1.5. Основные операции фотолитографического процесса

Процесс фотолитографии включает в себя несколько стадий, которые являются общими практически для всех способов, и не зависят от материала заготовки (металлическая фольга, сетка, диэлектрические подложки с нанесенными на их поверхность пленками из разных материалов и т. д.). Подробно остановимся на каждой из технологического процесса.

1.5.1. Подготовка поверхности заготовок

Физико-химическое состояние рабочей поверхности подложек, печатных плат влияет на смачиваемость и адгезию фоторезиста и определяет в конечном итоге качество формируемой топологической структуры. Критерием оценки состояния поверхности служит краевой угол смачивания θ. Адгезионные силы между пленкой фоторезиста и подложкой возрастают с увеличением степени смачивания т. е. гидрофильности поверхности, при стремлении θ к нулю.

Диффузия травителя по границе раздела фоторезист – подложка происходит вследствие смачиваемости ее раствором травителя. В результате этого происходит растравливание защищенных фоторезистом участков.

Следовательно, необходимо, чтобы поверхность подложки была гидрофильна по отношению к фоторезисту и гидрофобна по отношению к травителю. Это противоречие разрешается учетом природы используемых материалов, характера их взаимодействия, условий и методов осуществления подготовки поверхности и нанесения фоторезиста.

1.5.2. Нанесение и сушка резиста на подготовленную поверхность

Фоторезисты могут быть жидкими, сухими и пленочными.

Жидкие ФР содержат (60 – 90) % по массе органического растворителя, пленочные – менее 20 %, сухие обычно состоят только из светочувствительного вещества.

Жидкие фоторезисты наносят на подготовленную поверхность различными методами: методом простого полива с естественным растеканием; полива с центрифугированием; пульверизацией или накаткой валками. Сухие (СФР)¹ – напылением и возгонкой Сухие пленочные фоторезисты наносят на заготовку с помощью специальных установок ( ламинаторов). В ламинаторе снимается несущая пленка, а оставшаяся композиция сухого фоторезиста с защитной пленкой нагревается и соединяется под давлением с поверхностью заготовки. Преимущества пленочных фоторезистов в том, что толщина покрытия не зависит от способа нанесения, нет необходимости в разжижении и фильтрации, не нужна сушка, при ламинировании слоя по сформированному рельефу перекрываются острые кромки элементов рисунка.

При получении покрытий окунанием, толщина слоя зависит от вязкости фоторезиста и скорости вытягивания. При больших скоростях получают более толстые слои. Покрытие окунанием пригодно для всех видов жидких фоторезистов при наименьших затратах на оборудование и к тому же дают сразу двухстороннее покрытие заготовок. Основным недостатком является неоднородность слоя по толщине.

При центрифугировании фоторезист растекается под действием центробежных сил, излишки его сбрасываются с поверхности, толщина слоя зависит от частоты вращения и вязкости фоторезиста. Недостаток – большая потеря фоторезиста. Метод полива, или метод полива с последующим центрифугированием жидких ФР, а также метод возгонки сухих фоторезистов позволяют формировать слои толщиной 3 – 4 мкм.

При методе накатки можно получать равномерные слои, но нужны специальные фоторезисты, которые бы не высыхали быстро. Толщина слоя варьируется зазором между валками.

Для окончательного удаления растворителя из слоя жидкого фоторезиста его просушивают. При этом уплотняется молекулярная структура слоя, уменьшаются внутренние напряжения и повышается адгезия. Режимы сушки выбираются для конкретных типов фоторезистов, исходя из их химического строения и типа применяемых растворителей. Температура и время сушки влияют на режимы экспонирования и проявления фоторезистов определяя точность передачи размеров элементов рисунка. Также имеет значение и метод сушки, определяемый подводом тепла (конвекционный, инфракрасный, СВЧ и т. п.).