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: AT383147B; DE3629054A1; ATA251785A; JPS6286184A; JPS6348950B2

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

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. When plasma etching printed circuit boards, they are introduced into a reactor chamber (see, for example, US Pat. No. 4,285,800 or US Pat. No. 4,289,589), a gas plasma being generated by introducing a gas and using electrical discharges. The plasma reacts with the surface of the printed circuit boards, causing organic contaminants on the printed circuit board surfaces to be etched away. DE-OS 3 041 551 describes, for example, the general problems associated with plasma etching of printed circuit boards.

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. The disadvantage of known reactors for plasma etching of printed circuit boards lies, in addition to a limited throughput, above all in the relatively long idle times which result from the loading and unloading between the individual treatment cycles. This not only increases the processing time of the circuit boards, but also lowers the chamber temperature required for the process to an unacceptably low level, so that special warm-up cycles are required between the individual treatment cycles, which further reduce the availability of the reactor. As a way out, a continuous flow system is initially available, but it turns out that such a system does not offer an economical solution due to the very large additional construction work involved and the flow rate is not particularly high.

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. In connection with the treatment of wafers with gaseous carbon tetrachloride, a continuous system has become known (JP-A-57 161 065) which has a gas treatment chamber and a lock chamber upstream and downstream of it. Through these chambers, which are obviously arranged horizontally, the wafers can be moved on conveyor belts. Part of the chamber cross section can be released or closed with the help of shut-off devices. Since wafers are orders of magnitude smaller than printed circuit boards, no plasma is generated and no preheating or cooling is intended, this known system for plasma etching printed circuit boards or the like could never be used.

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. It has been mentioned since that JP-A-53 114 744 describes a system with two chambers, where in a first chamber the “exposure” of a semiconductor substrate with electron or ion beams and in a subsequent, gas-tightly separable chamber, the immediate etching of this substrate with a reactive gas, such as Hydrogen fluoride. The problem underlying the invention does not exist. This applies even more to the system which has become known from JP-A-57 104 669, in which wafers for chemical treatment are immersed successively in different liquid containers by means of gripping arms.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Plasmaätzen von Leiterplatten zu schaffen, welche bei geringem Konstruktionsaufwand einen hohen Durchsatz bei grosser Wirtschaftlichkeit gewährleistet. It is an object of the invention to provide a device for plasma etching of printed circuit boards, which ensures a high throughput with great economy with little design effort.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des ersten Anspruches gelöst. According to the invention, this object is achieved by the features in the characterizing part of the first claim.

Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen umschrieben. Embodiments are described in the dependent claims.

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. The solution according to the invention offers the possibility of simultaneously loading and preheating another batch and cooling and unloading a third batch during the plasma treatment of a batch. The dead times resulting from the loading and unloading of known reactor chambers are avoided and there is more time for the loading and unloading processes without impairing the process flow, which also leads to a longer service life of the mechanical parts and the possibility of automation of the loading and unloading Unloading offers. In addition, handling hot parts can be largely avoided and there are no annoying residual gases during loading and unloading.

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. One embodiment is characterized in that the tubular chamber has rails running essentially over its entire length for guiding a cage or container receiving the printed circuit boards. The loading and unloading as well as the throughput of the parts to be treated by the device is hereby made considerably easier.

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. If the rails can be separated from one another or pushed together in the area of the slide, a gas-tight separation of the individual zones can be achieved in a simple manner without the rails having a disruptive influence.

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. In this case, it is particularly advantageous if the rails can be connected to the doors and the doors can be moved axially in the closed state while maintaining the seal by an amount which enables the rails to be separated in the region of the slide, so that the individual chambers can be opened the slide can be sealed against each other. In this way, when the device is completely sealed, the rails can be separated from one another in a simple manner and the slide can then be closed.

Die Verschiebbarkeit der Türen lässt sich in zweckmässiger Weise dadurch erreichen, dass die Türen eine Faltenbalgdichtung aufweisen. The movability of the doors can be expediently achieved by the doors having a bellows seal.

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. In the device according to the invention, the heat balance can be improved in a simple manner in that the preheating chamber has a heating gas (air) supply and the cooling chamber has a cooling gas (air) supply, at least part of the cooling gas (air) emerging from the cooling chamber being supplied via a bypass line. can be fed to the preheating chamber.

Gemäss der einzigen Figur weist die Vorrichtung nach der According to the single figure, the device according to the

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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. Invention a tubular chamber 1, which e.g. has a circular cross section and is preferably arranged horizontally. The chamber has two outer zones 2, 3 and a central zone 4. The central zone 4 of the chamber 1 is designed as a plasma reaction chamber 5 and can be separated gas-tight from the two outer zones 2, 3, which are designed as a preheating chamber 6 or as a cooling chamber 7, by means of two slides 8, 9. At both ends, the chamber 1 can be closed by doors 10 and 11, respectively. The doors 10, 11 are constructed so that on the one hand they can be fully opened so that essentially the entire chamber cross-section is exposed, but they can also be moved in the closed, sealing state in the axial direction of the tubular chamber 1, as indicated by the arrows a is indicated. In order to enable this movement, a bellows 12 or 13 is provided for each door.

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. Rails 14 extend over the entire length of the chamber 1, on which cages 15 or similar containers are suspended. The printed circuit boards or other objects to be etched are arranged in these cages 15. In order to enable the individual chambers to be sealed by means of the slides 8, 9 despite the rails, the rails can be separated from one another in this area, which is possible in the following way. In the separation area of the rails, i.e. in the area of the slide 8, 9, the rails can be inserted or pulled apart so that the required separation is possible. In the area of the plasma reaction chamber 5, the rails are suitably fastened to the chamber wall in a suitable manner, whereas the rails in the region of the front chamber 6 or the cooling chamber 7 can be moved in the longitudinal direction and their outer ends can be fastened to the doors 10 and II. This makes it possible for the rails in the area of the slides 8 and 9 to be separated by moving the doors 10 and 11 outwards in the sealing state by a certain amount, the rails 14 being in the area of the preheating chamber 6 and the cooling chamber 7 can be pulled out of the rails in the region of the plasma reaction chamber 5 and the slides 8, 9 can now be closed unhindered.

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- The plasma reaction chamber 5 is provided in a known manner with a feed line 16 and a discharge line 17 for the plasma gas. The lines are connected to the corresponding supply or Vacuum systems connected. The electrodes required for generating the plasma are not shown. The preheating chamber 6 has a supply line 18 for the heating gas or the heating air, a heat exchanger 19, heater or the like being provided in the supply line. The air emerging from the chamber 6 is discharged via a line 20. In a similar way

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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. se is supplied via a line 21 cooling air or a cooling gas to the cooling chamber 7 and sucked out of the chamber 7 again by means of a blower 22 via a line 23. At least some of the air emerging and heated from the cooling chamber 7 can be returned to the preheating chamber 6 via a bypass line 24.

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. The quasi-continuous operation of the device according to the invention proceeds, starting from an initially completely empty chamber, in the following way. The door 10 of the preheating chamber 6 is opened and a cage 15 with circuit boards to be treated is applied to the rails 14. The door 10, which is axially displaceable thanks to the bellows seal 12, is in its outermost position, so that the rails 14 are separated in the region of the slide 8 and the slide 8 can be closed. After the preheating phase has ended, the slide 8 is opened, the door 10 is moved together with the rails 14 in the direction of the chamber, so that the rails 14 are connected again in the region of the slide 8 and now the cage 15 with the printed circuit boards into the plasma reaction chamber 5 can be retracted. Now both slides 8 and 9 are closed and the etching process in the plasma reaction chamber 5 can proceed. Independently of this, the door 10 can now be opened again and a new cage 15 with printed circuit boards can be introduced into the preheating chamber. After the etching phase has been completed, the slide 9 is opened and a cage 15 is moved from the reaction chamber 5 into the cooling chamber 7. At the same time, a further cage 15 can be introduced into the reaction chamber 5 from the preheating chamber 6. When the circuit boards in the cooling chamber 7 have cooled sufficiently, the door 11 can be opened and the cage 15 with the finished circuit boards is removed. The connection of the rails in the area of the slide 9 takes place in the same way by means of the axially displaceable door 11 as previously described in connection with the preheating chamber. For the movement of the cages 15 along the rails 14, a feed device 25, which is only indicated in the drawing and is not otherwise described in detail, can be used with e.g. hydraulic or pneumatic drive can be provided.

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. It can be seen that the device according to the invention enables quasi-continuous operation, which avoids the relatively long dead times previously required. The entire heat balance is much cheaper than in the known systems. The device can be loaded and unloaded in a simple manner and can also be automated with little effort. Although the drawing shows the heating in the preheating chamber by means of warm air, the printed circuit boards in the preheating chamber can also be heated by means of infrared radiation.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

672 037

1. Device for plasma etching of printed circuit boards with a closable chamber for receiving the printed circuit boards to be treated, characterized in that the chamber (1) is tubular and arranged horizontally, has two outer zones (2, 3) and a central zone (4), wherein the central zone (4) is designed as a prism reaction chamber (5) and is gas-tightly separable from the two outer zones (2, 3) designed as preheating and cooling chambers (6, 7) by means of slides (8, 9) and the two outer zones (2 , 3) can each be closed with a door (10, 11).

2. Device according to claim 1, characterized in that the tubular chamber (1) has rails (14) running essentially over its entire length for guiding a cage (15) accommodating the printed circuit boards.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Device according to claim 2, characterized in that the rails (14) in the region of the slide (8, 9) can be separated or pushed together.

4. The device according to claim 3, characterized in that the rails (14) with the doors (10, 11) are connectable and that the doors (10, 11) in the closed state while maintaining the seal are axially displaceable by an amount the rails (14) can be separated in the region of the slides (8, 9), so that the individual chambers (5, 6, 7) can be sealed off from one another by means of the slides (8, 9).

5. The device according to claim 4, characterized in that the doors (10, 11) have a bellows seal (12, 13).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the preheating chamber (6) has a heating gas supply (18) and the cooling chamber (7) have a cooling gas supply (21), with at least part of the bypass line (24) Cooling gas emerging from the cooling chamber (7) can be fed to the preheating chamber (6).