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 與 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™ 還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, 因 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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