膜厚儀 利用FT150 / FT160膜厚元素分析儀測量晶圓凸塊中錫銀濃度比例
晶圓凸塊(wafer bumping)簡稱凸塊。一般可分為金凸塊（Gold bumping）及錫銀凸塊（Solder bumping）兩大類，兩種制程都需利用半導體制程. 金凸塊制程常用金(Au)或是銅鎳金(Cu-Ni-Au)整體比錫凸塊要來得簡單，錫凸塊現在都用無鉛焊錫(Lead Free), 無鉛焊錫常用, 錫銀Sn-Ag, 錫銀銅Sn-Ag-Cu作為無鉛焊錫廣泛使用在PCB, Bump上。針對無鉛焊錫凸塊(Lead Free solder Bump)其中銀的濃度大小將直接影響焊錫的熔點和品質，因此在焊錫的品質管制中銀含量的濃度要求是十分嚴格的。而凸塊的面積很小, 在小樣品小准直器光通量小下又能精准分析錫銀銅的分析設備較少, 所以能選擇的儀器為EA 6000VX(准直器型), FT150h(聚焦型), FT160h, 當面積<50um的錫銀點時, FT150h/FT160是最好選擇. 除元素外一般Bump也有各種金屬鍍層厚度非常重要, 此時會用到小面積金屬膜厚功能(Coating Thickness guage)。
利用搭載新型聚光系統和新一代Vortex檢測器的FT150h，對不同大小的塊狀含銀焊錫中的銀含量進行測量，實現即使在微小區域內的樣品測量銀濃度的案例與結果評價。
| 含銀焊錫中銀含量的測量案例 |
■測量條件及標準物質
| 裝置 | FT150h | 以標準物質中銀含量2.9wt%作為單點登錄。 |
| 管電壓 | 45kV | |
| 管電流 | 1000μA | |
| 測量區域 | 30 μm φ | |
| 一次濾波器 | Al1000 | |
| 測量時間 | 60秒 | |
| 測量方法 | 薄膜FP法 | |
| 分析線 | Sn Kα Ag Kα |
■與以往機型的能譜作比較
使用同樣的標準物質，利用以往機型的FT9500X和FT150h進行測量，並且比較了X射線 螢光分析能譜線。FT150h很明顯波峰很大，可知道對Ag及Sn靈敏度提高了。
■測量樣品
本次評價使用的塊體標準物質由日立高新技術科學研製2.9%Ag。
■30次反復測量結果
每個樣品各重複測量30次以評價銀濃度的準確性和重複性。
| 表2 每個樣品各重複測量30次以評價銀濃度的準確性和重複性。 | ||||||
| 平均值 | 標準差 | 最大值 | 最小值 | 誤差 | RSD% | |
| Ag(wt%) | 2.86 | 0.026 | 2.90 | 2.81 | 0.09 | 0.9% |
| 將含銀焊錫標準物質在60秒條件下重複測量30次，其 得到了誤差範圍小於0.1wt%，RSD小於1%的非常良好的重複性。 通過使用FT150h的的測量，實現了微小區域下含銀焊 錫中銀含量濃度的管控。 |
■含銀焊錫點的實際測量案例
利用FT150h，測量直徑70 μm程度的含銀焊錫點。
同上述測量條件，對樣品內不同的2個部位重複測量30次。對含銀濃度在1.5 wt%程度樣品的測量後，也獲得了良好的重複性。
▲圖2 含銀焊錫實測樣品照片
| 表3 含銀焊錫點中銀含量的測量結果 (n=30) | ||||||
| 平均值 | 標準差 | 最大值 | 最小值 | 誤差 | RSD% | |
| 部位A | 1.57 | 0.017 | 1.61 | 1.55 | 0.06 | 1.1% |
| 部位B | 1.69 | 0.030 | 1.77 | 1.64 | 0.12 | 1.8% |
| （單位：wt%） | ||||||
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