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干膜曝光工艺学习资料

发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:999

干膜曝光即在紫外光照射下,光引发剂吸收了光能分解成游离基,游离基再引发光聚合单体进行聚合交联反应,反应后形成不溶于稀碱溶液的体型大分子结构。曝光一般在自动双面曝光机内进行,现在曝光机根据光源的冷却方式不同,可分风冷和水冷式两种,影响曝光成像质量的因素除干膜光致抗蚀剂的性能外,光源的选择、曝光时间(曝光量) 的控制、照相底版的质量等都是影响曝光成像质量的重要因素。

一。光源的选择 任何一种干膜都有其自身特有的光谱吸收曲线,而任何一种光源也都有其自身的发射光谱曲线。如果某种干膜的光谱吸收主峰能与某种光源的光谱发射主峰相重叠或大部分重叠,则两者匹配良好,曝光效果最佳。国产干膜的光谱吸收曲线表明,光谱吸收区为310—440nm(毫微米)。镐灯、高压汞灯、碘镓灯在310—440nm波长范围均有较大的相对辐射强度, 是干膜曝光较理想的光源。氙灯不适应于干膜的曝光。同时还应考虑选用功率大的光源,因为光强度大,分辨率高,而且曝光时间短,照相底片受热变形的程度也小,此外灯具设计也很重要,要尽量做到使入射光均匀性好,平行度高,以避免或减少图形曝光不均匀。

二。曝光时间(曝光量)的控制 在曝光过程中,干膜的光聚合反应并非“一引而发”或“一曝即成”,而是大体经过三个阶段。 干膜中由于存在氧或其它有害杂质的阻碍,因而需要经过一个诱导的过程,在该过程内引发剂分解产生的游离基被氧和杂质所消耗,单体的聚合甚微。但当诱导期一过,单体的光聚合反应很快进行,胶膜的粘度迅速增加,接近于突变的程度,这就是光敏单体急骤消耗的阶段,这个阶段在曝光过程中所占的时间比例是很小的。当光敏单体大部分消耗完时,就进入了单体耗尽区,此时光聚合反应已经完成。该过程类似于原子弹爆炸的过程。

正确控制曝光时间是得到优良的干膜抗蚀图像非常重要的因素。当曝光不足时,由于单体聚合的不彻底,在显影过程中,胶膜溶涨变软,线条不清晰,色泽暗淡,甚至脱胶,在电镀前处理 或电镀过程中,膜起翘、渗镀、甚至脱落。当曝光过头时会造成难于显影、胶膜发脆、留下残胶等弊病。更为严重的是不正确的曝光将产生图像线宽的偏差,过量的曝光会使图形电镀的线条变细,使印制蚀刻的线条变粗,反之,曝光不足使图形电镀的线条变粗,使印制蚀刻的线条变细。

如何正确确定曝光时间呢? 由于应用于膜的各厂家所用的曝光机不同,即光源,灯的功率及灯距不同,因此干膜生产厂家很难推荐一个固定的曝光时间。国外生产干膜的公司都有自己专用的或推荐使用的某种光密度尺,干膜出厂时都标出推荐的成像级数、国内的干膜生产厂家没有自己专用的光密度尺, 通常推荐使用瑞斯顿帜iston)17级或斯图费(stouffer)21级光密度尺。 瑞斯顿17级光密度尺第一级的光密度为0.5,以后每级以光密度差ad为0.05递增,到第17级光密度为1.30。 斯图费2l级光密度尺第一级的光密度为0.05,以后每级以光密度差△d为0.15递增,到第2l级光密度为3.05。 在用光密度尺进行曝光时,光密度小的(即较透明的)等级,干膜接受的紫外光能量多,聚合的较完全,而光密度大的(即透明程度差的)等级,干膜接受的紫外光能量少,不发生聚合或 聚合的不完全,在显影时被显掉或只留下一部分。这样选用不同的时间进行曝光便可得到不同的成像级数。现将瑞斯顿17级光密度尺的使用方法简介如下:a.进行曝光时药膜向下;b.在覆铜箔板上贴膜后放15分钟再曝光;c.曝光后放置30分钟显影。 任选一曝光时间作为参考曝光时间,用tn表示,显影后留下的最大级数叫参考级数,将推荐的使用级数与参考级数相比较,并按下面系数表进行计算。 级数差     系数k     级数差     系数k 1        1.122      6        2.000 2        1.259      7        2.239 3        1.413      8        2.512 4        1.585      9        2.818 5        1.778      10        3.162

当使用级数与参考级数相比较需增加时,使用级数的曝光时间t=ktr。当使用级数与参考级数相比较需降低时,使用级数的曝光时间t=tr/k。这样只进行一次试验便可确定最佳曝光时间。 在无光密度尺的情况下也可凭经验进行观察,用逐渐增加曝光时间的方法,根据显影后干膜的光亮程度、图像是否清晰、图像线宽是否与原底片相符等来确定适当的曝光时间。 严格的讲,以时间来计量曝光是不科学的,因为光源的强度往往随着外界电压的波动及灯的老化而改变。光能量定义的公式e=it,式中e表示总曝光量,单位为毫焦耳/平方厘米;i表示光的强度,单位为毫瓦/平方厘米;t为曝光时间,单位为秒。从上式可以看出,总曝光量e随光强i 和曝光时间t而变化。当曝光时间t恒定时,光强i改变,总曝光量也随之改变,所以尽管严格

干膜曝光即在紫外光照射下,光引发剂吸收了光能分解成游离基,游离基再引发光聚合单体进行聚合交联反应,反应后形成不溶于稀碱溶液的体型大分子结构。曝光一般在自动双面曝光机内进行,现在曝光机根据光源的冷却方式不同,可分风冷和水冷式两种,影响曝光成像质量的因素除干膜光致抗蚀剂的性能外,光源的选择、曝光时间(曝光量) 的控制、照相底版的质量等都是影响曝光成像质量的重要因素。

一。光源的选择 任何一种干膜都有其自身特有的光谱吸收曲线,而任何一种光源也都有其自身的发射光谱曲线。如果某种干膜的光谱吸收主峰能与某种光源的光谱发射主峰相重叠或大部分重叠,则两者匹配良好,曝光效果最佳。国产干膜的光谱吸收曲线表明,光谱吸收区为310—440nm(毫微米)。镐灯、高压汞灯、碘镓灯在310—440nm波长范围均有较大的相对辐射强度, 是干膜曝光较理想的光源。氙灯不适应于干膜的曝光。同时还应考虑选用功率大的光源,因为光强度大,分辨率高,而且曝光时间短,照相底片受热变形的程度也小,此外灯具设计也很重要,要尽量做到使入射光均匀性好,平行度高,以避免或减少图形曝光不均匀。

二。曝光时间(曝光量)的控制 在曝光过程中,干膜的光聚合反应并非“一引而发”或“一曝即成”,而是大体经过三个阶段。 干膜中由于存在氧或其它有害杂质的阻碍,因而需要经过一个诱导的过程,在该过程内引发剂分解产生的游离基被氧和杂质所消耗,单体的聚合甚微。但当诱导期一过,单体的光聚合反应很快进行,胶膜的粘度迅速增加,接近于突变的程度,这就是光敏单体急骤消耗的阶段,这个阶段在曝光过程中所占的时间比例是很小的。当光敏单体大部分消耗完时,就进入了单体耗尽区,此时光聚合反应已经完成。该过程类似于原子弹爆炸的过程。

正确控制曝光时间是得到优良的干膜抗蚀图像非常重要的因素。当曝光不足时,由于单体聚合的不彻底,在显影过程中,胶膜溶涨变软,线条不清晰,色泽暗淡,甚至脱胶,在电镀前处理 或电镀过程中,膜起翘、渗镀、甚至脱落。当曝光过头时会造成难于显影、胶膜发脆、留下残胶等弊病。更为严重的是不正确的曝光将产生图像线宽的偏差,过量的曝光会使图形电镀的线条变细,使印制蚀刻的线条变粗,反之,曝光不足使图形电镀的线条变粗,使印制蚀刻的线条变细。

如何正确确定曝光时间呢? 由于应用于膜的各厂家所用的曝光机不同,即光源,灯的功率及灯距不同,因此干膜生产厂家很难推荐一个固定的曝光时间。国外生产干膜的公司都有自己专用的或推荐使用的某种光密度尺,干膜出厂时都标出推荐的成像级数、国内的干膜生产厂家没有自己专用的光密度尺, 通常推荐使用瑞斯顿帜iston)17级或斯图费(stouffer)21级光密度尺。 瑞斯顿17级光密度尺第一级的光密度为0.5,以后每级以光密度差ad为0.05递增,到第17级光密度为1.30。 斯图费2l级光密度尺第一级的光密度为0.05,以后每级以光密度差△d为0.15递增,到第2l级光密度为3.05。 在用光密度尺进行曝光时,光密度小的(即较透明的)等级,干膜接受的紫外光能量多,聚合的较完全,而光密度大的(即透明程度差的)等级,干膜接受的紫外光能量少,不发生聚合或 聚合的不完全,在显影时被显掉或只留下一部分。这样选用不同的时间进行曝光便可得到不同的成像级数。现将瑞斯顿17级光密度尺的使用方法简介如下:a.进行曝光时药膜向下;b.在覆铜箔板上贴膜后放15分钟再曝光;c.曝光后放置30分钟显影。 任选一曝光时间作为参考曝光时间,用tn表示,显影后留下的最大级数叫参考级数,将推荐的使用级数与参考级数相比较,并按下面系数表进行计算。 级数差     系数k     级数差     系数k 1        1.122      6        2.000 2        1.259      7        2.239 3        1.413      8        2.512 4        1.585      9        2.818 5        1.778      10        3.162

当使用级数与参考级数相比较需增加时,使用级数的曝光时间t=ktr。当使用级数与参考级数相比较需降低时,使用级数的曝光时间t=tr/k。这样只进行一次试验便可确定最佳曝光时间。 在无光密度尺的情况下也可凭经验进行观察,用逐渐增加曝光时间的方法,根据显影后干膜的光亮程度、图像是否清晰、图像线宽是否与原底片相符等来确定适当的曝光时间。 严格的讲,以时间来计量曝光是不科学的,因为光源的强度往往随着外界电压的波动及灯的老化而改变。光能量定义的公式e=it,式中e表示总曝光量,单位为毫焦耳/平方厘米;i表示光的强度,单位为毫瓦/平方厘米;t为曝光时间,单位为秒。从上式可以看出,总曝光量e随光强i 和曝光时间t而变化。当曝光时间t恒定时,光强i改变,总曝光量也随之改变,所以尽管严格

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