TW201736641A - 基材蝕刻處理方法 - Google Patents

Abstract

一種基材蝕刻處理方法，其包括提供工作藥水給二流體噴蝕裝置，提供工作氣體給二流體噴蝕裝置。混合工作藥水以及工作氣體，生成氣液混合噴蝕霧。將氣液混合噴蝕霧供給到基材的表面，通過真空吸引裝置吸取殘留在基材的表面的工作藥水。本發明能解決水池效應的問題，並能提高蝕刻因子。

Description

基材蝕刻處理方法

本發明有關於一種基材蝕刻處理方法，特別是一種能解決水池效應，並實現超精細線路蝕刻的基材蝕刻處理方法。

隨着電子產品的輕薄、高密度與細線化的趨勢潮流，線路的寬度與線路之間的距離，也相對要求更加狹窄細微；對印刷電路板的蝕刻技術，提出了更高的精細化要求。部分先進電子產品要求線路細至1.5mil甚至更低，這對線路板蝕刻技術提出了前所未有的挑戰，甚至因為產品無法達到理想的精度與良率，導致此類先進電子產品的推出受阻。如何確保蝕刻效果達到線路細線化，實現超精細變得越來越重要。

習知技術中的蝕刻設備與方法中，因滾輪阻礙了蝕刻液的排出，使其在滾輪之間積存造成水平線設備上下板面的蝕刻效果不同。明確的說，板邊的蝕刻速率比板中間部位的蝕刻速率要快。在某些情況下，可能會造成嚴重的比例失調，導致上下板面線路蝕刻因子(Etch Factor,E.F)差異頗大。另一方面，細線化後線距間縮小關係，導致蝕刻液等藥水因表面張力阻礙蝕刻噴灑時，藥水不容易順利的進入細微的線路之間。

當前有兩種做法，其一是減層法上下噴灑方式，其二是採用蝕銅方式將銅面逼薄，然而這兩種方式的效果欠佳，也不能有效改善線路蝕刻品質。

整體來說，習知技術面臨下方幾個問題。

1. 水池效應(Puddling Effect)：

請參考圖1A，在習知技術中經常有水池效應的問題，也就是蝕刻液等藥水容易積存在基材700的中央部位的第一區710。相對的，基材700邊緣部位的第四區740，蝕刻較為完整。進一步說，基材700的第一區710由於受藥水等廢液的阻擋不易排走，令新鮮的藥水無法打在銅面上。由於蝕刻的作用是由銅金屬變成銅離子而流走，屬於一種氧化作用，第一區710受到藥水的阻礙而減少了氧氣協助進行的氧化作用；所以在一塊基材700上，中央部位的厚度較厚，四周邊緣的厚度較薄。也就是說第一區710的厚度>第二區720>第三區730>第四區740的厚度。

2. 蝕刻因子(E.F)低落：

蝕刻因子(Etch Factor,E.F)是一種蝕刻品質的指標，計算公式為：2倍銅厚/(下線寬一上線寬)。請參考圖3A中的視窗側表示基材600靠近蝕刻處理設備的視窗的一側，板中間表示基材600的中間部位，內側表示在蝕刻處理設備中靠近裡面的一側。基材600的上線路610底端具有殘留部611，業界稱為殘足。銅厚D1、上線寬W3、下線寬W4之間的關係決定了蝕刻因子。如圖3A中的虛線框起的部分，習知技術中的蝕刻因子分別為1.866、2.735，以及2.792。一般而言蝕刻因子是越大越好，然而習知技術中的蝕刻因子最高只有2.792，無法滿足蝕刻因子大於4的要求。

3. 無法進行精細線路蝕刻：

業界以L/S代表蝕刻線路能力，請參考圖2A，其中L0為線寬，S0為間距。習知技術中的蝕刻處理方法，其蝕刻能力L0/S0為30μm/30μm，這已是技術瓶頸。無法滿足超精細線路，線路細線化的需求，也就是L/S小於25μm/25μm的技術要求。

有鑑於此，本發明人有感上述缺失可改善，乃潛心研究並配合學理之應用，終於提出一種設計合理並有效改善上述缺失之本發明。

本發明的主要目的在於提供一種基材蝕刻處理方法，其能有效解決水池問題，蝕刻因子高達4以上，並能實現L/S小於25μm/25μm的超精細線路蝕刻。

本發明基材蝕刻處理方法包括有下列步驟。提供工作藥水給二流體噴蝕裝置。提供工作氣體給二流體噴蝕裝置。混合工作藥水以及工作氣體，生成氣液混合噴蝕霧。將該氣液混合噴蝕霧供給到基材的表面，以及通過一真空吸引裝置，吸取殘留在該基材的表面的該工作藥水。

本發明的一實施例中，氣液混合噴蝕霧中的工作藥水的顆粒粒徑為Q，其中10μm<Q<50μm。

本發明的一實施例中更包含步驟：提供輸送裝置，使基材相對於二流體噴蝕裝置進行直線運動。

本發明的一實施例中，二流體噴蝕裝置設置有多個，真空吸引裝置設置有多個，且二流體噴蝕裝置的相對兩側分別設置有真空吸引裝置。

本發明的一實施例中，真空吸引裝置設置有多個，二流體噴蝕裝置與真空吸引裝置彼此間隔的排列。

本發明具有以下技術功效，使用真空吸引裝置持續吸走基材上殘留的蝕刻液藥水，促進基材新鮮藥水交換性，從而提升蝕刻的均勻性。透過二流體噴蝕裝置注入強力細小水霧及混入高壓空氣的方法，將蝕刻液等藥水噴灑到基材上線路之間進行噴蝕，從而實現超精細線路的蝕刻作業。是以，本發明所提供的基材蝕刻處理方法，徹底解除了水池效應問題，大幅提高蝕刻因子，並能生產L/S小於25μm/25μm的超精密線路蝕刻，並獲得線路高度一致的蝕刻均勻性的技術效果。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用 來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

100‧‧‧二流體噴蝕裝置

110‧‧‧二流體噴蝕模組

111‧‧‧二流體噴嘴

112‧‧‧第一進入口

113‧‧‧第二進入口

200‧‧‧真空吸引裝置

300‧‧‧輸送裝置

400‧‧‧基材

410‧‧‧線路

500‧‧‧二流體噴蝕裝置

600‧‧‧基材

610‧‧‧線路

611‧‧‧殘留部

700‧‧‧基材

710‧‧‧第一區

720‧‧‧第二區

730‧‧‧第三區

740‧‧‧第四區

800‧‧‧基材

810‧‧‧第一區

900‧‧‧滾輪

L0,L1‧‧‧線寬

S0,S1‧‧‧間距

D1‧‧‧線厚

W1,W3‧‧‧上線寬

W2,W4‧‧‧下線寬

S100-S500‧‧‧流程步驟

圖1A為習知技術中的基材的水池效應示意圖。

圖1B為本發明的基材蝕刻處理方法的基材示意圖。

圖2A為習知技術中的基材剖視圖。

圖2B為本發明的基材蝕刻處理方法的基材剖視圖。

圖3A為習知技術中的蝕刻因子的實驗數據圖。

圖3B為本發明的基材蝕刻處理方法的蝕刻因子的實驗數據。

圖4為本發明的基材蝕刻處理方法的流程圖。

圖5A為本發明的基材蝕刻處理方法的基材蝕刻設備的第一示意圖。

圖5B為本發明的基材蝕刻處理方法的基材蝕刻設備的第二示意圖。

圖6為本發明的基材蝕刻處理方法的基材蝕刻設備俯視的第三示意圖。

以下是藉由特定的具體實例來說明本發明所揭露有關“基材蝕刻處理方法”的實施方式，以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所揭示的內容並非用以限制本發明的技術範疇。

請參考圖4，本發明的基材蝕刻處理方法，包含下列步驟。在步驟S100中，提供工作藥水給二流體噴蝕裝置(two-phase mixture etching apparatus)，二流體噴蝕裝置是指具有二流體噴嘴的二流體噴蝕裝置，二流體噴嘴或稱為氣體輔助式噴嘴，是利用壓縮空氣高速流動的原理，輔助液體微粒化的噴嘴，不同於只用泵浦將液體加壓的單流體噴嘴。接着在步驟S200中，提供工作氣體給二流體噴蝕裝置。然後在步驟S300中，混合工作藥水以及工作氣體，生成氣液混合噴蝕霧。在步驟S400中，將氣液混合噴蝕霧供給到 基材的表面。在步驟S500中，通過真空吸引裝置，吸取殘留在基材的表面的工作藥水。

在本發明的一實施例中，氣液混合噴蝕霧中的工作藥水的顆粒粒徑定義為Q，其中10μm<Q<50μm。

在本發明的一實施例中，進一步的包含有步驟：提供輸送裝置，使基材相對於二流體噴蝕裝置進行直線運動。如圖5A，輸送裝置300能把軟性電路板等基材400從圖式的左方，運送至圖式的右方。進一步說，在本發明的一實施例中，基材400以卷對卷的軟性電路板為例，此基材400受到輸送裝置300的捲動，從而使基材400相對於二流體噴蝕裝置100進行直線運動。基材400的下方配置有多數個滾輪900，用以導引基材400的直線運動。

請參考圖5A、圖5B，以及圖6，說明本發明基材蝕刻處理方法所搭配的蝕刻處理設備，其包括一個以上的二流體噴蝕裝置100，以及一個以上的真空吸引裝置200。

在本發明一實施例中，二流體噴蝕裝置100以及真空吸引裝置200設置於基材400的上方。

在本發明一實施例中，二流體噴蝕裝置100設置有兩個以上，其中之一的二流體噴蝕裝置100設置於基材400的上方，另一個二流體噴蝕裝置500設置於基材400的下方。透過上述的安排，能對基材400的頂側與底側同時進行線路蝕刻作業。

在本發明的一實施例中，二流體噴蝕裝置100設置有多個，真空吸引裝置200設置有多個，且二流體噴蝕裝置100的相對兩側，分別設置有真空吸引裝置200。在本發明的一實施例中，二流體噴蝕裝置100與真空吸引裝置200間隔的排列。詳細的說，當二流體噴蝕裝置100噴灑氣液混合噴蝕霧到基材400的表面時，配置在二流體噴蝕裝置100兩旁的真空吸引裝置200，就會連續吸取殘留在基材400表面上的工作藥水，從而基材400的表面能連續的接收到新鮮的藥水也就是氣液混合噴蝕霧，進而得到良好的 蝕刻效果。藉此，習知技術中的水池效應問題可以徹底解決。

請參考圖5A以及圖5B，二流體噴蝕裝置100可接收外部提供的工作藥水以及工作氣體。工作藥水包含但不限於各種蝕刻藥水以及去離子水(Deionized Water)，工作氣體包含但不限於氮氣或其他氣體。二流體噴蝕裝置100包含有多數個二流體噴蝕模組110，每一個二流體噴蝕模組110具有二流體噴嘴111，工作藥水從第一進入口112充填進入二流體噴蝕模組110，工作氣體從第二進入口113充填進入二流體噴蝕模組110。運作過程，藉由高壓的工作氣體為動力，輔助工作藥水微霧化，平均噴霧粒徑較細，最細可達10~20μm(micron meter)。

在本發明的一實施例中，二流體噴蝕裝置100會進行一左右搖擺運動，使二流體噴蝕模組110的二流體噴嘴111，所噴出的氣液混合噴蝕霧，噴佈於基材400上一預定的區域。

在本發明的一實施例中，二流體噴嘴111到基材400表面的距離，大於真空吸引裝置200到基材400表面的距離。換句話說，二流體噴嘴111的噴出口，高於真空吸引裝置200的吸入口。這樣做的用意是，二流體噴嘴111需要遠離基材400的表面有一預定的距離，才能噴灑較大的區域。相對的，真空吸引裝置200的吸入口，必須靠近基材400的表面，便於吸取基材400表面上所殘留的工作藥水。

請參考圖1B，本發明所提供的基材蝕刻處理方法，經實驗證明，工作藥水的殘留部分甚少，如基材800上的第一區810。相比於圖1A的習知技術，本發明實施例中殘留的工作藥水的第一區810，相比於圖1A的第一區710、第二區720、第三區730，以及第四區740，本發明所殘留工作藥水所佔面積大幅縮小了，徹底解決習知技術中的水池效應問題。

如圖3B所示，本發明的基材蝕刻處理方法，其蝕刻因子為4.418、6.826、以及5.808。相比於圖3A的習知技術，其蝕刻因子 都在4以下，本發明的蝕刻因子都在4以上，習知技術中蝕刻因子低落的問題，也得到了解決。如圖2B所示，在本發明的一實施例中，基材400上的線路410，其殘足現象大幅降低。本發明的L/S，也就是線寬L1/S1小於等於25μm/25μm，相比於圖2A的L0/S0面臨30μm/30μm的技術瓶頸，本發明所提供的基材蝕刻處理方法，充分滿足超精細線路的要求。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明使用真空吸引裝置持續吸走基材上殘留的蝕刻液藥水，促進基材新鮮藥水交換性從而提升蝕刻的均勻性。透過二流體噴蝕裝置注入強力細小水霧及混入高壓空氣的方法，將蝕刻液等藥水噴灑到基材上線路之間做噴蝕，從而實現超精細線路的蝕刻作業。本發明所提供的基材蝕刻處理方法，徹底解除了水池效應問題，大幅提高蝕刻因子，並能生產L/S小於25μm/25μm的超精密線路蝕刻，獲得線路高度一致的蝕刻均勻性的技術效果。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

S100-S500‧‧‧流程步驟

Claims (10)

1. 一種基材蝕刻處理方法，其包括有下列步驟：提供一工作藥水給一二流體噴蝕裝置；提供一工作氣體給該二流體噴蝕裝置；混合該工作藥水以及該工作氣體，生成一氣液混合噴蝕霧；將該氣液混合噴蝕霧供給到一基材的表面；以及通過一真空吸引裝置，吸取殘留在該基材的表面的該工作藥水。
2. 如請求項1所述的基材蝕刻處理方法，其中該氣液混合噴蝕霧中的工作藥水的顆粒粒徑為Q，其中10μm<Q<50μm。
3. 如請求項1所述的基材蝕刻處理方法，其中更包含有下列步驟：提供一輸送裝置，使該基材相對於該二流體噴蝕裝置進行一直線運動。
4. 如請求項1所述的基材蝕刻處理方法，其中該二流體噴蝕裝置與該真空吸引裝置設置於該基材的上方。
5. 如請求項1所述的基材蝕刻處理方法，其中設置有兩個該二流體噴蝕裝置，其中之一該二流體噴蝕裝置設置於該基材的上方，另一該二流體噴蝕裝置設置於該基材的下方。
6. 如請求項1所述的基材蝕刻處理方法，其中該二流體噴蝕裝置設置有多個，該真空吸引裝置設置有多個，且該二流體噴蝕裝置的相對兩側分別設置有該真空吸引裝置。
7. 如請求項1所述的基材蝕刻處理方法，其中該二流體噴蝕裝置設置有多個，該真空吸引裝置設置有多個，該二流體噴蝕裝置與該真空吸引裝置彼此間隔的排列。
8. 如請求項1所述的基材蝕刻處理方法，其中該二流體噴蝕裝置包含有多數個二流體噴蝕模組，每一該二流體噴蝕模組具有一 二流體噴嘴。
9. 如請求項8所述的基材蝕刻處理方法，其中該二流體噴蝕裝置進行一左右搖擺運動，使該二流體噴嘴所噴出的該氣液混合噴蝕霧噴佈於該基材一預定的區域。
10. 如請求項1所述的基材蝕刻處理方法，其中該二流體噴嘴到該基材的表面的距離，大於該真空吸引裝置到該基材的表面的距離。