Травление меди (1074342), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Таким образом, светопередачу можноиспользовать для определения, когда регенерация необходима, а когда ее нужно остановить, основываясь на способности пропускать или блокировать свет. Также возможноиспользовать вторичную светопередачу после точки, когда добавлена кислота или окислитель, чтобы определить, верное ли химическое вещество было введено, так как оноделает прозрачным травильный раствор, если оно верное. Если нет — изменить реагент.Главное отличие ручного тестированияи автоматической системы Vis-U-Etch 5в том, что система контролирует травильныйраствор непрерывно, в то время как человекпроводил бы отбор проб травильного раствора через определенные и довольно длительные промежутки времени.
Результат —непостоянство во времени состава травильного раствора, являющееся причиной нестабильности системы — скорости травленияи величины бокового подтравливания.На рис. 5а, б, в показаны результаты травления меди толщиной 35 мкм с использованием системы Vis-U-Etch 5 при 0,04N.На рис.
5г, д, е — результаты, полученныес помощью системы контроля «ОВП/нормальность» при использовании окислителяTehnol_v_EP_1(1)_web.qxd3/18/200512:02 PMPage 42Технологии в электронной промышленности, № 1’2005Таблица 1КонтроллерVis&U&Etch 5ОВП контроллер/окислительна основе хлората натрияОВП контроллер/перекись водородаМетод контроляСветопередачаОВП/нормальностьОВП / нормальностьУстановка травленияChemcutChemcutДругаяМодель установки547547XLRotaryГод производстваустановки травления198819971994/95Камеры травленияКоличество×длина2×1 м2×1 м2×1,5 мДавление (бар)Верхнее:Нижнее:1кам. – 1,5; 2 кам.– 0,751кам. – 1,3; 2 кам. – 1,02,72,72,00,7ОкислительGWLCR**CuOx 310**H2O2Скорость конвейера(35 мкм, м/мин)1,411,5Скорость конвейера(17 мкм, дюйм/мин)2,31,51,5 (первая камера отключена)Содержание медив травильном растворе (г/л)180170120Нормальность0,041,042,64–3,2Плотность1,40нет данных1,26ОВП (мВ)не применялся508515Результатымедь 35 мкм,проводник/зазор 100 мкммедь 17 мкм,проводник/зазор 100 мкммедь 17 мкм,проводник/зазор 100 мкмКомментарииРис 6.
Топография поверхности травленияпри 2N (в мкм)Стабильные результаты тестированияПолучены проводники ширинойПолучены проводникисечений проводников по всей97–98 мкм в основании вследствиешириной 100 мкмповерхности заготовки. Ширинаагрессивности травителя,с постояннымипроводников 100–103 мкм, боковоеширина проводников по поверхностихарактеристиками по всейподтравливание около 25 мкм.заготовки нестабильна.тестируемой заготовке.Производитель осуществляетВ силу подтравливания разницаБоковое подтравливаниечрезвычайно точный контрольширины проводников в основании10–13 мкмнормальности.
Многочисленные случаии на вершине около 25–26 мкм.выделения хлора на предприятии.Все тесты проведены компанией Great Western Chemical Company.Данные по величине бокового подтравливания приведены в сумме на обе стороны ширины проводника.на основе хлората натрия при 1,0N для травления меди толщиной 17 мкм.На рис. 5ж, з, и — результаты, полученныес помощью системы контроля «ОВП/нормальность» при использовании перекиси водорода при 2,6N–3,2N для травления медитолщиной 17 мкм.В таблице 1 приведены основные параметры проведенных тестов.Помимо очевидных различий в качестве торцов проводников на этих фотографиях, важнопонять, что для системы Vis-U-Etch 5 травлениеосуществлялось на меди толщиной 35 мкм,тогда как два других теста — на меди толщиной 17 мкм.
Даже при травлении более тонкогослоя меди системы «ОВП/ нормальность» показали результаты хуже, чем Vis-U-Etch 5, чтопозволяет убедиться в зависимости качестватравления от содержания свободной кислоты.Когда травление регулируется контроллером на основе измерения «электропроводность/ОВП», измеряется электропроводностьтравильного раствора, а кислота добавляетсядо тех пор, пока значение не упадет до требуемого уровня.
Проблема здесь в том, что, падая,электропроводность доходит до некой точки,ниже которой опуститься не может — это базовая электропроводность, соответствующаяконцентрации свободной кислоты приблизительно 3% (по объему) травильного раствора.Это означает, что происходит распылениепо поверхности платы не только хлорида меди (II), но и кислоты. Фактически, контроллер** Торговые марки реагентов.на основе измерения «электропроводность/ОВП» физически не способен регулироватьсяв интервале, в котором травление панелей происходит наилучшим образом, с наилучшейравномерностью, в безопасных для окружающей среды условиях и с наиболее надежнымв управлении контроллером.Еще одна проблема с контроллером «электропроводности/ОВП» — надежность ОВПдатчика как такового.
Датчики электропроводности являются сегодня неконтактными — тороидальной разновидности, чтоделает их надежными, однако ОВП-датчикидолжны вступать в контакт с травильным реагентом, то есть они медленно начинают умирать с момента первого их использования.Это означает, что датчики должны регулярноочищаться, тестироваться и перекалибровываться для выполнения надлежащей задачи.Иначе они дадут неверные показания, указавна необходимость в окислителе, когда тот будет не нужен.В системе со светопередачей количествосвободной кислоты составляет в среднем0,01N и не увеличивается до 0,04N, так каксветовые элементы не могут функционировать иначе.
По надежности световые элементы сравнимы с тороидальными датчикамиэлектропроводности, так как чувствительнаяячейка изготовлена из особого стекла, не изменяющего своих свойств при контакте с травильным раствором, а источник света и противостоящий датчик находятся на внешнейстороне стекла. Поэтому последующая перекалибровка не потребуется.42Рис. 7. Топография поверхности травленияпри 0N (в мкм)Технологам-производственникам трудноповерить, насколько стабилен раствор травления при отсутствии в нем избыточных реагентов.
Недавно компанией Oxford V.U.E. былосуществлена замена системы, характеризовавшейся высоким содержанием кислоты,в которой в качестве окислителя использовалась Н2О2, а контроль осуществлялся путем измерения «ОВП/нормальности», на системус низким содержанием кислоты и окислителемNaClO3. Технолог считал контроль, осуществлявшийся старой системой при среднем значении ОВП 530–580 мВ и частыми скачкамидо 700–1000 мВ, хорошим. После переходана систему Vis-U-Etch 5, значение ОВП находилось в пределах 580–585 мВ в течение двенадцатичасового тестового периода. Отсутствие несвязанной кислоты в растворе травления не вызывало характерного запаха хлора или солянойкислоты.
При отсутствии свободной кислотызначение ОВП может достигать 680–700 мВ,прежде чем произойдет какой бы то ни быловыброс хлора в атмосферу. Поэтому системаVis-U-Etch 5 обеспечивает максимальную стабильность и безопасность процесса травления.Атмосфера в помещении, где производитсятравление, становится менее агрессивной, чтоприводит к увеличению срока эксплуатацииоборудования и повышению безопасностиперсонала. Высочайшая стабильность обеспечивает также возможность травления тонкихпроводников с неизменно высоким качеством.«Нулевое» содержание свободной кислоты — это не все, что вносит вклад в достижение высокого качества травления. Важнуюроль играют параметры процесса и конфигурация установок травления.www.finestreet.ruTehnol_v_EP_1(1)_web.qxd3/18/200512:02 PMPage 43Печатные платыОптимальная конфигурацияустановок травления при высокомсодержании свободной кислотыи ее отсутствииПроцесс стравливания меди с заготовок занимает определенное время.
Скорость травления предсказуема при использовании одноготравильного раствора при одних и тех же условиях эксплуатации. В идеале травлениедолжно происходить только непосредственнопрямо под распылительной форсункой в конвейерной установке травления, так как при таком типе травление происходит только в направлении вниз, но не в стороны. В системе наоснове хлорида меди с нулевым содержаниемсвободной кислоты, такой как Vis-U-Etch 5,эта задача облегчается, так как при контактенезащищенной меди с раствором травления,поступающем из форсунок, медь переходитв CuCl, образующаяся «лужица» CuCl удаляется с подвергаемого травлению материала,и при этом дальнейшего травления в стороныне происходит.
Это приводит к достижениюпревосходного качества благодаря минимизации бокового травления. Для систем с высоким содержанием кислоты эта задача значительно усложняется, ведь при избытке кислоты происходит регенерация CuCl в CuCl2в объеме травильного раствора на поверхности подвергаемого травлению материала,включая пространство между проводниками.При такой регенерации происходит безостановочное, бесконтрольное травление, направленное как вниз, так и в стороны.
Именнов силу этого бесконтрольного травления достижение минимальной ширины проводников и зазоров ограничено, а стенки получаемых проводников оказываются неровнымии волнистыми. Понимание механизма процесса травления с помощью выбранного раствора должно быть определяющим при конструировании камеры травления.Для систем на основе хлорида меди с высоким содержанием свободной кислоты оптимальными параметрами будут: большое число форсунок с плоским факелом распыла,производительностью около 1,9 л/мин, горизонтальный возвратно-поступательный типосцилляции форсунок, давление около 1 бар,а также компенсация кислотного подтравливания за счет фотошаблона.Пояснения:• Форсунки.
Чем больше их число, тем большее количество травильного раствора будет распыляться в направлении вниз. Распыление через форсунки с плоским факелом осуществляется под углом, наиболееблизком к требуемому углу 90° по отношению к поверхности травления. Производительность 1,9 л/мин призвана ограничить объем излишнего раствора травления, распыляемого на материал. При болеевысоком объеме подаваемого травителяпроисходит дополнительное неконтролируемое боковое травление вследствие регенерации избыточной кислотой.• Горизонтальная возвратно-поступательная осцилляция сохраняет угол распылаwww.finestreet.ruпостоянным, близким к 90° по отношениюк травимому материалу, в отличие от «качающегося» типа осцилляции, осуществляемого по дуге, что приводит к диагональному распылению, увеличивающемубоковое травление.• Давление 1 бар: это требование очень тесно связано с производительностью форсунок 1,9 л/мин.
Излишнее давление илиобъем травителя нежелательны, так как избыточный поток травителя с кислотой подбольшим давлением будет удалять с поверхности стенок проводников хлорид меди (I), защищающий их от травленияв стороны.• Компенсация за счет фотошаблона: в силутого, что системам с высокой концентрацией свободной кислоты свойственно повышенное боковое травление, ширина проводников из травильного резиста должнабыть увеличена во избежание чрезмерногоперетравливания.Для систем на основе хлорида меди с нулевой концентрацией свободной кислоты оптимальными параметрами будут: большоечисло форсунок с плоским факелом распыла,производительность около 5,7 л/мин, горизонтальный возвратно-поступательный типосцилляции, давление около 3 бар, компенсация кислотного подтравливания за счетфотошаблона не требуется для материалатолщиной менее 70 мкм.Пояснения:• Форсунки: подобно системам с высокойконцентрацией свободной кислоты, большее число форсунок обеспечивает распыление большего количество травильногораствора в вертикальном направлении,а форсунки с плоским факелом делают возможным распыление под углом, наиболееблизком к 90°.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
