Пленка фоторезист. Фоторезист: виды, применение и особенности работы с фоторезистивными материалами

alexxlabРазное
Что такое фоторезист и как он используется в электронике и других отраслях. Какие бывают виды фоторезистов. Как правильно работать с фоторезистивными материалами. Где применяются фоторезисты в современных технологиях.

Содержание

Что такое фоторезист и его основные виды

Фоторезист представляет собой светочувствительный полимерный материал, который под воздействием света меняет свои физико-химические свойства. Он широко применяется в микроэлектронике, производстве печатных плат и других высокотехнологичных отраслях.

Различают два основных вида фоторезистов:

  • Позитивные фоторезисты — точно передают рисунок с оригинал-макета на подложку
  • Негативные фоторезисты — передают рисунок в обращенном виде

По форме выпуска фоторезисты бывают:

  • Жидкие — раствор полимера и светочувствительного соединения в органическом растворителе
  • Сухие пленочные — трехслойная структура из полимеров со светочувствительным слоем в середине

Применение фоторезистов в современных технологиях

Фоторезисты нашли широкое применение во многих высокотехнологичных отраслях:


  • Производство микросхем и процессоров
  • Изготовление печатных плат
  • Производство компакт-дисков
  • Голографическая маркировка продукции
  • Изготовление дифракционных решеток
  • Полиграфия (офсетная печать, гравированные валы)

Как фоторезисты применяются в этих технологиях? Рассмотрим несколько примеров:

Производство микросхем

В микроэлектронике фоторезисты используются для создания миниатюрных элементов микросхем. Современные жидкие фоторезисты обеспечивают разрешение до 0,35-0,5 микрон, что позволяет производить высокопроизводительные процессоры.

Изготовление печатных плат

Сухие пленочные фоторезисты широко применяются при производстве печатных плат, особенно многослойных. Они позволяют автоматизировать процесс и получать платы с разрешением элементов 125-250 мкм.

Производство компакт-дисков

Жидкие фоторезисты используются при изготовлении исходного мастер-диска — ключевого элемента в производстве CD и DVD. Это один из самых дорогостоящих процессов в данной технологии.

Особенности работы с различными видами фоторезистов

Процесс работы с фоторезистами включает несколько основных этапов:


  1. Нанесение фоторезиста на подложку
  2. Экспонирование (засветка) через фотошаблон
  3. Проявление рисунка
  4. Травление или металлизация
  5. Удаление остатков фоторезиста

Каковы особенности работы с разными видами фоторезистов? Рассмотрим основные моменты:

Жидкие фоторезисты

Наносятся с помощью центрифуги или распылением. Требуют тщательного контроля толщины слоя. Обеспечивают высокое разрешение, но более сложны в работе.

Сухие пленочные фоторезисты

Наносятся путем ламинирования. Проще в использовании, но имеют ограничения по разрешению. Хорошо подходят для крупносерийного производства печатных плат.

Преимущества и недостатки фоторезистивных технологий

Использование фоторезистов имеет ряд важных преимуществ:

  • Высокая точность и воспроизводимость рисунка
  • Возможность автоматизации процессов
  • Широкий диапазон разрешений (от десятков микрон до субмикронных размеров)
  • Совместимость с различными технологическими процессами

Среди недостатков можно отметить:

  • Чувствительность к загрязнениям и пыли
  • Ограниченный срок хранения фоторезистов
  • Необходимость работы в чистых помещениях
  • Высокая стоимость оборудования для работы с фоторезистами

Современные тенденции в развитии фоторезистивных материалов

Развитие фоторезистов идет по пути повышения разрешающей способности и улучшения технологичности. Основные направления:


  • Разработка фоторезистов для экстремальной ультрафиолетовой литографии (EUV)
  • Создание многослойных резистивных систем
  • Применение наноматериалов в составе фоторезистов
  • Разработка экологически безопасных составов

Как эти тенденции влияют на развитие технологий? Рассмотрим несколько примеров:

Экстремальная ультрафиолетовая литография

Технология EUV позволяет получать элементы размером менее 10 нм. Для нее разрабатываются специальные высокочувствительные резисты.

Многослойные резистивные системы

Применение нескольких слоев с разными свойствами позволяет улучшить качество рисунка и расширить технологические возможности.

Выбор оптимального фоторезиста для конкретных задач

При выборе фоторезиста необходимо учитывать следующие факторы:

  • Требуемое разрешение элементов
  • Тип подложки и ее свойства
  • Метод нанесения фоторезиста
  • Совместимость с используемыми химическими процессами
  • Производительность и экономические аспекты

Как правильно выбрать фоторезист? Рассмотрим несколько типичных ситуаций:


Производство печатных плат

Для крупносерийного производства многослойных печатных плат оптимальным выбором будут сухие пленочные фоторезисты. Они обеспечивают достаточное разрешение и высокую производительность.

Микроэлектроника

При производстве современных микросхем требуется высокое разрешение. Здесь применяются специализированные жидкие фоторезисты для субмикронной литографии.

Техника безопасности при работе с фоторезистами

Работа с фоторезистами требует соблюдения определенных правил безопасности:

  • Использование средств индивидуальной защиты (перчатки, очки, респиратор)
  • Работа в хорошо вентилируемом помещении
  • Соблюдение правил хранения и утилизации химических веществ
  • Регулярный медицинский контроль персонала

Почему так важно соблюдать эти правила? Рассмотрим основные риски:

Воздействие на организм

Многие компоненты фоторезистов являются токсичными и могут вызывать аллергические реакции при контакте с кожей или вдыхании паров.

Пожароопасность

Некоторые растворители, используемые в составе фоторезистов, легковоспламеняемы. Необходимо соблюдать правила пожарной безопасности.


Перспективы развития фоторезистивных технологий

Фоторезистивные технологии продолжают активно развиваться. Основные направления:

  • Дальнейшее повышение разрешающей способности
  • Разработка резистов для новых литографических процессов (например, нанопечатная литография)
  • Создание «умных» фоторезистов с программируемыми свойствами
  • Расширение областей применения фоторезистивных технологий

Какие перспективы открывают эти направления? Рассмотрим несколько примеров:

Наноэлектроника

Развитие фоторезистов с высоким разрешением позволит создавать еще более компактные и производительные электронные устройства.

«Умные» материалы

Фоторезисты с программируемыми свойствами могут найти применение в создании адаптивных оптических элементов, систем доставки лекарств и других инновационных областях.


Фоторезист как пользоваться, как выбрать, как хранить и работать с ним

  • Какой фоторезист выбрать
  • Вопросы и ответы
  • Спектры излучения ртутных ламп
  • Воспроизводимый литографический процесс
  • Подготовка поверхности и промотирование фоторезиста
  • Адгезия фоторезиста
  • Обращенная литография
  • Аэрозольный фоторезист для мезаструктур, демонстрация возможностей аэрозольного распыления

    Под термином фоторезист понимается светочувствительная полимерная пленка, которая под воздействием света меняет свои физико-химические свойства и обладает устойчивостью к химическому или механическому воздействию.

    Развитие современной электроники, средств связи, спутников, телевидения, компьютеров невозможно представить без применения фоторезистов. Фоторезист — один из ключевых материалов микро- и радиоэлектроники.

    Необходимо различать позитивные и негативные фоторезисты. Позитивный фоторезист точно передает рисунок с оригинал — макета на подложку. Негативный фоторезист передает рисунок в обращенном виде.

    Необходимо также различать жидкие и сухие пленочные фоторезисты. Жидкий фоторезист — это раствор полимера и светочувствительного соединения в органическом растворителе. Сухой пленочный фоторезист — это «сэндвич» из трех слоев полимеров, в середине которого находится светочувствительный слой. Для получения пленки из жидкого фоторезиста необходимо его либо налить на поверхность и затем подложку привести во вращение (центрифуга), либо распылить из аэрозольной упаковки. Сухой пленочный фоторезист прикатывают к поверхности ламинатором.

    Основное различие этих двух типов фоторезистов заключается в максимально достижимом разрешении элементов изображения.

    Стандартное разрешение сухих пленочных фоторезистов — это 125-250 мкм. Поэтому основное их применение — изготовление печатных плат, в особенности многослойных печатных плат. Весь процесс изготовления печатных плат автоматизируется.

    Современные жидкие фоторезисты обеспечивают разрешение 0,35 — 0,5 микрон (процессоры Pentium III и IV). Микроэлектроника не может развиваться без совершенствования физико-химических параметров фоторезистов. Это залог успеха на рынке микроэлектроники. По этой причине о разработке фоторезиста с разрешением 0,18 микрон сообщили одновременно несколько западных фирм. Хотя и известен физический механизм работы этого фоторезиста, но состав его держится в строгом секрете.

    Помимо электроники жидкие фоторезисты широко используются:

    1. При изготовлении исходного мастер-диска — ключевого и самого дорогостоящего процесса в производстве компакт — дисков.
    2. При изготовлении исходной голографической штамп-матрицы для голографической маркировки продукции (защита от подделок)
    3. При изготовлении дифракционных решеток.
    4. При изготовлении пластин для офсетной полиграфии (копировальный слой).
    5. При изготовлении гравированных валов для полиграфии (печать на упаковках и текстильная промышленность).
    6. При изготовлении фотогравюр.

    Подробно органические светочувствительные среды для голографии описаны на сайте:

    http://bsfp.media-security.ru/school7/24.htm. Основным преимуществом фоторезистов в отличие от других сред для голографии, содержащих желатину (фотографические пластины, хромированная желатина), является их безусадочность, что чрезвычайно важно при голографической записи. Главный недостаток фоторезистов связан с их светочувствительностью только в ультрафиолетовой области /vibor_resist.htm.

    При изготовлении голографическими способами мастер — диска, штамп — матрицы, дифракционных решеток ранее, как правило, использовался импортный фоторезист типа AZ-1350. В настоящее время применяют фоторезисты фирмы Shipey S1813 или S1818. Однако новые отечественные фоторезисты с локальной разнотолщинностью пленки менее 10 нм и фильтрацией на уровне 0,2 мкм вполне заменяют фоторезист AZ-1350, S1813 или S1818.

    Жидкие фоторезисты незаменимы в производстве печатных плат с высокой степенью монтажа (разрешение элементов до 10 микрон), а также при изготовлении односторонних печатных плат. В последнем случае применение жидких фоторезистов удешевляет процесс, что существенно для радиолюбительской практики.

    В настоящее время любители могут изготовлять печатные платы с помощью фоторезиста в аэрозольной упаковке , с помощью заготовок печатных плат с заранее нанесенным слоем фоторезиста или пигментной бумаги. В последнем случае весь процесс изготовления печатных плат можно перенести практически в домашние условия.

    И, наконец, совокупность стадий применения фоторезистов называется фотолитографией.

    Ссылки по теме:

    • Характеристика cовременных технологий печатных плат
    		•

    Изготовление печатных плат с помощью фоторезиста

    В интернете есть множество статей по методам изготовления печатных плат. На сегодня популярным методом изготовления печатных плат в домашних условиях является ЛУТ (с помощью лазерного принтера и утюга). Однако сегодня хотелось бы поделиться методикой изготовления печатных плат ещё одним методом — с помощью фоторезиста. На эту тему написано уже много, но есть желание поделиться своим опытом.

    Что нам нужно:

    • Фоторезист пленочный негативный (например в AliExpress)
    • ПК и рисовалка печатных плат (как вариант SL5-SL6)
    • Прозрачная пленка для струйного или лазерного принтера (например такая)
    • Принтер (для соответствующей пленки — у кого какой)
    • Фольгированный стеклотекстолит
    • Бумага (обыкновенная) и стирательная резинка
    • Острый предмет (иголка, скальпель и т.п.)
    • Ультрафиолетовая лампа
    • Кальцинированная сода (пищевая не подойдет)
    • Ровные руки

    Итак, пленочный негативный фоторезист являет собой полимерный светочувствительный материал, покрытый с обеих сторон тонкой защитной пленкой (такой бутерброд на рис. 1). Воздействие света на него либо разрушает полимер (позитивный фоторезист), или, наоборот, вызывает его полимеризацию и понижает его растворимость в специальном растворителе (негативный фоторезист). При последующей обработке происходит травление в «окнах», образованных засвеченными (позитивный фоторезист) или не засвеченными (негативный фоторезист) участками полимера.

    Например, имеется готовая разводка некого девайса (пусть в SL6):

    Для изготовления печатной платы необходимо сначала изготовить фотошаблон для фоторезиста. Для этого:

    1. лезем в меню «Файл»->»Печать»
    2. отключаем печать ненужных слоев
    3. масштаб 1:1
    4. и ставим галку «Негатив» (если забыли поставить и пустили в печать на принтер — придется перепечатывать)!!!
    5. на прозрачную пленку нужно выбросить побольше краски. Поэтому, лезем в настройки принтера и выставляем:
      1. качество печати: очень высокое
      2. тип печати: черно-белый
      3. если есть другие настройки — смотрим сами

    Еще раз проверяем п. 2-4 и посылаем шаблон на печать (см. рисунки ниже).

    После – проверяем наш шаблон на прозрачность – рисунок должен быть четким и не просвечиваться (если сквозь него все видно – плохо дело – можно пустить его еще раз на печать или напечатать новый (изменив настройки печать принтера))

    Вот результат:

    А пока наш шаблон подсыхает (не оставляйте на нем свои отпечатки), подготовим основу для нанесения фоторезиста — фольгу текстолита. Для этого, медное покрытие текстолита надо зачистить и обезжирить: берем нужного размера текстолит и протираем медный слой стирательной резинкой, дабы удалить грязь с меди. Всё, трогать пальцами эту часть текстолита НЕЛЬЗЯ! Чтобы на фольге не осталось частиц резинки и снова не замазать ее жирными руками, медь стоит чуть полирнуть до блеска бумагой (но НЕ НАЖДАЧНОЙ!).

    Далее берем наш фоторезист (тот, который рулончик). Отрезаем нужный кусок и прячем рулон куда подальше от света (иначе – со временем может засветиться и целый рулон пропадет). Нужно НЕМНОГО подцепить матовую защитною пленку (она находиться с внутренней стороны рулона см. рис.) с помощью иголки, например.

    Не трогайте пальцами той части фоторезиста, с которой сдираем пленку, иначе он не прилипнет к меди.
    Теперь легким движением руки прикладываем фоторезист к плате, прижимаем и постепенно снимаем матовую пленку (фото). Аккуратно разглаживаем все это дело (фоторезист должен прилипнуть весь и чтоб без пузырьков и т. п., после разглаживания плату можно положить между страницами книги и крепко прижать)

    Пока мы лепили фоторезист к меди, наш фотошаблон успел высохнуть (надеюсь). Теперь прикладываем его к плате с фоторезистом (стороной, где напечатано, к  фоторезисту – если печатали не зеркальный шаблон). Выравниваем шаблон по краям платы и кладем на него стекло (шаблон должен быть плотно прижат к плате, иначе может засветиться то, что не должно засвечиваться)
    Теперь ставим ультрафиолетовую лампу на уровне 10-15 см над платой и засвечиваем наш фоторезист приблизительно на 7 минут.

    Снимаем фотошаблон и сдираем прозрачную пленку с платы (фоторезиста). Эту операцию нужно проводить аккуратно, чтобы не содрать и сам фоторезист с платы.

    Теперь нужно проявить наш фоторезист. Для этого замачиваем нашу плату в растворе кальцинированной соды на 30 секунд. Легкими движениями зубной щетки по поверхности платы смываем остатки не засвеченного фоторезиста (при этом окунаем плату в раствор соды). Когда будет четко видна медь, промываем плату обычной водой и пусть просыхает.

    Какие могут возникнуть проблемы?

    Если остается фоторезист, там, где его быть не должно, значит:

    • Либо пересветили ультрафиолетом,
    • Либо сделали плохой фотошаблон и через него ультрафиолет засвечивал все
    • Фотошаблон плохо был прижат к фоторезисту (в этом случае дорожки могу быть шире нужного)

    Если при проявке фоторезиста сдираются сами дорожки, то:

    • Фоторезист плохо пристал к меди -> медь плохо подготовлена (жирная, грязная и т. п. или фоторезист битый (у меня такого не было, но всякое может быть))
    • Нужно ЛЕГЧЕ тереть зубной щеткой
    • Передержали плату в воде (растворе) – фоторезист ведь к меди не на суперклей клеился.

    Ну и если фоторезист при проявке смывается полностью – значит недосветили УФ лампой

    А далее все как по сценарию: хлорное железо…вытравливаем…смываем остатки железа…фоторезист можно снять ножом, а можно и растворителем (что есть гораздо легче), а можно оставить как защитное покрытие дорожек (если можно так выразиться).

    С первого раза  может выйти кривовато, но с практикой – приходит мастерство. Удачи!

    Теги:
    • Sprint-Layout

    Сухой пленочный фоторезист

    • Дом
    • Материалы для печатных плат
    • Материалы для визуализации цепей
    • Сухой пленочный фоторезист

    Сухие пленочные фоторезисты Riston® для более сложных плат Denser

    Сухие пленочные фоторезисты DuPont™ Riston® произвели революцию в способах изготовления печатных плат, когда они были изобретены компанией DuPont 40 лет назад.

    Оригинальный сухой пленочный фоторезист, изобретенный DuPont, является отраслевым стандартом благодаря высокому выходу, производительности и простоте использования во всех приложениях для обработки изображений. Продукция DuPont™ Riston® отвечает отраслевым требованиям в отношении более тонких характеристик, более высокого качества и более низкой стоимости для всех типов гальванопокрытий и травления.

    Материалы для визуализации печатных плат

    • Сухой пленочный фоторезист

      Сухой пленочный фоторезист

      Используется для нанесения покрытий, нанесения покрытий, щелочного травления или внутренних слоев.

      • Сухой пленочный фоторезист Riston® EtchMaster

      Сухой пленочный фоторезист Riston® EtchMaster специально разработан как пленка для кислотного травления, обеспечивающая высокую производительность при работе с тонкими линиями. Эти фоторезисты обеспечивают превосходную конформацию при сухом ламинировании и обладают широкими возможностями экспонирования, проявления и зачистки.

      • Сухой пленочный фоторезист Riston® FX

      Компания DuPont разработала серию фоторезистов Riston® FX, чтобы помочь изготовителям решать задачи получения тонких линий с высокой производительностью.

      • Сухой фоторезист серии Riston® GoldMaster

      Riston® GoldMaster представляет собой полностью водный резист, упрощающий изготовление печатных плат со специальным золотым или никелированным покрытием

      • Сухой пленочный фоторезист Riston® Laser Series

      Сверхвысокая скорость фотосъемки, высокая производительность и совместимость с традиционными процессами печатных плат (PWB) имеют решающее значение, помогая производителям печатных плат оптимизировать свои инвестиции в оборудование LDI.

      • Riston® MultiMaster Series Сухая пленка Фоторезист

      Серия DuPont™ Riston® MultiMaster упрощает производственные операции, устраняя необходимость в различных пленках на вашей производственной линии.

      • Сухой пленочный фоторезист серии Riston® PlateMaster

      Riston® PlateMaster был разработан для достижения стабильно высоких выходов путем обеспечения выдающейся однородности линий покрытия, разрешения тонких линий и широкого допуска поверхности при прямой металлизации и пластинах.

      • Сухой пленочный фоторезист серии Riston® TentMaster

      DuPont™ Riston® TentMaster обеспечивает превосходную способность к натяжению, выдающуюся форму, отличное разрешение и замечательную устойчивость к бесконтактному воздействию.

      • Технология влажного ламинирования Riston® YieldMaster®

      Технология YieldMaster® обеспечивает оптимальную производительность за счет использования специально разработанной системы ламинирования тонкого резиста

    • Субстраты ИС

      IC Substrates

      Решения для меднения субстратов во всех типах усовершенствованных корпусов.

      • Сухой пленочный фоторезист Riston® DI6100

      Усовершенствованный фоторезист для прямого формирования тонких линий для нанесения на подложку ИС

    • Межсоединение высокой плотности

      Межсоединение высокой плотности

      Наше высококонформное медное покрытие обеспечит хорошую работу любой конструкции HDI.

      • Riston® DI6100 Сухой пленочный фоторезист

      Фоторезист для прямой визуализации Fine line для применения HDI mSAP

      • Сухой пленочный фоторезист Riston® серии DI9000 и DI8600

      Усовершенствованный сухой пленочный фоторезист для тонких линий HDI

    • Расширенный пакет

      Расширенный пакет

      Усовершенствованное решение для обработки высоких медных столбов в передовых упаковочных приложениях.

      • Riston® WBR3000 Сухой пленочный фоторезист

      Усовершенствованное решение для процесса высоких медных столбов в усовершенствованной упаковке

    Пленка для резьбы по песку | Фоторезистивная пленка

    Пленка для резьбы по песку | Фоторезистивная пленка