RU2795297C1 - Method and device for workpiece etching - Google Patents
Method and device for workpiece etching Download PDFInfo
- Publication number
- RU2795297C1 RU2795297C1 RU2022123581A RU2022123581A RU2795297C1 RU 2795297 C1 RU2795297 C1 RU 2795297C1 RU 2022123581 A RU2022123581 A RU 2022123581A RU 2022123581 A RU2022123581 A RU 2022123581A RU 2795297 C1 RU2795297 C1 RU 2795297C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- flat surface
- etching
- etchant
- edge part
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Заявляемые технические решения относятся к процессам жидкостного травления материала плоских поверхностей заготовок, в том числе, заготовок в виде пластин, и могут найти применение в различных областях техники, в частности, в областях полупроводниковых и оптических приборов и металлообработки.The claimed technical solutions relate to the processes of liquid etching of the material of flat surfaces of workpieces, including workpieces in the form of plates, and can be used in various fields of technology, in particular, in the fields of semiconductor and optical devices and metalworking.
Травление - группа технологических приемов для управляемого удаления слоя материала с заготовки под действием химических веществ. В некоторых технологических процессах обработки заготовок, имеющих плоскую поверхность, существует необходимость удаления материала в краевой части такой плоской поверхности заготовки.Etching is a group of technological methods for the controlled removal of a layer of material from a workpiece under the action of chemicals. In some technological processes for processing workpieces having a flat surface, there is a need to remove material at the edge of such a flat surface of the workpiece.
Из патентной публикации EP1670051 (A1) «Apparatus and method for cvd copper removal at low temperature» (Аппарат и способ удаления CVD меди при низкой температуре) известны технические решения устройства и способа для удаления материала с полупроводниковой пластины, которые приняты в качестве ближайших аналогов заявляемых технических решений способа и устройства для травления заготовки. Известные технические решения способа и устройства для удаления материала с полупроводниковой пластины в целом относятся к процессам и производству интегральных схем, которые, как известно, содержат множество активных (рабочих) компонентов и межсоединительных структур и могут иметь относительно большие размеры, например, иметь диаметр 6 или 8 дюймов.From patent publication EP1670051 (A1) "Apparatus and method for cvd copper removal at low temperature" (Apparatus and method for removing CVD copper at low temperature), technical solutions for a device and method for removing material from a semiconductor wafer are known, which are taken as the closest analogues of the claimed technical solutions for the method and device for pickling the workpiece. Known technical solutions for the method and apparatus for removing material from a semiconductor wafer generally relate to the processes and production of integrated circuits, which are known to contain many active (working) components and interconnect structures and can be relatively large, for example, have a diameter of 6 or 8 inches.
Согласно патентной публикации EP1670051 (A1), устройство, ближайший аналог, предназначено для удаления материала покрытия с полупроводниковой пластины, которая выполнена в форме диска и имеет верхнюю и нижнюю поверхности, с краями верхней поверхности и сторонами вдоль края верхней поверхности по периметру поверхностей пластины. Причем устройство, ближайший аналог, содержит:According to patent publication EP1670051 (A1), a device, the closest analogue, is designed to remove the coating material from a semiconductor wafer, which is made in the form of a disk and has a top and bottom surface, with edges of the top surface and sides along the edge of the top surface around the perimeter of the wafer surfaces. Moreover, the device, the closest analogue, contains:
закрытую камеру;closed chamber;
вращающийся (центробежный) патрон для вращения установленной пластины;a rotating (centrifugal) chuck for rotating the installed plate;
первое сопло для нанесения первого раствора, имеющее, по крайней мере, одно положение примерно над краем пластины для распыления раствора травителя по направлению к сторонам и краю по периметру пластины, для удаления материала покрытия с боков и периметру пластины. Первое сопло может перемещаться во множестве положений между центром пластины и периметром пластины, когда пластина установлена на упомянутом патроне;a first nozzle for applying the first solution, having at least one position approximately above the edge of the plate for spraying the etchant solution towards the sides and edge along the perimeter of the plate, to remove the coating material from the sides and perimeter of the plate. The first nozzle can move in a variety of positions between the center of the plate and the perimeter of the plate when the plate is mounted on said cartridge;
второе сопло, имеющее, по крайней мере, одно положение примерно над периметром пластины, для распыления жидкого средства для травления защитного покрытия на краю верхней поверхности пластины по периметру, в результате чего предварительно нанесенное защитное покрытие, маскирующее межсоединительные структуры на верхней поверхности пластины, удаляется с края верхней поверхности и стороны пластины перед нанесением травителя материала;a second nozzle, having at least one position approximately above the perimeter of the plate, for spraying liquid etching agent of the protective coating on the edge of the upper surface of the plate around the perimeter, whereby the pre-applied protective coating masking the interconnect structures on the upper surface of the plate is removed from the edges of the top surface and side of the plate before applying the material etchant;
и третье сопло для нанесения раствора, имеющее, по меньшей мере, одно положение примерно над центром пластины для распыления деионизированной воды на пластину, при этом деионизированная вода используется для удаления травителей и травильных соединений с пластины.and a third solution nozzle having at least one position approximately above the center of the wafer for spraying deionized water onto the wafer, the deionized water being used to remove etchants and etchant compounds from the wafer.
Описанное устройство, ближайший аналог, используют для осуществления способа удаления материала покрытия с упомянутой полупроводниковой пластины, которая выполнена в форме диска и имеет верхнюю и нижнюю поверхности, с краями верхней поверхности и сторонами вдоль края верхней поверхности по периметру поверхностей пластины.The described device, the closest analogue, is used to implement a method for removing the coating material from the said semiconductor wafer, which is made in the form of a disk and has top and bottom surfaces, with the edges of the top surface and sides along the edge of the top surface along the perimeter of the wafer surfaces.
Для этого на верхней поверхности упомянутой пластины выбирают участки, на которых расположены активные структуры и которые, соответственно, не подлежат травлению и должны быть защищены от воздействия травителя.To do this, on the upper surface of said plate, areas are selected where active structures are located and which, accordingly, are not subject to etching and must be protected from the effect of the etchant.
В центробежный патрон устройства устанавливают горизонтально упомянутую полупроводниковую пластину и обеспечивают ее вращение вокруг своей оси с определенной скоростью. Первое сопло устройства располагают над краем верхней поверхности полупроводниковой пластины, а третье сопло устройства располагают примерно над центром полупроводниковой пластины.The mentioned semiconductor plate is installed horizontally in the centrifugal cartridge of the device and it is provided for rotation around its axis at a certain speed. The first nozzle of the device is positioned over the edge of the top surface of the wafer, and the third nozzle of the device is positioned approximately above the center of the wafer.
При вращении полупроводниковой пластины осуществляют нанесение травителя материала покрытия на край верхней поверхности пластины посредством первого сопла устройства. Одновременно с этим посредством третьего сопла, расположенного над центром диска полупроводниковой пластины, на верхнюю поверхность пластины подают деионизированную воду. В результате выполнения данных операций материал покрытия удаляется с открытых краев верхней поверхности и сторон пластины, а деионизированная вода защищает структуры на верхней поверхности пластины от повреждения травителем.When the semiconductor wafer is rotated, the etchant of the coating material is applied to the edge of the upper surface of the wafer by means of the first nozzle of the device. At the same time, deionized water is supplied to the upper surface of the wafer through a third nozzle located above the center of the semiconductor wafer disk. As a result of these operations, the coating material is removed from the open edges of the top surface and sides of the wafer, and deionized water protects the structures on the top surface of the wafer from damage by the etchant.
Последовательность выполнения этапов способа удаления материала покрытия с полупроводниковой пластины, ближайшего аналога, показана блок-схемой на фигуре 16 в описании патентной публикации EP1670051 (A1).The sequence of steps in the method of removing the coating material from a semiconductor wafer, the closest analogue, is shown in the block diagram in figure 16 in the description of patent publication EP1670051 (A1).
Способ и устройство, ближайшие аналоги, в частных случаях реализации могут обеспечивать циклическое переключение между стадиями нанесения травителя и воды.The method and device, the closest analogues, in particular cases of implementation can provide cyclic switching between the stages of applying the etchant and water.
Способ и устройство, ближайшие аналоги, за счет относительно низкой температуры проведения процесса позволяют минимизировать окисление меди в процессе ее удаления с поверхности пластины интегральной схемы, что имеет определенное значение в производстве интегральных схем. Однако способ и устройство, ближайшие аналоги, имеют недостатки, обусловленные следующим.The method and device, the closest analogues, due to the relatively low temperature of the process, make it possible to minimize the oxidation of copper in the process of its removal from the surface of the integrated circuit wafer, which is of certain importance in the production of integrated circuits. However, the method and device, the closest analogues, have disadvantages due to the following.
Так, при работе устройства и осуществлении способа, ближайших аналогов, деионизированная вода, после ее подачи из третьего сопла устройства примерно в центр верхней поверхности вращающейся пластины, растекается до края упомянутой верхней поверхности пластины, где сталкивается с наносимым на этот край жидким травителем. В результате столкновения и смешивания двух потоков жидкостей во время вращательного движения пластины образуются капли травителя или его раствора, которые разбрызгиваются и попадают на выбранные участки верхней поверхности пластины, то есть, те участки на верхней поверхности пластины за пределами ее края (краевой части), которые были выбраны как не подлежащие травлению. Таким образом, выбранные участки пластины не достаточно защищены от попадания и негативного воздействия на них травителя, что в некоторых случаях процесса травления пластин и заготовок может быть неприемлемым.Thus, during the operation of the device and the implementation of the method, the closest analogues, deionized water, after it is supplied from the third nozzle of the device approximately to the center of the upper surface of the rotating plate, spreads to the edge of the said upper surface of the plate, where it collides with the liquid etchant applied to this edge. As a result of the collision and mixing of two fluid flows during the rotational movement of the plate, droplets of the etchant or its solution are formed, which are sprayed and fall on selected areas of the upper surface of the plate, that is, those areas on the upper surface of the plate outside its edge (edge part) that were chosen as not subject to etching. Thus, the selected sections of the plate are not sufficiently protected from the ingress and negative impact of the etchant on them, which in some cases of the etching process of plates and workpieces may be unacceptable.
В связи с этим для достаточной защиты выбранных участков пластины, с тем, чтобы предотвратить попадание на эти участки отдельных капель травителя и/или ускорить смыв таких нежелательных капель с выбранных участков пластины, необходимо в центр верхней поверхности пластины подавать деионизированную воду с относительно большим расходом. В свою очередь, большой расход воды приводит к увеличению степени растворения жидкого травителя вблизи внутренней границы краевой части пластины, тем самым, снижает скорость травления и вызывает необходимость увеличения расхода травителя.In this regard, in order to sufficiently protect the selected areas of the plate, in order to prevent individual drops of the etchant from falling into these areas and/or to accelerate the washing off of such unwanted drops from the selected areas of the plate, it is necessary to supply deionized water to the center of the upper surface of the plate at a relatively high flow rate. In turn, a high water consumption leads to an increase in the degree of dissolution of the liquid etchant near the inner boundary of the edge part of the plate, thereby reducing the etching rate and necessitating an increase in the consumption of the etchant.
Вместе с этим, не смотря на возможность подачи деионизированной воды с относительно большим расходом, устройство и способ, ближайшие аналоги, все же не исключают попадание отдельных разбрызгиваемых капель травителя на упомянутые выбранные участки и их частичное протравливание, что в результате может ухудшить рабочие и эксплуатационные характеристики активных компонентов и структур, расположенных на этих участках обрабатываемой пластины.Along with this, despite the possibility of supplying deionized water at a relatively high flow rate, the device and method, the closest analogues, still do not exclude the ingress of individual splashed drops of etchant on the mentioned selected areas and their partial etching, which as a result can worsen the performance and operational characteristics active components and structures located in these areas of the processed plate.
Данная проблема способа и устройства, ближайших аналогов особенно актуальна при травлении поверхностей заготовок с особо чувствительными активными структурами, например, заготовок с фотокатодными эпитаксиальными структурами, для которых взаимодействие даже с очень малым количеством агрессивного травителя или его раствора приводит к дальнейшей неработоспособности активной фотокатодной структуры в приборе.This problem of the method and device, the closest analogues, is especially relevant when etching the surfaces of workpieces with especially sensitive active structures, for example, workpieces with photocathode epitaxial structures, for which interaction with even a very small amount of an aggressive etchant or its solution leads to further inoperability of the active photocathode structure in the device .
При работе устройства и осуществлении способа, ближайших аналогов, травитель и деионизированную воду подают на верхнюю поверхность пластины во время вращения последней, причем обе жидкости подают, соответственно, на край и в центр верхней поверхности пластины одновременно. Такой способ подачи травителя и деионизированной воды позволяет защитить от повреждения травителем в большей степени только те выбранные участки на верхней поверхности пластины, которые наиболее приближены к ее центру. Однако те выбранные участки на верхней поверхности пластины, которые наиболее приближены к ее краевой части, остаются не достаточно защищенными от их повреждения травителем.During the operation of the device and the implementation of the method, the closest analogues, the etchant and deionized water are supplied to the upper surface of the plate during the rotation of the latter, and both liquids are supplied, respectively, to the edge and to the center of the upper surface of the plate simultaneously. This method of supplying the etchant and deionized water makes it possible to protect from damage by the etchant to a greater extent only those selected areas on the upper surface of the plate that are closest to its center. However, those selected areas on the upper surface of the plate, which are closest to its edge part, remain insufficiently protected from damage by the etchant.
Это может быть обусловлено тем, что при одновременной подаче травителя и деионизированной воды, соответственно, на край и в центр верхней поверхности пластины, поток воды за счет центробежной силы растекается от центра к краю пластины постепенно и может достигнуть предполагаемой внутренней границы краевой части с некоторой задержкой по времени, в то время как травитель в большой степени уже может диффундировать в слой материала на выбранных участках верхней поверхности пластины и повредить его.This may be due to the fact that when the etchant and deionized water are simultaneously supplied to the edge and to the center of the upper surface of the plate, respectively, the water flow spreads gradually from the center to the edge of the plate due to centrifugal force and can reach the intended inner boundary of the edge part with some delay. over time, while the etchant to a large extent can already diffuse into the material layer on selected areas of the upper surface of the plate and damage it.
При других же условиях, например, при некотором увеличении подаваемого потока деионизированной воды, краевая часть верхней поверхности пластины вблизи ее внутренней границы может оказаться не достаточно протравленной из-за увеличения степени разбавления травителя водой.Under other conditions, for example, with a certain increase in the supplied flow of deionized water, the edge part of the upper surface of the plate near its inner boundary may not be sufficiently etched due to an increase in the degree of dilution of the etchant with water.
То есть в начальный момент подачи травителя и деионизованной воды способ и устройство, ближайшие аналоги, не обеспечивают достаточной защиты верхней поверхности пластины вдоль внутренней границы ее краевой части, из-за чего существует большая вероятность смещения предполагаемой линии (границы) травления как в сторону центра верхней поверхности пластины, так и в сторону ее края. Образующийся в результате такого травления контур (кромка) нестравленного слоя материала на верхней поверхности пластины получается довольно не ровным и нечетким.That is, at the initial moment of supply of the etchant and deionized water, the method and device, the closest analogues, do not provide sufficient protection of the upper surface of the plate along the inner border of its edge part, due to which there is a high probability of displacement of the proposed etching line (boundary) both towards the center of the upper surface of the plate, and towards its edge. The contour (edge) of the non-etched layer of material on the upper surface of the plate, which is formed as a result of such etching, turns out to be rather uneven and fuzzy.
Данный недостаток способа и устройства, ближайших аналогов ограничивает их применение в случаях, например, когда в результате травления края плоского поверхностного слоя материала в некоторой заготовке необходимо сформировать достаточно ровную кромку данного слоя. В том числе, это может быть случай, когда выбранный, не подлежащий травлению, участок охватывает всю верхнюю поверхность пластины вплоть до внутренней границы ее краевой части и, соответственно, внешняя граница данного выбранного участка совпадает с внутренней границей краевой части.This disadvantage of the method and device, the closest analogues, limits their use in cases, for example, when, as a result of etching the edge of a flat surface layer of material in a workpiece, it is necessary to form a fairly even edge of this layer. In particular, this may be the case when the selected area not subject to etching covers the entire upper surface of the plate up to the inner boundary of its edge part and, accordingly, the outer boundary of this selected area coincides with the inner boundary of the edge part.
Таким образом, в случаях травления поверхностей с очень чувствительными активными структурами и в случаях формирования ровной кромки плоского поверхностного слоя материала применение способа и устройства, ближайших аналогов, может быть полностью ограничено или, в лучшем случае, малопроизводительным.Thus, in cases of etching of surfaces with very sensitive active structures and in cases of formation of an even edge of a flat surface layer of material, the use of the method and device, the closest analogues, can be completely limited or, at best, inefficient.
Таким образом, устройство и способ для удаления материала с полупроводниковой пластины, ближайшие аналоги, характеризуются низкой эффективностью процесса травления и ограниченной областью применения.Thus, the device and method for removing material from a semiconductor wafer, the closest analogues, are characterized by a low efficiency of the etching process and a limited scope.
Техническая проблема, на решение которой направлены заявляемые технические решения способа для травления заготовки и устройства для травления заготовки, заключается в повышении эффективности процесса травления заготовки и расширении области применения способа и устройства для травления заготовки.The technical problem to be solved by the claimed technical solutions of the workpiece pickling method and the workpiece pickling device is to increase the efficiency of the workpiece pickling process and expand the scope of the workpiece pickling method and device.
Указанная техническая проблема решается тем, что в способе травления заготовки, имеющей плоскую поверхность с краевой частью, при котором на упомянутой плоской поверхности заготовки вне ее краевой части выбирают, по меньшей мере, один участок, не подлежащий травлению, используют травитель, который представляет собой жидкое вещество для травления материала, образующего плоскую поверхность заготовки в ее краевой части, используют нейтральное жидкое вещество, которое химически нейтрально по отношению к травителю и к материалам, образующим плоскую поверхность заготовки на каждом выбранном, не подлежащем травлению, участке, заготовку вращают вокруг своей оси при положении плоской поверхности заготовки горизонтально вверх и во время упомянутого вращения заготовки на плоскую поверхность заготовки вне ее краевой части подают нейтральное жидкое вещество, а на краевую часть плоской поверхности заготовки подают травитель, согласно заявляемому техническому решению на плоской поверхности заготовки задают центральную область, представляющую собой часть плоской поверхности заготовки вне ее краевой части, которая имеет форму круга и включает каждый выбранный, не подлежащий травлению, участок, в качестве оси вращения заготовки задают ось вращения заданной центральной области плоской поверхности заготовки, используют защитный элемент с плоской поверхностью, которая по форме и размерам соответствует заданной центральной области плоской поверхности заготовки и образована материалом, химически стойким к травителю, причем защитный элемент имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, выходящее на упомянутую плоскую поверхность защитного элемента, защитный элемент устанавливают в положение, при котором его плоская поверхность располагается над заданной центральной областью плоской поверхности заготовки соосно и с зазором, а нейтральное жидкое вещество подают через упомянутое, по меньшей мере, одно сквозное отверстие в защитном элементе.The specified technical problem is solved by the fact that in the method of etching a workpiece having a flat surface with an edge part, in which at least one area not subject to etching is selected on the said flat surface of the workpiece outside its edge part, an etchant is used, which is a liquid substance for etching the material that forms a flat surface of the workpiece in its edge part, a neutral liquid substance is used, which is chemically neutral with respect to the etchant and to the materials that form the flat surface of the workpiece in each selected area that is not subject to etching, the workpiece is rotated around its axis at position of the flat surface of the workpiece horizontally upwards and during the said rotation of the workpiece, a neutral liquid substance is supplied to the flat surface of the workpiece outside its edge part, and an etchant is supplied to the edge part of the flat surface of the workpiece, according to the claimed technical solution, a central region is set on the flat surface of the workpiece, which is a part the flat surface of the workpiece outside its edge part, which has the shape of a circle and includes each selected area that is not subject to etching, as the axis of rotation of the workpiece, the axis of rotation of the specified central region of the flat surface of the workpiece is set, a protective element with a flat surface is used, which in shape and size corresponds to a predetermined central region of the flat surface of the workpiece and is formed by a material that is chemically resistant to the etchant, and the protective element has at least one through hole extending to the said flat surface of the protective element, the protective element is set in a position in which its flat surface is located above by a predetermined central region of the flat surface of the workpiece coaxially and with a gap, and the neutral liquid substance is fed through the said at least one through hole in the protective element.
За счет такого решения с использованием упомянутого защитного элемента заявляемое техническое решение позволяет исключить попадание и диффундирование разбрызгиваемых капель травителя на все выбранные, не подлежащие травлению, участки плоской поверхности заготовки, причем как в начальный момент подачи травителя и нейтрального жидкого вещества, так и в течение всего времени процесса травления до его окончания.Due to such a solution using the said protective element, the claimed technical solution makes it possible to exclude the ingress and diffusion of splashed drops of etchant on all selected areas of the flat surface of the workpiece that are not subject to etching, both at the initial moment of supply of the etchant and neutral liquid substance, and during the entire the time of the etching process until its completion.
Соответственно, каждый выбранный, не подлежащий травлению, участок плоской поверхности заготовки защищен от попадания и негативного воздействия на него травителя в большей степени, чем это обеспечивает способ, ближайший аналог.Accordingly, each selected, not subject to etching, section of the flat surface of the workpiece is protected from the ingress and negative effects of the etchant on it to a greater extent than this is provided by the method, the closest analogue.
Это позволяет применять заявляемый способ для травления плоских поверхностей заготовок с особо чувствительными к воздействию травителя активными структурами.This allows the inventive method to be used for etching flat surfaces of workpieces with active structures that are particularly sensitive to the effect of the etchant.
В свою очередь, более высокая степень защиты выбранных, не подлежащих травлению, участков плоской поверхности заготовки позволяет уменьшить расход нейтрального жидкого вещества и, следовательно, уменьшить степень растворения травителя нейтральным жидким веществом и сохранить более высокую концентрацию раствора травителя в области травления. Поскольку травитель растворяется в меньшей степени, то концентрацию раствора травителя, достаточную для протекания процесса травления материала в краевой части плоской поверхности заготовки, можно поддерживать с меньшим расходом травителя.In turn, a higher degree of protection of the selected, not subject to etching, areas of the flat surface of the workpiece makes it possible to reduce the consumption of a neutral liquid substance and, consequently, to reduce the degree of dissolution of the etchant by the neutral liquid substance and maintain a higher concentration of the etchant solution in the etching area. Since the etchant dissolves to a lesser extent, the concentration of the etchant solution sufficient for the etching process of the material in the edge part of the flat surface of the workpiece can be maintained with a lower consumption of the etchant.
Кроме этого, уменьшение расхода нейтрального жидкого вещества и, следовательно, уменьшение степени растворения травителя нейтральным жидким веществом вблизи предполагаемой границы травления вместе с тем обстоятельством, что плоская поверхность защитного элемента по форме и размерам соответствует заданной центральной области плоской поверхности заготовки, снижают вероятность смещения в процессе травления границы травления как в сторону центра заданной центральной области, так и в сторону краевой части плоской поверхности заготовки, что в результате травления плоского поверхностного слоя материала заготовки способствует получению более ровного края упомянутого слоя.In addition, a decrease in the consumption of a neutral liquid substance and, consequently, a decrease in the degree of dissolution of the etchant by a neutral liquid substance near the intended etching boundary, together with the fact that the flat surface of the protective element corresponds in shape and size to a given central region of the flat surface of the workpiece, reduce the likelihood of displacement in the process. etching of the etching boundary both towards the center of the specified central region and towards the edge part of the flat surface of the workpiece, which, as a result of etching the flat surface layer of the workpiece material, contributes to obtaining a more even edge of the said layer.
Данное преимущество позволяет применять заявляемый способ травления заготовки в случаях, когда в результате травления края плоского поверхностного слоя материала в некоторой заготовке необходимо сформировать достаточно ровную, круглую по периметру, кромку данного слоя. В том числе, в случаях, когда, например, выбранный, не подлежащий травлению, участок охватывает всю верхнюю поверхность пластины вплоть до внутренней границы ее краевой части и, соответственно, внешняя граница данного выбранного участка совпадает с внутренней границей краевой части.This advantage makes it possible to apply the claimed method of pickling the workpiece in cases where, as a result of etching the edge of a flat surface layer of material in some workpiece, it is necessary to form a fairly even, round around the perimeter, edge of this layer. Including, in cases where, for example, the selected area not to be etched covers the entire upper surface of the plate up to the inner boundary of its edge part and, accordingly, the outer boundary of this selected area coincides with the inner boundary of the edge part.
Таким образом, заявляемым техническим решением способа травления заготовки достигаются технические результаты, заключающиеся в уменьшении расхода нейтрального жидкого вещества и расхода травителя, в повышении скорости травления. Данные технические результаты повышают эффективность процесса травления, тем самым решают соответствующую техническую проблему, на решение которой направлен заявляемый способ травления заготовки.Thus, the claimed technical solution of the workpiece etching method achieves technical results, which consist in reducing the consumption of a neutral liquid substance and the etchant consumption, in increasing the etching rate. These technical results increase the efficiency of the etching process, thereby solving the corresponding technical problem, the solution of which is directed by the inventive method of etching the workpiece.
Заявляемым техническим решением способа травления заготовки также достигаются технические результаты, заключающиеся в возможности применения заявляемого способа травления заготовки для травления плоских поверхностей заготовок с особо чувствительными к воздействию травителя активными структурами, а также в возможности применения заявляемого способа травления заготовки для формирования ровного круглого контура или кромки плоского поверхностного слоя материала в заготовке. Данные технические результаты решают проблему расширения области применения способа травления заготовки.The claimed technical solution of the workpiece etching method also achieves technical results, which consist in the possibility of using the proposed workpiece etching method for etching flat surfaces of workpieces with active structures that are especially sensitive to the etchant, as well as in the possibility of using the inventive workpiece etching method to form an even round contour or flat edge. surface layer of the material in the workpiece. These technical results solve the problem of expanding the scope of the workpiece etching method.
В заявляемом способе травления заготовки используемое нейтральное жидкое вещество может содержать воду и/или поверхностно-активное вещество. Поверхностно-активное вещество в составе нейтрального жидкого вещества способствует ускорению его растекания по плоской поверхности заготовки.In the inventive method of pickling a workpiece, the neutral liquid substance used may contain water and/or a surfactant. The surfactant in the composition of the neutral liquid substance contributes to the acceleration of its spreading over the flat surface of the workpiece.
Указанная техническая проблема также решается тем, что в устройстве для травления заготовки, имеющей плоскую поверхность с краевой частью, причем на упомянутой плоской поверхности заготовки вне ее краевой части выбран, по меньшей мере, один участок, не подлежащий травлению, а упомянутое устройство выполнено с возможностью вращения заготовки вокруг своей оси при положении плоской поверхности заготовки горизонтально вверх, а также, с возможностью осуществления во время упомянутого вращения заготовки подачи травителя на краевую часть плоской поверхности заготовки и подачи нейтрального жидкого вещества на плоскую поверхность заготовки вне ее краевой части, причем травитель представляет собой жидкое вещество для травления материала, образующего плоскую поверхность заготовки в ее краевой части, а нейтральное жидкое вещество химически нейтрально по отношению к травителю и к материалу, образующему плоскую поверхность заготовки на каждом выбранном, не подлежащем травлению, участке, согласно заявляемого технического решения на упомянутой плоской поверхности заготовки задана центральная область, представляющая собой часть плоской поверхности заготовки вне ее краевой части, которая имеет форму круга и включает каждый выбранный, не подлежащий травлению, участок, в качестве оси вращения заготовки задана ось вращения упомянутой заданной центральной области плоской поверхности заготовки, а упомянутое устройство содержит защитный элемент с плоской поверхностью, которая по форме и размерам соответствует заданной центральной области плоской поверхности заготовки и образована материалом, химически стойким к травителю, причем защитный элемент имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, выходящее на упомянутую плоскую поверхность защитного элемента, при этом упомянутое устройство выполнено с возможностью установки защитного элемента в положение, при котором его плоская поверхность располагается над заданной центральной областью плоской поверхности заготовки соосно и с зазором, а также с возможностью подачи нейтрального жидкого вещества через упомянутое, по меньшей мере, одно сквозное отверстие в защитном элементе.The specified technical problem is also solved by the fact that in the device for etching a workpiece having a flat surface with an edge part, moreover, on the said flat surface of the workpiece outside its edge part, at least one area is selected that is not subject to etching, and the said device is configured to rotation of the workpiece around its axis with the position of the flat surface of the workpiece horizontally upwards; a liquid substance for etching a material that forms a flat surface of the workpiece in its edge part, and a neutral liquid substance is chemically neutral with respect to the etchant and to the material that forms a flat surface of the workpiece at each selected area not subject to etching, according to the claimed technical solution on the mentioned flat surface of the workpiece is given a central region, which is a part of the flat surface of the workpiece outside its edge part, which has the shape of a circle and includes each selected area that is not subject to etching, as the axis of rotation of the workpiece, the axis of rotation of the said specified central region of the flat the device contains a protective element with a flat surface, which in shape and size corresponds to a given central area of the flat surface of the workpiece and is formed by a material chemically resistant to the etchant, and the protective element has at least one through hole facing the said flat surface of the protective element, at the same time, said device is configured to install the protective element in a position in which its flat surface is located above the specified central area of the flat surface of the workpiece coaxially and with a gap, and also with the possibility of supplying a neutral liquid substance through the said at least one through hole in protective element.
За счет такого решения с использованием упомянутого защитного элемента заявляемое устройство при осуществлении в нем процесса травления упомянутой заготовки позволяет исключить попадание и диффундирование разбрызгиваемых капель травителя на все выбранные, не подлежащие травлению, участки плоской поверхности заготовки, причем как в начальный момент подачи травителя и нейтрального жидкого вещества, так и в течение всего времени процесса травления до его окончания.Due to such a solution using the said protective element, the inventive device, when carrying out the process of etching the said workpiece in it, makes it possible to exclude the ingress and diffusion of the splashed drops of the etchant on all selected areas of the flat surface of the workpiece that are not subject to etching, moreover, both at the initial moment of supply of the etchant and neutral liquid substances, and during the entire time of the etching process until its completion.
Соответственно, каждый выбранный, не подлежащий травлению, участок плоской поверхности заготовки защищен от попадания и негативного воздействия на него травителя в большей степени, чем это обеспечивает устройство, ближайший аналог. Это позволяет применять заявляемое устройство для травления плоских поверхностей заготовок с особо чувствительными к воздействию травителя активными структурами.Accordingly, each selected, not subject to etching, section of the flat surface of the workpiece is protected from the ingress and negative impact of the etchant to a greater extent than this is provided by the device, the closest analogue. This makes it possible to use the inventive device for etching flat surfaces of workpieces with active structures that are particularly sensitive to the effect of the etchant.
В свою очередь, более высокая степень защиты выбранных, не подлежащих травлению, участков плоской поверхности заготовки позволяет уменьшить расход нейтрального жидкого вещества и, тем самым, уменьшить степень растворения травителя нейтральным жидким веществом, сохранить более высокую концентрацию раствора травителя в области травления. Соответственно, более высокая концентрация раствора травителя обеспечивает более высокую скорость протекания процесса травления в устройстве для травления заготовки.In turn, a higher degree of protection of the selected sections of the flat surface of the workpiece that are not subject to etching makes it possible to reduce the consumption of a neutral liquid substance and, thereby, reduce the degree of dissolution of the etchant by a neutral liquid substance, and maintain a higher concentration of the etchant solution in the etching area. Accordingly, a higher concentration of the etchant solution allows for a faster etching process in the workpiece etcher.
Вместе с этим, поскольку травитель растворяется в меньшей степени, то концентрацию раствора травителя, достаточную для протекания процесса травления материала в краевой части плоской поверхности заготовки, можно поддерживать с меньшим расходом травителя.At the same time, since the etchant dissolves to a lesser extent, the concentration of the etchant solution sufficient for the etching process of the material in the edge part of the flat surface of the workpiece can be maintained with a lower consumption of the etchant.
Кроме этого, уменьшение расхода нейтрального жидкого вещества и, следовательно, уменьшение степени растворения травителя нейтральным жидким веществом вблизи предполагаемой границы травления вместе с тем обстоятельством, что плоская поверхность защитного элемента по форме и размерам соответствует заданной центральной области плоской поверхности заготовки, снижают вероятность смещения в процессе травления границы травления как в сторону центра заданной центральной области, так и в сторону краевой части плоской поверхности заготовки, что в результате травления плоского поверхностного слоя материала заготовки способствует получению более ровного края упомянутого слоя.In addition, a decrease in the consumption of a neutral liquid substance and, consequently, a decrease in the degree of dissolution of the etchant by a neutral liquid substance near the intended etching boundary, together with the fact that the flat surface of the protective element corresponds in shape and size to a given central region of the flat surface of the workpiece, reduce the likelihood of displacement in the process. etching of the etching boundary both towards the center of the specified central region and towards the edge part of the flat surface of the workpiece, which, as a result of etching the flat surface layer of the workpiece material, contributes to obtaining a more even edge of the said layer.
Данное преимущество позволяет применять заявляемое устройство для травления заготовки в случаях, когда в результате травления края плоского поверхностного слоя материала в некоторой заготовке необходимо сформировать достаточно ровную, круглую по периметру, кромку данного слоя. В том числе, в случаях, когда, например, выбранный, не подлежащий травлению, участок охватывает всю верхнюю поверхность пластины вплоть до внутренней границы ее краевой части и, соответственно, внешняя граница данного выбранного участка совпадает с внутренней границей краевой части.This advantage allows the use of the claimed device for etching the workpiece in cases where, as a result of etching the edge of a flat surface layer of material in some workpiece, it is necessary to form a fairly even, round around the perimeter, edge of this layer. Including, in cases where, for example, the selected area not to be etched covers the entire upper surface of the plate up to the inner boundary of its edge part and, accordingly, the outer boundary of this selected area coincides with the inner boundary of the edge part.
Таким образом, заявляемым техническим решением устройства для травления заготовки достигаются технические результаты, заключающиеся в уменьшении расхода нейтрального жидкого вещества и расхода травителя и в повышении скорости процесса травления. Данные технические результаты повышают эффективность процесса травления, тем самым решают соответствующую техническую проблему, на решение которой направлено заявляемое техническое решение устройства для травления заготовки.Thus, the claimed technical solution of the device for etching the workpiece achieves technical results, which consist in reducing the consumption of a neutral liquid substance and the consumption of the etchant and in increasing the speed of the etching process. These technical results increase the efficiency of the pickling process, thereby solving the corresponding technical problem, the solution of which is directed by the claimed technical solution of the device for pickling the workpiece.
Заявляемым техническим решением устройства для травления заготовки также достигаются технические результаты, заключающиеся в возможности применения заявляемого устройства для травления плоских поверхностей заготовок с особо чувствительными к воздействию травителя активными структурами, а также в возможности применения заявляемого устройства для формирования ровного круглого контура или кромки плоского поверхностного слоя материала в заготовке при ее травлении. Данные технические результаты решают проблему расширения области применения устройства для травления заготовки.The claimed technical solution of the device for etching the workpiece also achieves technical results, consisting in the possibility of using the proposed device for etching flat surfaces of workpieces with active structures that are especially sensitive to the effect of the etchant, as well as the possibility of using the inventive device for forming an even round contour or edge of a flat surface layer of material in the workpiece during pickling. These technical results solve the problem of expanding the scope of the device for pickling the workpiece.
В частном случае реализации, для возможности осуществления вращения заготовки вокруг своей оси при положении плоской поверхности заготовки горизонтально вверх, заявляемое устройство содержит патрон и связанный с ним электропривод. Причем упомянутый патрон выполнен с возможностью соосного расположения и удержания в нем упомянутой заготовки при положении ее плоской поверхности горизонтально вверх, а электропривод приводит упомянутый патрон во вращение вокруг своей оси.In a particular case of implementation, in order to be able to rotate the workpiece around its axis when the flat surface of the workpiece is horizontally upward, the inventive device contains a cartridge and an associated electric drive. Moreover, the mentioned cartridge is made with the possibility of coaxial location and retention of the said workpiece in it with the position of its flat surface horizontally upwards, and the electric drive causes the said cartridge to rotate around its axis.
В частном случае реализации, для возможности подачи травителя на краевую часть плоской поверхности заготовки заявляемое устройство содержит сопло для подачи травителя и связанный с ним источник травителя. Причем сопло выполнено с возможностью его расположения над краевой частью плоской поверхности заготовки при расположении заготовки в упомянутом патроне.In a particular case of implementation, in order to be able to supply the etchant to the edge part of the flat surface of the workpiece, the claimed device contains a nozzle for supplying the etchant and an etchant source associated with it. Moreover, the nozzle is made with the possibility of its location above the edge part of the flat surface of the workpiece when the workpiece is located in the said cartridge.
В частном случае реализации, для возможности подачи нейтрального жидкого вещества на плоскую поверхность заготовки вне ее краевой части через, по меньшей мере, одно сквозное отверстие в защитном элементе, заявляемое устройство содержит, по меньшей мере, одно сопло для подачи нейтрального жидкого вещества и, по меньшей мере, один источник нейтрального жидкого вещества, связанный с упомянутым, по меньшей мере, одним соплом для подачи нейтрального жидкого вещества. Причем, по меньшей мере, одно сопло для подачи нейтрального жидкого вещества выполнено с возможностью его расположения в сквозном отверстии, имеющемся в защитном элементе.In a particular case of implementation, in order to be able to supply a neutral liquid substance to a flat surface of the workpiece outside its edge part through at least one through hole in the protective element, the inventive device contains at least one nozzle for supplying a neutral liquid substance and, according to at least one neutral liquid substance source associated with said at least one neutral liquid substance supply nozzle. Moreover, at least one nozzle for supplying a neutral liquid substance is made with the possibility of its location in a through hole in the protective element.
В частном случае реализации заявляемое устройство для травления заготовки выполнено с возможностью регулирования его работы, в том числе, регулирования режимов подачи травителя и нейтрального жидкого вещества, вращения заготовки вокруг своей оси, пространственного положения защитного элемента и сопла для подачи травителя.In a particular implementation case, the claimed device for etching the workpiece is configured to control its operation, including regulation of the supply modes of the etchant and neutral liquid substance, rotation of the workpiece around its axis, spatial position of the protective element and the nozzle for supplying the etchant.
На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства для травления заготовки в одном из вариантов его реализации.In FIG. 1 shows a general view of the proposed device for etching a workpiece in one of its embodiments.
На фиг. 2 представлено полученное сканирующим электронным микроскопом изображение (с увеличением 2000 крат) многослойной структуры заготовки фотокатодного узла до ее травления.In FIG. 2 shows an image obtained by a scanning electron microscope (with a magnification of 2000 times) of the multilayer structure of the preform of the photocathode assembly before its etching.
На фиг. 3 представлено полученное сканирующим электронным микроскопом изображение (с увеличением 6000 крат) многослойной структуры заготовки фотокатодного узла после ее травления с использованием заявляемых способа и устройства.In FIG. 3 shows the image obtained by a scanning electron microscope (with a magnification of 6000 times) of the multilayer structure of the workpiece of the photocathode assembly after its etching using the proposed method and device.
На фиг. 4 представлено полученное оптическим микроскопом изображение (с увеличением 150 крат) со стороны верхней плоской поверхности многослойной структуры заготовки фотокатодного узла после ее травления с использованием известных способа и устройства (ближайших аналогов).In FIG. Figure 4 shows an image obtained by an optical microscope (with a magnification of 150x) from the side of the upper flat surface of the multilayer structure of the photocathode unit preform after its etching using the known method and device (the closest analogues).
Заявляемое устройство предназначено для травления заготовки 1, имеющей плоскую поверхность 2 с краевой частью (на фигуре не обозначено). Причем на плоской поверхности 2 заготовки 1 вне краевой части упомянутой плоской поверхности 2 выбран, по меньшей мере, один участок (на фигуре не показано), не подлежащий травлению. Также, на плоской поверхности 2 заготовки 1 задана центральная область (на фигуре не показано), представляющая собой часть плоской поверхности 2 заготовки 1 вне краевой части плоской поверхности 2, которая имеет форму круга и включает каждый выбранный, не подлежащий травлению, участок. Ось вращения заданной центральной области задана в качестве оси вращения заготовки 1.The inventive device is intended for etching a workpiece 1 having a
В одном из вариантов реализации устройство для травления заготовки 1 содержит патрон 3, сопло 4 для подачи травителя, одно сопло 5 для подачи нейтрального жидкого вещества, защитный элемент 6 с плоской поверхностью 7 и со сквозным отверстием 8.In one embodiment, the workpiece etching device 1 comprises a
Также в одном из вариантов реализации устройство для травления заготовки 1 содержит электропривод (на фигуре не показано), источник травителя (на фигуре не показано) и, по меньшей мере, один источник нейтрального жидкого вещества (на фигуре не показано).Also in one embodiment, the device for pickling the workpiece 1 contains an electric drive (not shown in the figure), an etchant source (not shown in the figure) and at least one source of a neutral liquid substance (not shown in the figure).
Заготовка 1 располагается и удерживается в патроне 3 соосно с ним и таким образом, что плоская поверхность 2 заготовки 1 расположена горизонтально вверх. Патрон 3 связан с электроприводом (на фигуре не показано), который приводит патрон 3 во вращение вокруг своей оси. Патрон 3, в котором соосно располагается и удерживается заготовка 1 при положении ее плоской поверхности 2 горизонтально вверх, а также связанный с патроном 3 электропривод, который приводит патрон 3 во вращение вокруг своей оси, обеспечивают вращение заготовки 1 вокруг своей оси при положении плоской поверхности 2 заготовки 1 горизонтально вверх.The workpiece 1 is located and held in the
Травитель представляет собой жидкое вещество для травления материала, образующего плоскую поверхность 2 заготовки 1 в краевой части упомянутой плоской поверхности 2.The etchant is a liquid substance for etching the material forming a
Нейтральное жидкое вещество химически нейтрально по отношению к травителю и к материалу, образующему плоскую поверхность 2 заготовки 1 на каждом выбранном, не подлежащем травлению, участке.The neutral liquid substance is chemically neutral with respect to the etchant and to the material forming the
Плоская поверхность 7 защитного элемента 6 по форме и размерам соответствует заданной центральной области плоской поверхности 2 заготовки 1 и образована материалом, химически стойким к травителю. В защитном элементе 6 сквозное отверстие 8 выходит на плоскую поверхность 7. В рабочем положении защитного элемента 6 его плоская поверхность 7 располагается над заданной центральной областью плоской поверхности 2 заготовки соосно и с зазором 9.The
Сопло 4 в его рабочем положении располагается над краевой частью плоской поверхности 2 заготовки 1 и, при этом, связано с источником травителя (на фигуре не показано). Такое выполнение устройства для травления заготовки 1 обеспечивает подачу травителя на краевую часть плоской поверхности 2 заготовки 1, в том числе, во время вращения заготовки 1 вокруг своей оси. Сопло 4 в его нерабочем положении позволяет устанавливать заготовку 1 в патрон 3 и извлекать ее из патрона 3 обратно.The
Сопло 5 в его рабочем положении располагается в сквозном отверстии 8 защитного элемента 6 и, при этом, связано с одним источником нейтрального жидкого вещества (на фигуре не показано). Такое выполнение устройства для травления заготовки 1 при том, что защитный элемент 6 также находится в рабочем положении, обеспечивает подачу нейтрального жидкого вещества на плоскую поверхность заготовки 1 вне ее краевой части, в том числе, во время вращения заготовки 1 вокруг своей оси.The
Заявляемые технические решения способа травления заготовки и устройства для травления заготовки реализуют следующим образом.The claimed technical solutions for the method of pickling the workpiece and the device for pickling the workpiece are implemented as follows.
Для реализации способа травления заготовки используют заготовку 1 (фиг.1), имеющую плоскую поверхность 2 с краевой частью плоской поверхности 2. В качестве заготовки 1 используют, например, полупроводниковую пластину с плоской поверхностью, на которой сформированы элементы интегральной схемы. Или, в качестве заготовки 1 используют, например, заготовку фотокатодного узла, которая имеет плоскую поверхность, образованную слоем эпитаксиальной структуры соединений элементов групп А3В5 или А2В6.To implement the workpiece etching method, a workpiece 1 (Fig. 1) is used, having a
На плоской поверхности 2 заготовки 1 вне ее (плоской поверхности 2) краевой части выбирают, по меньшей мере, один участок, не подлежащий травлению. Также задают центральную область, представляющую собой часть плоской поверхности 2 заготовки 1 вне ее краевой части, которая имеет форму круга и включает каждый выбранный, не подлежащий травлению, участок. Исходя из данного условия определяют диаметр упомянутой центральной области.On the
Ось вращения заданной центральной области задают в качестве оси вращения заготовки 1.The axis of rotation of the specified central region is set as the axis of rotation of workpiece 1.
Выбирают травитель из ряда жидких веществ, применяемых для травления материала, образующего плоскую поверхность 2 в ее краевой части. Выбирают нейтральное жидкое вещество из ряда жидких веществ, которые химически нейтральны по отношению к травителю и к материалам, образующим плоскую поверхность 2 заготовки 1 на каждом выбранном, не подлежащем травлению, участке. Например, в качестве нейтрального жидкого вещества выбирают воду или раствор поверхностно-активного вещества.An etchant is selected from a range of liquid substances used to etch the material forming a
Задают необходимое количество сопел 5 для подачи выбранного нейтрального жидкого вещества на плоскую поверхность 2 вне ее краевой части.The required number of
Изготавливают устройство для осуществления в нем процесса травления заготовки 1, имеющей плоскую поверхность 2 с краевой частью.A device is made for carrying out the etching process in it of a workpiece 1 having a
Для этого известными техническими средствами изготавливают патрон 3 с возможностью соосного размещения и удерживания в патроне 3 заготовки 1 при положении плоской поверхности 2 заготовки 1 горизонтально вверх. Патрон 3 связывают с электроприводом (на фигуре не показано) таким образом, чтобы электропривод приводил патрон 3 во вращение вокруг своей оси.To do this, by known technical means, a
Известными техническими средствами изготавливают сопло 4 для подачи выбранного травителя и сопло 5 в заданном количестве для подачи выбранного нейтрального жидкого вещества, защитный элемент 6, а также, источники выбранных травителя и нейтрального жидкого вещества (на фигуре не показаны).Known technical means produce a
Защитный элемент 6 изготавливают с плоской поверхностью 7, которая по форме и размерам соответствует заданной центральной области плоской поверхности 2 заготовки 1 и образована материалом, химически стойким к выбранному травителю. Также защитный элемент изготавливают с, по меньшей мере, одним сквозным отверстием 8, выходящим на плоскую поверхность 7. Причем, количество сквозных отверстий 8 определяют как соответствующее заданному количеству сопел 5.The
При изготовлении устройства для травления заготовки 1 сопло 4 связывают с источником травителя (на фигуре не показано), а каждое сопло 5 связывают с, по меньшей мере, одним источником нейтрального жидкого вещества (на фигуре не показано).In the manufacture of the device for etching workpiece 1,
Устройство для травления заготовки 1 также выполняют с возможностью установки сопла 4 в рабочее положение, при котором сопло 4 связано с источником травителя (на фигуре не показано) и располагается над краевой частью плоской поверхности 2 заготовки 1 в то время, когда заготовка 1 размещена в патроне 3. Такое выполнение устройства для травления заготовки 1 позволяет подавать травитель на краевую часть плоской поверхности 2 заготовки 1, в том числе, во время вращения заготовки 1 вокруг своей оси.The device for etching the workpiece 1 is also made with the possibility of setting the
Устройство для травления заготовки 1 также выполняют с возможностью установки сопла 4 в нерабочее положение, при котором положение сопла 4 позволяет устанавливать заготовку 1 в патрон 3 и извлекать ее из патрона 3 обратно.The device for etching the workpiece 1 is also made with the possibility of setting the
Изготовленные в заданном количестве сопла 5 размещают в сквозных отверстиях 8.
Устройство для травления заготовки 1 также выполняют с возможностью установки защитного элемента 6 в рабочее положение, при котором его плоская поверхность 7 располагается над заданной центральной областью плоской поверхности 2 заготовки 1 соосно и с зазором 9 в то время, когда заготовка 1 размещена в патроне 3.The device for etching the workpiece 1 is also made with the possibility of installing the
Устройство для травления заготовки 1 также выполняют с возможностью установки защитного элемента 6 в нерабочее положение, при котором расположение защитного элемента 6 позволяет устанавливать заготовку 1 в патрон 3 и извлекать ее из патрона 3 обратно. Для этого, например, защитный элемент 6 закрепляют на предварительно изготовленном кронштейне (на фигуре не показано). Причем кронштейн выполняют с возможностью установки закрепленного на нем защитного элемента 6, по меньшей мере, в двух положениях, - рабочем и не рабочем.The device for etching workpiece 1 is also made with the possibility of setting the
Для возможности установки сопла 4 в рабочее и нерабочее положения сопло 4, например, закрепляют на том же кронштейне, на котором закреплен защитный элемент 6, причем, таким образом, что при положении защитного элемента 6 в нерабочем положении сопло 4 находится также в нерабочем положении, а при положении защитного элемента 6 в рабочем положении сопло 4 находится также в рабочем положении.To be able to install the
Посредством известных технических средств устройство для травления заготовки 1 выполняют с возможностью регулирования пространственного положения составных элементов и режимов работы устройства, в том числе, с возможностью регулирования пространственного положения защитного элемента 6 и сопла 4 для подачи травителя, режимов подачи травителя и нейтрального жидкого вещества и вращения заготовки 1 вокруг своей оси.Using well-known technical means, the device for etching the workpiece 1 is made with the ability to control the spatial position of the constituent elements and modes of operation of the device, including the ability to control the spatial position of the
Для сбора отработанных продуктов травления может быть использована предварительно изготовленная чаша, габариты которой позволяют разместить внутри нее, по меньшей мере, патрон 3 с размещенной на нем заготовкой 1, а стенки чаши позволяют ограничить распространение в окружающую среду жидких отработанных продуктов, образующихся в процессе травления заготовки 1.To collect the spent pickling products, a prefabricated bowl can be used, the dimensions of which make it possible to place inside it at least a
Для осуществления процесса травления заготовки 1 ее размещают в патроне 3 соосно с последним и при положении плоской поверхности 2 вверх.To carry out the etching process of the workpiece 1, it is placed in the
Расчетным или опытным путем определяют и задают параметры работы устройства для травления заготовки 1, в том числе, скорость вращения патрона 3, расход и временной режим подачи выбранных травителя и, по меньшей мере, одного нейтрального жидкого вещества при их подаче из соответствующих сопел 4 и 5, пространственное положение сопла 4 относительно плоской поверхности 2 заготовки 1 в ее краевой части, величину зазора 9.The workpiece 1 etching device operation parameters are determined and set by calculation or experiment, including the rotation speed of the
Защитный элемент 6 и сопло 4 устанавливают в рабочее положение. Таким образом, плоская поверхность 7 защитного элемента 6 располагается над заданной центральной областью плоской поверхности 2 соосно и с зазором 9, а краевая часть плоской поверхности 2 заготовки 1 остается открытой и над ней располагается сопло 4.The
Патрон 3 с размещенной в нем заготовкой 1 приводят во вращение посредством включения электропривода.The
При вращении заготовки 1 через, по меньшей мере, одно сопло 5, подают нейтральное жидкое вещество, а через сопло 4 подают травитель. Травитель и нейтральное жидкое вещество подают с заданным расходом в течение заданного времени. Данные параметры, при необходимости, регулируют в процессе подачи упомянутых жидкостей. Нейтральное жидкое вещество, попадая через зазор 9 на плоскую поверхность 2 в ее центральной области, растекается до краевой части плоской поверхности 2 за счет центробежной силы, возникающей в результате вращения заготовки 1. В предпочтительном варианте травитель подают с некоторой задержкой по времени после подачи нейтрального жидкого вещества, с тем, чтобы до момента подачи травителя нейтральное жидкое вещество растеклось до края плоской поверхности 7 защитного элемента 6 и, соответственно, покрыло центральную область плоской поверхности 2 с выбранными, не подлежащими травлению участками.When the workpiece 1 rotates, a neutral liquid substance is fed through at least one
По окончании травления материала краевой части плоской поверхности 2 заготовки 1 травитель и нейтральное жидкое вещество прекращают подавать из соответствующих сопел, причем в предпочтительном варианте нейтральное жидкое вещество прекращают подавать через некоторое время после прекращения подачи травителя для того, чтобы смыть с плоской поверхности 2 остатки продуктов травления.Upon completion of the etching of the material of the edge part of the
После прекращения подачи травителя и нейтрального жидкого вещества предпочтительно, что заготовку 1 и ее плоскую поверхность 2 высушивают, для чего патрон 3 с заготовкой 1 продолжают вращать еще некоторое время. После чего, вращение патрона 3 прекращают, сопло 4 и защитный элемент 6 устанавливают в нерабочее положение и заготовку 1 извлекают из патрона 3.After stopping the supply of the etchant and neutral liquid substance, it is preferable that the blank 1 and its
Заявляемые способ и устройство для травления заготовки использовали при травлении образцов заготовки фотокатодного узла, предназначенного для использования в составе фотоэлектронного прибора.The inventive method and device for etching the workpiece was used in the etching of workpiece samples of the photocathode assembly intended for use as part of a photoelectronic device.
Упомянутая заготовка фотокатодного узла представляла собой многослойную структуру (фиг. 2), в которой на круглой стеклянной пластине 10 были последовательно расположены тонкие слои, в том числе, просветляющий слой 11, буферный слой (на фиг. 2 не обозначен) и верхний активный слой 13 (фиг. 2, 3) с кромкой 14. Активный слой 13 образовывал плоскую поверхность заготовки фотокатодного узла, был сформирован методом эпитаксии из светочувствительного материала на основе соединений группы А3В5 и по внешнему контуру имел форму, приближенную к кругу. Причем из-за предварительно проведенной технологической обработки упомянутой заготовки фотокатодного узла, краевая часть буферного слоя была стравлена, в результате чего, между краевыми частями просветляющего слоя 11 и активного слоя 13 образовался зазор 12 (на изображении виден в виде узкой темной полости) и, таким образом, краевая часть активного слоя 13 выступала над нижележащим буферным слоем и нависала над просветляющим слоем 11 (фиг. 2). Выступающая краевая часть активного слоя 13, поскольку она не была закреплена на нижележащем буферном слое, была подвержена возникновению в ней повреждений, вплоть до разрушения и обламывания. На изображении видно, что в заготовке фотокатодного узла на краевой части активного слоя 13 имелись такие структурные дефекты, как сколы и отломившиеся участки, в результате чего кромка 14 активного слоя 13 была в большой степени не ровная. При выполнении последующих операций по изготовлению фотокатодного узла и фотоэлектронного прибора, а также в процессе работы готового фотоэлектронного прибора обломившиеся и отделившиеся от края активного слоя 13 частицы могли стать причиной брака или ухудшения эксплуатационных характеристик фотоэлектронного прибора. Например, отломившиеся от активного слоя 13 частицы, при их попадании в фотокатодный промежуток, могут ухудшить характеристику чистоты поля зрения изображения в электронно-оптическом преобразователе. Вместе с этим, структурные дефекты в краевой части активного слоя 13 могут вызвать дефекты наносимого на эту область электропроводящего покрытия, что также негативно влияет на эксплуатационные характеристики фотоэлектронного прибора и его работоспособность.Said workpiece of the photocathode assembly was a multilayer structure (Fig. 2), in which thin layers were sequentially arranged on a
Для решения данных проблем на упомянутой заготовке фотокатодного узла необходимо было жидкостным травлением удалить выступающую краевую часть активного слоя 13 и сформировать достаточно ровную, круглую по периметру, кромку 14 активного слоя 13 заданного диаметра.To solve these problems on the above-mentioned workpiece of the photocathode assembly, it was necessary to remove the protruding edge part of the
Жидкостному травлению подвергали несколько образцов упомянутой заготовки фотокатодного узла. Причем для травления одной части образцов упомянутой заготовки фотокатодного узла применяли способ и устройство в соответствии с заявляемыми техническими решениями (первый случай процесса травления), а для травления другой части образцов упомянутой заготовки фотокатодного узла применяли способ и устройство в соответствии с техническими решениями ближайших аналогов (второй случай процесса травления).Liquid etching was subjected to several samples of the said workpiece of the photocathode assembly. Moreover, for etching one part of the samples of the said workpiece of the photocathode assembly, a method and device were used in accordance with the claimed technical solutions (the first case of the etching process), and for etching the other part of the samples of the said workpiece of the photocathode assembly, the method and device were used in accordance with the technical solutions of the closest analogues (the second pickling process).
В обоих случаях процесса травления в качестве травителя материала на основе соединений группы А3В5 (поскольку данный материал образует плоскую поверхность в ее краевой части) использовали 50%-ный водный раствор смеси из аммиака и перекиси водорода, причем аммиак и перекись водорода брали в соотношении 1:1. В качестве нейтрального жидкого вещества использовали 0,2%-ный водный раствор поверхностно-активного вещества.In both cases of the etching process, a 50% aqueous solution of a mixture of ammonia and hydrogen peroxide was used as an etchant for a material based on compounds of the A 3 B 5 group (since this material forms a flat surface in its edge part), moreover, ammonia and hydrogen peroxide were taken in ratio 1:1. A 0.2% aqueous surfactant solution was used as the neutral liquid.
Соответственно поставленной задаче, в обоих случаях процесса травления травлению не подлежал один участок на поверхности активного слоя 13, который располагался вне краевой части данной поверхности и имел форму круга с диаметром, соответствующим заданному диаметру формируемой кромки 14.Accordingly, in both cases of the etching process, one area on the surface of the
При этом в первом случае процесса травления была задана центральная область, которая, соответственно поставленной задаче, совпадала с выбранным, не подлежащим травлению, участком, причем ось вращения заданной центральной области была задана в качестве оси вращения заготовки фотокатодного узла, а в процессе травления использовали вышеописанный защитный элемент 6, в котором его плоская поверхность по форме и размерам соответствовала заданной центральной области и была сформирована из фторопласта, поскольку данный материал является химически стойким к используемому травителю.At the same time, in the first case of the etching process, the central region was set, which, according to the task, coincided with the selected area not subject to etching, and the rotation axis of the specified central region was set as the rotation axis of the photocathode assembly workpiece, and in the etching process, the above-described a
На фигуре 3 представлено полученное сканирующим электронным микроскопом изображение (с увеличением 6000 крат) многослойной структуры заготовки фотокатодного узла после ее травления с использованием заявляемых технических решений способа и устройства (первый случай процесса травления). На изображении (фиг. 3) видно, что в результате первого случая процесса травления на неподлежащем травлению участке верхней поверхности активного слоя 13, который ограничен кромкой 14, в том числе, вблизи кромки 14, отсутствуют следы протравов, краевая часть активного слоя 13, которая до травления нависала над просветляющим слоем 11, удалена, зазор 12 (показан на фигуре 2) отсутствует, а на уровне ранее присутствующего зазора 12 видна кромка буферного слоя 16. Поскольку в образцах данной заготовки фотокатодного узла материал буферного слоя 16 также, как и материал краевой части активного слоя 13, был чувствителен к используемому травителю, то в процессе травления краевой части активного слоя 13 край буферного слоя 16 также стравился до уровня заданного диаметра кромки 14 активного слоя 13. На изображении (фиг. 3) видно, что кромка буферного слоя 16 расположена на одном уровне с кромкой 14 активного слоя 13. При этом кромка 14 активного слоя 13 ровная, без существенной кривизны. В данном (первом) случае травления градиент толщины стравленного слоя в области кромки 14 имел малую и равномерную ширину по периметру, а диаметр окружности кромки 14 соответствовал заданному значению. По окончании процесса травления все образцы заготовки фотокатодного узла были годными для дальнейшего их применения в составе фотоэлектронных приборов.The figure 3 shows the image obtained by a scanning electron microscope (with a magnification of 6000 times) of the multilayer structure of the workpiece of the photocathode assembly after its etching using the claimed technical solutions of the method and device (the first case of the etching process). The image (Fig. 3) shows that as a result of the first case of the etching process on the area of the upper surface of the
На фигуре 4 представлено полученное оптическим микроскопом изображение (с увеличением в 150 крат) со стороны верхней плоской поверхности активного слоя 13 многослойной структуры заготовки фотокатодного узла после травления краевой части упомянутой плоской поверхности с использованием известных технических решений способа и устройства (ближайших аналогов). На изображении (фиг. 4) видно, что на неподлежащем травлению участке верхней поверхности активного слоя 13, в том числе, вблизи кромки 14, имеются капельные пятна 15, которые образовались в результате контактирования материала активного слоя 13 с используемым травителем. При этом кромка 14 активного слоя 13 имеет заметные неровности. В большей части образцов заготовки фотокатодного узла имелось смещение границы травления в сторону краевой части активного слоя 13, в результате чего, градиент толщины стравленного слоя в области кромки 14 был неравномерным по периметру. Из-за наличия протравов материала на участке поверхности активного слоя 13, который не подлежал травлению, образцы заготовок фотокатодных узлов не могли быть применены при дальнейшем изготовлении фотоэлектронных приборов и поэтому были признаны браком.The figure 4 shows the image obtained by an optical microscope (with a magnification of 150 times) from the side of the upper flat surface of the
Время, затраченное непосредственно на процессы травления образцов заготовок фотокатодного узла в первом случае и во втором случае процесса травления составило 4 минуты и 7,5 минут соответственно. Расход аммиака и перекиси водорода в составе травителя в первом и во втором случаях процесса травления составил, соответственно, по 20 мл и по 48 мл каждого из указанных реагентов. Расход водного раствора поверхностно-активного вещества в первом и во втором случаях процесса травления составил 20 мл и 45 мл соответственно.The time spent directly on the processes of etching the samples of the workpieces of the photocathode assembly in the first case and in the second case of the etching process was 4 minutes and 7.5 minutes, respectively. The consumption of ammonia and hydrogen peroxide in the composition of the etchant in the first and second cases of the etching process was, respectively, 20 ml and 48 ml of each of these reagents. The consumption of an aqueous solution of a surfactant in the first and second cases of the etching process was 20 ml and 45 ml, respectively.
Таким образом, в сравнении с ближайшими аналогами, заявляемые технические решения способа и устройства для травления заготовки обеспечили более высокую эффективность процесса травления образцов заготовки фотокатодного узла, исключили химическое повреждение активного слоя 13 и позволили сформировать ровную по форме и по периметру кромку 14 активного слоя 13 с заданным диаметром.Thus, in comparison with the closest analogues, the claimed technical solutions of the method and device for etching the workpiece ensured a higher efficiency of the process of etching samples of the workpiece of the photocathode assembly, eliminated chemical damage to the
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2795297C1 true RU2795297C1 (en) | 2023-05-02 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1670051A1 (en) * | 1997-12-19 | 2006-06-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for cvd copper removal at low temperature |
| RU2371521C1 (en) * | 2008-03-06 | 2009-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Manufacturing method of precision products from molybdenum and its alloys and solution for photochemical etching |
| RU2490373C2 (en) * | 2007-10-05 | 2013-08-20 | Спанолюкс Н.В.-Див.Бальтерио | Method to manufacture clamping plate, clamping plate, method to press relief on floor panel and floor panel |
| RU2694155C1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-07-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method of manufacturing single-electron monatomic transistors with a transistor open channel and a transistor manufactured in this way |
| RU2758498C1 (en) * | 2021-04-18 | 2021-10-29 | Общество с ограниченной ответственностью «КАТОД» | Microchanal plate |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1670051A1 (en) * | 1997-12-19 | 2006-06-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for cvd copper removal at low temperature |
| RU2490373C2 (en) * | 2007-10-05 | 2013-08-20 | Спанолюкс Н.В.-Див.Бальтерио | Method to manufacture clamping plate, clamping plate, method to press relief on floor panel and floor panel |
| RU2371521C1 (en) * | 2008-03-06 | 2009-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Manufacturing method of precision products from molybdenum and its alloys and solution for photochemical etching |
| RU2694155C1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-07-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method of manufacturing single-electron monatomic transistors with a transistor open channel and a transistor manufactured in this way |
| RU2758498C1 (en) * | 2021-04-18 | 2021-10-29 | Общество с ограниченной ответственностью «КАТОД» | Microchanal plate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0157675B1 (en) | Spinning device for processing a substrate, in particular a semiconductor wafer | |
| US5634980A (en) | Method for washing substrates | |
| KR102541745B1 (en) | Wet etching method, substrate liquid processing device and storage medium | |
| JPH02257632A (en) | Method and apparatus for cleaning of semiconductor device | |
| JP2015088737A (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
| US6702900B2 (en) | Wafer chuck for producing an inert gas blanket and method for using | |
| US20080142052A1 (en) | Method for cleaning backside etch during manufacture of integrated circuits | |
| JP2005268308A (en) | Resist peeling method and resist peeling apparatus | |
| RU2795297C1 (en) | Method and device for workpiece etching | |
| JP5208586B2 (en) | Substrate processing method | |
| JP6983571B2 (en) | Board processing method and board processing equipment | |
| JPH11330041A (en) | Device for processing substrate by etching liquid | |
| US6752897B2 (en) | Wet etch system with overflow particle removing feature | |
| GB2349742A (en) | Method and apparatus for processing a wafer to remove an unnecessary substance therefrom | |
| US20080153307A1 (en) | Method of producing semiconductor device | |
| JP5276559B2 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
| US6248179B1 (en) | Method of removing polymeric material on a silicon water | |
| JP4232336B2 (en) | Semiconductor wafer surface treatment method | |
| CN113823550A (en) | Method for removing spin-coatable hard mask on edge of wafer | |
| JP2006080263A (en) | Cleaning method of electronic device | |
| KR20040005705A (en) | Method of removing polymer and apparatus for doing the same | |
| JP2002222789A (en) | Method for treating substrate and method for manufacturing semiconductor device | |
| US20070051389A1 (en) | Method and apparatus for substrate rinsing | |
| US20220005689A1 (en) | Semiconductor process | |
| JP3903879B2 (en) | Method for etching semiconductor substrate |