Shipley干膜制程工藝培訓(xùn)課件

1、Shipley 干膜制程工藝培訓(xùn) October , 2001培訓(xùn)內(nèi)容Shipley 及其干膜簡介Laminar 5038干膜的特性Laminar 5038干膜的工藝運(yùn)用與控制實(shí)踐中常見問題的解決Shipley 及其干膜簡介Shipley 簡介 MortonShipleyLeaRonal成像系列金屬化系列內(nèi)層制造外層制造構(gòu)形制造電子 & 工業(yè)表面處理Shipley 干膜簡介按最終用途干膜可分為以下幾種類型：第一類：如抗蝕干膜或抗鍍干膜 - 此類干膜在制造中只起到某些特定作用而 暫時性地粘附在板面上。第二類：如阻焊干膜 - 此類干膜在制造中將成為最終成品的一部 分而永久性粘附在板面上。第三類：先

2、進(jìn)的感光絕緣材 - 用于鐳射直接成像 (LDI) 的運(yùn)用 - 或作為絕緣材用于HDI及封裝方面的運(yùn)用Shipley 干膜簡介第一類：抗蝕或抗鍍干膜抗蝕干膜 抗酸蝕干膜 - 801Y30, 801Y40, 102J30, 102J40抗堿蝕干膜 - FL(20, 33um), 1400(20, 30um)抗鍍干膜 抗鍍銅/錫(錫鉛)干膜 - KE(38, 50, 62um), 7700(30, 38, 50um)抗鍍鎳金干膜 - 5000(25, 33, 38, 50, 75um), 7300(13, 20, 25, 30, 38, 50, 75um)Shipley 干膜簡介第二類干膜阻焊干膜

3、- Conformask 2515第三類：先進(jìn)的感光絕緣材LDI干膜 - UitraDirect 630 UltraDirect 730/740運(yùn)用于HDI及封裝制造的干膜 - NIT200 (25, 30 um), NIT1025Shipley 干膜產(chǎn)品的應(yīng)用 Laminar 5038干膜的特性Laminar 5000最小解像度. = 1x 膜厚 鍍Cu-Sn/SnPb鍍Ni, Au堿蝕酸蝕性能應(yīng)用方面1993 多用途干膜，在各流程中 運(yùn)用具有操作范圍寬的特點(diǎn) 具有優(yōu)越的瞬間附著力 具有優(yōu)異的抗化性 是堿蝕和蝕厚銅的最佳選擇 具有優(yōu)越的抗鍍性 適于鍍厚金的要求 可用于沉鎳/金的應(yīng)用 曝光后色

4、差明顯 可用于LDI的應(yīng)用 由于其優(yōu)越的抗化性，故 退膜速度偏慢，需要加以 關(guān)注優(yōu)點(diǎn)關(guān)注事項曝光速度慢 快顯影速度退膜速度掩孔膜厚: 1.0, 1.3, 1.5, 2.0, 3.0 (25, 33, 38, 50, 75)增色型感光系體：曝光前為淺蘭色，曝光后為深蘭色 Laminar 5038干膜的工藝運(yùn)用與控制 DF5038 - 內(nèi)層工藝流程順序基板表面處理曝光退膜自動光學(xué)檢查AOI貼膜顯影蝕刻DF5038 - 外層工藝流程順序 基板表面處理曝光退膜貼膜顯影電鍍蝕刻5038干膜的工藝運(yùn)用與控制內(nèi)層基板板面：避免板面劃傷、露基材(造成缺口/開路)板邊：應(yīng)磨邊去除邊緣毛刺、銅屑，減少劃傷及對曝

5、光過程中的污染。板角：應(yīng)倒弧角以劃傷。外層基板應(yīng)與內(nèi)層基板作同樣處理。板孔質(zhì)量：孔邊應(yīng)平滑、無批鋒及毛刺，否則應(yīng)作必 要的處理，以避免掩孔穿破。基板5038干膜的工藝運(yùn)用與控制作用： 除去板面上的氧化物、油脂、手印等，并提供微觀粗糙的表面以增強(qiáng)干膜的附著力和填覆性。表面處理5038干膜的工藝運(yùn)用與控制干膜的附著力強(qiáng)度取決于： 干膜的化學(xué)性質(zhì) 板面的化學(xué)清潔度 板面的物理粗糙度表面處理5038干膜的工藝運(yùn)用與控制板面的化學(xué)清潔度: 水膜破裂試驗是檢驗板面化學(xué)清潔度的最佳方法 經(jīng)前處理后的板面，水膜應(yīng)保持 15 秒不破裂。表面處理5038干膜的工藝運(yùn)用與控制板面的物理粗糙度: 做SEM電鏡及表面地

6、貌分析可以了解板面物理粗糙的程度。 板面的粗糙度可以通過采用不同規(guī)格的磨刷材或磨料，以及不同的磨刷參數(shù)(壓力、速度)來獲得。表面處理5038干膜的工藝運(yùn)用與控制 表面處理表面處理是干膜制程中至關(guān)重要的基礎(chǔ)與根本!5038干膜的工藝運(yùn)用與控制 表面處理 方法： 化學(xué)清洗 機(jī)械磨板 火山灰磨板 鋁氧粉磨板5038干膜的工藝運(yùn)用與控制表面處理Copper - As Supplied500 Grit Mechanical Scrub320 Grit Mechanical ScrubChemical Clean, 90 in EtchCombination Chem./Mech.Pumice Scrub

7、表面處理機(jī)械磨板5038干膜的工藝運(yùn)用與控制含研磨材的鬃刷壓縮的氈刷表面處理機(jī)械磨板需控制的要素： “研磨材” 的規(guī)格“去毛刺” - 180 or 240目“磨板” - 320 or 500 目 磨刷的壓力 / 磨痕寬度: 10 2 mm 速度 水的噴淋情況 烘干5038干膜的工藝運(yùn)用與控制表面處理機(jī)械磨板常出現(xiàn)的問題:局部深的劃痕刷子上出現(xiàn)油污 (刷子被污染)不均勻的磨刷寬度水膜破裂試驗差外層 - 由于磨板壓力大而造成孔邊無銅內(nèi)層 - 基材太薄易被損壞或被拉伸出現(xiàn)變形5038干膜的工藝運(yùn)用與控制表面處理機(jī)械磨板需要注意的保養(yǎng)事項:磨刷應(yīng)定期用砂板打磨以使刷毛長度一致，避免刷板出現(xiàn)劃痕或磨痕寬

8、度不均。磨刷段的水噴淋方向應(yīng)朝向磨刷，且噴嘴應(yīng)通暢無堵塞 冷卻磨刷，防止磨刷過熱熔化而在板面上留下膠跡 。磨刷磨損或被嚴(yán)重污染后應(yīng)及時更換。烘干段的傳送輪和風(fēng)刀應(yīng)每周清潔一次，以避免磨刷后的板面再度被污染。5038干膜的工藝運(yùn)用與控制貼膜作用： 在熱和壓力的作用下，將厚度均勻的干膜緊密地貼覆在板面上。5038干膜的工藝運(yùn)用與控制貼膜加熱：使干膜溫度達(dá)到其 Tg ,， 因而熔 融流動填覆于銅面微觀縫隙處。壓力：協(xié)助驅(qū)使熔融的干膜填覆于銅面 微觀縫隙處。5038干膜的工藝運(yùn)用與控制貼膜干膜與銅面的附著力源自： 化學(xué)力：干膜中含有的羧酸基團(tuán)和未飽和 的有機(jī)化合物( - )會與銅( + )產(chǎn)生 化學(xué)作

9、用，生成化學(xué)鍵。 物理力：干膜與不規(guī)則的微觀粗糙的銅表 面之間產(chǎn)生相互的咬合作用。5038干膜的工藝運(yùn)用與控制貼膜 5038干膜的工藝運(yùn)用與控制RCOOCuCuH2OOH2OOCROORCCOOOOOOOOOOOOOOOOOLClLClLClLCloClCuCuCuCuClCu+與羧酸基團(tuán)作用Cu+與未飽和的有機(jī)化合物作用(生成雙鍵)5038干膜的工藝運(yùn)用與控制貼膜需控制的要素：溫度壓力速度壓轆的狀態(tài)基板的狀態(tài)貼膜5038干膜的工藝運(yùn)用與控制溫度進(jìn)板溫度: 20 - 50 壓轆溫度: 100 - 125 出板溫度: O/L 43 - 60 I / L 63 - 71 進(jìn)、出板溫是指距壓轆 前、

10、后3“ 位置處板面的溫度。 貼膜5038干膜的工藝運(yùn)用與控制壓轆溫度太高壓膜折皺、起泡掩孔能力變?nèi)醍a(chǎn)生熱聚作用貼膜 壓轆溫度太低 附著力變差 填覆性變差 線路鋸齒 滲鍍5038干膜的工藝運(yùn)用與控制壓力根據(jù)所用設(shè)備類型而定手動貼膜機(jī)：30 - 60 psi自動貼膜機(jī)：30 - 102 psi壓力過大 = 貼膜折皺、掩孔能力變差壓力過小 = 附著力變差、填覆性變差、 線路鋸齒、滲鍍貼膜5038干膜的工藝運(yùn)用與控制速度會影響干膜的流動性及出板溫度根據(jù)所用設(shè)備類型而定手動貼膜機(jī)：0.8 - 1.5 m/min自動貼膜機(jī)：1.8 - 3.5 m/min速度過慢 = 貼膜折皺、掩孔能力變差速度過快 = 附

11、著力變差、填覆性變差、 線路鋸齒、滲鍍貼膜5038干膜的工藝運(yùn)用與控制 貼膜速度對干膜填覆性的影響: L/S=8/10 mils , Depth=6umSpeed=1m/minSpeed=2.5m/min5038干膜的工藝運(yùn)用與控制壓轆的狀態(tài)壓轆的狀態(tài)是影響壓膜質(zhì)量的重要因素應(yīng)隨時注意檢查壓轆的表觀質(zhì)量貼膜膜碎劃痕凹陷壓轆5038干膜的工藝運(yùn)用與控制壓轆的狀態(tài)壓痕寬度試驗可以幫助檢查壓力在壓轆上分布的均勻性。貼膜壓轆兩邊位置壓力偏小壓力在壓轆上分布均勻壓轆中間位置壓力偏小5038干膜的工藝運(yùn)用與控制基板的狀態(tài)基板的熱傳質(zhì)情況-影響出板溫度板厚 銅厚進(jìn)板溫度貼膜 基板的表面質(zhì)量 - 影響干膜的填

12、覆性與附著力， 且板邊粗糙會使板 邊留下過多 的膜碎。 氧化物、水跡、油漬、手印 - 磨板后控制在1hr內(nèi)完成， 并規(guī)范操作 雜物、碎片、纖維絲 - 貼膜前板面過粘塵機(jī)5038干膜的工藝運(yùn)用與控制膜下的 碎片貼膜5038干膜的工藝運(yùn)用與控制作用： 在于通過底片和UV光的照射，使光照射部分產(chǎn)生聚合作用，從而作為后續(xù)工步中的抗蝕層或抗鍍層。曝光5038干膜的工藝運(yùn)用與控制光化學(xué)反應(yīng)過程光啟始劑吸收U.V.紫外線光產(chǎn)生自由基；自由基與反應(yīng)單體產(chǎn)生聚合作用；反應(yīng)單體間不斷產(chǎn)生聚合作用；自由基消耗完后或因反應(yīng)單體/聚合物的比例而使反應(yīng)停止。曝光5038干膜的工藝運(yùn)用與控制 曝光 粘結(jié)劑聚合物(黑色) 反

13、應(yīng)單體(紅色) 聚合鏈(紅色與藍(lán)色)COOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOH粘結(jié)劑聚合物(黑色)和反應(yīng)單體(紅色) - 曝光前簡單的干膜結(jié)構(gòu)示意圖5038干膜的工藝運(yùn)用與控制工作參數(shù)： 曝光能量：35-75 mj/cm2曝光級數(shù)：Cu9 - Cu11 (Stouffer 21 Step)， 應(yīng)每4 hrs檢查一次。抽真空度：良好，應(yīng)輔以同厚度的導(dǎo)氣條及人工起氣， 必要時還需在底片上開氣窗，幫助抽氣。 曝光能量和曝光級數(shù)的測量均需通過工作底片的透光區(qū)。曝光后停留15 min后才能進(jìn)行顯影。曝光5038干膜的工藝運(yùn)用與控制底片的控制線路的質(zhì)量線寬/間距開路、缺口、針孔短路、突出、虛光光密度

14、D. Max 3.8 D. Min 1.5重氮片使用600次后其光密度會出現(xiàn)明顯衰減。曝光5038干膜的工藝運(yùn)用與控制底片的控制保護(hù)膜的運(yùn)用檢查保護(hù)膜內(nèi)雜質(zhì)、折皺、汽泡等等。底片的設(shè)計板四周邊框不應(yīng)被曝光，避免產(chǎn)生膜碎。板內(nèi)的通孔不應(yīng)部分遮光，部分不遮光，避免產(chǎn)生膜碎。底片的清潔狀況 底片在使用前應(yīng)作徹底檢查及清潔。底片應(yīng)每曝光1-5次清潔一次。曝光5038干膜的工藝運(yùn)用與控制潔凈度的控制潔凈房的清潔程序 潔凈房的潔凈度要求：10K 級 潔凈房的溫度要求：20 - 24 潔凈房的濕度要求：40 - 60 % RH (環(huán)境的控制、無塵服的著裝，等等)局部的清潔程序 (曝光框架上、對位臺上的灰塵、

15、膜碎、或其它雜質(zhì)的 清潔)基板的清潔程序避免手印、油脂物等的污染曝光5038干膜的工藝運(yùn)用與控制作用： 將未受光聚合部分之干膜溶解沖洗掉，從而使線路圖形顯現(xiàn)出來。顯影5038干膜的工藝運(yùn)用與控制化學(xué)反應(yīng)機(jī)理：顯影 CO3-2 + H2O HCO3- + OH- P COOH + OH- PCOO- P COO- + K+/Na+ K or Na salt(P = Polymer)羧酸基離子、鈉或鉀離子均完全溶于水。5038干膜的工藝運(yùn)用與控制 濃度、PH、溶膜量之間的關(guān)系：CO3=Dry Film LoadingDry Film loadingpHNew Bath = 11.3 - 11.6S

16、pent Bath = 10.2-10.4CARBONATEBICARBONATE顯影5038干膜的工藝運(yùn)用與控制 溶液的化學(xué)分析： 酚酞作指示劑，分析活性CO32 -含量 CO32 - + H+ HCO3- (反應(yīng)終點(diǎn)時PH=8.3) 甲基橙作指示劑，分析總CO3 根含量 反應(yīng)( I ). CO32 - + H+ HCO3- 反應(yīng)( II ). HCO3 - + H+ CO2 + H2O (反應(yīng)終點(diǎn)時PH=4.3)顯影5038干膜的工藝運(yùn)用與控制工作參數(shù)： 溶液濃度：1 % wt NaCO3PH: 10.5 (PH 1.5 Bar噴淋時間：45 - 60 secs 50 - 60 % 顯破點(diǎn)

17、(Breakpoint)溶液負(fù)載量：0.15 m2/l消泡劑添加量：0.05 - 0.1 AF86顯影噴淋圖形的影響因素：噴淋壓力與流量噴嘴的類型與構(gòu)造噴嘴的狀況傳送輪的數(shù)量、大小與排列5038干膜的工藝運(yùn)用與控制顯影噴淋壓力與流量調(diào)節(jié)閥門應(yīng)能調(diào)節(jié)噴淋壓力與流量。噴嘴的類型與構(gòu)造:扇形噴嘴高壓力/低流量顯影側(cè)壁和解析度質(zhì)量較好錐形噴嘴低壓力/高流量顯影速度快5038干膜的工藝運(yùn)用與控制顯影噴嘴的狀況隨時檢查噴嘴是否有磨損或堵塞定期維護(hù)清潔設(shè)備，防止殘渣積聚在噴淋管或噴嘴。5038干膜的工藝運(yùn)用與控制顯影ResistCopper均勻的BP噴嘴被堵塞噴嘴丟失或漏液傳送輪的數(shù)量、大小與排列5038干

18、膜的工藝運(yùn)用與控制顯影不均勻的BP均勻的BP5038干膜的工藝運(yùn)用與控制顯影a) Over Exposed Under Developedb) Correct Exposure Correct Breakpointc) Under Exposed Over DevelopedSIDEWALL CONFIGURATIONa)b)c)水洗的控制：控制噴淋圖形和噴淋壓力。水洗的有效長度應(yīng)至少是顯影長度的1/2，最好是1:1長度。水洗溫度應(yīng)控制在15-27新鮮水補(bǔ)充量的控制非常重要：400-600 litrs/hr水洗缸應(yīng)每班更換一次。水洗噴嘴和擠水輥應(yīng)隨時進(jìn)行檢查并作必要的清洗。5038干膜的工藝運(yùn)

19、用與控制顯影顯影液和水洗的過濾：過濾掉溶液中的膜碎、粘性物或其它雜質(zhì)。過濾的利用可以明顯地改善細(xì)線路的合格率。一般使用5-10 um的PP濾芯。5038干膜的工藝運(yùn)用與控制顯影烘干的控制： 顯影出來的板子應(yīng)被吹干，否則，未吹干的板子易出現(xiàn)：線邊的殘余水會繼續(xù)溶解干膜，因而造成線路鋸齒。板面過多的水跡易造成銅面氧化嚴(yán)重，從而造成電鍍不均勻。5038干膜的工藝運(yùn)用與控制顯影顯影的維護(hù)保養(yǎng)要求：顯影槽和第一水洗槽應(yīng)每周進(jìn)行一次酸堿洗。每周應(yīng)至少拆卸檢查并清冼噴嘴一次。傳送輪尤其是擠水輥應(yīng)每周至少徹底清潔一次。定期對設(shè)備溫度與速度進(jìn)行校正。5038干膜的工藝運(yùn)用與控制顯影5038干膜的工藝運(yùn)用與控制作用：將作為抗蝕刻層或抗電鍍層的干膜除去除去，從而使線路銅面顯露出來。退膜5038干膜的工藝運(yùn)用與控制化學(xué)反應(yīng)機(jī)理：反應(yīng)( I ): 光聚合物與OH-產(chǎn)生皂化反應(yīng)