CH672037A5

CH672037A5 -

Info

Publication number: CH672037A5
Application number: CH342386A
Authority: CH
Inventors: Richard Ehrenfeldner
Original assignee: Voest Alpine Ag
Priority date: 1985-08-28
Filing date: 1986-08-26
Publication date: 1989-10-13
Also published as: JPS6286184A; JPS6348950B2; AT383147B; ATA251785A; DE3629054A1

Description

BESCHREIBUNG

Beim Plasmaätzen von Leiterplatten werden diese in eine Reaktorkammer (vgl. z.B. US-PS 4 285 800 oder US-PS 4 289 589) eingebracht, wobei durch Einleiten eines Gases und mit Hilfe elektrischer Entladungen ein Gasplasma erzeugt wird. Das Plasma reagiert mit der Oberfläche der Leiterplatten, wodurch vor allem organische Verunreinigungen auf den Leiterplattenoberflächen weggeätzt werden. Nähers über die allgemeine Problematik beim Plasmaätzen von Leiterplatten ist beispielsweise in der DE-OS 3 041 551 beschrieben.

Der Nachteil bekannter Reaktoren zum Plasmaätzen von Leiterplatten liegt neben einer beschränkten Durchsatzmenge vor allem in den relativ langen Totzeiten, die durch das Be- und Entladen zwischen den einzelnen Behandlungszyklen entstehen. Hiedurch wird nicht nur die Bearbeitungszeit der Leiterplatten erhöht sondern auch die für den Prozess benötigte Kammertemperatur unzulässig tief abgesenkt, so dass zwischen den einzelnen Behandlungszyklen besondere Aufwärmzyklen erforderlich sind, welche die Verfügbarkeit des Reaktors weiter reduzieren. Als Ausweg bietet sich zunächst eine kontinuierliche Durchlaufanlage an, doch zeigt sich, dass eine solche Anlage wegen des sehr grossen konstruktiven Mehraufwandes bei keineswegs besonders erhöhter Durchsatzmenge keine wirtschaftliche Lösung bietet.

Im Zusammenhang mit der Behandlung von Wafern mit gasförmigem Kohlenstofftetrachlorid ist eine Durchlaufanlage bekannt geworden (JP-A-57 161 065), die eine Gasbehandlungskammer und dieser vor- bzw. nachgeordnet je eine Schleusenkammer aufweist. Durch diese, offensichtlich waagrecht angeordneten Kammern können die Wafers auf Transportbändern bewegt werden. Ein Teil des Kammerquerschnittes kann mit Hilfe von Absperrmitteln freigegeben bzw. verschlossen werden. Da Wafers um Grössenordnungen kleinflächiger sind als Leiterplatten, kein Plasma erzeugt wird und an eine Vorwärmung bzw. Abkühlung nicht gedacht ist, könnte diese bekannte Anlage zum Plasmaätzen von Leiterplatten oder dgl. niemals verwendet werden.

Es seit noch erwähnt, dass die JP-A-53 114 744 eine Anlage mit zwei Kammern beschreibt, wo in einer ersten Kammer die «Belichtung» eines Halbleitersubstrates mit Elektronen- oder Ionenstrahlen und in einer anschliessenden, gasdicht trennbaren Kammer das sofortige Ätzen dieses Substrates mit einem reaktiven Gas, wie z.B. Fluorwasserstoff, erfolgt. Die der Erfindung zugrundeliegende Problematik liegt nicht vor. Dies gilt in noch grösserem Masse für die aus der JP-A-57 104 669 bekannt gewordene Anlage, bei welcher Wafers zur chemischen Behandlung nacheinander mittels Greifarmen in verschiedene Flüssigkeitsbehälter eingetaucht werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Plasmaätzen von Leiterplatten zu schaffen, welche bei geringem Konstruktionsaufwand einen hohen Durchsatz bei grosser Wirtschaftlichkeit gewährleistet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des ersten Anspruches gelöst.

Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen umschrieben.

Die erfindungsgemässe Lösung bietet die Möglichkeit, während der Plasmabehandlung einer Charge gleichzeitig eine weitere Charge zu beladen und vorzuwärmen und eine dritte Charge abzukühlen und zu entladen. Die durch das Be- und Entladen bekannter Reaktorkammern entstehenden Totzeiten werden vermieden und es verbleibt, ohne Beeinträchtigung des Prozessflusses, mehr Zeit für die Be- und Entladevorgänge, was auch zu einer höheren Lebensdauer der mechanischen Teile führt und die Möglichkeit einer Automatisierung des Be- und Entladevorganges bietet. Ausserdem kann das Hantieren mit heissen Teilen weitgehend vermieden werden und störende Restgase sind beim Be- und Entladen nicht vorhanden.

Eine Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die rohrförmige Kammer im wesentlichen über ihre ganze Länge verlaufende Schienen zur Führung eines die Leiterplatten aufnehmenden Käfigs oder Behälters aufweist. Das Be- und Entladen sowie der Durchsatz der zu behandelnden Teile durch die Vorrichtung wird hiedurch wesentlich erleichtert.

Wenn hiebei die Schienen im Bereich der Schieber voneinander trennbar bzw. zusammenschiebbar sind, lässt sich auf einfache Weise eine gasdichte Trennung der einzelnen Zonen ohne störenden Einfluss der Schienen erreichen.

Besonders vorteilhaft ist es in diesem Fall, wenn die Schienen mit den Türen verbindbar sind und die Türen im geschlossenen Zustand bei Aufrechterhaltung der Dichtung axial um einen Betrag verschiebbar sind, der ein Trennen der Schienen im Bereich der Schieber ermöglicht, so dass die einzelnen Kammern mittels der Schieber gegeneinander abdichtbar sind. Auf diese Weise können bei vollkommen dicht geschlossener Vorrichtung die Schienen in einfacher Weise voneinander getrennt und hierauf die Schieber geschlossen werden.

Die Verschiebbarkeit der Türen lässt sich in zweckmässiger Weise dadurch erreichen, dass die Türen eine Faltenbalgdichtung aufweisen.

Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung kann die Wärmebilanz in einfacher Weise dadurch verbessert werden, dass die Vorwärmkammer eine Heizgas(luft)zuführung und die Abkühlkammer eine Kühlgas(luft)zuführung aufweisen, wobei über eine Bypassleitung zumindest ein Teil des aus der Abkühlkammer austretenden Kühlgases(luft) der Vorwärmkammer zuführbar ist.

Gemäss der einzigen Figur weist die Vorrichtung nach der

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Erfindung eine rohrförmige Kammer 1 auf, die z.B. kreisförmigen Querschnitt aufweist und vorzugsweise waagrecht angeordnet ist. Die Kammer weist zwei Aussenzonen 2, 3 sowie eine Mittelzone 4 auf. Die Mittelzone 4 der Kammer 1 ist als Plasmareaktionskammer 5 ausgebildet und ist von den beiden Aussenzonen 2, 3, die als Vorwärmkammer 6 bzw. als Abkühlkammer 7 ausgebildet sind, mit Hilfe zweier Schieber 8, 9 gasdicht trennbar. An den beiden Enden ist die Kammer 1 durch Türen 10 bzw. 11 abschliessbar. Die Türen 10, 11 sind so konstruiert, dass sie einerseits vollständig geöffnet werden können, so dass im wesentlichen der gesamte Kammerquerschnitt freiliegt, sie können jedoch auch im geschlossenen, dichtenden Zustand in axialer Richtung der rohrförmigen Kammer 1 bewegt werden, wie dies durch die Pfeile a angedeutet ist. Um diese Bewegung zu ermöglichen ist bei jeder Tür ein Faltenbalg 12 bzw. 13 vorgesehen.

Über die gesamte Länge der Kammer 1 erstrecken sich Schienen 14, auf welchen Käfige 15 oder ähnliche Behälter aufgehängt geführt sind. In diesen Käfigen 15 sind die zu ätzenden Leiterplatten oder andere Gegenstände angeordnet. Um trotz der Schienen eine Abdichtung der einzelnen Kammern mittels der Schieber 8, 9 zu ermöglichen, können die Schienen in diesem Bereich voneinander getrennt werden, was auf folgende Weise möglich ist. Im Trennbereich der Schienen, d.h. im Bereich der Schieber 8, 9, können die Schienen ineinander gesteckt bzw. auseinander gezogen werden, so dass die erforderliche Trennung möglich ist. Im Bereich der Plasmareaktionskammer 5 sind die Schienen in geeigneter Weise fest an der Kammerwandung befestigt, wogegen die Schienen im Bereich der vorderen Kammer 6 bzw. der Abkühlkammer 7 in Längsrichtung verschiebbar sind und mit ihren äusseren Enden an den Türen 10 bzw. II befestigbar sind. Dadurch ist es möglich, dass eine Trennung der Schienen im Bereich der Schieber 8 bzw. 9 dadurch erfolgt, dass die Türen 10 bzw. 11 im dichtenden Zustand um einen gewissen Betrag nach aussen bewegt werden, wobei die Schienen 14 im Bereich der Vorwärmkammer 6 bzw. der Abkühlkammer 7 aus den Schienen im Bereich der Plasmareaktionskammer 5 herausgezogen werden und die Schieber 8, 9 nun ungehindert geschlossen werden können.

Die Plasmareaktionskammer 5 ist in bekannter Weise mit einer Zuleitung 16 und einer Ableitung 17 für des Plasmagas versehen. Die Leitungen sind an entsprechende Versorgungsbzw. Vakuumsysteme angeschlossen. Nicht gezeigt sind die für die Erzeugung des Plasmas erforderlichen Elektroden. Die Vorwärmkammer 6 besitzt eine Zuleitung 18 für das Heizgas bzw. die Heizluft, wobei ein Wärmetauscher 19, Heizer oder dgl. in der Zuleitung vorgesehen ist. Die aus der Kammer 6 austretende Luft wird über eine Leitung 20 abgeführt. In ähnlicher Wei-

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se wird über eine Leitung 21 Kühlluft bzw. ein Kühlgas der Kühlkammer 7 zugeführt und mittels eines Gebläses 22 über eine Leitung 23 wieder aus der Kammer 7 abgesaugt. Zumindest ein Teil der aus der Abkühlkammer 7 austretenden und erwärmten Luft kann über eine Bypassleitung 24 wieder der Vorwärmkammer 6 zugeführt werden.

Der quasi-kontinuierliche Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung geht, ausgehend von einer zunächst vollständig leeren Kammer, in folgender Weise vor sich. Die Türe 10 der Vorwärmkammer 6 wird geöffnet und ein Käfig 15 mit zu behandelnden Leiterplatten auf die Schienen 14 aufgebracht. Die dank der Faltenbalgdichtung 12 axial verschiebbare Türe 10 befindet sich in ihrer äussersten Lage, so dass die Schienen 14 im Bereich des Schiebers 8 getrennt sind und der Schieber 8 geschlossen sein kann. Nach Beendigung der Vorwärmphase wird der Schieber 8 geöffnet, die Türe 10 wird zusammen mit den Schienen 14 in Richtung der Kammer bewegt, so dass die Schienen 14 im Bereich des Schiebers 8 wieder verbunden werden und nun der Käfig 15 mit den Leiterplatten in die Plasmareaktionskammer 5 eingefahren werden kann. Nun werden beide Schieber 8 und 9 geschlossen und der Ätzvorgang in der Plasmareaktionskammer 5 kann vor sich gehen. Unabhängig davon kann nun die Tür 10 wieder geöffnet weren und ein neuer Käfig 15 mit Leiterplatten in die Vorwärmkammer eingebracht werden. Nach Beeindigung der Ätzphase wird der Schieber 9 geöffnet und ein Käfig 15 wird aus der Reaktionskammer 5 in die Abkühlkammer 7 gefahren. Gleichzeitig kann aus der Vorwärmkammer 6 ein weiterer Käfig 15 in die Reaktionskammer 5 eingebracht werden. Wenn die Leiterplatten in der Abkühlkammer 7 genügend angekühlt sind, kann die Tür 11 geöffnet werden und der Käfig 15 mit den fertig behandelten Leiterplatten wird entnommen. Die Verbindung der Schienen im Bereich des Schiebers 9 erfolgt in gleicher Weise mittels der axial verschiebbaren Tür 11 wie vorhin im Zusammenhang mit der Vorwärmkammer beschrieben. Zur Bewegung der Käfige 15 längs der Schienen 14 kann eine in der Zeichnung nur angedeutete und sonst nicht näher beschriebene Vorschubeinrichtung 25 mit z.B. hydraulischem oder pneumatischen Antrieb vorgesehen sein.

Es ist ersichtlich, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung einen quasi-kontinuierlichen Betrieb ermöglicht, der die bisher erforderlichen relativ langen Totzeiten vermeidet. Der gesamte Wärmehaüshalt ist wesentlich günstiger als bei den bekannten Anlagen. Das Be- und Entladen der Vorrichtung kann in einfacher Weise vor sich gehen und überdies mit geringem Aufwand automatisiert werden. Obwohl in der Zeichnung die Erwärmung in der Vorwärmkammer mittels Warmluft gezeigt ist, können die Leiterplatten in der Vorwärmkammer auch mittels Infrarotstrahlung erwärmt werden.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Vorrichtung zum Plasmaätzen von Leiterplatten mit einer verschliessbaren Kammer zur Aufnahme der zu behandelnden Leiterplatten, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (1) rohrförmig ausgebildet und waagrecht angeordnet ist, zwei Aussenzonen (2, 3) und eine Mittelzone (4) aufweist, wobei die Mittelzone (4) als Prismareaktionskammer (5) ausgebildet und von den beiden, als Vorwärm- bzw. Abkühlkammern (6, 7) ausgebildeten Aussenzonen (2, 3) mittels Schiebern (8, 9) gasdicht trennbar ist und die beiden Aussenzonen (2, 3) je mit einer Türe (10, 11) verschliessbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Kammer (1) im wesentlichen über ihre ganze Länge verlaufende Schienen (14) zur Führung eines die Leiterplatten aufnehmenden Käfigs (15) aufweist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (14) im Bereich der Schieber (8, 9) voneinander trennbar bzw. zusammenschiebbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (14) mit den Türen (10, 11) verbindbar sind und dass die Türen (10, 11) in geschlossenem Zustand bei Aufrechterhaltung der Dichtung axial um einen Betrag verschiebbar sind, der ein Trennen der Schienen (14) im Bereich der Schieber (8, 9) ermöglicht, so dass die einzelnen Kammern (5, 6, 7) mittels der Schieber (8, 9) gegeneinander abdichtbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Türen (10, 11) eine Faltenbalgdichtung (12, 13) aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmkammer (6) eine Heizgaszuführung (18) und die Abkühlkammer (7) eine Kühlgaszuführung (21) aufweisen, wobei über eine Bypassleitung (24) zumindest ein Teil des aus der Abkühlkammer (7) austretenden Kühlgases der Vorwärmkammer (6) zuführbar ist.