Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
425
ре 20 ± 1 °С и относительной влажности 50 %. Отдельные операции технологических процессов (нанесение фотослоев, сушка, совмещение и экспонирование, проявление изображения и др.) осуществляются в специальных боксах (скафандрах, вытяжных шкафах, пылезащитных столах), имеющих автономную приточно-вытяжную вентиляцию. Оборудование фототехнологических процессов (координатографы, репродукционные фотокамеры и др.) защищают от внешних механических колебаний и вибрации.
К физическим процессам изготовления шкал и сеток, отличающихся от граверно-делительных и фототехнологических по средствам (источникам) воздействия на материалы и покрытия, можно отнести электроэрозионные (электроискровые и электроимпульс-ные), лазерные, электронно- и ионнолучевые, рентгеновские. Из них только электроэрозионные, лазерные и некоторые другие с сухим проявлением и травлением изображения выполняют без стадий химической обработки.
Основы электроэрозионных процессов изготовления шкал и сеток описаны в работе [7.55]. Применение их ограничено из-за невысокой точности получаемых деталей.
Современные процессы и оборудование для создания микроизображений с помощью лазерного излучения изложены в работе [7.69]. Они подразделяются на контурно-лучевые, контурно-проекционные, проекционные, контактные и голографические.
Контурно-лучевые процессы, основанные на использовании сфокусированного лазерного пучка, позволяют получать шкалы и сетки, в том числе сквозные, прямым локальным испарением покрытий и тонких листовых материалов, обычно металлических. Основные недостатки процесса: неровность края изображения из-за неравномерного распределения энергии в фокальном пятне излучения, появление валика (бруствера) по краям элементов изображения, разбрызгивание испаряемого металла и микротрещины в диэлектрической подложке из-за воздействия излучения высокой энергии.
В контурно-проекционном процессе сфокусированный лазерный пучок ограничен апертурой (маской) обычно прямоугольной формы. Достоинствами метода при надлежащей точности перемещения рабочего стола с регистрирующим слоем и исключением прямого испарения последнего являются высокое качество рисунка, малая неровность края штриха и высокая разрешающая способность (до 4x4 мкм [7.69] и 1 мкм [7.63]). Лазерные процессы и оборудование, основанные на использовании высокоэнергетических сфокусированных пучков, помимо создания рисунков применяют для устранения дефектов на хромовых шаблонах локальным испарением или перепылением хромовой пленки [7.69].
Проекционный лазерный способ позволяет переносить на регистрирующий слой изображение шаблона со сложной топологией и одновременно экспонировать значительно большую площадь, чем предыдущими лазерными методами. Основной недостаток этого
426
способа — жесткие требования к равномерности освещения всего поля шаблона-маски.
Контактный лазерный метод позволяет получать штрихи шириной до 5-10 мкм вследствие дифракционных искажений при неплотном прижиме копируемого шаблона к регистрирующему слою, усиливаемых используемым когерентным монохроматическим излучением.
Голографические процессы формируют амплитудное, фазовое и объемное изображения высокого разрешения как на плоскости, так и на поверхности сложной формы. Кроме того, голографический метод способен повысить точность совмещения при мультиплицировании изображения шкал и сеток по сравнению с обычными проекционными способами [7.60]. Однако сложность оборудования и процедуры изготовления голограмм, их восстановление в обычное оптическое изображение не позволяют широко применять метод в технике изготовления шкал и сеток.
Регистрация лазерного излучения в зависимости от мощности излучения осуществляется различными способами: термическим (испарением), термохимическими (окислением металлов, полимеризацией, термодеструкцией) и фотохимическими (полимеризацией и деструкцией полимеров). Испарение металлов происходит в местах действия лазерного облучения, создающего локальный высокотемпературный нагрев испаряемого покрытия (например, испарение хрома при 2500 °С). Качество штрихов, полученных прямым испарением, невысокое. Термическая пассивация металлов — окисление поверхностной части покрытия — происходит при меньших температурах, чем испарение (для хрома 700-1000 °С), без образования на штрихах краевых валиков и искажений размеров и формы штрихов. Это позволяет после химического вытравливания неокисленных участков металла (без использования вспомогательной фоторезистивной или иной защитной маски) получать элементы шкал и сеток шириной до 1,0-2,5 мкм [7.63]. Регистрацию лазерного излучения осуществляют также на термо- и фоторезистах с последующим жидкостным или сухим вакуумным химическим или термическим проявлением рельефного изображения [7.69].
Электронно-, рентгено- и ионолитография были разработаны для нужд микроэлектроники с целью создания топологических структур с элементами субмикронных размеров [7.97]. Применение этих процессов в сочетании с процессами ионного и ионно-химического травления [7.98] оптических покрытий и материалов по резистивным защитным маскам является перспективным в технике изготовления особо высокоточных шкал и сеток с субмикронными штрихами.
