Мокрое травление в Китае

Когда слышишь ?мокрое травление в Китае?, первое, что приходит на ум — это вовсе не блестящие лаборатории с роботами-манипуляторами. Чаще всего это цех с бетонным полом, где пахнет азоткой и перекисью, а операторы в промасленных комбинезонах вручную переставляют кассеты. Многие заказчики из Европы до сих пор уверены, что китайские технологии — это дешёвый аналог японских линий. А на деле в том же Даляне уже лет десять как научились комбинировать реагенты так, что скорость травления кремния получается выше, чем у немецких установок, пусть и с риском перетравливания углов.

Оборудование: между дешёвым решением и технологическим риском

Взять хотя бы историю с мокрым травлением алюминиевых подложек для датчиков давления. В 2018-м мы в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия пытались адаптировать японский протокол для местного оборудования. Вместо дорогой системы фильтрации Yokogawa поставили китайские многослойные фильтры — и через месяц столкнулись с осадком фторидов в трубках. Пришлось вручную чистить теплообменники, теряя два дня простоя. Зато теперь точно знаем: для травления алюминия с толщиной слоя 2 мкм нужен не просто фосфорнокислый раствор, а строгое поддержание температуры 45°C ±1°C, иначе края пластин начинают ?сыпаться?.

Кстати, про температурный контроль. На нашем участке мокрого травления до 2020 года использовались термостаты отечественного производства. Погрешность в 3°C казалась приемлемой, пока не начали поступать жалобы на нестабильность параметров плёнок. Разобрались — оказалось, виноваты не реагенты, а банальные протечки в контуре охлаждения. После замены на японские модули (с разрешением 0.2°C) процент брака упал с 7% до 0.8%, но и себестоимость выросла на 15%.

Особенно проблемными всегда были углы пластин. Помню, для одного заказа по травлению медных дорожек пришлось пять раз пересматривать концентрацию хлорного железа — стандартный 35% раствор давал подтравливание на стыках. В итоге остановились на 28% с добавкой ПАВ, но пришлось согласовать изменение ТУ с заказчиком из Новосибирска. Они сначала возмущались, пока не увидели результаты тестов на адгезию — показатели стали даже лучше заявленных.

Логистика реагентов: от химической лаборатории до цеха

С транспортировкой кислот в Китае всегда свои сложности. Например, плавиковая кислота для травления кварца — её нельзя везти в обычных цистернах, только в спецтаре с тефлоновым покрытием. В 2019-м один из поставщиков из Чунцина сэкономил на ёмкостях — в результате получили партию с примесями ионов железа. Пришлось экстренно заказывать реактивы у ООО Далянь Синьцзиян Индустрия через их склад в портовой зоне. Кстати, у них как раз есть лицензия на хранение агрессивных химикатов — редкое для северного Китая разрешение.

Сейчас для мокрого травления кремния мы используем смесь азотной и уксусной кислот в соотношении 4:1, но так было не всегда. Первые эксперименты в 2015-м приводили к образованию пузырьков на поверхности — оказалось, виновата была нестабильная температура в цехе. Пришлось дооборудовать участок системой климат-контроля, что обошлось в 12 млн рублей, но зато позволило выйти на параметры шероховатости менее 0.5 нм.

Интересный случай был с травлением никелевых сплавов. По техпроцессу требовалась серная кислота концентрацией 70%, но местный поставщик consistently привозил 68% — говорил, что выше не бывает. Пока не подключили лабораторию ООО Далянь Синьцзиян Индустрия — они как раз имеют лицензию на производство реактивов высокой чистоты. Их инженеры предложили модернизировать систему дозирования, установив дополнительные датчики плотности. Решение costed как целая новая установка, но зато брак сократился втрое.

Кадровый вопрос: операторы против технологии

Самое сложное в мокром травлении — не оборудование, а люди. Молодые операторы после колледжей часто пренебрегают техникой безопасности — не проверяют pH растворов перед сливом, экономят на нейтрализации. В прошлом году из-за этого чуть не потеряли партию кремниевых пластин стоимостью 8 млн рублей. Пришлось вводить двойной контроль — теперь старший техник лично проверяет все журналы обработки перед сменой раствора.

Кстати, про обучение. Когда мы запускали линию травления для арсенида галлия, пришлось приглашать специалиста из Японии. Он две недели учил наших ребят правильно определять конечную точку процесса — не по таймеру, а по изменению цвета поверхности. Сейчас уже наши мастера сами тренируют новичков, но до сих пор иногда консультируются по скайпу, когда попадаются пластины с нестандартной легирующей добавкой.

Зарплата оператора установки мокрого травления в Китае сейчас около 2500 юаней — это чуть выше среднего по региону. Но хорошие специалисты, которые могут настроить процесс без инструкции, ценятся на вес золота. Мы таких держим премиями и предоставлением жилья — в том же общежитии ООО Далянь Синьцзиян Индустрия, где есть всё необходимое для комфортного проживания.

Экологические аспекты: между законом и себестоимостью

С очисткой стоков после травления в Китае всегда были проблемы. До 2020-го многие мелкие цехи просто сливали отработанные растворы в общую канализацию. Сейчас за этим строго следят — штрафы до 500 тыс. юаней. Мы в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия установили систему нейтрализации ионно-обменными смолами, но это добавило 18% к себестоимости процесса. Зато получили сертификат ISO 14001 — теперь можем работать с европейскими заказчиками.

Самое сложное — утилизация фторсодержащих отходов. Для травления кварца используем плавиковую кислоту, а её остатки нужно перерабатывать особым способом. Пришлось заключать договор со специализированным предприятием в Тяньцзине — они вывозят отходы раз в месяц, оформляя полный пакет документов для экологической инспекции.

Интересно, что ужесточение экологических норм в итоге пошло на пользу качеству. Когда мы перешли на многоступенчатую систему очистки воды для промывки пластин после травления, количество частиц на поверхности уменьшилось с 15 до 3 на кв.см. Лабораторные tests показали, что это напрямую связано с уменьшением ионного загрязнения в промывочной воде.

Перспективы: куда движется отрасль

Сейчас в Китае активно развивается мокрое травление для гибких подложек — особенно для OLED-дисплеев. Толщина пластин уменьшилась до 100 мкм, а требования к равномерности травления ужесточились. Мы в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия экспериментируем с ультразвуковой активацией растворов — пока получается снизить время обработки на 30%, но есть проблемы с воспроизводимостью результатов.

Ещё одно направление — комбинированные процессы, где мокрое травление совмещается с plasma обработкой. Для микросхем с топологией менее 10 нм это уже необходимость, а не опция. Наш технолог недавно вернулся с выставки в Шанхае — говорит, японцы показывали установку, где жидкостное и сухое травление идут в одной камере. Но стоимость такой системы — около 4 млн долларов, что для большинства китайских производителей пока неподъёмно.

Лично я считаю, что будущее за гибридными решениями. Например, для травления медных контактов мы уже перешли на двухстадийный процесс: сначала мокрое травление в сернокислом растворе для основного объёма, затем ионно-плазменное — для финишной обработки. Это даёт экономию 40% по времени и 25% по химикатам. Правда, пришлось переучивать операторов — теперь они должны разбираться и в химии, и в вакуумной технике.