专利名称：用于地形似表面夷平的自动处理和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及改进的方法和装置，其用于对诸如在高级集成电路和其它器件制造过程中形成的表面进行夷平接触的处理。具体来说，本发明涉及这样的方法和装置，其中，一涂敷过的基底放置在一柔性光学平面板附近，后者首先偏转而接触涂层的中心区域，其后，在板和涂层进行全部的加压的夷平接触；在这样的加压夷平接触处理中，涂层进行固化。平板和涂层的固化后分离较佳地包括在平板和涂层之间产生一压差，这可形成一光滑的边缘到中心的分离。
背景技术：
高级集成电路(IC)的设计很大程度上依赖于复杂性日益增加的器件布置技术，以求生产出功率更大、外形更小和操作耗能更少的半导体器件。为了达到这些质量要求，具有非常细致结构的更多的电路必须集成到一微芯片内，其以一合适的顺序在一半导体基底上构造多层的互连和绝缘。为了构造一IC，包含超细结构的许多层必须在半导体表面形成图案。目前，光刻法是用来形成这些超细结构图案的主要技术。该技术要求材料沉淀到表面和从表面移去以构造这样超细的结构。
光刻法包括将一光敏材料(称之为光刻胶)沉淀到一半导体基底表面上。一光透明的物体(称之为光掩膜或标线)具有需形成在半导体表面上的结构的预先形成的图像，该透明物体放置在涂敷光刻胶的基底上。一合适波长的光通过该光学物体进行照明。根据光刻胶的特性和过程，光线分解或固化光刻胶的暴露区域。然后，半导体表面进行显影而在基底表面上形成图案的图像，于是，该器件准备作其后的加工处理。
如果待涂敷的表面是完全地平坦，则材料可涂成均匀的厚度。然而，如果表面不是平坦的，即，其具有起伏的地形特征，则材料可不涂成均匀的厚度，这可能大大地影响器件最后产量或特性。沉淀在地形似表面顶部上的涂层趋于勾勒出下面表面的地形，因此，形成一非平坦的表面。
在一层的顶上制作另一层可形成一多层结构的IC。该结构的第一层建立在完全平坦的半导体表面上。其结果，一地形似的表面引入到半导体基底表面上。第二层建立在第一结构层的地形表面的顶上。随着更多层建立在基底上，表面地形的严重程度增加。非平坦的表面不再适合于构造以下的结构层。因此，在构造下一层之前，地形似表面需要进行夷平，或弄平。为了夷平地形表面，可使用诸如等离子背蚀刻、化学机械抛光(CMP)和接触夷平之类的技术。
等离子背蚀刻技术包括沉淀一厚膜，以将下面的地形表面光滑到一定程度。当膜厚度增加时，可提高表面的平坦性。然而，蚀刻较厚的膜需要一较长的等离子蚀刻时间。在特定蚀刻参数下，沉淀的膜需要一与下面地形层材料匹配的等离子蚀刻速率。其后，该厚膜在一等离子蚀刻机中蚀刻到下面的地形层，以改进表面的平坦度。该夷平技术已被使用并为本技术领域内的技术人员所熟知。
CMP技术使用一浆状溶液以机械方法抵靠一垫来抛光表面，该垫能抗发生在基底材料和浆状溶液之间的化学反应。含有研磨颗粒和某些化学品的浆状溶液分配在垫的表面上。地形似的基底表面压靠在该垫上。然后，基底被抛光，其抵靠在垫上作圆周运动，从而移去表面的起伏地形。CMP目前用于IC的制造中。对于需被夷平的某些材料的特殊要求和加工条件已为本技术领域内的技术人员所熟知。
按理论上讲，接触夷平对用来夷平地形表面的等离子背蚀刻和CMP技术提供了一种替代方法。地形似表面首先用一可流动的夷平材料进行沉淀。其后，表面压靠在一光学平表面上，该表面允许材料在某种条件下围绕地形表面流动。然后，用光辐射或热量使该材料硬化，以将光学平表面的平面度复制到夷平的材料表面上。夷平材料表面然后从光学平表面中释放。为了便于分离，光学平表面可用已知技术进行处理以降低其表面能。这可用以下方法来实现，将一薄膜或诸如含氟聚合物或氟化的化合物之类的低表面能材料沉淀到光学平表面上。另一种方法是，将具有可比拟的表面平面度的低表面能材料(诸如一盘或膜)放置在夷平材料和光学平表面之间。低表面能材料的实例是特氟纶(Teflon)材料、碳氟聚合物等。夷平材料表面然后经受等离子蚀刻到下面的地形层。光学平表面的平面度转移到下面的地形层。地形似的表面然后被夷平。夷平材料的一个要求在于，它相对于下面地形层材料需具有等于1的等离子蚀刻比。达到1∶1蚀刻速率比所要求的等离子蚀刻参数为本技术领域内的技术人员所熟知。
授予Pybyla等人的美国专利No.6,048,799描述了一与某种材料接触的光学平表面的使用，该材料可用热量或紫外线(UV)辐照进行固化以夷平地形的表面。Pybyla的专利没提供有关简化实践该技术的细节。具体来说，涂敷的晶片从光学平表面中分离，以及执行全自动接触夷平处理所需要的处理参数的优化范围均未进行讨论。
Blalock等人(美国专利No.6,062,133)描述了使用一可固化的夷平材料来实现一晶片的可变形层的表面的整体夷平的方法和装置。一可变形的材料沉淀在一基底表面上。该基底然后放置到装置上，在一定的压紧力和时间下，使涂敷可变形材料的表面面向和压靠在光学平表面上。然后，可变形的材料进行固化，同时，仍与光学平表面保持接触。光学平表面的平面度复制到涂敷的基底表面上。与Pybyla等人的专利相同，该处理和装置没有涵盖涂敷的晶片从光学平表面中分离，以及执行全自动接触夷平处理所需要的处理参数的优化范围。
在美国专利No.6,331,488 B1中，Doan等人描述了一用于半导体基底的夷平处理。该处理利用一光学平表面压靠在一非平面的涂敷绝缘材料的基底表面上，一可变形的材料涂敷在该基底表面上。可变形材料进行固化，同时，仍保持与光学平表面接触。光学平表面的平面度复制到夷平的可变形材料的表面上。然后，夷平的表面经受CMP处理，以将夷平表面的平面度转移到下面的绝缘层。该专利也未包括涂敷的晶片从光学平表面中分离的过程，以及执行全自动接触夷平处理所需要的处理参数的优化范围。
发明内容
本发明克服了上述诸多问题，并提供改进的接触夷平装置和相应的方法，它们能快速地和有效地夷平各种涂敷的基底，同时，达到非常高的夷平比。一般地来说，本发明的装置包括一可操作的支承，其接合和保持一薄的柔性的材料板(其较佳地是一由特氟纶、其它的氟碳聚合物，或硅树脂等制成的光学平表面)，该支承带有一组件，组件的操作可支承和保持邻近于板的带有涂层的基底。还提供一压差组件，以便横贯板的足够幅度形成一压差来偏转该板，以使后者接触涂层表面的中心区域，但与其周缘间隔。支承组件还可作移动以在涂层的基本上全部的表面区域内，将基底移动到与板面对面的夷平接触中。最后，该装置包括一在这样全夷平接触处理中用来固化涂层的装置。
在其方法的方面，本发明包括以下诸步骤，首先，以与基底上夷平涂层的表面保持靠近的空间关系，定位一薄的柔性材料板，然后，致使板偏转以使板接触涂层表面的中心区域，但与其周缘间隔。接下来，在基底和板之间实现相对运动，直到后者完全面对面地夷平接触涂层的全部表面区域。在此状态中，涂层被固化，通常采用UV辐照或加热。较佳地，在固化的涂层和柔性板分离过程中，横贯后者形成一压差，以便首先将板与固化的涂层的周缘分离，随后，进行完全的分离。
在一实施例中，提供一固体的夷平的本体，其具有与柔性板匹配的夷平表面。或者，可采用合适水平的空气压力和真空来操作柔性的夷平的板，不需一固体的背衬的夷平本体。
附图的简要说明
图1是根据本发明的一优选的夷平装置的立体图，示出压盘插入到装置的一次真空腔室之前，支承用于优选夷平方法中的一弹性压盘的该装置的一机械臂；图2是类似于图1的视图，但示出使用处理中的该装置，弹性压盘插入到一次真空腔室内，后者处于关闭中；图3是示出优选的夷平装置的操作部件的分解的立体图；图4是夷平装置的局部的垂直截面图，其中有涂敷的基底，并处于夷平处理起动之前；图5是沿图4的线5-5截取的垂直截面图，并示出夷平装置的构造；图6是类似于图4的局部的垂直截面图，但示出涂敷的基底和光学平面板体之间夷平接触处理中的该装置；图7是类似于图6的视图，但示出涂敷的基底夷平后的该装置；图8是类似于图7的视图，但示出夷平的基底涂层和光学平面板体之间分离顺序处理中的该装置；图9是类似于图8的视图，但示出夷平的基底涂层和光学平面板体之间全分离后的该装置；图10是示出夷平处理中的初始步骤的示意图，其中，优选的光学平面板发生偏转；图11是示出夷平处理中的下一步骤的另一示意图，其中，全夷平接触建立在涂敷的基底和光学平面板体之间；
图12是示出夷平的基底涂层和光学平面板体之间分离顺序中的初始阶段的示意图；图13是类似于图12的视图，但示出分离顺序中的下一步骤；图14是类似于图13的示意图，且示出分离顺序中的最后步骤；图15是类似于图10的示意图，但示出一方法和装置，其中，在光学平面板初始偏转处理中，去除了光学平面板体；图16是类似于图15的视图，但示出基底涂层和光学平面板之间夷平接触处理中的方法和装置；图17是类似于图16的示意图，但示出在夷平基底涂层和光学平面板之间分离顺序处理中的初始步骤；以及图18是类似于图17的示意图，且示出分离顺序中的最后步骤。
具体实施例方式
图1-14的实施例现转向诸附图，图1示出根据本发明的一优选的夷平装置20。装置20一般地包括一支承框架22和一位于后者顶上的夷平组件24。夷平组件24包括一下部真空腔室26，其连同上部夷平单元28和一UV光固化组件30。全部装置20设计成有效地接触夷平涂敷在个别基底上的涂层，诸如微电子的、光电子的、光子的、光学的、平板显示器、微机电系统(MEMS)、生物芯片和传感器装置。
更详细地来说，支承框架22包括一底部32，其带有四个固定在其上的直立的刚性支承腿34。底板36附连到腿34的上端，并具有一对相对的管状导向件38和另一对侧向间隔的前管状导向件40。一传统的机械臂组件42通过偶联器44也固定在底板36上。组件42具有一枢转地安装的臂46，其终止在一对相对的弧形支承段48。底板36还支承重叠的活塞和气缸组件50、134。最后，一双活塞和气缸组件52固定在底板36的底侧，使其活塞杆54向上延伸通过前导向件40，其用途将在下面解释。
真空腔室26包括一环形直立的外腔室壁56，其具有一下表面58搁置在板36顶上，并通过周缘的夹具37固定在其上；一圆形的O形环60(见图5)用来在壁56和底板36之间实现真空密封。壁56装备有一邻近于其上部边缘的细长的横向入口通道62，其通向腔室26的内部。壁56的上部边缘的截面呈台阶形结构，并装备有一密封的O形环64。腔室26还具有一扇门66，其设计成有选择地关闭入口通道62，以便允许在腔室内建立真空状态，并允许基底插入和移去。具体来说，门66包括一气动的致动器68、偶联器70以及与侧壁56的形状一致的弧形段72。一周缘的垫片74(见图5)设置在弧形段72的内面上，用于密封的目的。如图1、2和5清晰地所示，门66被支承以便通过活塞杆54有选择地作垂直移动运动，这样，组件52一致动，门66从图1的位置移动到图2的位置，由此，密封住入口通道62。门66在组件52致动后垂直地移动，然后，在组件68致动后水平地移动。或者，当组件52被致动而下降门66时，入口通道62被打开(见图1)。
夷平单元28包括多个部件，其操作后可接触夷平位于基底78的一表面上的涂层(见图10)。单元28结合真空腔室26进行操作以实现该夷平处理。一般地来说，夷平单元28包括一平的光学组件80，其由对于UV透明的光学平面板或块体82组成，块体82具有一下部的光学平表面84，以及光学平面材料的薄的柔性板片86，后者被板支承88所支承；一支承组件90位于板支承88下面并可操作而支承和保持带有靠近板片86的涂层76的基底78。
更详细地来说，块体82呈一圆形结构，具有一径向放大的上部92和一终止在光学平表面84的悬置的部分94。块体82被支承在一互补的环形头96内，该环形头也具有一螺纹的端口98和一密封环99。一固定环100具有一对向外突出的的相对的耳朵102，该固定环定位在块体82顶上并通过螺钉104连接到环形头96，由此将块体82固定到位。板支承88包括一对相对的上和下夹紧环106、108，它们接纳和支承板86。具体来说(见图4)，上环106包括一环形悬置肋110，而第二环或下环108具有一接纳肋110的匹配的槽112。板支承88和板86定位在壁56的台阶形上部边缘内，使下环108与密封O形环64接合。
考虑图5，例如，可以认识到腔室26与板86的一面连通，而壁56形成腔室26，其邻近于和连通于板86的下面。然而，另一腔室113形成在位于O形环99下方的头96的内表面和块体82之间。如图所示，端口98与该腔室113连通。
腔室26内的支承组件90包括一弧形的大致呈C形环形状的本体114，其尺寸适于支承基底76。本体114通过两个气动活塞和气缸组件116可有选择地移动，活塞各具有一杆118偶联到本体114的底侧。如图5所示，各组件116固定到底板36的上面。
此外，组件90包括一圆形真空卡盘120，卡盘120包括一环形的上真空表面122和一与表面122连通的中空的中心真空螺钉124。卡盘120支承在一钻孔的块体126上，该块体接纳螺钉124的下端。块体126包括一L形真空通道128，其终止在一配件130内。一柔性的气动软管132固定到配件130并通过如图所示的底板36，以便连接到一真空源(未示出)。块体126和卡盘120借助于活塞和气缸组件134可在腔室26内垂直地移动，并通过偶联器127可操作地固定到块体126的下端。块体126和卡盘120的往复运动由固定到底板36的一对间隔的直立杆136导向。如图4清晰地所示，块体126具有侧向延伸的部分138，其各装备有一滑动套筒140，以确保块体126光滑地作上下往复运动。
在本发明的优选实施例中，利用一弹性的压盘142，其呈圆形结构并适于躺在卡盘120的表面122上。压盘142包括一具有一悬置的周缘唇146的最下面的底板144，连同一弹性的上垫148。如图5清晰地所示，压盘142的尺寸适于互补地配合在卡盘120的表面122上。
一螺纹的端口150设置通过底板36。一真空泵(未示出)通过软管132可操作地偶联到端口150，软管的用途有待描述。此外，另一气动软管(未示出)固定到设置在头96内的端口98，以便交替地抽吸一真空和注入正压空气。
为了允许打开装置20，上夷平单元28、UV灯承载组件30，以及由此承载的结构有选择作垂直移动；这允许变换出板支承88。为此，设置一对细长的垂直定向的杆152，它们通过紧固件154偶联到固定器100的耳朵102；杆152向下延伸通过对应的导向件38到达活塞和气缸组件50下方的一点。一横杆156在杆间延伸并在杆的下端互连杆152。一形成组件50一部分的活塞杆158固定到横杆156。可以有选择地致动组件50以便提升和下降固定器100。装置20的打开和关闭位置分别显示在图1和2中。
光固化组件30定位在固定器100的上方，并包括一间隔环160，间隔环160通过螺钉162附连到固定器100。最后，一UV灯箱164连接到间隔环160。灯箱164具有一可选择地进行操作的UV光源，其引导UV光向下通过光学平面块体82和光学平面板86，它们将在下文中描述。
整体装置20还设置有传统的控制电路，用来监视和控制夷平操作。这样的控制电路包括一真空传感器、压力传感器，固定在底板36的螺纹端口166(见图5)内的气体供应(未示出)、各种其它的位置和状态传感器，以及编程的微处理器控制器。该设备和其使用/编程在本技术领域内的技术人员在内是公知的。
操作现将描述装置20的夷平操作。首先将假定装置处于图1的位置，即，组件50已被致动而打开装置20，这样，头96和其承载的结构在腔室26上方间隔开。再者，支承114和卡盘120处于其下降的位置。在装置20的该定向中，一承载柔性板片86的板支承组件88定位在带有接合密封64的环108的腔室壁56顶上。然后，致动组件50使头96下降，直到携带密封97的头96的底侧直接与上环支承106接合为止。接下来，一具有一涂层76的新基底78放置在C形本体114上，使涂层76面向上。然后，致动臂组件42使臂46转动，以使承载压盘142的支承段48通过入口通道62进入腔室26。压盘因此放置在真空卡盘120的表面122上。
接下来，分别通过活塞和气缸组件52的操作而延伸杆54以及气动致动器组件68的操作，将门66关闭，直到垫片74围绕入口通道62变得与壁结构保持环绕和密封的关系，因此，建立一关闭的腔室26。然后，通过软管132抽真空(通常从约685至750托)，以便将压盘142保持在卡盘120上。此时，通过端口150和通过头96的端口98在腔室26内抽真空，横贯板片86足以形成一压差，足以使板片86偏转，足以偏转板片朝向基底涂层76的区域C，同时，板片保持与其周缘区域P间隔开。一般来说，对于该优选的装置20，约从685至750托的真空通过端口150抽取，而从约635至710托的较低的真空通过端口98抽取。
在下一步骤中，致动组件134以将承载压盘142的卡盘120移动到图6和11的位置，即，夷平的位置，其中，涂层76完全接触板片86，后者完全地接合块体82的表面84。为了建立合适的夷平接触，卡盘120应对基底78施加约从1至90磅/平方英寸的压力。接下来，通过端口150和腔室26抽取的真空被释放，允许后者返回到大气压力，以使板片86从其偏转的状态中释放。
在卡盘120移动到完全夷平位置的过程中，板片86和表面84和/或压盘142之间夹带的任何气泡被驱除。此外，朝向全夷平位置的相继的运动包括板片86初始的偏转和随后的卡盘120的运动，业已发现该相继运动本质上加速夷平操作，同时给予上好的最终结果。
然后，在上述夷平接触处理中，致动灯组件30来固化涂层76。为此目的选定UV灯的波长，灯开亮状态的时间由被固化的涂层的特性决定，这些参数都为本技术领域内的技术人员熟知。
一旦涂层76合适地固化和夷平，则操作该装置20，从板片86中拆卸基底78和涂层76，并允许取回固化的基底并插入新的涂敷的基底。具体来说，在图7所示的下一步骤中，致动活塞和气缸组件116使支承114移动而与基底178接触以将其固定，同时，移去压盘142。接下来，致动活塞和气缸组件134以从基底78中抽出卡盘120和压盘142，通过软管132抽取的真空被释放。然后，门66相对于入口通道62移回到其关闭腔室的位置，这样，装置呈现图7的位置。接下来，再次致动组件134来提升卡盘120，直到其真空表面122与基底78直接接触为止。该定向显示在图8中。接下来，致动活塞和气缸组件116，将支承114移动到远离基底78的其下降位置。此时，真空通过软管132抽吸。通过引导正压空气通过头96的端口98，横贯板片86形成一合适的压差。通常，从约685至750托的真空通过软管132抽吸，而从约0.5至50psi的正压下的空气引导通过端口98。如图12清晰地所示，该组合形成这样一情形，其中，板片86远离块体82的表面84干净利落地抽去，同时，板片保持粘结在基底78的涂层76上。
下一步骤示于图13中，其中，可见一压差横贯板片86形成，其足以在周缘区域P处将板片86从涂层78中分离，同时，将这样的接触保持在中心区域C。这种情形的实现可通过略微地向下移动卡盘120，同时通过软管132保持真空，通过端口98供应对应的正压力。
最后的移去步骤包括移动卡盘120远离块体82。通过端口98抽取真空，这可确保板片86移回到与块体82的表面84全夷平接触，以使装置20作好准备以便重新开始夷平处理。
图15-18的实施例优选形式的装置20包括使用具有下夷平表面84的固体的夷平块体82。然而，本发明并不局限于此。即，使用正压空气和单独的真空，可以实现同样改进的操作特性，不需一固体的夷平块体。在图15-18中，该装置和方法显示为示意图的形式。一柔性的夷平板片88a设置有邻近的静止的支承114a和卡盘120a。如图所示，卡盘120a保持具有待夷平的涂层76a的基底78a。
在图15所示的夷平操作的第一步骤中，形成一压差而使中心区域C朝向涂层76a和基底78a弯曲。如结合第一实施例所述的那样，板片88a的中心区域C与涂层的对应区域接触。此时，由箭头168指示的正压空气引导朝向板片88a的上面，而(可供选择地)一真空可通过卡盘120a抽取。接下来，卡盘120a移入全夷平位置，附加的正压空气引导朝向板片88a的上面。这确保板片88a和涂层76a之间理想的全夷平接触。当然，在这样的接触处理中，涂层76a固化，通常采用UV辐照或热量。
图17示出第一步骤，利用板片88a上方正压空气和/或在板片88a下面抽取真空，可从现已固化的涂层76a中拆下板片88a。在任一情形中，板片88a的中心区域保持在中心区域C处与涂层76a接触，而涂层的周缘区域P与板片间隔。在最后步骤中(图18)，针对远离涂层76a的板片88a的面抽吸一负压，由此，从涂层76a中完全地分离板片88a，由此，定位该装置以备下一次夷平操作。
实例I在此实例中，使用装置20来夷平一具有光固化材料的沟壕的晶片。具体来说，一具有约1μm的沟壕结构的硅晶片用作为基底。晶片的特征密度从约4-96％的范围。通过在黄灯实验室中彻底地混合20克环氧树脂(D.E.R.354LV，Dow ChemicalCo.)，80克丙二醇一甲基醚(PGME，Aldrich Chemical Co.)，以及1.2克SarcatKI-85(Sartomer Chemical)，以此制备一光固化材料。然后，使用一0.2μm过滤器过滤该光固化材料，并储存在一干净的棕色瓶内。小于0.5μm厚度的光固化夷平材料的薄膜回转涂敷到硅沟壕晶片上。
在加工处理中，闭合的装置腔室排空到小于20托持续大约30秒以移去残余的溶剂。在夷平处理中，使用约68psi的力，持续300秒钟，基底压靠在特氟纶光学平表面上。在此时间过程中，使用UV光来固化涂层。在UV曝光之后，腔室加压到大气压，基底从光学平表面中分离，且基底从腔室中移去。
作为一比较，另一类似的沟壕晶片在相同的条件下涂敷以相同的材料。该参照的产品以同样的方式进行固化，例外的是，不使用加压的步骤。该对比的晶片使用一Tencor Alphastep Profilometer(轮廓曲线仪)测试其特征。横贯根据本发明的结构产品上测得约250的表面地形度。参照的晶片显现约7000的测量表面地形度。使用一扫描电子显微镜，来测量加压的夷平晶片的不同特征密度的区域内的夷平膜厚度。特征密度区域上的膜厚度测得约40％的特征密度差的最大值。不在沟壕上的结构顶上的膜厚度分为两个特征密度区域，约为0.45μm，厚度差约为0.012μm(120)。
实例II在此实例中，一热固化材料涂敷到一硅晶片上。该晶片首先用厚度约为1μm的二氧化硅膜涂敷进行制备。含有0.2至1μm直径的通孔和具有各种特征密度区域的图案形成到二氧化硅膜内。通孔的深度约为1μ。一热固化材料按实例I所述进行制备，例外的是，用1.0克的NacureSuperXC-A230催化剂(King Industries)代替Sarcat产品。该材料回转涂敷到硅通孔晶片上达约0.2μm的厚度。
涂敷的晶片转移到装置20，密封之后，该装置抽空到小于约20托持续约180秒以去除残余的溶剂。涂敷的基底使用68psi的力在60秒钟内压靠在光学平表面上。在此时间过程中，脉冲的UV/红外线加热光线照明通过光学平表面以固化夷平的材料(在至少约130℃的固化温度下保持120秒)。固化之后，腔室通气到大气，基底台下降，腔室门打开，取出基底以作特征测量。
夷平的通孔的晶片表面用一轮廓曲线仪测试其特征。夷平结构上的表面地形度测得小于100，横贯邻近特征密度区域的表面地形度测得小于300。使用一扫描电子显微镜，来测量不同特征密度的区域内的结构上的夷平膜厚度。测量两个特征密度区域。测量具有约0.3μm直径通孔间距约为0.5μm的区域内的结构顶上的膜厚度。还测量具有约0.3μm直径通孔间距约为1.75μm的区域内的结构顶上的膜厚度。测得的膜厚度分别约为0.19μm和0.21μm。
实例III在此实例中，光固化夷平材料由以下配方组成并彻底地混合，其包括5克Novolac环氧树脂(D.E.R.TM354LV，The Dow Chemical Company)，5克t-丁基缩水甘油醚(Aldrich)，以及0.6克50％的三芳基锍六氟环磷酸盐(光酸发生剂)溶液(Aldrich)。用于光酸发生剂溶液中的该溶剂是一反应性溶剂。该材料用0.2μm过滤器进行过滤。
一1.7μm的厚层的夷平材料涂敷到一6英寸硅晶片表面上，该表面用供货商建议的过程用一粘结促进剂APX-K1(Brewer Science，Inc.)进行处理。实施一标准的边缘除去处理，移去约5mm的边缘突缘。
该基底如上述实例那样放置在装置20内，并使用68psi的压力在30秒钟内压靠在光学平表面上。在此接触处理中，从水银-氙灯照明一连续的UV光通过光学平表面持续10秒钟以固化夷平的材料。然后释放压力，并从装置中取出晶片。一Dektak8(Veeco Metrology Group)用来测量夷平表面的粗糙度和夷平程度的特征。在原始基底结构的1μm高的部分上，发现约200的台阶高度。实现约98％的夷平程度，且在夷平材料中没有发现空隙。
实例IV在此实例中，使用空气压力代替光学平面块体82来进行固化材料的夷平。采用实例I的光固化材料和晶片。涂敷的基底放置在装置20内，腔室排空到小于20托持续大约30秒以移去残余的溶剂。在夷平处理中，使用约68psi的力，持续300秒钟，基底压靠在特氟纶光学平表面上。在表面由此保持与光学平面的膜接触的处理中，使用UV光照明通过膜持续10秒钟来固化夷平的材料。在夷平之后，腔室内的压力释放到大气，基底与膜分离并取出以测量其特征。
以相同的方式制备一参照的晶片，例外的是，它不经受空气压力的压迫步骤。根据本发明形成的晶片表面和参照的表面使用一轮廓曲线仪测试其特征。在根据本发明形成的基底中，横贯结构和横贯邻近特征密度区域测得约350的表面地形度。使用一扫描电子显微镜，来测量不同特征密度的区域内的夷平膜厚度。特征密度区域上的膜厚度测得约40％的特征密度差的最大值。不在沟壕上的结构顶上的膜厚度进入特征密度区域内，约为0.45μm，厚度差约为0.014μm(140)。参照的晶片横贯地形的结构显示一约7000的表面地形度。
权利要求
1.一种夷平涂敷在一基底上的可固化涂层的方法，所述涂层具有一表面，该表面具有带有一中心区域和一周缘区域的表面区域，所述方法包括以下诸步骤定位一薄的柔性板片以与所述表面保持靠近间隔开的关系；致使所述板片偏转，以使板片接触所述表面区域的中心区域，但与所述周缘区域间隔开；实现基底和板片之间的相对运动，直到板片基本上与所有所述表面区域面对面地夷平接触为止；固化所述表面涂层，同时保持所述夷平接触；以及所述固化步骤之后，分离所述板片和基底。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述板片是一夷平的板片。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述板片由特氟龙形成。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造成偏转的步骤包括横贯所述板片形成一压差的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，包括以下的步骤抓住所述板片的外边缘，以及形成所述的压差，以使一较大的压力抵靠远离所述涂层的所述板片的面而存在。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，包括在所述板片的相对面上形成真空状态的步骤，该真空水平对于邻近所述涂层的所述板片的面呈现较大。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实现运动的步骤包括以下的步骤移动所述基底朝向所述板片，以建立所述夷平接触。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，包括以下步骤提供一邻近远离所述涂层的所述基底的面的弹性压盘、以及移动所述压盘与基底接触。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下的步骤压迫所述基底和涂层抵靠所述板片以建立所述夷平接触。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，包括以下步骤在约1至90psi压力水平下，压迫所述基底和涂层抵靠所述板片。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固化步骤包括使所述涂层经受UV辐照的步骤。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述板片基本上对于UV辐照透明，所述固化步骤包括引导UV辐照通过所述板片的步骤。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离步骤包括以下的步骤首先移动所述基底远离所述板片，直到板片至少局部地从所述涂层中拆开，此后，横贯板片形成一压差，以便有效地完全从所述涂层中拆下板片。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括提供一邻近于远离所述涂层的所述板片的面的光学平面块体的步骤。
15.一夷平涂敷在一基底上的可固化涂层的装置，所述涂层具有一表面，该表面具有带有一中心区域和一周缘区域的表面区域，所述装置包括一支承，可操作地支承和保持一薄的柔性材料的板片；一支承组件，可操作地支承和保持带有靠近所述板片的所述涂层的所述基底；一压差组件，可操作地横贯所述板片的足够幅度形成一压差而使板片偏转，以使板片接触所述表面区域的中心区域，但与所述周缘区域间隔开，所述支承组件可移动以移动所述基底，使基底基本上在全部的所述表面区域上面对面地夷平接触所述板片；以及一在所述夷平接触处理中用来固化所述涂层的装置。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述支承包括一对环形的夹紧环，它们可操作而合作地夹紧和保持住所述板片的边缘。
17.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述安装组件包括一环状的本体，其尺寸适于接合远离所述涂层的所述基底的面的周缘，以及一与本体可操作地偶联的活塞和气缸组件，以便有选择地朝向和远离所述板片移动。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述安装组件还包括一可移动的压缩部件，以便可操作地压迫所述涂层与所述板片发生所述夷平接触。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述压缩部件包括一真空卡盘，所述卡盘可操作地偶联到一真空源。
20.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述压差组件包括壁结构，该壁结构形成一与远离所述涂层的所述板片的面连通的第一腔室，以及一与邻近所述涂层的所述板片的面连通的第二腔室。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，包括形成一真空端口的结构，端口与所述第一腔室连通，以便在其中形成真空状态。
22.如权利要求20所述的装置，其特征在于，包括形成一端口的结构，该端口与所述第二腔室连通，以便有选择地抽吸一真空或建立一正压。
23.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述安装组件还在所述涂层的所述固化之后可移动而将所述基底移出与所述板片的接触。
24.如权利要求15所述的装置，其特征在于，包括一光学平面块体，其定位在远离所述基底的所述板片的面的附近，在所述涂层和所述板片之间形成所述夷平接触的处理中，所述板片可与所述光学平面块体接合。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述光学平面块体可操作而以所述UV辐照透射通过其间。
26.如权利要求15所述的装置，其特征在于，包括一邻近于远离所述涂层的所述基底的面的弹性压盘，所述压盘可随所述安装组件移动。
27.一夷平涂敷在一基底上的可固化涂层的装置，所述涂层具有一表面，该表面具有带有一中心区域和一周缘区域的表面区域，所述装置包括一用来定位一薄的柔性材料的板片并与所述表面保持靠近的间隔开的关系的装置；一用来致使所述板片偏转、以使板片接触所述表面区域的中心区域、但与所述周缘区域间隔开的装置；一用来实现基底和板片之间的相对运动、直到板片基本上与所有所述表面区域面对面地夷平接触的装置；以及一用来固化所述表面涂层、同时保持所述夷平接触的装置。
全文摘要
提供一改进的装置(20)和方法，用来有效而高速地接触夷平诸如微电子器件之类的涂敷的可固化的基底，以实现非常高的夷平程度。装置(20)包括一夷平的单元(28)，其较佳地具有一光学平面柔性板片(88)和一背衬的光学平面块体(82)以及一固化组件(30)。在操作中，一具有一可夷平涂层(76)的基底(78)放置在真空腔室(26)内位于板片(88)和块体(82)下面。横贯板片(88)形成一压差，以使板片偏转而接触涂层(76)的中心区域C，由此，借助于支承(114)和真空卡盘(120)，涂层(76)与板片(88)和块体(82)全部地夷平接触；此时，利用组件(30)固化涂层(76)。固化之后，横贯板片(88)建立一压差，以便其后用来从涂层的周缘部分P中分离板片，然后，全面地分离板片(88)和涂层(76)。
文档编号B29C35/08GK1832813SQ200480019101
公开日2006年9月13日 申请日期2004年7月9日 优先权日2003年7月10日
发明者J·W·麦卡琴 申请人:部鲁尔科学公司