如何在蝕刻工藝中實(shí)施控制？

蝕刻可能是濕制程階段最復(fù)雜的工藝，因?yàn)橛泻芏嘁蛩貢?huì)影響蝕刻速率。如果不保持這些因素的穩(wěn)定，蝕刻率就會(huì)變化，因而影響產(chǎn)品質(zhì)量。如果希望利用一種自動(dòng)化方法來(lái)維護(hù)蝕刻化學(xué)，以下是你需要理解的基本概念。

控制結(jié)構(gòu)

大多數(shù)（如果不是全部的話）工藝控制系統(tǒng)都依賴(lài)簡(jiǎn)單的反饋環(huán)。通過(guò)這個(gè)循環(huán)，我們得到了清晰的工藝控制方法。在圖1中你可以看到我們最初經(jīng)歷了監(jiān)控階段。

在這個(gè)階段，要查看是否所有期望的參數(shù)都符合規(guī)范。如果符合，那么該工藝可以正常繼續(xù)。如果某些條件不符合規(guī)范，則將啟動(dòng)流程進(jìn)行必要的更改。一旦確定了這個(gè)變化，就進(jìn)入“調(diào)整”過(guò)程。調(diào)整后再次對(duì)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保其符合要求。

這一過(guò)程將不斷重復(fù)，直到獲得預(yù)期的結(jié)果。這只是反饋環(huán)的基本版本，意味著在特定的工藝中，它會(huì)變得更加復(fù)雜。工藝可能會(huì)有所不同，但從概念上講，工藝應(yīng)該保持相似。

圖1：簡(jiǎn)單的工藝控制反饋環(huán)

實(shí)施控制

既然我們有了工藝控制的基本結(jié)構(gòu)，如何將其應(yīng)用于蝕刻工藝？

在蝕刻化學(xué)控制中，會(huì)涉及多個(gè)反饋環(huán)。這是因?yàn)槲g刻劑的每個(gè)參數(shù)都有獨(dú)有的控制方法。每種可用的蝕刻劑都有一組參數(shù)。

在開(kāi)始使用工藝控制方法之前，需要首先評(píng)估影響蝕刻質(zhì)量的所有參數(shù)。表1中顯示了在蝕刻劑中最常見(jiàn)的參數(shù)，以及其監(jiān)測(cè)和控制方法。

需要注意的是，溫度和噴淋壓力是影響蝕刻質(zhì)量的主要因素，但這些參數(shù)在所有蝕刻設(shè)備中都是自動(dòng)控制的；因此本文不會(huì)涉及。

表1：常用蝕刻劑化學(xué)參數(shù)及其監(jiān)測(cè)調(diào)整方法。相關(guān)蝕刻劑只顯示氯化銅、堿性氯化銅 ( 堿性 ) 和氯化鐵。未提及的其他蝕刻劑可能具有類(lèi)似或相同的影響參數(shù)。

從表中可以注意到大多數(shù)蝕刻參數(shù)都有一個(gè)特定的測(cè)量工具，使監(jiān)測(cè)階段變得簡(jiǎn)單。

由于監(jiān)測(cè)的每個(gè)因素都描述了蝕刻劑中的一種化學(xué)物質(zhì)，大多數(shù)情況下只需要通過(guò)添加缺乏的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。這使得它變得簡(jiǎn)單，因?yàn)橛辛撕线m的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以將其連接到一個(gè)泵上，當(dāng)它超出范圍時(shí)就會(huì)觸發(fā)。這將提供簡(jiǎn)單的系統(tǒng)來(lái)恢復(fù)蝕刻劑的化學(xué)成分。

但也有一些例外，因?yàn)樵谀承┣闆r下，監(jiān)測(cè)和調(diào)整之間的聯(lián)系不是那么直接。對(duì)于氯化物和游離HCl含量等因素，很難簡(jiǎn)單地監(jiān)測(cè)它們；因此這些因素的調(diào)整必須以不同的方式進(jìn)行。如果在進(jìn)行滴定后發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)因素超出范圍，則可能必須手動(dòng)將氯化物或HCl添加到設(shè)備中。

除此之外，如果工藝技術(shù)人員不定期進(jìn)行滴定，那么可能會(huì)在不知情的情況下超出規(guī)格范圍。

為了避免這種情況，還有另一種選擇，可以在運(yùn)行特定數(shù)量的面板后簡(jiǎn)單地添加一定量的試劑，而不是在滴定后手動(dòng)排隊(duì)添加化學(xué)試劑。這需要對(duì)工藝進(jìn)行一些微調(diào)，因此需要進(jìn)行一些測(cè)試和試錯(cuò)。

一旦確定了，該工藝中的各種因素就會(huì)變得更容易控制。盡管進(jìn)行了微調(diào)，但仍需要繼續(xù)監(jiān)控含量，以考慮蝕刻過(guò)程中可能發(fā)生的任何變化。

再生或不再生

下一個(gè)主要因素是ORP。

如前所述，ORP是對(duì)準(zhǔn)備蝕刻的蝕刻劑和用過(guò)的蝕刻劑的測(cè)量。由于用過(guò)的蝕刻劑稀釋了蝕刻液，蝕刻效率會(huì)降低。因此保持穩(wěn)定的ORP因子對(duì)于一致的蝕刻工藝很重要。

要做到這一點(diǎn)，必須考慮是否能夠再生蝕刻劑。PCB蝕刻工藝主要由氯化鐵或堿性氯化銅組成；可以選擇重新生成蝕刻劑，因此可以更輕松地保持ORP的一致性。

如果正在使用一種不常見(jiàn)的PCB蝕刻劑，如氯化鐵，則將無(wú)法有效地再生蝕刻劑。這是因?yàn)槲g刻化學(xué)中有一條不成文的規(guī)則。即使用與試圖蝕刻的金屬更“相似”的蝕刻劑是理想的情況。

這意味著，如果可能的話，蝕刻的金屬在蝕刻劑中應(yīng)該有相同的金屬。這是因?yàn)槿芙庠谖g刻劑中的不同組分的數(shù)量越大，就越難有效地監(jiān)測(cè)蝕刻劑并進(jìn)行再生。

例如，如果用氯化銅蝕刻，銅可以直接用來(lái)制造更多的氯化銅。然而如果你改為用氯化鐵蝕刻，蝕刻劑中的鐵含量會(huì)變得不那么集中，因?yàn)樵谌芤褐刑砑鱼~，會(huì)阻礙再生并產(chǎn)生更復(fù)雜的問(wèn)題。

如果使用的蝕刻劑不是銅基的，可能不得不接受所謂的“進(jìn)料和出料”過(guò)程來(lái)控制ORP。這只是一種簡(jiǎn)單的方法，在蝕刻了大量面板后，隨著新蝕刻劑的注入，一些用過(guò)的蝕刻劑將被泵出設(shè)備。經(jīng)過(guò)微調(diào)后，此流程可以能夠維持穩(wěn)定的狀態(tài)，以保持工藝的一致性。

結(jié)論

通過(guò)對(duì)蝕刻劑化學(xué)控制的簡(jiǎn)要介紹，應(yīng)該對(duì)如何在蝕刻工藝中實(shí)施控制有了基本的了解。

使用常規(guī)監(jiān)測(cè)方法、基于面板數(shù)量的控制以及“進(jìn)料和出料”等工具，應(yīng)該能夠制定出幾乎適用于任何蝕刻工藝的化學(xué)控制方法。

審核編輯：湯梓紅