半导体晶片的旋转涂胶方法_2

文档序号:9677076阅读:来源:国知局
;同时,涂胶头在竖直方向上与晶片203并不接触,二者存在一段竖直距离,这样能够避免划伤晶片203。
[0032]图3包括(a)、(b)两幅图,展示了利用本发明方法进行涂胶时,涂胶头304与晶片301的相对位置关系。在本发明方法中,无论是首次涂胶工序还是再次涂胶工序,涂胶头304与晶片301的中心0302都是存在一个水平距离r的,为了加以区分,权利要求书中将首次涂胶工序中的水平距离标记为rl,再次涂胶工序中的水平距离标记为r2。应当注意的是,首次涂胶中的rl和再次涂胶中的r2并不一定相等,而是可以根据光刻胶的粘度、出胶流速及晶片转速具体确定;例如,使用JSR THB-151N型光刻胶时,该胶的粘度在3900±200cPs,如果出胶流速为30ml/min,晶片301的转速为50RPM,此时可以将r设置为5mm。另外,涂胶头304相对于晶片301还存在一定的高度H,该高度Η —般设置在5mm至30mm左右,可以保证涂胶头304不会划伤晶片301,流量也会比较稳定。
[0033]涂胶时,只需将涂胶头304移动到合适的高度Η以及合适的水平距离r位置,将涂胶头304保持在该位置持续滴胶,并控制晶片301的旋转速度,进而就会在晶片301表面形成一圈环形带状的胶液303。环形带状的胶液303滴落到晶片301后,会由于张力和流动性作用部分向两边扩散,而滴胶过程一直持续,造成环形带状的胶液303中间厚两边薄;不过不用担心,后续在晶片301的旋转作用下,环形带状的胶液303会被进一步甩开为一个圆形,并逐渐摊平至整个晶片301的表面,构成晶片301表面的胶层。上述胶层的形成过程在首次涂胶工序和再次涂胶工序中是相同的,进一步地,在涂够足量的胶液后,通过增大晶片301的旋转速度,来达到甩胶的目的,甩去多余的胶液,并形成第一胶层或第二胶层。利用这种偏心涂胶的方式,能够保证涂胶后晶片301上的胶层除了边缘位置处以外,其他各处的胶层基本均一,而不会因为中心0302处的离心力小而导致晶片301中心0位置处的胶层出现胶峰。另外,在涂胶过程中,对首次涂胶工序中的rl和再次涂胶工序中的r2是有一个范围的,首先应该确保偏心,其次应该保证涂胶头304的位置不应该超出至晶片301以外,即不超过相应晶片301的半径R(包括6英寸晶片、8英寸晶片和12英寸晶片);且1*1和r2还应该是一个定值,否则还将引入涂胶头304复杂的运动问题,导致涂胶后晶片301表面形成的胶层厚度的均匀性难以控制。
[0034]更具体地说,r (也即rl或r2)的范围可以在1mm彡r彡50mm的区间内选取。小于50mm是因为,如果r太大,晶片301旋转所形成的胶层可能不一定摊平为圆形并覆盖整个晶片301,而有可能仅仅是一个很大的圆环形胶层,这样的胶层不是工艺所期望达到的。而大于1mm是因为实际使用的涂胶头304总是会具有一定口径的。涂胶头304的口径可以在3mm-10mm的范围内选取会比较适宜,这样流量不会太小,滴落后胶液的形状也能更接近环形带状。
[0035]根据前述内容,可以解决原来技术造成的“W”形貌在晶片中心0位置处的胶峰问题,但位于晶片边缘处的胶峰仍然存在。下面将通过图4介绍消除“W”形貌位于晶片边缘处的胶峰的方法,以最终获得胶层均匀性良好的晶片。
[0036]为了解决这一问题,需要先对晶片进行减薄处理,使晶片边缘处的第一胶层产生圆环形凹陷的形貌,具体来讲,减薄处理可以采用洗边工艺予以实现。图4中展示了晶片403在首次涂胶工序中涂敷了第一胶层404后,又经过减薄处理的工作示意图。晶片403由支撑基座401上的真空吸盘402固持,继续绕轴旋转。在晶片403靠近边缘位置处的上方,设置有洗边喷嘴405,洗边喷嘴405向第一胶层404喷射洗边液。洗边液可以是溶解性的,即能够溶解第一胶层404的胶液;也可以是反应性的,即能够与第一胶层404的胶液发生反应;总之,可以消耗掉一部分第一胶层404的胶液,改变第一胶层404的形貌。由于减薄处理需要改变第一胶层404的形貌,所以对洗边喷嘴405还是有一定技术要求的。其喷射速度宜控制在15ml/min-50ml/min,这样能够形成一定的冲击力,且不致打坏晶片403 ;另外,其喷出的洗边液的形状最好为细长条形的液柱,液柱的直径控制在0.2mm-0.5mm之间,这样产生的压强效果会比较理想。
[0037]具体来讲,由于洗边喷嘴405的冲洗,第一胶层404变得不均匀了,表现为:第一胶层404在晶片403边缘位置处形成了一圈圆环形凹陷,其深度为h,宽度为d。由此,第一胶层404在其他位置处的胶层厚度平整均一,而在圆环形凹陷位置处的胶层厚度要比其他位置处的胶层厚度薄。其中,圆环形凹陷的深度h和宽度d可以通过调节减薄处理的时间、以及洗边喷嘴405的位置和角度进行控制。
[0038]另外,尽管洗边工艺是半导体行业中已经存在的一种成熟,但在本发明中其作用有别于传统的洗边工艺。传统洗边工艺为一般的清洗手段,在晶片遍历过各种涉及到化学试剂的处理工艺后,通常都会进行洗边工艺的处理,以防止化学药剂残留在晶片边缘,对后续工艺造成污染;总之,其目的主要在于清洁晶片,细分可属于洗边清洁工艺。而在本发明中,洗边工艺的作用主要在于消耗掉部分第一胶层404的胶液,改变第一胶层404的形貌,为后续第一胶层404与第二胶层互补创造条件,而非单纯的出于清洁目的,因此可以将其细分为洗边减薄工艺。
[0039]洗边减薄完成后,接下来将进行再次涂胶工序,其涂胶过程与首次涂胶工艺相类似,同样需要经历偏心滴胶和甩胶的过程才能形成第二胶层。由于第一胶层经过减薄处理后,位于晶片边缘处圆环形凹陷的存在,原本会富余并堆积为“W”形貌位于晶片边缘处的胶峰,恰好填补了第一胶层的圆环形凹陷,第一胶层与第二胶层发生互补,从而第一胶层和第二胶层整体上最终形成了表面平坦、各处厚度均一的近乎水平面般的均匀性极佳的胶层形貌,进而实现了发明目的。
[0040]同时,在整个涂胶过程中,对晶片转速的控制也会影响到涂胶效果。具体可采用下列参考范围:
[0041]首次涂胶工序和再次涂胶工序中都包括了涂胶过程和甩胶过程,由于涂胶的过程基本相同,所以这两个过程在两道工序之中可以选用的参考范围也相同,即在涂胶过程中,晶片的转速控制在20RPM — 300RPM之间;而在甩胶过程中,有必要将晶片的转速提高至100RPM—7000RPM,以获得更大的离心力。另外,在减薄处理过程中国,晶片的转速可以控制在300RPM — 1500RPM之间。转速的控制与选用的胶液类型有关,应当根据具体情况进行判断和选择。
[0042]进一步地,由于半导体工艺技术密集程度很高,通常都要求自动化,所以本发明涂胶方法的实施通常会利用带有计算机的涂胶设备来实现。
[0043]下面将对本发明的【具体实施方式】进行阐述:
[0044]图5-7展示了本发明第一【具体实施方式】在各工序阶段的工作示意图。涂胶过程需要遍历首次涂胶工序、减薄处理和再次涂胶工序。其中,图5的(a)图和(b)图展示了首次涂胶工序中涂胶头504喷出的胶液形成第一胶层507的过程。
[0045]该实施方式中所使用的胶液更具体的说,是光刻胶505。涂胶开始时,先将涂胶头504移动的相应位置,调整好涂胶头504距离晶片503的高度Η以及其与中心0的水平距离rl,使H = 5mm, rl = 25mm ;另外,所选取的涂胶头504的口径为X, X = 3mm。然后开动涂胶设备,使晶片503绕轴506以20RPM的转速旋转,并开始滴胶。随着涂胶过程的进行,晶片503表面的光刻胶505呈现出中间厚、两边薄的环形带状的形貌,同时,由于晶片503旋转产生的离心力逐渐将环形带状的光刻胶505摊平为圆形,并覆盖整个晶片503的表面。当晶片503已经覆盖了足够多的光刻胶505后,停止涂胶过程。之后,加速旋转晶片503,使其转速达到100RPM以甩去多余的光刻胶505并形成如(b)图所示的第一胶层507,此时晶片503上的第一胶层507除边缘位置处偏厚外,其他各处厚度均匀。<
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