3109

рефрижераторного типа. Система управления процессом экспонирования реализована на современной элементной базе, имеет PLC-контроллер, а также ЖК дисплей с сенсорным управлением.

Рис. 37. Установка экспонирования SFB-520

Затем фоторезист проявляют и закрепляют в течение нескольких десятков минут при температуре порядка 80-150 °С. Это происходит на установке УПФ – 200, отечественного производства. Ее внешний вид представлен на рис. 38.

91

Рис. 38. Внешний вид установки УПФ – 200

Она позволяет обрабатывать пластины диаметром до 150 мм и подложек до 127х127 мм, имеет удобное сенсорное управление, до четырех независимых линий проявителей с автоматической промывкой и сушкой. Обеспечивает проявление различными типами струй, в том числе распылением. Имеет сопло с электроприводом для равномерного проявления. Установка предназначена для проявления фоторезиста, нанесенного на пластины или подложки посредством налива проявляющей жидкости различными типами струй с их последующей промывкой. Процесс проявления происходит в автоматическом режиме и легко программируется с помощью сенсорного дисплея. Программное обеспечение позволяет задавать оператору даже самые сложные рецепты обработки, которые могут включать в себя следующие стадии: проявление заготовки с помощью одной из линий проявителя посредством налива или распыления, сушки заготовки азотом, промывки заготовки деионизованной водой, промывки линии проявителя, сушки линии проявителя.

Все элементы установки, контактирующие с проявителями, выполнены из современных материалов, обладающих высокой химической стойкостью: корпус установки и центрифуга – нержавеющая сталь, дозирующее сопло – пластик PEEK, линии проявителей – материалы PFA, PEEK, Kalrez.

Рельефный рисунок (маску) необходимо перенести на подложку. Это можно сделать травлением позитивного фоторезиста с облученных участков подложки, покрытой тонкой пленкой фоторезиста.

Применение электронолитографии для формирования микроизображения (вместо светового луча, сфокусированного до 0,01…1,0 мкм) пучка электронов, обладающего на несколько порядков меньшей длиной волны, позволяет избежать дифракции и получить существенно лучшее

92

разрешение. Основным преимуществом электронолитографии (помимо разрешающей способности) является возможность программного управления процессами формирования и отклонения электронного луча и визуализации с помощью электронного микроскопа. Это позволяет получать конфигурацию встречно-штыревых структур фильтров ПАВ непосредственно на звукопроводе, покрытым слоем электронорезиста или фоторезиста без использования фотошаблонов.

Особенно важна гибкость электронно-лучевой технологии, легко перестраиваемой с одной конфигурации на другую, в производстве уникальных устройств обработки сигналов на ПАВ, имеющих три – пять преобразователей с общим количеством электродов до 5…6 тысяч. Основными недостатками растровой электронолитографии является ее ограниченность рабочих полей и низкая производительность, а проекционной – необходимость создания прецизионных шаблонов и фотокатодов.

В то же время в посдеднее время используется рентгенолитография, благодаря которой получены субмикронные структуры с размерами до 50-100 нм для устройств на ПАВ, работающих до частот 10 ГГц. Используемые в рентгенолитографии волны имеют длины приблизительно от 0,4 нм до 4,4 нм, что позволяет снизить влияние дифракционных эффектов. Шаблон в этом случае представляет слой поглотителя, нанесенный на тонкую мебрану, полупрозрачную для рентгеновского излучения. В качестве прозрачного слоя используется кремний, в качестве поглотителяпленки золота. Методы изготовления таких шаблонов диаметром 76 мм хорошо отработаны. Основным недостатком рентгенолитографии является большое время экспозиции, которое зависит от характеристик рентгеновского излучения, полимера (рентгенорезиста), материала шаблона и экспонирующей аппаратуры. Проведенное сравнение показывает, что голография, электронолитография и рентгенолитография, хотя и позволяют реализовать

93

необходимую для большинства фильтров ПАВ разрешающую способность, но имеют либо малые рабочие поля, либо большое время экспозиции.

Наиболее важная область их применения изготовление субмикронных структур для фильтров, резонаторов и линий задержки на ПАВ с рабочими частотами выше 1000…10000 МГц. Для изготовления устройств на ПАВ с рабочими частотами до 1000 МГц технически и экономически целесообразно применение контактной фотолитографии.

5.4. Травление и резка пластин

Для травления металлизации будем использовать травитель ТР150, содержащий в себе кислоту ортофосфорную

– 60 мл, кислоту азотную – 30 мл, 5% раствор ОП-7 – 40 мл. Он идеально подходит для покрытия из ванадия и алюминия, в сочетании с материалом звукопровода – кварцем. Травление происходит при температуре 50 0С , и занимает около 2 – 3 минут. Самым распространенным способом удаления маски является использование хлорированных углеводородов фирмы REMOVER. Под их воздействием защитный слой резиста набухает и затем легко удаляется механическим путем. Весь этот процесс и процессы отмывки выполняются на конвейерной линии снятия фоторезиста MATU, внешний вид которой показан на рис. 39.

Рис. 39. Внешний вид конвейерной линии снятия фоторезиста

MATU

94

поле от 2 × 3 до 10 ×30 мм, точность позиционирования отдельных структур преобразователей относительно друг друга на общем шаблоне фильтра от ±1 до ±5 мкм, точность выполнения шага электродов в структурах не хуже 0,5 % длины волны, т.е. от ±1.0 до ±0,05 мкм, ширина d нерасщепленных электродов от 75 до 1,0 мкм, расщепленных − от 36 до 0,8 мкм при точности не хуже ±(5…8) % от d , неровность края электродов менее 1 % от d, неплоскостность рабочей поверхности не хуже 0,05…0,1 мкм/мм, во избежание дифракции светового луча при экспонировании, оптическая плотность непрозрачных участков не менее 2 ед., по денситометру МД-2, оптическая плотность вуали не более 0,05 ед. Кроме того, фотошаблоны должны иметь минимальное количество дефектов (царапин, пятен, ореолов, темных точек и т.п.), а также отвечать требованиям совмещаемости различных топологических рисунков всех входящих в комплект шаблонов.

В настоящее время можно выделить три основных метода изготовления фотошаблонов: трехступенчатый; двухступенчатый; одноступенчатый.

Каждый из этих методов может иметь несколько технологических вариантов, определяющихся возможностями технологического оборудования.

Трехступенчатый метод до настоящего времени имеет наибольшее применение, так как обеспечен технологическим оборудованием.

Изготовление оригинала, представляющего собой единичное увеличенное изображение модуля фотошаблона, производится на автоматических координатографах, обеспечивающих точность вырезания на майларовой пленке, соответственно, ±50 и ±25 мкм, что уже на первом этапе накладывает определенные ограничения на точность изготовления фотошаблонов.

Второй этап трехступенчатого метода – изготовление промежуточного фотошаблона на редукционных камерах. Для фильтров с допусками на размеры элементов ±5 мкм этот этап может быть завершающим, так как мультипликация отдельных

96

модулей может осуществляться на редукционных камерах с указанной выше точностью. Третий этап − изготовление эталонного фотошаблона методом мультипликации на фотоповторителях.

Основным недостатком трехступенчатого данного метода является большая трудоемкость, хотя он с успехом применяется при изготовлении фотошаблонов фильтров на частоты до 20…100 МГц.

Двухступенчатый метод исключает этап изготовления оригинала фотошаблона, а одноступенчатый – еще и этап изготовления промежуточного фотошаблона.

По сравнению с системой электродов, используемой в резонаторах и фильтрах на объемных волнах, требования к точности создания электродной системы для элементов на ПАВ во много раз выше. В связи с этим широко применяют фотошаблоны, создаваемые путем нанесения непосредственно на подложку тонкого слоя фоторезиста там, где должны быть сформированы электроды. Фотошаблон – стеклянная пластина (подложка) с нанесенным на ее поверхности маскирующим слоем – покрытием, образующим трафарет с прозрачными и непрозрачными для оптического излучения участками. Обычно получают, путем фотографирования «оригинала».

К фотошаблонам для производства ПАВ-структур предъявляется комплекс требований, к которым в первую очередь следует отнести следующие: оптическая плотность маскирующего материала должна быть не менее 2,0; толщина маскирующего материала – не более 100 нм; его отражательная способность не выше 15%; неплоскостность от нескольких мкм до десятков мкм (для разных классов фотошаблонов); микро дефектность порядка 0,1 см-2; краевая четкость рисунка не ниже 0,1 мкм.

По назначению фотошаблоны подразделяют на контрольные, которые хранятся как эталоны, и рабочие, которые изготовляются с контрольных. Рабочие фотошаблоны служат для переноса, имеющегося на них рисунка на плату.

97

Изображение элементов на фотошаблоне должно соответствовать требованиям чертежа и быть черно-белым, контрастным, с четкими и ровными краями. Размеры контактных площадок устанавливают с учетом степени подтравливания.

На рабочем поле фотошаблона не допускаются ореолы, пятна, точки, разрывы, полоски и другие видимые дефекты. Фотошаблон должен быть износостойким, малоусадочным, иметь минимальную деформацию при изменении температуры и влажности окружающей среды, а также в процессе производства, в большой мере этим требованиям соответствуют сверхконтрастные пластинки типа «МикратНК» и пластинки из полированного силикатного стекла с металлизированными поверхностями. На сегодняшний день самым прогрессивным, является метод получения фотошаблонов сканирующим световым лучом непосредственно на фотопластинке (без изготовления оригинала). Он реализуется с помощью высокопроизводительных координатографов под управлением компьютера.

Для этого можно использовать координатограф КПА1200 предназначенный для изготовления фотошаблонов микросхем. В состав координатографа входят: FS-1501, пульт управления, координатный стол с размерами рабочего поля 1200X1200 мм, устройство управления с блоками ввода информации, операционное устройство, интерполятор, блоки задания скоростей, обработки информации, ориентации инструмента, технологических операций, управления приводом, цифровой индикации, а также центрального управления.

Координатограф (рис. 40) состоит из вакуумного стола 6, на котором закрепляется фотопластинка и блок управления 1. Стол перемещается с высокой точностью в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью прецизионных ходовых винтов 4 и 5, которые приводят во вращение шаговыми двигателями 2 и 3. Фотоголовка включает

98

осветитель 7, фокусирующую систему 8, круглую диафрагму 9 и фотозатвор 10. Диафрагма имеет набор отверстий (от 25 до 70), которые оформляют определенный элемент рисунка пластины и закрепляются на валу шагового двигателя. В случае ввода программы в блок управления сигналы подаются на шаговые двигатели привода стола и диафрагмы, а также на осветитель. В результате их программируемой работы на фотопластинке последовательно засвечиваются все элементы платы. Современные координатографы оснащаются системами автоматической поддержки постоянного светового режима. Если для изготовления фотошаблона используют обычный чертеж пластины, то он с помощью координатографа кодируется на перфоленту.

Рис. 40. Схема работы координатографа для получения фотошаблонов без оригинала

Для производства фотошаблонов требуются две-три репродукции их большее число нежелательно ввиду ухудшения разрешающей способности.

При получении последней репродукции часто встречаются с проблемой, когда размер шаблона в соответствии с установленным масштабом изображения, разрешающей способностью и глубиной резкости не помещается в поле объектива.

99

В таком случае экспонируют отдельные части шаблона, которые затем нужно скомпоновать. Когда части шаблона одинаковые, достаточно повторять один и тот же образец. Это накладывает требования на микрометрические подачи, с помощью которых управляют передвижением подложек или фотографических пластин.

5.6. Размещение фильтров на поверхностных акустических волнах в стандартные корпуса

После изготовления проводящей структуры фильтра ПАВ и контроля ее геометрических размеров обычно следуют операции предварительной проверки фильтра на функционирование, установки в корпус, приварки выводов, герметизации и окончательного контроля механических и электрических параметров.

Изготовленные подложки герметизируются в атмосфере инертного газа или в вакууме. Это предохраняет от влаги (которая может вызвать коррозию металла) и от отравления поверхности (которое приводит к затуханию поверхностных волн). Небольшие устройства помещают в стандартные корпуса, например фильтры ПАВ на частоты до 150 МГц и с длиной звукопроводов до 10…35 мм обычно размещают в металлостеклянные корпуса DIP-14, DIP-18, DIP-24, 153.15-1, 155.15-1, 157.01 и различные металлокерамические корпуса типа SMD.

Размещение же крупногабаритных звукопроводов длиной более 50…60 мм производится в специальных корпусах, с указанием специальных операций.

Для уменьшения механических напряжений, которые влияют на характеристики устройства, подложки часто приклеивают эластичным клеем.

Электрические соединения обычно выполняют золотой проволокой диаметром 25…40 мкм, применяя термокомпрессию или ультразвуковую сварку. В некоторых

100