для обеспечения ретушированния слои фото­резиста при проявлении контрастно окрашиваются. По окончании трав­ления или гальва­нической обработки заготовки резистивный слой чаще всего удаляется. После его удаления за­готовка снова подвергается очистке

Поиск по сайту: