TWI331056B - Method and device for a forced wet-chemical treatment of surfaces - Google Patents

Description

1331056 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種以喷霧或喷灑工作液 fluid )之方式對物件表面進行濕式化學處理 置。 【先前技術】 用於濕式化學處理之電鍍設備可為浸潰式 連續式電鍍設備。在使用此種電鍍設備之過程 項技藝者係應用固定式、致動式或擺動式喷 管’使得工作液流過待處理之物件表面β存在 成濕式化學處理的足夠效果之意圖，然而，在 實務上，這樣的意圖是對立的。隨著表面處理 (即較短的處理時間），可達成的結果變得更賴 表面處理典型的技術為印刷電路技術。此 各樣之製程’可適宜地應用本發明之方法與裝 膜或光阻之洗將或沖洗和顯影、銅之飯刻、薄 剝除、以及金屬光阻蝕刻。這些方法通常是藉 之物件以喷霧或噴灑的方式實行。在該些物件 對應的擴散層中會發生必要的質傳現象，而如 象藉由增加喷灑壓力的方式來加速，以減短處 而在這種情況下’浮現不想要之副作用，其對 準確性產生不利的影響。物件表面上一般結構 印刷電路板導電圖案之蝕刻即為一例，其中不 (treatment 的方法與裝 電鍍設備或 中，熟習此 嘴或是喷嘴 有可盡快達 表面處理的 的強度增加 f 〇 技術有各式 置。例如薄 膜或光阻的 由對待處理 之表面上， 此的質傳現 理時間。然 處理結果之 之蝕刻或是 要被钱刻之 5 1331056

區域係以薄膜或光阻覆蓋之’而光阻對於蝕刻液係為穩定 的。若以喷嘴或喷嘴管的喷霧或噴灑之方式來進行蝕刻， 這樣的處理不僅發生於光阻覆蓋區之間的银刻通道暴露 區，也發生於蝕刻通道之側壁。所造成的結果為光阻之底 切現象（undercutting)，但此蝕刻處理僅能忍受非常小規模 的底切現象。因此’關於導體線路（conductor track)之 尺寸與剖面，剩餘結構之結果是不可預期的。特別是在準 確的導趙技術中（導趙線路之寬度與間距係大約為12〇 μιη 且更小），處理結果需要有更高且具可再現性的準確性。因 此，藉由上述提及之其他方式’結構側壁之不可預期的處 理也是不被允許的。通常，為了達成蝕刻結構之必要的準 確性，係降低處理時間，但較不偏好此方式。

在德國專利號195 24 523 Α1中描述一種方法與一種 裝置，其係為了解決如上述之在濕式化學表面處理過程令 所發生的問題。在高壓下，於特定的喷嘴中產生結合空化 氣泡（cavitation bubble)的液流（fluid stream)。液流在物件 表面上將必要新鮮的質流傳輸至擴散層。空化氣泡向内壓 擠而產生質傳。此種方法適用於上述提及之應用，且特別 是印刷電路板工藝。然而，此高壓單元之技術複雜度非常 高。 在德國專利號31 04 522 A1中描述一種用於結構之濕 式化學蝕刻的抑制劑，其中係於蝕刻液辛加入抑制劑。抑 制劑產生保護薄層而用以保護蝕刻通道的側壁。此專利描 述抑制劑降低了對於側壁的反應p然而，此種方法對於各 6 1331056 別之製程需要特定之抑制劑，故限制其廣泛的分佈。 在德國專利號199 08 960中更描述一種方法，其用 钱刻平面載件（flat carrier)之層；其中位於一側之層 度係不同於另一相對側之層厚度。設定載件每—側之個 處理時間，且處理時間係與待蝕刻層之厚度成比例。如 與最長之可能處理時間相比，一較短之時間是有必要的 則實行暫時中止處理。假使有最大的層厚度之情況下， 止時間可為零。 在德國專利號199 08 960 C2的段落[〇〇21]中所描 者’於蚀刻製程的每一中止期間，藉由吸附姓刻溶液而 生暫時性的再蝕刻（reetching)。中止期間比再蝕刻發生 期間更短是不合理的。一般而言，薄膜.可在降低之蝕刻 間中被蝕刻。如果發生再蝕刻，週期性的中止是有意義& 在德國專利號1 01 54 886 A1中描述一種方法，其 用於降低蝕刻通道側壁之蝕刻。金屬之移除係以兩方法 驟完成。首先，藉由施加脈衝電場而電解移除金屬。此 刻較佳發生於钮刻通道之深度方向，其中對於側壁之攻 程度較低。在達到蝕刻通道一定之深度後，部分結構之 性連結係喪失。因此，在如此之蝕刻通道底部區域必須 進一步之製程中進行再蝕刻，此部分需要進一步技術上 努力。 【發明内容】 鋥於先前技術之問題’本發明之主要目的為提供 於 厚 別 果 9 中 述 發 之 時 I ° 係 步 蝕 擊 電 在 的 種 7 1331056 方法與一種裝置，其使濕式化學製程能夠對結構表面進行 準確的處理，藉以完成短時間的處理。 本發明之此目的與其他目的可藉由依據申請專利範圍 第1項所提供之方法以及依據申請專利範圍第15項所提供 之裝置來完成。有助益的實施例則描述於附屬項t ° 【實施方式】

第1圓繪示依據本發明之裝置的第一實施例。工作液 (treatment fluid)之加強流或喷射液2係流經開口或喷嘴 1，其中喷射液2藉由具有開口之中斷裝置3而重複地且較 佳地為規律的中斷。在此實施例中，週期性地中斷之喷射 液2到連待處理物件6的表面5，其中依據本發明，喷射 液2間斷地撞擊於物件6的表面5。喷射液2係以流體動 力脈衝的有效喷射4而作用。有效喷射4之流體在下方係 稱之為有效流體8。在脈衝中斷期間累積在中斷裝釁3上 且在當時未被使用之工作液在下方稱之為反作用流體 (reactive fluid)9。此反作用流體9大部分係遠離待處理物 件6的表面5。如此，降低工作液黏附於物件6的表面5 上。因此，在化學處理期間，_斷且脈動的有效嗔射4之 動力影響明顯地增大。在待處理物件6的表面5上，係達 成對於以工作液喷濕表面的固定撞擊與沖破 (breaking-through) »此種撞擊作用係藉由降低擴散膜厚度 而明顯地支持實際的濕式化學製程。此流體動力的支持對 於上述包括沖洗製程之所有製程是有幫助的。藉由撞擊作 8 1331056

用之運作，處理時間降低至50%。在結構處理達成之 性方面沒有負面之影響，此係為顯著的優勢且令人 的，因為依據先前技術之強迫性濕式化學製程通常對 結果之品質以及特定蝕刻通道之品質有不利的影響。

處理用喷射液係以一頻率而進行循環式中斷，此 至少為0.5赫茲（Hz)，較佳地為10赫茲至 100赫茲 多。衝撞脈衝時間相對於衝撞中斷之比率至少為 1〇: 1:1 0，較佳地為2 :1 to 1 :2，其中該比率係以控制裝置 節。中斷裝置的驅動可藉由電動的、電磁的、氣動的 力的或其他致動裝置完成。本發明可結合其他已知用 善濕式化學處理結果的方法，例如於工作液中加入抑I 申請人應用本發明的方法與裝置以在印刷電路板 刻準確性之線路。結果，處理時間降低約3 3 %，其中 據先前技術之方法所達成之結果相比，本發明並未發 阻進一步之底切現象。不論是增強的蝕刻製程，於蝕 道之側壁仍未改變。因此假設在蝕刻通道之底部的撞 應遠大於在結構側壁上的效應。再者，猜想在脈衝中 間，一方面工作液不會流至物件表面，另一方面工作 自蝕刻通道排出》在下一次蝕刻脈衝過程中，仍在蝕 道之工作液並無壓力，而有效喷射4穿過較薄之擴散 較深處。特別是在準確性的導體技術中（也就是所謂的 技術），必要的蝕刻通道切割深度係達到線路之寬度， 印刷電路板技術的所有製程，此部份為大挑戰。工作 側壁的壓力，如在先前技術所熟知者，可藉由本發明 準確 驚異 處理 頻率 或更 1至 來調 、水 於改 丨J劑。 上蝕 與依 現光 刻通 擊效 斷期 液可 刻通 層至 HDI 對於 液在 之深 9 1331056 結構通道的脈衝處理來避免之。因此’相較於通道底部， 结構側壁較少被濕式化學處理*故藉由應用本發明的方 法，係有可能顯著地提高濕式化學處理之準確性，且大暢 降低處理時間而無損失品質。 於申請人進行蝕刻實驗時，喷嘴1距離物件6之表面 5為100 mm。流經每個具有30°頂角之錐形喷嘴的工作液 之流速在壓力3巴（bar)(3〇0.000 N/m2)之下為每分鐘i 6 公升。

第2圖搶示裝備有數個喷嘴1之管狀喷讓裝置1〇之剖 面圖。代替喷嘴之較便宜的方式為提供具有孔徑約為〇:5 riim至3 mm之孔洞的裝置10。工你 作及加壓流經入口 7而 進入喷麗裝置1〇,並藉由喷嘴！而加壓排出裝置1〇。麼力 可大幅度變動，其係取決於製程、娃棋口‘ 箱構尺寸以及相對於物 件6之較低側或較高側的喷嘴定位而贫，、，* 位而可以為1.1至100巴 (bar)。可旋轉的中斷裝置，例如具古了丨 丹有孔洞或凹槽之穿孔盤 11，係設置於喷嘴1前方。穿孔盤

遯U係裝設有凸輪12， 其暴露於部分工作液的喷射液2 , M ^ 藉此’穿孔盤11處於 運轉狀態。穿孔盤11中斷喷射液2 的工作液以脈衝方式到達物件6 》有效喷射4 ^ 表面5。第3圖繪示用 於兩對喷嘴1之穿孔盤。每一對喰峰,及 〇生私也办, 嘴嘴1係配置於喷灑裝置 之預疋旋轉方向而相 孔盤11令具有開口 13， 10,其中每一對喷嘴1依據穿孔盤u 異地傾斜。如第3圓所示，在穿 如孔洞或狹縫。 依據另一個實施例，中斷裝置 罝馬穿孔的或是具開槽鲈 10 1331056 條狀物’其轴向地配置於喷嘴前方或是延箸哈、s # 貝观裝置之整 個長度延伸的孔洞前方。具有開口之條狀物 〜於軸向週期性 的移動以中斷噴射液2。 喷灑裝置可被固定地設置於連續式電鍵許供丄 Λ叹爾中，而設 備中係以水平或垂直方式輸送物件6，又 〃 τ噴獾裝置在 傳輸方向間隔100 mm。然而，喷灑裝置亦可以如在先寸技 術之濕式化學機械裝置所熟知之方式而可務叙以

切地配置。在 這方面，本發明之結合中斷裝置3之喷灑跋置1〇可以進行 放射狀及/或轴向的旋轉或擺動地移動。藉斗 稽此’可降低流體 在物件表面之累積》

第4圖繪示本發明之另一實施例，其中噴麗裝置ι〇 係裝設有孔洞14或喷嘴。旋轉或轉動圓筒15係與喷灑裝 置H)同轴設置，其中圓筒15之周邊配置有狹缝16或孔 洞’且狹缝16與嗔麗裝置1〇之孔洞一致。每一狹缝16 或孔洞在其兩側裝設有隔環17,此隔環係作為略傾斜之喷 射液2的接觸面，藉此圓筒係處於運轉狀態。再者，於脈 衝中斷其間，隔環會累積工作液，而使其不應到達物件6 的表面5上。工祚液會由圓筒而側向地排出。喷灑裝置1〇 與圓筒15之輕微傾斜可協助工作液之側向排出。因此，這 部份的流體不會到達物件6之表面5上。由此，待處理表 面之潤濕程度降觅最低，以便改善上述之撞擊效應》本發 明之裝置相當適合於水平傳輪通過一連續式電鍍設備的物 件之表面的濕式化學處理β使非必要的工作液遠離待處理 之物件表面。 11 1331056 圓筒15之軸承可設置於喷灑裝置10之末端。由此， 可使用旋轉軸承18,其中此軸承必須對各別的工作液具有 化學抗性。由塑膠或陶瓷組成之旋轉軸承是合適的。

囷筒狀中斷裝置以及其他的中斷装置可藉由電動的、 氣動的或流體動力之驅動而使其作動，藉此，轉速不受喷 射液之物理特性所影響。特別的是，可調整為高轉速與高 脈衝週期，例如每秒1000脈衝。因此，若入口 7產生高壓， 則有效喷射會轉變為短週期之兩加速度工作液滴，此係對 於濕式化學製程特別有效。由於不穩定之大氣，則可應用 氣冷式馬達或是具適當保護的電動馬達。 濕式化學設備之電動或電子控制裝置係依據物件所需 之處理來調整製程參數。該些製程參數之調整包括中斷頻 率之調整以及有效嗔射4之脈衝時間與脈衝中斷之間的比 率之調整。

在第5圖中，分別繪不圓筒15之上視與側視的展開 圖》架橋或網狀物19可設置於噴嘴位置之間，以穩定具有 狭缝16之圓筒15，以使噴射液2不被阻礙。在圓筒15 底部之工作液累積區域可置入彈性物件，如檔扳2〇。檔板 20係用於在當液趙碰撞圓筒15之内壁時降低工作液之失 控的的飛濺情形。此外，其加速工作液由圓筒15之側向排 出。 在第6圖與第7圖中，係繪示喷嘴丨以及作為震動薄 板21之中斷裝置3。此彈性機械元件係固定於固定點23。 中斷裝置係配置於喷嘴1前方’以使得喷射液2撞擊薄板 12 1331056

21之上端而使喷射液2轉向。如第7圖所示，薄板21係 相對於喷射液2轉移向向，而使得薄板21之出口 22位於 喷射方向，出口 22開啟了通往待處理物件6之表面5的通 道，工作液之有效喷射則突然地到達物件6，在此同時， 降低了薄板21之動力壓力，因此，薄板21驟然回復至其 啟始位置，如第6圖所示。在此位置，工作液之喷射液2 係轉向為反作用之喷射，並且由收集通道24收集之。不應 該到達物件表面之工作液係藉由收集通道24而相對於喷 灑裝置橫向地轉向。收集通道24係平行於表面5而延伸。 本發明之此實施例係適用於對水平傳輸之物件的雙面處 理。薄板21的彈性特徵與尺寸以及工作液之流體動力狀態 係決定最佳的濕式化學處理之脈衝頻率。

依據此實施例之中斷裝置亦適用於喷嘴本身的調節 (在分別為小尺寸之實例中）。使用裝設有此種中斷裝置或 相似之中斷裝置的喷嘴，則可預防於脈衝中斷期間的工作 液排出情形。而且，這樣的喷嘴係適於放置在水平傳輸之 物件的上方側。 依據本發明之另一實施例，係提供額外之抽吸裝置以 排出自物件6之表面5反射的工作液。由此，可防止物件 6之表面5上的流體累積情形，以及避免不必要之流體殘 餘，如此，導體線路之底切現象可進一步地降低。 任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍 内，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附 之申請專利範圍所界定者為準。 13 1331056 【圖式簡單說明】 本發明係參照所附圖式而描述如上，該些圖式為： 第1圖係繪示依據本發明之裝置的第一實施例之剖面 rgi · 圍， 第2圖係繪示依據本發明之裝置的第二實施例之前視 圖，其中係說明第一旋轉式中斷裝置；

第3圖係繪示第2圖之第一旋轉式中斷裝置的上視圖 與側視圖； 第4圖係繪示依據本發明之裝置的第三實施例之剖面 圖； 第5圖係繪示依據本發明之裝置的第三實施例之部分 展視圖； 第6圖係繪示依據本發明之裝置的第四實施例於第一 位置的側視圖；以及

第7圖係繪示依據本發明之裝置的第四實施例於第二 位置的側視圖。 [ 主要元 件 符 號說明】 1 開 口 /噴嘴 2 噴 射 液 3 中 斷 裝 置 4 有 效 噴 射 5 表 面 6 物 件 7 入 σ 8 有 效 流 體 9 反 作 用 流體 10 裝 置 14 1331056 11 穿孔盤 12 凸輪 13 開口 14 孔洞 15 圓筒 16 狹縫 17 隔環 18 旋轉轴承 19 架橋/網狀物 20 檔板 21 薄板 22 出口 23 固定點 24 收集通道

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Claims (1)

1331056 第_以。和號蒯案的年^修正 十、申請專利範圍： 1. 一種用於一物件（6)之一表面（5)的一濕式化學處理之方 法’特別是利用在一浸潰式電鐘設備或一連續式電鑛設備 • 中之一工作液（treatment fluid )來處理一印刷電路板、一 晶圓或一混合物件，其中該工作液係朝向該物件（6)而以一 喷射液（2)形式傳輸，其中一喷射液中斷裝置（3)係移位而 使該喷射液（2)間斷地撞擊於該物件（6)之該表面（5)， ® 其中該喷射液（2)係以一噴嘴（1)產生，其特徵在於：該工 作液撞擊於該中斷裝置（3)上，而該中斷裝置（3)係配置於 該喷嘴（1)後方。 2·如申請專利範圍第丨項所述之方法，其特徵在於：該中 斷裝置（3)之移位係藉由轉動、旋轉或線性移動之方式來 成0 3.如申請專利範圍帛1項所述之方法，其特徵在於：該噴 射液U)於該物件（6)上間斷的撞擊係週期性地執行其中 係達到至少〇_5赫茲（Hz)且特別為1〇赫茲至100赫茲 —中斷頻率。 4.如申明專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於：該 射液⑺於該物件(6)上間斷的撞擊係以一撞擊脈衝時 撞擊脈衝中斷之+垄& ' 辦甲斷之比率為10· 1: 1〇而發生，且該比率 16 1331056 較佳為2 : 1至1 : 2 » 5.如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於：該中 斷裝置（3)收集該工作液，且使該工作液遠離待處理之該物 件（6)的該表面（5)。

6.如申請專利範圍第5項所述之方法，其特徵在於：該工 作液係藉由一隔環（17)、一收集通道（24)或一抽吸裝置之 方式遠離該物件（6)之該表面（5)。 7· —種用於一物件（6)之一表面（5)的濕式化學處理之裝 置，例如利用於一浸潰式電鍍設備或一連續式電鍍設備中 的一工作液以處理一印刷電路板、一晶圓或一混合物件， 其中藉由該裝置，該工作液係朝向該物件（6)而可以採一喷 射液（2)形式傳輸，其中該裝置包含至少一喷射液中斷裝置 (3)，該中斷裝置（3)係可移位而使該喷射液（2)間斷地轉向 該物件（6)， 其中該喷射液（2)係以一喷嘴（1)方式達成，其特徵在於： 該中斷裝置（3)係配置於與該工作液流向相關之該喷嘴（1) 後方。 8.如申請專利範圍第7項所述之裝置，其特徵在於：該中 斷裝置（3)之移位係藉由轉動、旋轉或線性移動之方式達 17 1331056 ____ 吖年用日修(更)正替換頁 成。 9.如申請專利範圍第7項所述之裝置，其特徵在於：該中 斷裝置（3)之移位係藉由一作用力達成，且該作用力係由超 壓流動的該工作液之該噴射液所施加。

10.如申請專利範圍第7項所述之裝置，其特徵在於：該中 斷裝置（3 )係設置於該喷嘴（1)與待處理之該物件（6)之間， 並且該中斷裝置（3)係形成為可轉動或旋轉之一圓筒（15)。 11.如申請專利範圍第7項所述之裝置，其特徵在於：該中 斷裝置（3)係於該喷嘴（1)中形成為一震動或擺動元件。 12.如申請專利範圍第7項所述之裝置，其特徵在於：該中 斷裝置（3)包含一收集通道（24)，該收集通道係延伸而平行 於待處理之該表面，其中該收集通道（2 4)係適於收集該噴 射液（2)之不必要部分。 13.如申請專利範圍第7項所述之裝置，其特徵在於：該裝 置包含一柚吸裝置以排出該工作液。 18