Электрорадиоэлементы устройства функциональной микроэлектроники и технология радиоэлектронных (стр. 78 из 102)

Достоинства фоторезиста на основе ПВС — низкие токсичность и пожароопасность, проявление с помощью воды. К недостаткам его относят эффект темнового дубления (поэтому срок хранения заготовок с нанесенным фоторезистом не должен превышать 3—6 ч), низкую кислото- и щелочеустойчивость, трудность автоматизации процесса получения рисунка, трудоемкость приготовления резиста, низкую чувствительность.

Улучшение свойств жидких фоторезистов (устранение дубления, повышение кислотостойкости) достигается в фоторезисте на основе циннамата. Светочувствительным компонентом фоторезиста этого типа является поливинилциннамат (ПВЦ). Разрешающая способность его примерно 500 лин/мм, проявление осуществляется в органических растворителях — трихлорэтане, толуоле, хлорбензоле. Для интенсификации процесса проявления и удаления фоторезиста ПВЦ используют ультразвуковые колебания. Время проявления сокращается до 10 с, т. е. в 5—8 раз по сравнению с обычной технологией. К недостаткам фоторезиста ПВЦ относятся его высокая стоимость, использование токсичных органических растворителей. Поэтому резисты ПВЦ не нашли широкого применения в изготовлении ПП, а используются главным образом при изготовлении ИМС.

Фоторезисты на основе диазосоединений применяют в основном как позитивные. Сушка слоя фоторезиста проводится в две стадии: при температуре 20 С в течение 15—20 мин для испарения легколетучих компонентов; в термостате с циркуляцией воздуха при температуре 80 С в течение 30—40 мин. Проявителями являются растворы тринатрийфосфата, соды, слабых щелочей. Фоторезисты ФП-383, ФН-11 на основе диазосоединений имеют разрешающую способность 350—400 лин/мм, высокую химическую стойкость, однако имеют высокую стоимость.

Сухие пленочные фоторезисты впервые разработаны в 1968 г. фирмой Du Pont (США). Сухой пленочный фоторезист марки СПФ-2 выпускается с 1975 г. толщиной 20, 40 и 60 мкм и представляет собой полимер на основе полиметилметакрилата 2 (рис. 5.7), расположенный между полиэтиленовой 3 и лавсановой 1 пленками толщиной 25 мкм каждая. В СНГ выпускаются следующие типы сухих пленочных фоторезистов: проявляемые в органических веществах — СПФ-2, СПФ-АС-1, СРФ-П; водно-щелочные — СПФ-ВЩ2, ТФПК; повышенной надежности — СПФ-ПНЩ; защитные — СПФ3-ВЩ.

Перед накаткой на поверхность основания ПП защитная пленка из полиэтилена удаляется и сухой фоторезист наносится на плату валиковым методом (плакирование, ламинирование) при нагреве до 100 С со скоростью до 1 м/мин с помощью специального устройства, называемого ламинатором. Сухой резист полимеризуется под действием ультрафиолетового излучения, максимум его спектральной чувствительности находится в области 350 нм, поэтому для экспонирования используют ртутные лампы. Проявление осуществляется в машинах струйного типа в растворах метилхлорида, диметилформамида.

Таблица5.3 - Основные характеристики фоторезистов

Гидрооксид

ПВС г/л

ПВЦ 500 350— Трихлорэтилен Хлористый 1 год

410 — 70 %, толуол метилен — 75 %,

— 30 % трихлорэтилен —

25 %

Позитивны 350— 480 Тринатрийфос Ацетон 1 год

е, ФП-383 400 фат — 5 %

Сухие

негативные: 100— 350 Метилхлорофо Хлористый 6 мес.

СПФ-2 150 рм метилен

СПФ-АС-1 100— 320— То же То же 6 мес.

150 400

СПФ-ВЩ 100— 320— 2 %-й раствор Гидрооксид калия 6 мес.

150 400 Na₂CO₃ — 50 — 100 г/л

СПФ-3-ВЩ 150— 320— То же То же 6 мес.

200 400

Riston 120— 350 Трихлорэтан Хлористый 1 год

(США) 150 метилен

СПФ-2 — сухой пленочный фоторезист, аналогичный по свойствам фоторезисту Riston, допускает обработку как в кислых, так и в щелочных средах и используется при всех методах изготовления ДПП. При его применении необходима герметизация оборудования для проявления. СПФ-ВЩ обладает более высокой разрешающей способностью (100 — 150 мкм), стоек в кислой среде, обрабатывается в щелочных растворах. В состав фоторезиста ТФПК (в полимеризующую композицию) входит метакриловая кислота, улучшающая эксплуатационные характеристики. Для него не требуется термообработка защитного рельефа перед нанесением гальванопокрытия. СПФ-АС-1 позволяет получать рисунок ПП как по субтрактивной, так и по аддитивной технологиии, поскольку он стоек и в кислых, и в щелочных средах. Для улучшения адгезии светочувствительного слоя к медной подложке в состав композиции введен бензотриазол.

1

2

3

Рис. 5.7. Структура сухого фоторезиста

Применение сухого фоторезиста значительно упрощает процесс изготовления ПП, увеличивает процент выхода годных изделий с 60 до 90 %. При этом: исключаются операции сушки, дубления и ретуширования, а также загрязнения, нестабильность слоев; обеспечивается защита металлизированных отверстий от затекания фоторезиста; достигается высокая автоматизация и механизация процесса изготовления ПП и контроля изображения.

Установка для нанесения сухого пленочного фоторезиста — ламинатор (рис. 5.8) — состоит из валиков 2, подающих плату 6 и прижимающих фоторезист к поверхности заготовок, валиков 3 и 4 для снятия защитной полиэтиленовой пленки, бобины с фоторезистом 5, нагревателя 1 с терморегулятором. Скорость движения заготовки платы достигает 0,1 м/с, температура нагревателя 105 5 С. Конструкция установки АРСМ 3.289.006 НПО "Ратон" (Беларусь) обеспечивает постоянное усилие прижатия независимо от зазора, устанавливаемого между валиками-нагревателями. Максимальная ширина заготовки ПП 560 мм. Особенностью накатывания является опасность попадания пыли под слой фоторезиста, поэтому установка должна работать в гермозоне. Накатанная пленка фоторезиста выдерживается не менее 30 мин перед экспонированием для завершения усадочных процессов, которые могут вызвать искажение рисунка и уменьшить адгезию.

Рис. 5.8. Схема ламинатора

Проявление рисунка осуществляется в результате химического и металлического воздействия метилхлороформа. За оптимальное время проявления принимается время, в 1,5 раза большее, чем необходимо для полного удаления незадубленного СПФ. Качество операции проявления зависит от пяти факторов: времени проявления, температуры проявления, давления проявителя в камере, загрязнения проявителя, степени окончательной промывки. По мере накопления в проявителе растворенного фоторезиста скорость проявления замедляется. После проявления плату необходимо отмыть водой до полного удаления остатков растворителя. Продолжительность операции проявления СПФ-2 при температуре проявителя 14—18 С, давлении раствора в камерах 0,15 МПа и скорости движения конвейера 2,2 м/мин составляет 40—42 с.

Удаление и проявление фоторезиста осуществляется в машинах струйного типа (ГГМЗ.254.001, АРСМЗ.249.000) в хлористом метилене. Это сильный растворитель, поэтому операция снятия фоторезиста должна выполняться быстро (за 20—30 с). В установках предусматривается замкнутый цикл использования растворителей, после орошения плат растворители поступают в дистиллятор, а затем чистые растворители переключаются на повторное использование.

Экспонирование фоторезиста предназначено для инициирования в нем фотохимических реакций и проводится в установках, имеющих источники света (сканирующие или неподвижные) и работающие в ультрафиолетовой области. Для плотного прилегания фотошаблонов к заготовкам плат используют рамы, где создается разрежение. Установка экспонирования СКЦИ.442152.0001 НПО "Ратон" при рабочем поле загрузочных рам 600 600 мм обеспечивает производительность 15 плат/ч. Время экспозиции ртутной лампой ДРШ-1000 1—5 мин. После экспонирования для завершения темновой фотохимической реакции необходима выдержка при комнатной температуре в течение 30 мин перед удалением лавсановой защитной пленки.

Для получения проводящего рисунка на изоляционном основании как сеткографическим, так и фотохимическим способом необходимо применять фотошаблоны, представляющие собой графическое изображение рисунка в масштабе 1:1 на фотопластинках или фотопленке. Фотошаблоны выполняют в позитивном изображении при наращивании проводящих участков на лентах и в негативном изображении, когда проводящие участки получают травлением меди с пробельных мест.

Геометрическая точность и качество рисунка ПП обеспечиваются в первую очередь точностью и качеством фотошаблона, который должен иметь:

контрастное черно-белое изображение элементов с четкими и ровными границами при оптической плотности черных полей не менее 2,5 ед., прозрачных участков не более 0,2 ед., измеренной на денситомере типа ДФЭ-10; минимальные дефекты изображения (темные точки на пробельных местах,