CN101009976A - 提高蚀刻工艺中线路精度的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高蚀刻工艺中线路精度的方法，首先测量被电镀基板上的镀层厚度，获得基板上不同镀层厚度分布区的图形，然后，选择一带有镀层的基板，采用均匀补偿的方法进行初步蚀刻，获得基板上一线路图形，在此线路图形上，优选出线路图形上最佳分布区内的线宽和线间距；以优选的线宽和线间距值作为基准值带入康本赛顺公式中，计算出线路图形上各个分布区内的线宽和线间距值作为各个分布区内蚀刻线宽和线间距的设定值，以此设定值采用非均匀补偿的方法分别对各个不同镀层厚度的分布区进行正式蚀刻，获得基板镀层上的正式线路图形。应用于高密度互连印制电路板和IC封装载板的制作工艺中，能够减少线路宽度的蚀刻偏差，获得较均匀的线路图形。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高线路精度的方法，尤指蚀刻工艺中提高蚀刻图形中的线路精度的方法。适用于高密度互连(HDI)印制电路板及IC封装基板的蚀刻工艺。
背景技术
在高密度互连(HDI)印制电路板和IC封装载板的制作过程中，蚀刻(Etching)工艺是一个相当重要的步骤。蚀刻工艺的好坏直接影响到HDI印制电路板和IC封装基板的品质和布线的高密度化。所谓蚀刻工艺是将基板上不需要的金属层(通常是铜层)，用蚀刻溶液以化学的方式除去，形成所需要的电路图形，而作为线路图形中的线路金属层，通常采用感光图形转移或丝网印刷的方法在其表面覆盖一层有机抗蚀剂或金属抗蚀层，来防止其被蚀刻掉。
在蚀刻工艺中，侧蚀是无法避免的问题。侧蚀是由于蚀刻药水在进行深度方向的蚀刻时，不可避免的要与水平方向的金属层发生反应，因此，在抗蚀层下面的导线侧壁被蚀刻，使得线路的形状发生改变，影响了线路的精度。由于侧蚀造成了线路的线宽和线间距与设计图形的要求不完全一致。针对侧蚀现象，目前通用的方法是在图形设计时，采用均匀补偿的方法设计线宽和间距。而金属层的厚度、蚀刻药水的种类、浓度，蚀刻速度都会影响到蚀刻的效果。
传统的HDI印制电路板和IC封装基板在制作过程中，首先要在基体铜箔减薄，然后经过钻孔、孔金属化、电镀、图形转移和蚀刻等工艺，获得较精细的线路。在电镀过程中，由于电力线分布的非均匀性，使得整板电镀层产生了非均匀现象，则电镀电力线密集的地方，电镀层比较厚；反之，电镀层比较薄。采用上述均匀补偿的方法，对于不同厚度的电镀层产生的线宽和线间距有所不同。镀层厚度大的地方，蚀刻需要的时间长，线路容易发生“蚀刻不足”，导致线间距小而线路宽的现象，最严重的情况将产生“盟线”，导致短路；而镀层厚度小的地方，蚀刻需要的时间短，线路容易发生“蚀刻过度”，导致线间距大而线路窄的现象，严重的情况将产生“线幼”，易发生断路。针对电镀层厚度非均匀性的现象，现有技术的改进措施是调整电镀设备的参数，或者是更新电镀设备，采用提高电力线均匀分布的原理进行设备改进。但是由于新设计的电镀线成本高，同时其稳定性还有待进一步的改善，所以目前大多数的HDI和IC封装基板厂使用的还是业界普遍采用常规的设备进行生产，电镀层厚度在整板上的极差值大约在2微米～4微米的范围内。
综上所述，由于蚀刻过程中的侧蚀现象以及电镀层厚度的非均匀性，当整板采用同样的补偿条件时，则在整板(HDI印制电路板和IC封装基板)的线路中，每个单元的线路宽度和线间距将会随着上述镀层厚度的不同而有偏差，这将造成每个整板(HDI印制电路板或IC封装基板)上的线路参疵不齐，严重影响到产品的良率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高蚀刻工艺中线路精度的方法，使整板(HDI印制电路板和IC封装基板)上，每个单元的线宽和线间距是均匀而一致的。
为达到上述的目的，本发明的提高蚀刻工艺中线路精度的方法是：首先测量经过电镀后的基板上的镀层厚度，并绘制出一镀层厚度的分布图；然后，选择一带有镀层的基板，采用均匀补偿的方法进行初步蚀刻，获得基板上一线路图形；在上述初步蚀刻后的线路图形上，优选出初步蚀刻后线路图形上最佳分布区内的线宽值和线间距值，以此优选的线宽值和线间距值作为基准值带入康本赛顺(Compensation)公式中，计算出线路图形上各个不同镀层厚度分布区内的线宽值和线间距值，以此计算出的线宽值和线间距值作为各个分布区内蚀刻线宽和线间距的设定值，以此线宽和线间距的设定值采用非均匀补偿的方法分别对各个不同镀层厚度分布区内的线路进行正式蚀刻，获得正式线路图形。
本发明的方法具有显著的优点。如上述本发明的方法，首先选择一带有镀层的基板，采用均匀补偿的方法进行初步蚀刻，获得一线路图形，在此线路图形上优选最佳值；然后，将此最佳值代入康本赛顺(Compensation)公式内，计算出不同镀层厚度分布区内的线宽值和线间距值作为蚀刻的设定值，采用非均匀补偿的方法分别对不同镀层厚度分布区进行正式蚀刻，最终所获得的正式线路图形更精细，克服了现有技术中采用均匀补偿方法的弊端，消除了产生“盟线”，或产生“线幼”的现象。采用本发明的方法进行蚀刻，将大幅度地提高蚀刻产品的精度和生产率。提高蚀刻工艺的过程能力。应用于HDI印制电路板和IC封装基板的制作工艺中，本发明应用康本赛顺(Compensation)公式调整各不同镀层厚度分布区内线宽和线间距的参数设定，以补偿由于侧蚀的原因造成不同镀层厚度的分布区内蚀刻结果的偏差，而得到固定且均匀的补偿效果。
附图说明
图1是一实施例经过电镀后基板上各分布区内镀层厚度值的分布图图形；
图2是蚀刻后，一条线路截面的椭圆模型的示意图；
图3是本发明提高蚀刻工艺中线路精度的方法的流程图。
具体实施方式
根据上述的技术方案，所述本发明方法的具体步骤如图3所示：
第1步：测量经过电镀后的基板上镀层的厚度，并绘制出基板上镀层厚度的分布图；在本实施例中，基板为HDI印制电路板(或IC封装基板)，在基板上电镀铜层，测量电镀铜层的厚度分布图如图1所示，铜层厚度的分布分为3个分布区，第1个分布区镀(铜)层的厚度为27～28.5微米，第2个分布区镀(铜)层的厚度为25.5～27微米，第3个分布区镀(铜)层的厚度为24～25.5微米；
第2步：根据上述测得的镀层厚度的结果，设定单一的线宽值和线间距值，采用均匀补偿的方法进行初步蚀刻，获得基板上一线路图形；所述的初步蚀刻的操作过程与普通蚀刻的操作过程相同，包括在基板的镀层上进行置放干膜、曝光、显影、蚀刻和去膜的过程；
在本实施例中，设定线宽值为50微米，线间距值为30微米，初步蚀刻的操作过程与普通蚀刻的操作过程相同，在上述基板上的镀层上置放15微米厚的干膜，利用激光直接成像设备(LDI)进行曝光，再经过显影、蚀刻、去掉干膜后获得基板上的线路图形；
第3步：测量上述初步蚀刻后的线路图形中各个不同镀层厚度分布区内的线宽值和线间距值；测得的结果是否达到均匀补偿条件下的最佳值，若线路的精度未达到均匀补偿条件下的最佳值，调整蚀刻的参数，包括调整蚀刻药水、蚀刻速度或者重设线宽值和线间距值等，重复上述第2步采用均匀补偿的方法再进行一次初步蚀刻；
第4步：在上述测量线路图形中各个镀层厚度分布区内线宽值和线间距值的基础上，优选出线路图形中最佳分布区内的线宽值和线间距值，以线宽值和线间距值作为基准值代入康本赛顺(Compensation)公式中，依照上述绘制的镀层厚度的分布图，计算出线路图形上各个分布区内的线宽值和线间距值作为蚀刻的设定值列出表格；
所采用的康本赛顺(Compensation)公式为：
X2/a2+Y2/b2＝1 ..............式1
a＝(Wr+Wg-Wt)/2 ...............式2
b＝K×(a-wg/2) .................式3
Wr+Wg＝M .................式4
上式中：如图2所示，在镀层上面覆盖干膜，蚀刻后，一条线路的截面呈椭圆形，a为椭圆的长轴半径，b为椭圆的短轴半径，Wr为线宽，Wg为线间距，Wt为蚀刻后线项宽度，X为蚀刻后线间距的一半，Y为电镀层的厚度；式3中的K为蚀刻因子，式4中的M为线宽值和线间距值的和；
在本实施例中，线宽值Wr和线间距值Wg之和M＝Wr+Wg＝80微米，例如：期望的线顶宽度Wt＝16微米，期望的线间距Wg＝40微米，镀层(铜层)的厚度＝23微米，由式2和式3计算出蚀刻因子K＝1.8，根据上式1、2、3、4计算得到此处的线宽值Wr＝49微米，线间距值Wg＝31微米，此线宽和线间距值作为非均匀补偿蚀刻的设定值。
采用上述的康本赛顺公式1、2、3、4，以线宽和线间距值的和M＝80微米，其它数据如上述例子，镀层厚度的分布按照图1所示，计算出如图1所示的各个不同镀层厚度分布区内线宽值即为采用非均匀补偿方法蚀刻的线宽的设定值，列于表1中；计算出如图1所示的各个不同镀层厚度分布区内的线间距值即为采用非均匀补偿方法蚀刻的线间距的设定值，列于表2中。
表1
非均匀补偿的线宽设定值
表2
非均匀补偿的线间距设定值
第5步：选取上述列于表1、2内的各个分布区内蚀刻的线宽和线间距的设定值，采用非均匀补偿的方法分别对上述各个分布区进行正式蚀刻，获得一正式蚀刻后的线路图形；正式蚀刻的操作过程与普通蚀刻的操作过程相同，包括在基板的镀层上进行置放干膜、曝光、显影、蚀刻和去膜的过程；
第6步：测量经过上述正式线路图形中的线宽和线间距，测得的结果是否达到最佳值，若未达到正式蚀刻后的最佳值，则调整蚀刻参数，包括调整蚀刻药水、蚀刻速度或者重设线宽和线间距等，再进行上述第5步，直达到所设定的最佳值后结束。
Claims (4)
1.一种提高蚀刻工艺中线路精度的方法，首先测量经过电镀后基板上的镀层厚度，并绘制出一镀层厚度的分布图，然后，选择一带有镀层的基板，采用均匀补偿的方法进行初步蚀刻，获得基板上一线路图形；其特征是：在上述初步蚀刻后的线路图形上，优选出初步蚀刻后线路图形上最佳分布区内的线宽和线间距，以此优选的线宽值和线间距值作为基准值带入康本赛顺公式中，计算出线路图形上各个不同镀层厚度分布区内的线宽值和线间距值，以此线宽和线间距的设定值采用非均匀补偿的方法分别对各个不同镀层厚度的分布区进行正式蚀刻，获得正式的线路图形。
2.根据权利要求1所述的提高蚀刻工艺中线路精度的方法，其特征是所述方法的具体步骤是：
第1步：测量经过电镀后的基板上镀层的厚度，并绘制出基板上镀层厚度的分布图；
第2步：根据上述测得的镀层厚度的结果，设定单一的线宽值和线间距值，采用均匀补偿的方法进行初步蚀刻，获得基板上一线路图形；
第3步：测量上述初步蚀刻后的线路图形中各个分布区内的线宽和线间距；若测量的结果未达到采用均匀补偿方法所能达到的最佳值，则调整蚀刻的参数后，重复上述第2步采用均匀补偿的方法再进行一次初步蚀刻；
第4步：在上述测量线路图形中各个分布区内线宽和线间距的基础上，优选出线路图形中最佳分布区内的线宽值和线间距值，以优选的线宽值和线间距值作为基准值代入康本赛顺公式中，依照上述绘制的镀层厚度的分布图，计算出线路图形上各个不同镀层厚度分布区内的线宽和线间距值作为蚀刻的设定值列出表格；
所采用的康本赛顺公式为：
X2/a2+Y2/b2＝1 .......... 式1
式中a、b分别为一条线路横截面上椭圆的长轴半径和短轴半径，X为蚀刻后线间距的一半，Y为镀层的厚度；
a＝(Wr+Wg-Wt)/2............... 式2
b＝K×(a-Wg/2) ................. 式3
Wr+Wg＝M ................. 式4
式中，Wr为线宽，Wg为线间距，Wt为蚀刻后线顶宽度；K为蚀刻因子，M为线宽值和线间距值的和；
第5步：选取上述列于表格内的各个分布区内的线宽和线间距的设定值，采用非均匀补偿的方法分别对上述各个分布区进行正式蚀刻，获得正式线路图形；
第6步：测量经过上述正式线路图形中的线宽和线间距，测得的结果是否达到最佳值，若未达到正式蚀刻后的最佳值，则调整蚀刻参数后，再重复上述第5步，直到达到所设定的最佳值后结束。
3.根据权利要求1所述的提高蚀刻工艺中线路精度的方法，其特征是所述的初步蚀刻的操作过程与普通蚀刻的操作过程相同，包括在基板的镀层上进行置放干膜、曝光、显影、蚀刻和去膜的过程。
4.根据权利要求1所述的提高蚀刻工艺中线路精度的方法，其特征是所述的正式蚀刻的操作过程与普通蚀刻的操作过程相同，包括在基板的镀层上进行置放干膜、曝光、显影、蚀刻和去膜的过程。
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