第四章 滾輪製程參數探討與量測
4.1 應用銅片做初步之實驗參數探討
由於本研究是將微結構製作於滾輪表面上，所以有其難度，因此，先以平面之銅 基材代替銅滾輪進行測試，再將所得之最佳參數應用於滾輪製程，乾膜光阻應用於本 論文之大致流程如下圖所示：
此部份所要測試的包括貼合與曝光參數之探討。
4.1.1 貼合參數探討
將乾膜光阻貼合於基材時，有三個主要控制變因必須考慮，分別為貼合溫度、氣 壓缸總推力與滾輪轉速。此三個參數若有其中之一不符合製程條件，即會影響滾輪製 作過程中滾輪之品質優劣與否，如乾膜光阻之附著性、平坦度與厚度等，因此，本研 究規劃一貼合實驗，並以實驗設計軟體設計本論文之實驗參數。
4.1.1.1 銅片貼合參數探討
乾膜光阻之貼合步驟影響後續製程頗深，若無法確實將乾膜光阻貼合則容易於後 段顯影或蝕刻等製程剝落，其貼合之重要性與濕式光阻之塗佈程序相當。一般市售乾
市面貼合機單價昂貴，因此，此部分使用護貝機(TATUNG)代替銅片測試所需之貼合機 使用，如【圖4-1】。
4.1.2 貼合溫度
乾膜光阻由許多成分構成，包括光起始劑(Photoinitiator)、單體(Monomers)、安定 劑(Stabilizers)、塑化劑(Plasticizer)、連結劑(Binder)、鍵結產生劑(Adhesion Modifiers)、
(2)乾膜光阻：ASAHI KASEI DFR SUNFORT® SPG-102。
(3)熱脫脂：DC-F20(錠祈國際) 。
(4)顯影液：濃度 1.0±0.2wt%
Na
2CO
3（Sodium Carbonate）溶液。(5)蝕刻液：氯化鐵溶液(
FeCl )。
3(6)剝膜劑：濃度 2% ~ 3%之(Sodium hydroxide)溶液 。 (7)貼合機：Laminating Machine，TaTung，如【圖4-1】所示。
(8)曝光光源：365 ~ 410nm 波長之紫外光 UV 燈(Philip Co.) 。
平面曝光，曝光示意圖如【圖4-3】，實際機台設置如【圖4-4】所示。
mJ/cm2，此數據與本論文所使用之負型乾膜光阻(ASAHI KASEI DFR SUNFORT®
SPG-102)之建議曝光量 100mJ/cm2接近（見【表3-1(a)】）。另外，因曝光能量過大或 點量測光阻線寬，所得平均光阻線寬分別為 20.4μm、23.5μm、34.3μm 及 38.1μm，誤 差分別僅為-7.27%、-6.00%、-0.58%及-2.14%。之後，進行蝕刻 5 分鐘並剝除光阻後，
結構如【圖 4-7(a)】【圖 4-7(b)】【圖 4-7(c)】【圖 4-7(d)】所示，蝕刻後線寬分別為 28.7μm、26.7μm、34.9μm 及 38.7μm。最後，將所得之四種不同光罩數據整理並彙整成
【表 4-1】，從【表 4-1】可看出使用光罩一、光罩二在顯影與蝕刻後之品質較劣，且 各步驟間所造成之誤差亦比光罩三、光罩四大。
4.1.6.2 表面輪廓儀量測
蝕刻並剝除光阻後之銅片以探針式二維表面輪廓儀進行結構之輪廓量測如【圖 4-8(a)】【圖 4-8(b)】【圖 4-8(c)】【圖 4-8(d)】所示，由圖中可看出蝕刻深度分別為 8.765μm、9.597μm、11.30μm 及 13.27μm，蝕刻使用氯化鐵溶液在 45°C 下蝕刻 5 分鐘
。根據美國IPC（Institute of Interconnecting and Packaging Electronic Circuits）之定義，
蝕刻因子（Etch Factor）為正面蝕刻深度與側面蝕刻深度之比值，以數學式表示為：
Etch ( B T ) / 2 Factor t
= −
(4.2 式)t 為正面蝕刻深度，B 為蝕刻後線寬，T 為蝕刻前線寬。此平面所使用四種不同尺寸光 罩測試中，光罩一t=8.765μm，B=28.7μm，T=20.4μm，帶入(4.2 式)可得
蝕刻因子為2.11；光罩二 t=9.597μm，B=26.7μm，T=23.5μm，帶入(4.2 式)可得 蝕刻因子為5.99；光罩三 t=11.30μm，B=34.9μm，T=34.3μm，帶入(4.2 式)可得 蝕刻因子為37.67；光罩四 t=13.27μm，B=38.7μm，T=38.1μm，帶入(4.2 式)可得 蝕刻因子為44.23。 (potential design factor)與擾亂因子(nuisance factor)，黎[2003]。
潛在設計因子為實驗者於實驗時可以改變水準的因子，如:
(1)設計因子(design factor)：即實驗時選來研究的因子，本實驗選擇貼合時之氣壓缸總 推力(A)、貼合溫度(B)、滾輪轉速(C)為設計因子。
的因子，因此，實驗時將它固定於特定水準。由於乾膜光阻於任何基材皆能貼合，
4.2.4 滾輪貼合溫度 1kg/cm2、2kg/cm2，因此，計算出來之氣壓缸總推力高低水準分別為 16kgf、32kgf。
以富士感壓軟片(FUJIFILM，LLL 270mmx4m)測試本實驗機台貼合時於滾輪各點之均 壓性，【圖4-10(a)】【圖 4-10(b)】分別以16kgf、32kgf 滾壓之結果，從圖中可發現以 此兩不同施加於滾輪之貼合力量，在貼合時均壓性皆非常均勻，證實本機台應用於貼
(2)乾膜光阻：ASAHI KASEI DFR SUNFORT® SPG-102。
(3)熱脫脂：DC-F20(錠祈國際) 。
(4)顯影液：濃度 1.0±0.2wt%
Na
2CO
3（Sodium Carbonate）溶液。(5)蝕刻：氯化鐵溶液（
FeCl ）。
3(6)剝膜劑：濃度 2%~ 3%之NaOH(Sodium hydroxide)溶液。
(7)曝光光源：365-410nm 波長之紫外光 UV 燈 (Philip Co.) 。
】，以光功率器（Powermeter 1815-C，Newport）做光強度量測，在 h=19.5cm 時測得
整，因此，接著以磷青銅做為實驗用之基材。
如【圖4-24】所示。
當貼合溫度不夠情況下，造成乾膜光阻無法緊實貼附於銅滾輪上，導致在顯影後 產生剝落現象，如【圖4-25(a)】【圖 4-25(b)】(F=32kgf，T=100℃，S=6rpm)；當氣壓 缸總推力與貼合溫度都不足情況下，乾膜光阻在顯影後脫落的情形更加明顯，如【圖 4-26(a)】【圖4-26(b)】(F=16kgf，T=100℃，S=4rpm)、【圖4-27(a)】【圖4-27(b)】(F=16kgf
，T=100℃，S=6rpm)所示；當溫度提高時，雖然顯影後結果比前三者情況好，但仍然