ETCHPCB蚀刻培训教材解析
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PCB外层电路的蚀刻工艺一.概述目前,印刷电路板(PCB)加工的典型工艺采用"图形电镀法"(Pattern plating)。
即先在板子外层需保留的铜箔部分上,也就是电路的图形部分上预镀一层铅锡抗蚀层,然后用化学方式将其余的铜箔腐蚀掉,称为蚀刻。
图1所示的,为图形电镀后板子横截面的情况。
在图1状态下,印制板的整体厚度是整个加工过程中之最,以后将逐渐减薄,直到阻焊涂覆工艺。
图1的下一道工艺是去膜,即将铜层上铅锡部分以外的感光保护膜剥离掉。
图2表示了去膜后板子的横截面。
接下去的工艺就是蚀刻。
要注意的是,这时的板子上面有两层铜.在外层蚀刻工艺中仅仅有一层铜是必须被全部蚀刻掉的,其余的将形成最终所需要的电路。
这种类型的图形电镀,其特点是镀铜层仅存在于铅锡抗蚀层的下面。
另外一种工艺方法是整个板子上都镀铜,感光膜以外的部分仅仅是锡或铅锡抗蚀层(见图3)。
这种工艺称为“全板镀铜工艺“。
与图形电镀相比,全板镀铜的最大缺点是板面各处都要镀两次铜而且蚀刻时还必须都把它们腐蚀掉。
因此当导线线宽十分精细时将会产生一系列的问题。
同时,侧腐蚀(见图4)会严重影响线条的均匀性。
在印制板外层电路的加工工艺中,还有另外一种方法,就是用感光膜代替金属镀层做抗蚀层。
这种方法非常近似于内层蚀刻工艺,可以参阅内层制作工艺中的蚀刻。
目前,锡或铅锡是最常用的抗蚀层,用在氨性蚀刻剂的蚀刻工艺中.氨性蚀刻剂是普遍使用的化工药液,与锡或铅锡不发生任何化学反应。
氨性蚀刻剂主要是指氨水/氯化氨蚀刻液。
此外,在市场上还可以买到氨水/硫酸氨蚀刻药液。
以硫酸盐为基的蚀刻药液,使用后,其中的铜可以用电解的方法分离出来,因此能够重复使用。
由于它的腐蚀速率较低,一般在实际生产中不多见,但有望用在无氯蚀刻中。
有人试验用硫酸-双氧水做蚀刻剂来腐蚀外层图形。
由于包括经济和废液处理方面等许多原因,这种工艺尚未在商用的意义上被大量采用.更进一步说,硫酸-双氧水,不能用于铅锡抗蚀层的蚀刻,而这种工艺不是PCB外层制作中的主要方法,故决大多数人很少问津。
蚀刻培训讲义一、流程入板→膨松→退膜→水洗→蚀刻→氨水洗→水洗→孔处理(沉金板)→水洗→退锡→水洗→烘干→出板二、目的将板面上多余之铜蚀去得到符合要求的线路图形三、控制要点与工作原理膨松: 一种浸泡式过程, 先将其软泡, 将给后工序退膜。
控制条件: 浓度3-5% 温度50±5℃行板速率2.退膜1.用3%的强碱或10-13%的RR-2有机去膜液剥除, 抗氧化剂防止铜面氧化, 除泡剂消泡。
2.蚀刻a.概述目前, 印刷电路板(PCB)加工的典型工艺采用“图形电镀法”。
即先在板子外层需保留的铜箔上, 也就是电路的图形部分上预镀一层铅锡抗蚀层, 然后用化学方式将其余的铜箔腐蚀掉, 称为蚀刻。
要注意的是, 这时的板子上面有两层铜, 在外层蚀刻工艺中仅仅有一层铜是必须被全部蚀刻掉的, 其余的将形成最终所需要的电路。
在这种类型的电镀叫图形电镀, 其特点是镀铜层仅存在于铅锡抗蚀层。
另外一种工艺称为“全板镀铜工艺”, 与图形电镀相比, 全板镀铜的最大缺点是板面各处都要镀两次铜而且蚀刻时还必须都把它们腐蚀掉。
因此当导线线宽十分精细时将会产生一系列的问题。
同时, 侧腐蚀会严重影响线条的均匀性。
目前, 锡或铅锡是最常用的抗蚀层, 用在氨性蚀刻剂的蚀刻工艺中, 氨性蚀刻剂是普遍使用的化工药液, 与锡或铅锡不发生任何化学反应。
氨性蚀刻剂主要是指氨水/氯化氨蚀刻液, 下面作主要介绍。
对蚀刻质量的基本要求就是能够将除抗蚀层下面以外的所有铜层完全去除干净, 止此而已。
从严格意义上讲, 如果要精确地界定, 那么蚀刻质量必须包括导线线宽的一致性和侧蚀程度。
由于目前腐蚀液的固有特点, 不仅向下而且对左右各方向都产生蚀刻作用, 所以侧蚀几乎是不可避免的。
侧蚀问题是蚀刻参数中经常被提出来讨论的一项,它被定义为蚀刻深度与侧蚀宽度之比, 称为蚀刻因子。
在印刷电路工业中, 它的变化范围很宽泛, 从1到5。
显然, 小的侧蚀度或大的蚀刻因子是最令人满意的。
刻蚀(ETCH)工艺的基础知识何谓蚀刻(Etch)?答:将形成在晶圆表面上的薄膜全部,或特定处所去除至必要厚度的制程。
蚀刻种类:答:(1)干蚀刻(2)湿蚀刻蚀刻对象依薄膜种类可分为:答:poly, oxide, metal半导体中一般金属导线材质为何?答:金身线(W)/铝线(A1)/铜线(Cu)何谓dielectric蚀刻(介电质蚀刻)?答:Oxide etch and nitride etch半导体中一般介电质材质为何?答:氧化硅/氮化硅何谓湿式蚀刻答:利用液相的酸液或溶剂;将不要的薄膜去除何谓电浆Plasma?答:电浆是物质的第四状态.带有正,负电荷及中性粒子之总和;其中包含电子,正离子,负离子,中性分子,活性基及发散光子等,产生电浆的方法可使用高温或高电压.何谓干式蚀刻?答:利用plasma将不要的薄膜去除何谓Under-etching(蚀刻不足)?答:系指被蚀刻材料,在被蚀刻途中停止造成应被去除的薄膜仍有残留何谓Over-etching(过蚀刻)答:蚀刻过多造成底层被破坏何谓Etch rate (蚀刻速率)答:单位时间内可去除的蚀刻材料厚度或深度何谓Seasoning (陈化处理)答:是在蚀刻室的清净或更换零件后,为要稳定制程条件,使用仿真(dummy)晶圆进行数次的蚀刻循环。
Asher的主要用途:答:光阻去除Wet bench dryer 功用为何?答:将晶圆表面的水份去除列举目前Wet bench dry方法:答:(1) Spin Dryer (2) Marangoni dry (3) I PA Vapor Dry何谓 Spin Dryer答:利用离心力将晶圆表面的水份去除何谓 Mar agon i Dryer答:利用表面张力将晶圆表面的水份去除何谓 IPA Vapor Dryer答:利用IPA(异丙醇)和水共溶原理将晶圆表面的水份去除测Particle时,使用何种测量仪器?答:Tencor Surf scan测蚀刻速率时,使用何者量测仪器?答:膜厚计,测量膜厚差值何谓AEI答:After Etching Inspection 蚀刻后的检查AEI 口检Wafer须检查哪些项口:答:(1)正面颜色是否异常及刮伤(2)有无缺角及Particle (3)刻号是否正确金属蚀刻机台转非金属蚀刻机台时应如何处理?答:清机防止金属污染问题金属蚀刻机台asher的功用为何?答:去光阻及防止腐蚀金属蚀刻后为何不可使用一般硫酸槽进行清洗?答:因为金属线会溶于硫酸中"Hot Plate”机台是什幺用途?答:烘烤Hot Plate烘烤温度为何?答:90~120 度 C何种气体为Poly ETCH主要使用气体?答:C12, IIBr, IIC1用于Al金属蚀刻的主要气体为答:C12, BC13用于W金属蚀刻的主要气体为答:SF6何种气体为oxide vai/contact ETCH主要使用气体?答:C4F8, C5F8, C4F6硫酸槽的化学成份为:答:H2SO4/H2O2AMP槽的化学成份为:答:XII40II/II202/II20UV curing是什幺用途?答:利用UV光对光阻进行预处理以加强光阻的强度"UV curing”用于何种层次?答:金属层何谓EMO?答:机台紧急开关EMO作用为何?答:当机台有危险发生之顾虑或己不可控制,可紧急按下湿式蚀刻门上贴有那些警示标示?答:(1)警告.内部有严重危险.严禁打开此门(2)机械手臂危险.严禁打开此门 (3)化学药剂危险.严禁打开此门遇化学溶液泄漏时应如何处置?答:严禁以手去测试漏出之液体.应以酸碱试纸测试.并寻找泄漏管路.遇IPA槽着火时应如何处置??答:立即关闭IPA输送管路并以机台之灭火器灭火及通知紧急应变小组BOE槽之主成份为何?答:HF (氢氟酸)与NH4F (氟化铉).BOE为那三个英文字缩写?答:Buffered Oxide Etcher 。
pcb教材-10蚀刻十蚀刻10.1制程目的将线路电镀完成从电镀设备取下的板子,做后加工完成线路:A. 剥膜:将抗电镀用途的干膜以药水剥除B. 线路蚀刻:把非导体部分的铜溶蚀掉C. 剥锡(铅):最后将抗蚀刻的锡(铅)镀层除去上述步骤是由水平连线设备一次完工.10.2 制造流程剥膜→线路蚀刻→剥锡铅10.2.1剥膜剥膜在pcb制程中,有两个step会使用,一是内层线路蚀刻后之D/F剥除,二是外层线路蚀刻前D/F剥除(若外层制作为负片制程)D/F 的剥除是一单纯简易的制程,一般皆使用连线水平设备,其使用之化学药液多为NaOH或KOH浓度在1~3%重量比。
注意事项如下:A. 硬化后之干膜在此溶液下部份溶解,部份剥成片状,为维持药液的效果及后水洗能彻底,过滤系统的效能非常重要.B. 有些设备设计了轻刷或超音波搅拌来确保膜的彻底,尤其是在外层蚀刻后的剥膜, 线路边被二次铜微微卡住的干膜必须被彻底剥下,以免影响线路品质。
也有在溶液中加入BCS帮助溶解,但有违环保,且对人体有害。
C. 有文献指K(钾)会攻击锡,因此外层线路蚀刻前之剥膜液之选择须谨慎评估。
剥膜液为碱性,因此水洗的彻底与否,非常重要,内层之剥膜后有加酸洗中和,也有防铜面氧化而做氧化处理者。
10.2.2线路蚀刻本节中仅探讨碱性蚀刻,酸性蚀刻则见四内层制作10.2.2.1 蚀铜的机构A. 在碱性环境溶液中,铜离子非常容易形成氢氧化铜之沉淀,需加入足够的氨水使产生氨铜的错离子团,则可抑制其沉淀的发生,同时使原有多量的铜及继续溶解的铜在液中形成非常安定的错氨铜离子,此种二价的氨铜错离子又可当成氧化剂使零价的金属铜被氧化而溶解,不过氧化还原反应过程中会有一价亚铜离子)出现,即此一反应之中间态亚铜离子之溶解度很差,必须辅助以氨水、氨离子及空气中大量的氧使其继续氧化成为可溶的二价铜离子,而又再成为蚀铜的氧化剂周而复始的继续蚀铜直到铜量太多而减慢为止。
故一般蚀刻机之抽风除了排除氨臭外更可供给新鲜的空气以加速蚀铜。
刻蚀(ETCH)工艺的基础知识刻蚀(ETCH)工艺的基础知识何谓蚀刻(Etch)?答:将形成在晶圆表面上的薄膜全部,或特定处所去除至必要厚度的制程。
蚀刻种类:答:(1) 干蚀刻(2) 湿蚀刻蚀刻对象依薄膜种类可分为:答:poly,oxide, metal半导体中一般金属导线材质为何?答:鵭线(W)/铝线(Al)/铜线(Cu)何谓dielectric 蚀刻(介电质蚀刻)?答:Oxide etch and nitride etch半导体中一般介电质材质为何?答:氧化硅/氮化硅何谓湿式蚀刻答:利用液相的酸液或溶剂;将不要的薄膜去除何谓电浆Plasma?答:电浆是物质的第四状态.带有正,负电荷及中性粒子之总和;其中包含电子,正离子, 负离子,中性分子,活性基及发散光子等,产生电浆的方法可使用高温或高电压.何谓干式蚀刻?答:利用plasma将不要的薄膜去除何谓Under-etching(蚀刻不足)?答:系指被蚀刻材料,在被蚀刻途中停止造成应被去除的薄膜仍有残留何谓Over-etching(过蚀刻)答:蚀刻过多造成底层被破坏何谓Etch rate(蚀刻速率)答:单位时间内可去除的蚀刻材料厚度或深度何谓Seasoning(陈化处理)答:是在蚀刻室的清净或更换零件后,为要稳定制程条件,使用仿真(dummy)晶圆进行数次的蚀刻循环。
Asher的主要用途:答:光阻去除Wet bench dryer 功用为何?答:将晶圆表面的水份去除列举目前Wet bench dry方法:答:(1) Spin Dryer (2) Marangoni dry (3) IPA Vapor Dry何谓Spin Dryer答:利用离心力将晶圆表面的水份去除何谓Maragoni Dryer答:利用表面张力将晶圆表面的水份去除何谓IPA Vapor Dryer答:利用IPA(异丙醇)和水共溶原理将晶圆表面的水份去除测Particle时,使用何种测量仪器?答:TencorSurfscan测蚀刻速率时,使用何者量测仪器?答:膜厚计,测量膜厚差值何谓AEI答:After Etching Inspection 蚀刻后的检查AEI目检Wafer须检查哪些项目:答:(1) 正面颜色是否异常及刮伤(2) 有无缺角及Particle (3)刻号是否正确金属蚀刻机台转非金属蚀刻机台时应如何处理?答:清机防止金属污染问题金属蚀刻机台asher的功用为何?答:去光阻及防止腐蚀金属蚀刻后为何不可使用一般硫酸槽进行清洗?答:因为金属线会溶于硫酸中"Hot Plate"机台是什幺用途?答:烘烤Hot Plate 烘烤温度为何?答:90~120 度C何种气体为Poly ETCH主要使用气体?答:Cl2, HBr, HCl用于Al 金属蚀刻的主要气体为答:Cl2, BCl3用于W金属蚀刻的主要气体为答:SF6何种气体为oxide vai/contact ETCH主要使用气体?答:C4F8, C5F8, C4F6硫酸槽的化学成份为:答:H2SO4/H2O2AMP槽的化学成份为:答:NH4OH/H2O2/H2OUV curing 是什幺用途?答:利用UV光对光阻进行预处理以加强光阻的强度"UV curing"用于何种层次?答:金属层何谓EMO?答:机台紧急开关EMO作用为何?答:当机台有危险发生之顾虑或已不可控制,可紧急按下湿式蚀刻门上贴有那些警示标示?答:(1) 警告.内部有严重危险.严禁打开此门(2) 机械手臂危险. 严禁打开此门(3) 化学药剂危险. 严禁打开此门遇化学溶液泄漏时应如何处置?答:严禁以手去测试漏出之液体. 应以酸碱试纸测试. 并寻找泄漏管路.遇IPA 槽着火时应如何处置??答:立即关闭IPA 输送管路并以机台之灭火器灭火及通知紧急应变小组BOE槽之主成份为何?答:HF(氢氟酸)与NH4F(氟化铵).BOE为那三个英文字缩写?答:Buffered Oxide Etcher 。
刻蚀(ETCH )工艺的基础知识f4 }" y# [7 N. @4 g何谓蚀刻(Etch)? 答:将形成在晶圆表面上的薄膜全部,或特定处所去除至必要厚度的制程。
蚀刻种类:答:(1)干蚀刻(2)湿蚀刻蚀刻对象依薄膜种类可分为: 答:poly,oxide, metal 半导体中一般金属导线材质为何?答:鵭线(W)/铝线(Al)/ 铜线(Cu) 8 n5 i! \; k5 ]& f |何谓dielectric 蚀刻(介电质蚀刻)?答:Oxide etch and nitride etch 半导体中一般介电质材质为何? 答:氧化硅/氮化硅何谓湿式蚀刻答:利用液相的酸液或溶剂;将不要的薄膜去除 4 E% e8 p3 A8 q6 F5 U 何谓电浆Plasma?答:电浆是物质的第四状态.带有正,负电荷及中性粒子之总和;其中包含电子,正离子, 负离子,中性分子,活性基及发散光子等,产生电浆的方法可使用高温或高电压.何谓干式蚀刻?答:利用plasma 将不要的薄膜去除何谓Under-etching(蚀刻不足)? $ a$ o2 k; j9 F; N答:系指被蚀刻材料,在被蚀刻途中停止造成应被去除的薄膜仍有残留 6 m9 d- c! W! `. `6 ?" D) ?0 h; l何谓Over-etching(过蚀刻)答:蚀刻过多造成底层被破坏何谓Etch rate(蚀刻速率) ! n* v/ r6 b0 ` 答:单位时间内可去除的蚀刻材料厚度或深度8 _5 F4 Q+ r) D8 n2 K何谓Seasoning(陈化处理)答:是在蚀刻室的清净或更换零件后,为要稳定制程条件,使用仿真(dummy )晶圆* L% r$ a5 L5 p, D N% C 进行数次的蚀刻循环。
& H2 O6 r2 K0 p6 u* W( @2 A9 b5 N Asher 的主要用途:答:光阻去除* m8 q" @; {* MWet bench dryer 功用为何? ; c* ?# M" a% d Q# G$ q3 k, Y' d. P 答:将晶圆表面的水份去除& q+ k& d+ p: m9 M% k( g' U2 M 列举目前Wet bench dry方法: 9 [* L b4 e+ ] O)T答:(1) Spin Dryer (2) Marangoni dry (3) IPA Vapor Dry ( }" C: r, A' w/ q/ T 何谓Spin Dryer " {6 n5 S4 |: ~0 Y+ I1 H$ p0 z: j8 b& M 答:利用离心力将晶圆表面的水份去除何谓Maragoni Dryer 答:利用表面张力将晶圆表面的水份去除- R( s3 v& r) Q( g7 p 何谓IPA Vapor Dryer 9 X4 R3 @* m% I2 I C% R 答:利用IPA(异丙醇)和水共溶原理将晶圆表面的水份去除0 q4 s$ e' Z' W* |测Particle 时,使用何种测量仪器?答:TencorSurfscan 测蚀刻速率时,使用何者量测仪器? 8 M6 d5 ~% \) g 答:膜厚计,测量膜厚差值 2 X, {1 M$ f& S 何谓AEI答:After Etching Inspection 蚀刻后的检查7 d J( [" | o8 T# ]AEI 目检Wafer 须检查哪些项目:答:(1) 正面颜色是否异常及刮伤(2) 有无缺角及Particle (3)刻号是否正确0 J- E7 |* b- Y" s, I' O: S' ~金属蚀刻机台转非金属蚀刻机台时应如何处理? : K% |+ m4 T2 a 答:清机防止金属污染问题( Y* G Z, S0 v7 `9 m5 i5 [ 金属蚀刻机台asher的功用为何? " ^/ m! u) E5 p7 V/ M2 r3 r 答:去光阻及防止腐蚀金属蚀刻后为何不可使用一般硫酸槽进行清洗? 答:因为金属线会溶于硫酸中7 z5 {0 @ A1 I+ s5 f9 _0 d "Hot Plate"机台是什幺用途? % Y& H. w2 p5 g/ b* n 答:烘烤, x1 | J% L# S4 K4 n) z, F- x Hot Plate 烘烤温度为何? 1 M) I4 o5 ~4 d0 F9 J: z 答:90~120 度 C 5 O& G$ V6 ?; |: o" K* ]3 u 何种气体为Poly ETCH 主要使用气体? ! q! \# {# K5 \/A 答:Cl2, HBr, HCl $ I% O* e$ |; s# T4 l 用于Al 金属蚀刻的主要气体为# N( {( @* l;W0 V% D 答:Cl2, BCl3 用于W 金属蚀刻的主要气体为答:SF6 , s0 r! a# b! R( D 何种气体为oxide vai/contact ETCH 主要使用气体? 答:C4F8, C5F8, C4F6 硫酸槽的化学成份为: 答:H2SO4/H2O2 $ ]% j) m6 ^4 E9 y* K& y AMP 槽的化学成份为: 答:NH4OH/H2O2/H2OUV curing 是什幺用途?答:利用UV 光对光阻进行预处理以加强光阻的强度- D Q* r0 F+ C2 h; W0 X"UV curing" 用于何种层次? $ b1 Z* ?5 U. K" b4 L5 M0 m 答:金属层何谓EMO? " d' F6 I/ a. x: b, I9 q" H: x! ` 答:机台紧急开关EMO 作用为何? 8 Q* s1 i( \1 o: ]&i; J 答:当机台有危险发生之顾虑或已不可控制,可紧急按下湿式蚀刻门上贴有那些警示标示?答:(1) 警告.内部有严重危险.严禁打开此门(2) 机械手臂危险. 严禁打开此门(38 f- A4 k" I; @/ F5 n) 化学药剂危险. 严禁打开此门遇化学溶液泄漏时应如何处置? - }, Y9 u; L( b. A7 g$ X2 n( q 答:严禁以手去测试漏出之液体. 应以酸碱试纸测试. 并寻找泄漏管路. 遇IPA 槽着火时应如何处置??答:立即关闭IPA 输送管路并以机台之灭火器灭火及通知紧急应变小组/ H X8 e! [-r0 M; P. }BOE 槽之主成份为何?答:HF(氢氟酸)与NH4F(氟化铵).BOE 为那三个英文字缩写?答:Buffered Oxide Etcher 。