IC載板電漿設備之電極模組設計與軟體開發

前言

IC載板材質[1]主要分為BT與ABF，BT主要用在記憶體、手機等，ABF則是應用在客製化IC(ASIC)、顯示卡(GPU)、中央處理器(CPU)、FPGA等。其主要功能為：承載IC作為載體之用，並提供保護電路、固定線路、散熱…等，以IC基板內部線路連接晶片與PCB之間訊號，是封裝製程中的關鍵零件，占封裝製程約35~55%的成本。近年來隨著晶圓製程技術演進對於晶圓布線密度、傳輸速率、訊號干擾效能等需求提高，帶動IC基板需求逐漸增加。其IC載板的規格也跟著提高，使得電漿設備的製程均勻性要求更高。且由於IC載板皆大量處理為主，因此電漿設備也需更大的腔體空間，以對應大量的IC載板進行處理，因此不穩定的蝕刻均勻性常是IC載板所需面對之問題。然而，通常影響蝕刻均勻性的因素為：

• 電極均溫性不佳：IC載板上的附著物會因溫度高低與電漿產生不同反應，而溫度分布不均，導致各片IC載板清潔品質不一。
• 氣流均勻性不佳：因腔體空間較大，導致氣流分布不均勻，當電漿生成時，因各處氣體分子密度不同，導致電漿特性不同，影響IC載板各片的清潔品質。

綜合以上因素影響蝕刻均勻性，間接導致IC載板各片清潔品質不一，而目前僅能在設備生產完成後，以實機測試方式確認蝕刻均勻性來進行電漿模組的優化，導致開發成本過高且開發時程過長。因此，如何有效縮短設備開發時程與減少開發成本且保證IC載板清潔的品質，一直是IC載板電漿設備最關注的議題。圖1為本文IC載板電漿腔體與電極模組相對位置示意圖，在IC載板電漿設備之電極模組設計上，透過特殊的流道設計，並藉由Ansys Fluent軟體數值模擬(熱傳導[2]與氣流場[3])分析技術進行電極均溫分析，同時搭配各式氣體進出口的設計，使得設備生產前得知各設計的流場均勻性[4][5]，並以優化氣體進出口分布、數量、尺寸等重要參數，進而縮短設備開發時程與開發成本。

電極模組設計與模擬分析研究

1. 電極模組設計

本文在IC載板電漿設備所使用之電極模組，是由多片電極板與氣體流道設計所組成，目前市面上的電極模組都以各設備廠商自行開發為主。因此，其產生之電漿均勻性效益也因設計不同而有所落差，其影響電漿均勻性的因素多以電極溫度與氣流均勻性為主。因IC載板多以大量清潔為主，需較大的腔體空間(寬深高均會超過1米)，使電極板也以大尺寸為主(長高超過0.8米)，然而大尺寸的電極板在溫度分布上不易控制，間接影響電漿特性。