적절한 스펙트럼 농도를 확보하는 방법: GaI 램프에서 0.5%의 스펙트럼 농도를 달성하는 비결
PCB 제작에 관심이 있다면, 그 과정이 얼마나 까다로운지 잘 알고 있을 것입니다. 회로선의 너비는 포토레지스트에 가해지는 빛의 세기에 따라 결정됩니다.
우리는 갈륨 아이오딘(GaI) 램프를 사용합니다. 왜냐하면 이 램프는 자외선 스펙트럼에서 매우 특정한 위치에 에너지가 집중되기 때문입니다. 바로 현대적인 포토레지스트가 가장 민감하게 반응하는 지점입니다. 대부분의 자외선 램프는 에너지를 넓은 범위에 분산시키는데, 이는 기본적인 작업에는 적합하지만 고밀도 회로 구조에서는 문제가 됩니다. 에너지가 넓게 퍼지면서 빛이 새어 나가고, 회로선의 가장자리가 흐려집니다.
핵심은 그 범위를 좁히는 것입니다.
우리 팀은 스펙트럼 에너지 농도를 0.5% 수준으로 낮추기 위해 많은 시간을 들였습니다. 여기서 중요한 것은 출력을 높이는 것이 아니라, 정확한 제어입니다. 가스 압력을 조절하고 갈륨 아이오딘의 순도를 높임으로써, 에너지가 집중되는 부분을 좁힐 수 있습니다. 이렇게 하면 원치 않는 자외선 파장들이 포토레지스트 속으로 너무 깊이 들어가는 것을 막을 수 있습니다. 그 결과, 회로선의 가장자리가 깨끗해집니다. 정말 큰 차이가 납니다.
하지만 단점도 있습니다.
이렇게 높은 수준의 스펙트럼 농도를 유지하려면 석영 커버에 상당한 부담이 가합니다. 석영이 시간이 지나면서 흐려지는 것을 막기 위해, 우리는 고순도의 합성 석영을 사용합니다.
또한, 램프가 따뜻해지면 스펙트럼 피크가 약간 변동됩니다. 이를 해결하기 위해, 우리는 전류를 일정하게 유지할 수 있는 안정화된 DC 전원을 사용합니다. 그렇게 하면 오랜 시간 동안에도 에너지 농도를 일정하게 유지할 수 있습니다.
이것이 바로 타협점입니다.
스펙트럼 농도를 0.5%로 낮추면, 램프는 매우 민감해집니다. 전압의 변동에 매우 민감하죠. 만약 전원 공급이 불안정하다면, 스펙트럼 피크가 변동됩니다.
이 문제를 해결하기 위해서는 안정된 DC 전원과 함께 이 램프를 사용해야 합니다. 그렇지 않으면 패널 전체에 걸쳐 일관된 노출이 이루어지지 않습니다.
물론, 이 램프들은 기존의 광범위한 스펙트럼을 가진 수은 램프만큼 오래 사용될 수는 없습니다. 하지만 실제로 보면, 에칭 오류가 현저히 줄어듭니다. 그러니 이러한 타협은 충분히 가치가 있습니다.