1.5.3. Формирование скрытого изображения

Качество изготовления рисунка ПП зависит от качества фоторезиста и фотошаблонов и режимов экспонирования. Заготовку с рабочими фотошаблонами помещают в вакуумную копировальную раму. В качестве источников света применяются парортутные лампы, специальные трубчатые светильники и галогенные лампы, которые работают в ультрафиолетовой области (300 – 450) нм.

Факторами, определяющими результат экспонирования являются: точность совмещения, стабильность параметров окружающей среды (температура, влажность, наличие пыли), стабильность геометрических размеров фотошаблонов. Совмещение осуществляется с помощью дополнительных приспособлений (пистонов, кнопок, рамок со встроенными штифтами).

Для ПП с шириной проводников (0,2 – 0,3) мм можно использовать установки с неравномерностью светового потока до 50 %. Из-за присущих таким установкам боковых пучков света величина изменения размера элемента рисунка может достигать половины толщины фоторезиста, т. е. (0,02 – 0,03) мм, но с другой стороны, это является и преимуществом, поскольку пылевые частицы с размером до 0,03 мм попадающие в зону экспонирования, не причиняют вреда, ибо их отпечаток размывается.

Производство ПП такого уровня не требует организации специальных чистых комнат. Достаточно помещений с колебаниями температуры ±5 ^оС и влажности до 20 % . Перегрев фотошаблонов в зоне экспонирования может достигать 10 ^оС, и приводит к изменению диагонали фотошаблона. Но даже лучшие установки такого класса не позволяют получать серийно ПП с шириной проводников и зазоров (0,15 – 0,2) мм.

Установки экспонирования для формирования проводников с шириной ~ 0,15 мм представляют собой оптические машины со специализированными точечными источниками света, в которых малый угол расхождения световых пучков обеспечивает размыв края рисунка (0,003 – 0,005) мм. Неотъемлемыми элементами конструкций установок данного типа являются системы совмещения фотошаблонов и заготовок, система термостабилизации ФР и система охлаждения.

Если ширина проводников ≤ 0,15 мм, то пылевые частицы уже оказывают влияние на качество формируемого рельефа. Поэтому производственные помещения должны соответствовать особым требованиям – технологический процесс необходимо осуществлять в так называемых «чистых комнатах».

Следующий уровень – установки с коллимированным источником света, обеспечивающим угол расхождения световых пучков (5 – 6)^о. Они позволяют получать рисунок проводников с размывом краев (0,3 – 1) мкм. Совмещение выполняется с помощью специальной системы перемещения фотошаблона и заготовки на основе анализа изображения реперов системами технического зрения. Такие установки ориентированы на производство ПП с размерами проводников до 50 мкм. Переход от одного класса машин к следующему должен сопровождаться повышением класса чистых комнат.

1.5.4. Проявления скрытого изображения и задубливание фоторезиста

Проявление заключается в удалении экспонированных или неэкспонированных участков фоторезиста (в зависимости от его типа). Важным фактором при проявлении является значение рН и температуры проявителя.

Проявитель для негативных фоторезистов должен обладать хорошей растворяющей способностью по отношению к исходному полимерному материалу и минимальным воздействием на экспонированные участки, чтобы не вызывать их набухания, приводящего к искажению размеров. Проявителями для негативных фоторезистов служат органические растворители: толуол, бензол, уайт-спирит и др.

Характерной особенностью проявления позитивных фоторезистов является их чувствительность к перепроявлению, т. е. уменьшению размеров проявленного рельефа или разрушению необлученных участков. Для проявления используют слабые водные растворы щелочей (например, (0,3 – 0,6) % раствор КОН; (1 – 2) % раствор тринатрийфосфата Na₃ PO₄ и др.).

Проявление сухих пленочных фоторезистов осуществляется после удаления защитной пленки, либо в органических растворителях, либо в (1 – 5) % растворе соды или щелочи. СПФ чувствительны к перепроявлению, поскольку химическое воздействие проявителя приводит к частичному разрушению фоторезиста. Экспонированные заготовки подвергают действию проявителей в течение двухминутного погружения или опрыскивания.

Задубливание фоторезиста отличается от первой сушки более высокой температурой. При повышенной температуре происходит пластическая деформация слоя фоторезиста, затягиваются поры, дефекты. Режим задубливания влияет на точность передачи размеров.