Методы и технология изготовления фотошаблонов

Ивановский государственный химико-технологический университет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отчет по лабораторной работе

Методы и технология изготовления фотошаблонов

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Лебедев И.

Левенцов А.

Проверил:

Шутов Д. А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                       

                                        г. Иваново

Методы и технология изготовления фотошаблонов

 

 

Цель работы: изучить характеристики и типы материалов для фотошаблонов, методы структурного формирования комплектов фотошаблонов для различных технологических процессов производства печатных плат

 

Теоретическое введение

 

Одним из технологических методов производства микроэлектронных структур и печатных плат является фотолитография, основным инструментом фотолитографического процесса – фотошаблон.

Разработка оригинала фотошаблона осуществляется с применением ЭВМ:

1. “DA” – Автоматизированное проектирование
2. “CAD” – компьютерное проектирование

При проектировании в системе CAD получают данные, необходимые для изготовления оригинала фотошаблона при помощи экспозиционного графопостроителя – фотокоординатографа.

Фотокоординатограф – фотооптическое устройство для вычерчивания световым лучом топологии на фотоматериале.

 

Характеристики фотоматериалов

 

Оптическая плотность D – величина, характеризующая степень ослабления оптического излучения в проявленных фотоматериалах за счет поглощения и рассеяния при прохождении излучения через фотоматериал.

Контрастность K фотографического изображения определяется разностью максимальной и минимальной оптических плотностей.

Светочувствительность фотоматериала S – способность реагировать на оптическое излучение. Светочувствительность количественно определяется по оптической плотностью фотографического слоя.

Разрешающая способность характеризует способность фотоматериалов давать раздельные изображения мелких соседних деталей. Разрешающая способность фототехнических пленок лежит в пределах 200-300 лин/мм. Высокой разрешающей способностью обладают фотоматериалы, в которых светочувствительным слоем является диазосоединение.

 

Характеристики и требования к фотошаблонам

 

Сложность изготовления высококачественных фотошаблонов определяется их высокими фотографическими свойствами и прецизионностью фотоизображения.

В зависимости от способа изготовления ПП, в фоторезисте создается рисунок топологии в виде защитного рельефа или освобождений.

В производстве наиболее широкое распространение получили пленочные резисты  типа СПФ, которые образуют защитный рельеф под действием излучения и удаляются в  незасвеченных местах.

Позитивный рисунок на фотошаблоне отображается в черном цвете. Негативный рисунок имеет светлое изображение, прозрачное для излучения источника экспонирования.

Контактную печать изображения рисунка на резист проводят с фотошаблона, обращенной фотоэмульсионной стороной к резисту, поэтому для получения в резисте прямого изображения рисунка верхних слоев изготавливают фотошаблон с зеркальным изображением рисунка ПП. Для получения в резисте зеркального изображения рисунка нижних слоев изготавливают фотошаблон с прямым изображением.

В зависимости от сложности ПП формируются технические требования к фотошаблонам.

Фотошаблоны для производства высокоплотных МПП должны обладать высокими фотографическими качествами:

- высокая разрешающая способность изображения рисунка топологии и других элементов, минимальная ширина линий может быть 100 мкм

- высокая контрастность изображения, т. Е. максимально большая оптическая  плотность непрозрачных участков и прозрачность остальных областей, оптическая плотность D непрозрачных участков должна быть не менее 3,5, плотность вуали D на прозрачных участках должна быть не менее 0,1

- высокая точность соблюдения  размеров элементов рисунка, шага  расположения элементов и совмещаемость  фотошаблонов в комплекте

 

Стабильность размерных характеристик

 

Фотошаблоны, изготавливаемые на фотопленке, могут менять свои размеры с изменением температуры и влажности окружающей среды. В производстве фотошаблонов должны использоваться материалы с малоусадочной основой. Таким требованиям в наибольшей степени отвечает основа фотоматериала из лавсана.

При повышенных требованиях к точности фотошаблонов используются фотошаблоны, изготовленные на фотопластинах.

 

Выбор оборудования и материалов для изготовления фотошаблонов производится в зависимости от технологии изготовления ПП при сохранении преемственности всех процессов производства фотошаблонов. Каждому индивидуальному способу изготовления ПП соответствует комплект определенного типа фотошаблонов. Различаются такие параметры фотошаблонов, как негатив-позитив, зеркальный-прямой.

 

 

 

 

Таб. 1

 

№	Вид изображения на ФШ			Тип образца ФШ
	наружный слой	внутренний слой	резист-защита	негатив	позитив	прямой	зеркальный
Л4-1-1	+			+			+
Л4-1-2		+			+		+
Л4-1-3		+		+Д			+
Л4-1-4		+		+Д		+
Л4-1-5		+		+			+
Л4-1-6			+	+		+
Л4-2-7			+		+		+
Л4-2-8		+			+Д	+
Л4-2-9	+				+	+
Л4-2-10	+			+		+
Л4-2-11	+			+			+
Л4-2-12	+				+		+

 

Д – диазопленка

 

Таб. 2. Фотошаблоны для изготовления слоев ПП негативным методом

 

№	Вид изображения на ФШ	Тип образца ФШ				Шифр образца ФШ
		негатив	позитив	прямой	зеркальный
1	Рисунок верхнего наружного слоя	+ +			+ +	Л4-2-11 Л4-1-1
2	Рисунок внутреннего слоя	+Д +			+ +	Л4-1-3 Л4-1-5
3	Рисунок слоя резист-защиты

 

Таб. 3. Фотошаблоны для изготовления слоев ПП позитивным методом

 

№	Вид изображения на ФШ	Тип образца ФШ				Шифр образца ФШ
		негатив	позитив	прямой	зеркальный
1	Рисунок верхнего наружного слоя		+		+	Л4-2-12
2	Рисунок внутреннего слоя		+		+	Л4-1-2

 

Таб. 4. Фотошаблоны для изготовления слоев ПП методом ПАФОС

 

№	Вид изображения на ФШ	Тип образца ФШ				Шифр образца ФШ
		негатив	позитив	прямой	зеркальный
1	Рисунок внутреннего слоя		+	+		-

 

Таб. 5. Фотошаблоны для изготовления слоев ПП тентинг-методом

 

№	Вид изображения на ФШ	Тип образца ФШ				Шифр образца ФШ
		негатив	позитив	прямой	зеркальный
1	Рисунок верхнего наружного слоя	+ +			+ +	Л4-2-11 Л4-1-1

 
Таб. 6.

 

№	Диаметр КП D, мкм	Диаметр КП d, мкм	Ширина проводника H, мкм	Зазор между КП и проводником h, мкм
Л4-2-10	917		333	167
Л4-2-9	583		167	250
Л4-2-8	750		333	333
Л4-1-2		1250	833	500

 

 

 

Вывод: в ходе работы мы изучили характеристики и типы материалов для фотошаблонов, методы структурного формирования комплектов фотошаблонов для различных технологических процессов производства печатных плат, провели измерения диаметров контактных площадок, ширину линий-проводников, зазор между контактной площадкой и линией-проводником; измерения показывают, что для формирования наружных слоев ПП с более плотным размещением элементов по сравнению с внутренними слоями разрешающая способность фотоизображения выше (Hн = 333 мкм, Hвн = 833 мкм, D = 750 мкм, d = 1250 мкм).