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[!] 探討 晶圓保護膜之應用 與 構造 | Discuss the structure and application of wafer protection film.

已更新:9月30日

晶圓保護膜在晶圓製程中扮演不可或缺的角色,目的在於保護晶圓表面,防止晶圓在製程時受到污染、脆裂 或 受到其他傷害,確保晶圓的完整性。在晶圓製造過程中,

晶圓必須經歷多道繁複的工序,如研磨、蝕刻、切割、搬運等,每一道工序的精密程度極高,任何一個細小的劃痕或污染都可能導致整片晶圓報廢。因此在晶圓製造的各個階段中,保護晶圓表面不受外界損傷、污染和化學藥劑侵蝕尤為重要。


晶圓保護膜之應用

在許多晶圓製程中,晶圓保護膜扮演著關鍵的防護角色,例如:

  • 研磨、拋光階段: 晶圓拋光 目的在於改善前製程所留下的微缺陷,提高晶圓平坦度,讓微粒不易附著;晶圓研磨 主要是將晶圓通過背面打磨使厚度控制在能接受的範圍內。晶圓研磨/拋光前會將保護膜貼上,確保晶圓不會受到損壞。

  • 切割階段:在晶圓被切割為單個芯片的過程中,邊緣易於受到損傷。保護膜在這個時期提供必要的保護,保持晶圓的完整性。

  • 搬運過程:晶圓在 生產線 或是 倉庫 的搬運,都需要高效的保護以避免 損傷 與 污染。而保護膜則可以在此過程中形成防護。


晶圓保護膜不僅保障了晶圓在各加工階段中的安全,還提升了製程的品質與效率,對最終產品的良率具有直接影響。因此選擇合適的保護膜材料是半導體製造中一個重要的考量因素。


 

晶圓保護膜之構造



基材層

晶圓保護膜常用的基材有PET、PO、PVC,每種基材都有不同的 物性 與 光學性能,並依據不同的製程要求進行選擇。但無論使用哪種基材,薄膜的平整性都至關重要,平整性高 代表薄膜具備優良的加工性,利於與黏合劑貼合,不會有殘膠問題。


黏著劑層 (膠層)

黏著劑層位於基材表面,主要功能是提供黏附力,確保基材能牢固貼合於晶圓表面,以避免灰塵、刮傷或其他外部損傷。黏著劑一般為液體狀態,因其流動性而增加

與基材接觸的面積,再藉由 固化 與基材表面凹凸不平處相互扣鎖,進而提升黏著力,其固化方式 大致分 UV固化熱固化,固化後的黏著劑結構更緊密,也更不易脆裂。 (楊嘉慧2009)


根據不同用途,所使用的黏著劑也不盡相同,目前在市場端常見的黏著劑有;

  • 壓敏性膠 (PSA):是一種同時具備液體黏性及固體彈性的黏彈性體, 透過施加壓力達到黏貼功能。

  • 光學膠 (OCA):具備光學特性的黏著劑,OCA具備 無色透明、透光率 大於 90%、低霧度等特性。

  • 熱熔型膠 (TPE)特性為當它在加熱時,會呈現熔融的狀態,待冷卻時

    就會呈現固化的型態。

  • 冷解膠 (TRT):經由加溫使黏膠之黏著力提升,避免製程中離 的風險,

冷卻時黏膠恢復為原來低黏著性易於移除。


綜上所述,選擇合適的 基材 與 黏著劑 對於晶圓保護膜的性能至關重要。基材的平整性直接影響薄膜的加工性,而黏著劑的特性則決定了保護膜與晶圓的貼合效果。根據不同的應用需求,合適的材料選擇能有效提高保護膜的性能與製程效率。


 

晶圓保護膜 遇到的問題

在高精密的晶圓製造過程中,保持晶圓的潔淨是至關重要的,在移除保護膜時 若未妥善處理,可能會出現黏著劑殘膠現象,導致晶圓良率的下降,進而影響最終產品的性能。造成殘膠現象有諸多原因眾多,包括:機台設備操作不當、薄膜基材平整性不足、黏著劑與晶圓表面黏力過強 等。


首先,機台設備操作不當是導致黏著劑殘留的可能原因之一。在晶圓製程中, 需要精確控制機台 溫度 與 壓力,如果操作不慎可能使部分黏著劑殘留在晶圓表面。 此外機台的老化與不定期的維護也可能造成設備性能的不穩定,增加殘膠的風險。


其次,黏著劑黏力過強也可能造成殘膠現象的原因之一。黏著劑過強的黏力會使去除過程更加困難,導致部分黏著劑無法從晶圓表面移除,造成殘膠的可能性。在選擇黏著劑時須謹慎選擇其化學成分與物理特性,以確保其適合特定類型的晶圓表面。


最後,薄膜基材的平整性不足也可能導致殘膠現象。薄膜平整性不足,代表表面粗糙度較低,會造成與黏著劑之間的接觸面不均勻,導致黏著劑附著強度較小。當黏著劑的附著力較小時,部分黏著劑不能完全移除,從而增加殘膠形成概率。(黃崇傑 2010)


這些因素的綜合作用在製程中都需謹慎管理選擇合適的薄膜基材,並確保基材高平整性,有助於減少殘膠的可能。


 

敝司的 BioPET: COSMOSHINE BiO™

一般的PET薄膜 透光度 與 平整性 成反比,因為 高透光度 代表薄膜表面越光滑,越不好加工,但敝司的 COSMOSHINE BIO 擁有高透光、高平整性的優勢,這意味能更有效運用在精密加工上,無須擔心因為 高平整性,而導致透光度下降。


COSMOSHINE BiO™ 物性表

項目

COSMOSHINE BiO™ (50μm)

Virgin-Petrol PET (50μm)

測定方法

BioMass base ratio

25~30%

-


Total Luminous Transmittance

90%

88%

JIS K-7361

Haze

0.8%

2.3%

JIS K-7136

Tensil elongation (MD)

191%

117%

JIS C-2318

Tensil elongation (TD)

110%

87%

JIS C-2318

COSMOSHINE BiO™ 具備與石油原料生產的PET薄膜同等的物理性能, 且光學性能比石油原料生產的PET薄膜還要好。


COSMOSHINE BiO™  使用25%以上的生物質來源的樹脂製成。有助於減少高於 10%碳排放,易於申請碳足跡/EPEAT 標章,可以有效地用作一般、工業薄膜用途無疑為追求高性能和環境友好的材料的企業提供了一個理想選擇;

COSMOSHINE BiO™ 具備許多其他加工優勢;搭配東洋紡的易接著塗層、可用於各式印刷方式;與 Arcylic/ Sillicon 膠具有優良的附著性。


然而在特定的 晶圓保護膜 製程中,如果黏著劑採用 熱固化 的加工方式, COSMOSHINE BiO™ 材質結構的特殊性,基材可能會有白化的現象, 因此對於製程上須接觸 熱源 的加工,並有環保上的需求。 敝司的 rPET: RESHINE® 不僅能適應熱加工的需求,還具備更出色的環保性 !!


 

RESHINE® 物性表

普遍來說使用回收再製塑膠,因容易含有雜質導致材質劣化,但 RESHINE® 具有 雜質低、耐候性佳、不易劣化 的特性,故與石油提煉的PET薄膜相比 擁有同等物性


耐候性測試

敝司的 rPET薄膜 RESHINE® 即使不添加穩定劑與保護塗料,受到熱與陽光長時間照射,與石油提煉的 PET相比更不易出現黃變現象,這意味無需擔心因外界因素而失去光學上的優勢

RESHINE® 使用的材料最高 百分之百來自回收材質,更含有 高達 80% PCR原料

RESHINE® 更獲得 Underwriters Laboratories (UL) UL2809 認證

並與一般石油提煉 原料 相比 減少高達 27% 碳排放; 是一款既 環保 又擁有極佳耐候性的材料。


COSMOSHINE BiO™   與 RESHINE® 無疑為追求 高性能 與 ESG材料的企業提供一個理想選擇。如需進一步了解我們的光學解決方案和生物質PET, 歡迎隨時聯繫 C&T



References:

1、楊嘉慧,科學人雜誌,讓破鏡也能重圓的黏著劑,2009-03, https://www.ltedu.com.tw/Web/scientific-epaper-content.aspx?KEY=54&ARTICLE=01

2、陳冠位,工業技術研究院,晶圓保護與固定用膠材,2023, https://www.materialsnet.com.tw/tech/TechView.aspx?id=375

3、黃崇傑,工研院工業材料研究所,塑膠基板沉積ITO薄膜技術,2010-05-05,








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