Shipley干膜制程工艺培训课件

1、Shipley 干膜制程工艺培训 October , 2001培训内容Shipley 及其干膜简介Laminar 5038干膜的特性Laminar 5038干膜的工艺运用与控制实践中常见问题的解决Shipley 及其干膜简介Shipley 简介 MortonShipleyLeaRonal成像系列金属化系列内层制造外层制造构形制造电子 & 工业表面处理Shipley 干膜简介按最终用途干膜可分为以下几种类型：第一类：如抗蚀干膜或抗镀干膜 - 此类干膜在制造中只起到某些特定作用而 暂时性地粘附在板面上。第二类：如阻焊干膜 - 此类干膜在制造中将成为最终成品的一部 分而永久性粘附在板面上。第三类：先

2、进的感光绝缘材 - 用于镭射直接成像 (LDI) 的运用 - 或作为绝缘材用于HDI及封装方面的运用Shipley 干膜简介第一类：抗蚀或抗镀干膜抗蚀干膜 抗酸蚀干膜 - 801Y30, 801Y40, 102J30, 102J40抗碱蚀干膜 - FL(20, 33um), 1400(20, 30um)抗镀干膜 抗镀铜/锡(锡铅)干膜 - KE(38, 50, 62um), 7700(30, 38, 50um)抗镀镍金干膜 - 5000(25, 33, 38, 50, 75um), 7300(13, 20, 25, 30, 38, 50, 75um)Shipley 干膜简介第二类干膜阻焊干膜

3、- Conformask 2515第三类：先进的感光绝缘材LDI干膜 - UitraDirect 630 UltraDirect 730/740运用于HDI及封装制造的干膜 - NIT200 (25, 30 um), NIT1025Shipley 干膜产品的应用 Laminar 5038干膜的特性Laminar 5000最小解像度. = 1x 膜厚 镀Cu-Sn/SnPb镀Ni, Au碱蚀酸蚀性能应用方面1993 多用途干膜，在各流程中 运用具有操作范围宽的特点 具有优越的瞬间附着力 具有优异的抗化性 是碱蚀和蚀厚铜的最佳选择 具有优越的抗镀性 适于镀厚金的要求 可用于沉镍/金的应用 曝光后色

4、差明显 可用于LDI的应用 由于其优越的抗化性，故 退膜速度偏慢，需要加以 关注优点关注事项曝光速度慢 快显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)增色型感光系体：曝光前为浅兰色，曝光后为深兰色 Laminar 5038干膜的工艺运用与控制 DF5038 - 内层工艺流程顺序基板表面处理曝光退膜自动光学检查AOI贴膜显影蚀刻DF5038 - 外层工艺流程顺序 基板表面处理曝光退膜贴膜显影电镀蚀刻5038干膜的工艺运用与控制内层基板板面：避免板面划伤、露基材(造成缺口/开路)板边：应磨边去除边缘毛刺、铜屑，减少划伤及对曝

5、光过程中的污染。板角：应倒弧角以划伤。外层基板应与内层基板作同样处理。板孔质量：孔边应平滑、无批锋及毛刺，否则应作必 要的处理，以避免掩孔穿破。基板5038干膜的工艺运用与控制作用： 除去板面上的氧化物、油脂、手印等，并提供微观粗糙的表面以增强干膜的附着力和填覆性。表面处理5038干膜的工艺运用与控制干膜的附着力强度取决于： 干膜的化学性质 板面的化学清洁度 板面的物理粗糙度表面处理5038干膜的工艺运用与控制板面的化学清洁度: 水膜破裂试验是检验板面化学清洁度的最佳方法 经前处理后的板面，水膜应保持 15 秒不破裂。表面处理5038干膜的工艺运用与控制板面的物理粗糙度: 做SEM电镜及表面地

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过采用不同规格的磨刷材或磨料，以及不同的磨刷参数(压力、速度)来获得。表面处理5038干膜的工艺运用与控制 表面处理表面处理是干膜制程中至关重要的基础与根本!5038干膜的工艺运用与控制 表面处理 方法： 化学清洗 机械磨板 火山灰磨板 铝氧粉磨板5038干膜的工艺运用与控制表面处理Copper - As Supplied500 Grit Mechanical Scrub320 Grit Mechanical ScrubChemical Clean, 90 in EtchCombination Chem./Mech.Pumice Scrub

7、表面处理机械磨板5038干膜的工艺运用与控制含研磨材的鬃刷压缩的毡刷表面处理机械磨板需控制的要素： “研磨材” 的规格“去毛刺” - 180 or 240目“磨板” - 320 or 500 目 磨刷的压力 / 磨痕宽度: 10 2 mm 速度 水的喷淋情况 烘干5038干膜的工艺运用与控制表面处理机械磨板常出现的问题:局部深的划痕刷子上出现油污 (刷子被污染)不均匀的磨刷宽度水膜破裂试验差外层 - 由于磨板压力大而造成孔边无铜内层 - 基材太薄易被损坏或被拉伸出现变形5038干膜的工艺运用与控制表面处理机械磨板需要注意的保养事项:磨刷应定期用砂板打磨以使刷毛长度一致，避免刷板出现划痕或磨痕宽

8、度不均。磨刷段的水喷淋方向应朝向磨刷，且喷嘴应通畅无堵塞 冷却磨刷，防止磨刷过热熔化而在板面上留下胶迹 。磨刷磨损或被严重污染后应及时更换。烘干段的传送轮和风刀应每周清洁一次，以避免磨刷后的板面再度被污染。5038干膜的工艺运用与控制贴膜作用： 在热和压力的作用下，将厚度均匀的干膜紧密地贴覆在板面上。5038干膜的工艺运用与控制贴膜加热：使干膜温度达到其 Tg ,， 因而熔 融流动填覆于铜面微观缝隙处。压力：协助驱使熔融的干膜填覆于铜面 微观缝隙处。5038干膜的工艺运用与控制贴膜干膜与铜面的附着力源自： 化学力：干膜中含有的羧酸基团和未饱和 的有机化合物( - )会与铜( + )产生 化学作

9、用，生成化学键。 物理力：干膜与不规则的微观粗糙的铜表 面之间产生相互的咬合作用。5038干膜的工艺运用与控制贴膜 5038干膜的工艺运用与控制RCOOCuCuH2OOH2OOCROORCCOOOOOOOOOOOOOOOOOLClLClLClLCloClCuCuCuCuClCu+与羧酸基团作用Cu+与未饱和的有机化合物作用(生成双键)5038干膜的工艺运用与控制贴膜需控制的要素：温度压力速度压辘的状态基板的状态贴膜5038干膜的工艺运用与控制温度进板温度: 20 - 50 压辘温度: 100 - 125 出板温度: O/L 43 - 60 I / L 63 - 71 进、出板温是指距压辘 前、

10、后3“ 位置处板面的温度。 贴膜5038干膜的工艺运用与控制压辘温度太高压膜折皱、起泡掩孔能力变弱产生热聚作用贴膜 压辘温度太低 附着力变差 填覆性变差 线路锯齿 渗镀5038干膜的工艺运用与控制压力根据所用设备类型而定手动贴膜机：30 - 60 psi自动贴膜机：30 - 102 psi压力过大 = 贴膜折皱、掩孔能力变差压力过小 = 附着力变差、填覆性变差、 线路锯齿、渗镀贴膜5038干膜的工艺运用与控制速度会影响干膜的流动性及出板温度根据所用设备类型而定手动贴膜机：0.8 - 1.5 m/min自动贴膜机：1.8 - 3.5 m/min速度过慢 = 贴膜折皱、掩孔能力变差速度过快 = 附

11、着力变差、填覆性变差、 线路锯齿、渗镀贴膜5038干膜的工艺运用与控制 贴膜速度对干膜填覆性的影响: L/S=8/10 mils , Depth=6umSpeed=1m/minSpeed=2.5m/min5038干膜的工艺运用与控制压辘的状态压辘的状态是影响压膜质量的重要因素应随时注意检查压辘的表观质量贴膜膜碎划痕凹陷压辘5038干膜的工艺运用与控制压辘的状态压痕宽度试验可以帮助检查压力在压辘上分布的均匀性。贴膜压辘两边位置压力偏小压力在压辘上分布均匀压辘中间位置压力偏小5038干膜的工艺运用与控制基板的状态基板的热传质情况-影响出板温度板厚 铜厚进板温度贴膜 基板的表面质量 - 影响干膜的填

12、覆性与附着力， 且板边粗糙会使板 边留下过多 的膜碎。 氧化物、水迹、油渍、手印 - 磨板后控制在1hr内完成， 并规范操作 杂物、碎片、纤维丝 - 贴膜前板面过粘尘机5038干膜的工艺运用与控制膜下的 碎片贴膜5038干膜的工艺运用与控制作用： 在于通过底片和UV光的照射，使光照射部分产生聚合作用，从而作为后续工步中的抗蚀层或抗镀层。曝光5038干膜的工艺运用与控制光化学反应过程光启始剂吸收U.V.紫外线光产生自由基；自由基与反应单体产生聚合作用；反应单体间不断产生聚合作用；自由基消耗完后或因反应单体/聚合物的比例而使反应停止。曝光5038干膜的工艺运用与控制 曝光 粘结剂聚合物(黑色) 反

13、应单体(红色) 聚合链(红色与蓝色)COOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOH粘结剂聚合物(黑色)和反应单体(红色) - 曝光前简单的干膜结构示意图5038干膜的工艺运用与控制工作参数： 曝光能量：35-75 mj/cm2曝光级数：Cu9 - Cu11 (Stouffer 21 Step)， 应每4 hrs检查一次。抽真空度：良好，应辅以同厚度的导气条及人工起气， 必要时还需在底片上开气窗，帮助抽气。 曝光能量和曝光级数的测量均需通过工作底片的透光区。曝光后停留15 min后才能进行显影。曝光5038干膜的工艺运用与控制底片的控制线路的质量线宽/间距开路、缺口、针孔短路、突出、虚光光密度

14、D. Max 3.8 D. Min 1.5重氮片使用600次后其光密度会出现明显衰减。曝光5038干膜的工艺运用与控制底片的控制保护膜的运用检查保护膜内杂质、折皱、汽泡等等。底片的设计板四周边框不应被曝光，避免产生膜碎。板内的通孔不应部分遮光，部分不遮光，避免产生膜碎。底片的清洁状况 底片在使用前应作彻底检查及清洁。底片应每曝光1-5次清洁一次。曝光5038干膜的工艺运用与控制洁净度的控制洁净房的清洁程序 洁净房的洁净度要求：10K 级 洁净房的温度要求：20 - 24 洁净房的湿度要求：40 - 60 % RH (环境的控制、无尘服的着装，等等)局部的清洁程序 (曝光框架上、对位台上的灰尘、

15、膜碎、或其它杂质的 清洁)基板的清洁程序避免手印、油脂物等的污染曝光5038干膜的工艺运用与控制作用： 将未受光聚合部分之干膜溶解冲洗掉，从而使线路图形显现出来。显影5038干膜的工艺运用与控制化学反应机理：显影 CO3-2 + H2O HCO3- + OH- P COOH + OH- PCOO- P COO- + K+/Na+ K or Na salt(P = Polymer)羧酸基离子、钠或钾离子均完全溶于水。5038干膜的工艺运用与控制 浓度、PH、溶膜量之间的关系：CO3=Dry Film LoadingDry Film loadingpHNew Bath = 11.3 - 11.6S

16、pent Bath = 10.2-10.4CARBONATEBICARBONATE显影5038干膜的工艺运用与控制 溶液的化学分析： 酚酞作指示剂，分析活性CO32 -含量 CO32 - + H+ HCO3- (反应终点时PH=8.3) 甲基橙作指示剂，分析总CO3 根含量 反应( I ). CO32 - + H+ HCO3- 反应( II ). HCO3 - + H+ CO2 + H2O (反应终点时PH=4.3)显影5038干膜的工艺运用与控制工作参数： 溶液浓度：1 % wt NaCO3PH: 10.5 (PH 1.5 Bar喷淋时间：45 - 60 secs 50 - 60 % 显破点

17、(Breakpoint)溶液负载量：0.15 m2/l消泡剂添加量：0.05 - 0.1 AF86显影喷淋图形的影响因素：喷淋压力与流量喷嘴的类型与构造喷嘴的状况传送轮的数量、大小与排列5038干膜的工艺运用与控制显影喷淋压力与流量调节阀门应能调节喷淋压力与流量。喷嘴的类型与构造:扇形喷嘴高压力/低流量显影侧壁和解析度质量较好锥形喷嘴低压力/高流量显影速度快5038干膜的工艺运用与控制显影喷嘴的状况随时检查喷嘴是否有磨损或堵塞定期维护清洁设备，防止残渣积聚在喷淋管或喷嘴。5038干膜的工艺运用与控制显影ResistCopper均匀的BP喷嘴被堵塞喷嘴丢失或漏液传送轮的数量、大小与排列5038干

18、膜的工艺运用与控制显影不均匀的BP均匀的BP5038干膜的工艺运用与控制显影a) Over Exposed Under Developedb) Correct Exposure Correct Breakpointc) Under Exposed Over DevelopedSIDEWALL CONFIGURATIONa)b)c)水洗的控制：控制喷淋图形和喷淋压力。水洗的有效长度应至少是显影长度的1/2，最好是1:1长度。水洗温度应控制在15-27新鲜水补充量的控制非常重要：400-600 litrs/hr水洗缸应每班更换一次。水洗喷嘴和挤水辊应随时进行检查并作必要的清洗。5038干膜的工艺运

19、用与控制显影显影液和水洗的过滤：过滤掉溶液中的膜碎、粘性物或其它杂质。过滤的利用可以明显地改善细线路的合格率。一般使用5-10 um的PP滤芯。5038干膜的工艺运用与控制显影烘干的控制： 显影出来的板子应被吹干，否则，未吹干的板子易出现：线边的残余水会继续溶解干膜，因而造成线路锯齿。板面过多的水迹易造成铜面氧化严重，从而造成电镀不均匀。5038干膜的工艺运用与控制显影显影的维护保养要求：显影槽和第一水洗槽应每周进行一次酸碱洗。每周应至少拆卸检查并清冼喷嘴一次。传送轮尤其是挤水辊应每周至少彻底清洁一次。定期对设备温度与速度进行校正。5038干膜的工艺运用与控制显影5038干膜的工艺运用与控制作用：将作为抗蚀刻层或抗电镀层的干膜除去除去，从而使线路铜面显露出来。退膜5038干膜的工艺运用与控制化学反应机理：反应( I ): 光聚合物与OH-产生皂化反应