量測校正方法

矽晶模仁在完成製程加工後，必須針對他的物理性能做記錄和補償校 正實驗。由於晶片實際的操作環境是溫度與壓力的複合作用，所以校正實 驗分成兩部分，在溫度校正方面，以實際模具為載具如圖64(a)在兩模穴之 上各有一熱電偶，分別座落在模具中心對稱的兩側，將完成接線的晶片導 電區域正面朝上，背面緊貼在模具內，一穴置有晶片，其上有矽膠貼附，

在晶片正面與矽膠貼附面0.1mm 距離垂直置有一熱電偶，僅量測矽膠接觸 面溫度作溫度比較用，另一穴晶片同樣設計，但有外加功率使發熱；當模 具依照射出成形實驗程序加熱，溫度從成形模溫降溫到 Tg點時，晶片開始 施加功率發熱，量測模具冷卻過程中在不同外加功率下，微結構製品表面 0.1mm 位置的溫度，並且記錄導電區域在不同溫度的阻值變化。圖 64(b) 為晶片發熱模穴取下熱電偶狀態。

- 77 -

(a) (b)

圖64 晶片發熱的溫度校正裝置(a)實際量測的設置狀態，(b)拆下熱電偶觀 測矽膠位置的狀態。

在壓力影響的校正設計方面，圖 65 為壓力對阻值關係的量測設計概 念。壓力調校裝置放在加熱盤上加熱，晶片中心正面在力線上，採軸向正 面施力於晶片，可正確的模擬製品的受力狀態。裝置中使用螺桿為施力元 件，接觸面使用一止推軸承當界面，用來防止數件軸向堆疊的物件因為旋 壓摩擦造成的旋轉，下面緊接一個量測力量的荷重計用以量測即時的力 量，再下方置有一剛性墊片，以修正荷重計背面的凹槽變形，目的在使力 量均勻，最後以矽膠片放在矽晶片正面上，晶片背面與模具平面介有耐熱 膠帶，可使晶片的背面接觸均勻密實。當施加不同的壓力於導電區域，截 取荷重計在不同壓力下導電區域的阻值變化，即可獲得壓力對電阻值的關 係圖，實際照片如圖66。

- 78 -

圖 65 壓力對阻值關係的量測設計概念。

(a) (b)

圖66 實際晶片壓應力對電阻值關係的測試裝置。

收縮量測主要以可利用量測微米等級的 X-Y table 和放大 500 倍的顯 微鏡，再經由 CCD 擷取到銀幕做校正及測量，如圖 67 所示；成形品外形 表徵量測，則利用SEM 觀測整體外形的深寬比。

實驗及量測儀器：

(1)電源供應器：擎宏電子公司製造，型號為 CD-350-002AS，為可調整電 壓與電流之直流電源供應器，最大輸出電壓可到 350 伏特，最大輸出電 流可到 2 安培。

(2)荷重計：共和電業製，型號為 LC-100KN，額定負荷為 100 kgf ± 1%。

(3)溫度控制器：日本 OMRON 製，型號為 E5CK，控制溫度範圍最高可至 400℃。

(4)偏光顯微鏡： Zeiss 公司製，型號為 Axioskop 40，目鏡位率為 10X，

- 79 -

物鏡則有5X、10X、20X、50X、100X，配備偏光鏡、補償板及 CCD 影像擷取系統，也可當作一般光學顯微鏡使用。

(5)場發射掃描式電子顯微鏡：機型為 HITACHI S-4000, 解析度可達 1.5nm，放大倍率為 25~300000 倍。

(6)數據擷取盒：美國 GW instruments 公司製，型號為 iNet-100B，可測電 流、電壓、電阻、熱電偶、應變規、熱敏電阻等訊號，具有 8 組訊號輸 出/入。

圖 67 收縮量測 CCD 顯微鏡。