專利名稱：一種超微霧化噴涂方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體微觀結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)，更具體的說，本發(fā)明是一種可以提高 產(chǎn)能的化學(xué)品霧化噴涂加工工藝方法。
背景技術(shù)：
三維疊層封裝、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)封裝、垂直集成傳感器陣列以及臺(tái)面MOS 功率器件倒裝焊技術(shù)等IC集成封裝技術(shù)從2D向3D的轉(zhuǎn)變開發(fā)，要求在形貌起伏很大的 晶圓表面均勻涂布保護(hù)隔離介質(zhì)層(例如光致抗蝕劑、液態(tài)光成像阻焊劑等)，傳統(tǒng)的旋 轉(zhuǎn)涂膠方法適合在平坦表面均勻涂布光刻膠，很難滿足晶圓三維微結(jié)構(gòu)的要求，霧化噴 涂技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。現(xiàn)有霧化噴涂技術(shù)中，預(yù)加工的晶圓有2種加工方式一是通過噴嘴在旋轉(zhuǎn)晶 圓上掃描，利用掃描速度和晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化，使霧化液體顆粒噴敷在晶圓表面，這 種方式變量多、難控制，從而造成表面均勻性不好；另一種方式是通過一個(gè)噴嘴在晶圓 上方來回“之”字型掃描進(jìn)而涂覆整個(gè)晶圓，這種方式均勻性較好，但是生產(chǎn)產(chǎn)率大大 降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種超微霧化噴涂方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的表面 均勻性不好，生產(chǎn)率較低等問題。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種超微霧化噴涂方法，兩個(gè)或兩個(gè)以上噴嘴同態(tài)沿X-Y軸做二維掃描運(yùn)動(dòng)， 將霧化后化學(xué)液涂覆于整個(gè)晶圓，旋轉(zhuǎn)晶圓，進(jìn)行第二次噴涂，再重復(fù)旋轉(zhuǎn)噴涂，直到 達(dá)到目標(biāo)厚度。所述的超微霧化噴涂方法，噴嘴是超聲波噴嘴或者二流體噴嘴，化學(xué)液超微霧 化，霧化后液體顆粒的直徑在0.1-200微米，霧化后液體小顆粒在加壓氣體的作用下加速 噴向晶圓表面，晶圓處于加熱狀態(tài)，使化學(xué)品粘附于晶圓表面。所述的超微霧化噴涂方法，氣體壓力控制在0.5-1.5巴之間。所述的超微霧化噴涂方法，晶圓在被噴涂時(shí)處于加熱狀態(tài)，加熱溫度控制在 50-120°C。所述的超微霧化噴涂方法，晶圓在被噴涂時(shí)處于固定狀態(tài)。所述的超微霧化噴涂方法，噴嘴位于待噴涂晶圓的垂直上方，噴嘴離待噴涂晶 圓的距離在15-30毫米范圍內(nèi)。所述的超微霧化噴涂方法，晶圓旋轉(zhuǎn)角度取30°的整倍數(shù)。所述的超微霧化噴涂方法，流進(jìn)各噴嘴的液體流量控制在l-Sml/min。所述的超微霧化噴涂方法，噴嘴沿Y軸方向的掃描間距控制在4-lOmm范圍 內(nèi)，噴嘴沿X軸方向的掃描速度控制在40-180mm/min。
所述的超微霧化噴涂方法，噴嘴之間的距離S^R+D，R為晶圓的半徑，D為噴 嘴在晶圓上形成斑圈的大小。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明采用兩個(gè)或兩個(gè)以上噴嘴同時(shí)工作的方式，大幅度提高產(chǎn)率。單噴嘴 涂覆，產(chǎn)率是7-8片/小時(shí)，采用雙噴嘴產(chǎn)率可達(dá)15片/小時(shí)，產(chǎn)率隨著噴嘴的增加可 近乎成倍提高。2、本發(fā)明的噴嘴可采用二流體噴嘴，成本降低，適用于更多的化學(xué)品，且不易 堵塞，便于維護(hù)。3、本發(fā)明各噴嘴的液體、氣體采用獨(dú)立管道供給，互不干擾，可保證精度。4、本發(fā)明噴嘴工作時(shí)晶圓處于加熱狀態(tài)，可使附著于晶圓的液體迅速固化，防 止液體流動(dòng)，使尖角有涂層覆蓋且凹槽處不堆積過厚涂層，提高涂層均勻性。5、本發(fā)明可以提高產(chǎn)率，提高涂層均勻性，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上噴嘴同態(tài) 超微霧化噴涂。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的待噴涂晶圓的俯視圖。圖2是圖1中所示晶圓A-A剖面線的剖面示意圖。圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的掃描示意圖。圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的液體供應(yīng)管路圖。圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的氣體供應(yīng)管路圖。圖中，301、X軸；302、Y軸；303、第一噴嘴；304、第二噴嘴；305、噴嘴 之間的距離S; 306、晶圓；307、軌跡；308、Y軸方向的掃描間距P; 309、移動(dòng)塊； 401、化學(xué)品罐；402、流量控制泵；403、第三噴嘴；501、調(diào)壓閥；502、壓力表； 503、第四噴嘴；504、開關(guān)。
具體實(shí)施例方式參考非限定性實(shí)施方案可以更全面的說明本發(fā)明及其各種特征和優(yōu)點(diǎn)，這些實(shí) 施方案示例在附圖中，并詳述在下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案的說明中。本發(fā)明用超微霧化噴涂法加工微觀結(jié)構(gòu)(例如微電子結(jié)構(gòu))，這些結(jié)構(gòu)一般是 刻蝕而成。涂層作為掩膜用于保護(hù)這些結(jié)構(gòu)，至少要使其不會(huì)受到后續(xù)工藝中所用化學(xué) 品很大的影響。圖1是本優(yōu)選實(shí)施案例中待噴涂晶圓的俯視圖。圖2是圖1中所示晶圓A-A剖 面線的剖視圖，晶圓表面凹凸不平。兩個(gè)或兩個(gè)以上噴嘴同態(tài)沿X-Y軸做二維掃描運(yùn)動(dòng)，將霧化后化學(xué)液涂覆于整 個(gè)晶圓，旋轉(zhuǎn)晶圓，進(jìn)行第二次噴涂，再重復(fù)旋轉(zhuǎn)噴涂，直到達(dá)到目標(biāo)厚度，形成保護(hù) 隔離介質(zhì)層。如圖3所示，X軸301固定不動(dòng)，Y軸302可在X軸301上平動(dòng)且速度可調(diào)； 兩個(gè)相同的噴嘴第一噴嘴303和第二噴嘴304固定在Y軸302的移動(dòng)塊309上，兩個(gè)噴 嘴之間的距離S用305表示。第一噴嘴303和第二噴嘴304沿軌跡307在晶圓306上方做同步掃描運(yùn)動(dòng)，Y軸方向的掃描間距P用308表示。第一噴嘴303和第二噴嘴304同 時(shí)同態(tài)工作，第二噴嘴304的最后掃描軌跡和第一噴嘴303的最開始掃描軌跡接合即完成 噴涂一次。根據(jù)晶圓的三維結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)晶圓一定角度，進(jìn)行第二次掃描，直至達(dá)到目標(biāo)厚度。本發(fā)明中，同態(tài)是指所有噴嘴的各項(xiàng)工藝參數(shù)相同，包括進(jìn)入噴嘴的化學(xué)品 流量、進(jìn)入噴嘴的氣體壓力、噴嘴的超聲波能量控制、噴嘴距晶圓的高度、噴嘴在X方 向的速度、噴嘴在Y軸方向的掃描間距。本發(fā)明中，噴嘴的數(shù)量取決于待噴涂晶圓的尺寸或數(shù)量或分布，噴嘴是超聲波 噴嘴或者二流體噴嘴，化學(xué)液超微霧化，霧化后液體顆粒的直徑在0.1-200微米范圍內(nèi) (本實(shí)施例為20微米)，霧化后液體小顆粒在加壓氣體的作用下加速噴向晶圓表面，晶圓 處于加熱狀態(tài)，使化學(xué)品迅速粘附于晶圓表面。本發(fā)明中，噴嘴位于待噴涂晶圓的垂直上方，離待噴涂晶圓所在平面的垂直距 離在15-30毫米范圍內(nèi)(本實(shí)施例為22毫米)，誤差在1毫米范圍內(nèi)。本發(fā)明中，晶圓每次旋轉(zhuǎn)角度可取30°的整倍數(shù)(本實(shí)施例為60° )，具體取決 于晶圓的三維結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，流進(jìn)各噴嘴的液體流量控制在l-8ml/min(本實(shí)施例為3ml/min)，誤 差控制在0.5ml/min范圍內(nèi)；噴嘴內(nèi)徑在0.1-1毫米范圍內(nèi)(本實(shí)施例為0.5毫米)。本發(fā)明中，Y軸方向的掃描間距P控制在4-10毫米范圍內(nèi)(本實(shí)施例為6毫 米)，具體取決于噴嘴在晶圓上形成斑圈直徑的大小D。斑圈直徑D是指噴嘴固定不動(dòng)， 化學(xué)液經(jīng)噴嘴超微霧化后噴涂在晶圓上形成的近乎圓形圖案的直徑。本發(fā)明中，噴嘴之間的距離S^R+D。R為晶圓的半徑，本實(shí)施例中晶圓的半徑 R= 100毫米；D為斑圈直徑，本實(shí)施例中斑圈直徑D在3-30毫米范圍內(nèi)。本發(fā)明中，噴嘴沿X軸的掃描速度控制在40-180mm/min (本實(shí)施例為IOOmm/ min) ο本發(fā)明噴嘴有氣體和液體兩管路，液體經(jīng)噴嘴霧化成微小液體顆粒，在進(jìn)入噴 嘴的加壓氣體作用下加速噴向晶圓，覆蓋晶圓的尖角和凹槽。如圖4所示，液體供應(yīng)管路包括化學(xué)品罐401、精確流量控制泵402、第三噴嘴 403，化學(xué)品罐401分別通過管路依次連接精確流量控制泵402和第三噴嘴403。工作時(shí)， 兩個(gè)精確流量控制泵402設(shè)置流量相同，同開同閉，確保流入兩個(gè)第三噴嘴403的液體狀 態(tài)相同。如圖5所示，氣體供應(yīng)管路設(shè)有調(diào)壓閥501、數(shù)顯壓力表502、第四噴嘴503、開 關(guān)504，氣罐分別通過管路依次連接調(diào)壓閥501、開關(guān)504、第四噴嘴503，調(diào)壓閥501連 有數(shù)顯壓力表502。調(diào)壓閥501用來調(diào)節(jié)氣體壓力大小，壓力表502實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)入第四噴 嘴503的壓力大小，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥501使兩個(gè)壓力表502數(shù)值相同，開關(guān)504用來控制氣體 的供給和停止。本發(fā)明中，有加壓氣體作用于霧化后液體顆粒，使顆粒加速噴向待涂晶圓表 面，氣體壓力控制在0.5-2.5巴(bar)之間(本實(shí)施例為1.6巴)。本發(fā)明噴嘴工作時(shí)，晶圓在被噴涂時(shí)處于加熱狀態(tài)，有效防止液體小顆粒的流 動(dòng)，加速水分的揮發(fā)，使化學(xué)品迅速粘附于晶圓表面，加熱溫度控制在50-120°C (本實(shí)施例為80°C )，取決于噴涂化學(xué)品。本發(fā)明噴嘴工作時(shí)，晶圓在被噴涂時(shí)處于固定狀態(tài)，防止晶圓在加壓氣體的影 響下發(fā)生漂移，固定方式取決于被涂晶圓的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，本發(fā)明采用兩個(gè)或兩個(gè)以上噴嘴同時(shí)工作的方式，大幅度提高產(chǎn) 能。通過調(diào)節(jié)液體流速、氣體壓力大小、掃描速度等參數(shù)來優(yōu)化涂層均勻性。當(dāng)結(jié)合下述說明及附圖考慮時(shí)，本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點(diǎn)及其他特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì) 更容易理解。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述說明雖然涉及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案及許多具體細(xì) 節(jié)。但是，這些都是示例性的，而非限定性的。在不背離本發(fā)明原理的情況下，可以在 本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)做出許多變化和改進(jìn)，本發(fā)明包括所有這些變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種超微霧化噴涂方法，其特征在于兩個(gè)或兩個(gè)以上噴嘴同態(tài)沿X-Y軸做二維 掃描運(yùn)動(dòng)，將霧化后化學(xué)液涂覆于整個(gè)晶圓，旋轉(zhuǎn)晶圓，進(jìn)行第二次噴涂，再重復(fù)旋轉(zhuǎn) 噴涂，直到達(dá)到目標(biāo)厚度。
2.按照權(quán)利要求1所述的超微霧化噴涂方法，其特征在于噴嘴是超聲波噴嘴或者 二流體噴嘴，化學(xué)液超微霧化，霧化后液體顆粒的直徑在0.1-200微米，霧化后液體小顆 粒在加壓氣體的作用下加速噴向晶圓表面，晶圓處于加熱狀態(tài)，使化學(xué)品粘附于晶圓表
3.按照權(quán)利要求2所述的超微霧化噴涂方法，其特征在于氣體壓力控制在0.5-1.5 巴之間。
4.按照權(quán)利要求2所述的超微霧化噴涂方法，其特征在于晶圓在被噴涂時(shí)處于加 熱狀態(tài)，加熱溫度控制在50-120°C。
5.按照權(quán)利要求2所述的超微霧化噴涂方法，其特征在于晶圓在被噴涂時(shí)處于固 定狀態(tài)。
6.按照權(quán)利要求1所述的超微霧化噴涂方法，其特征在于噴嘴位于待噴涂晶圓的 垂直上方，噴嘴離待噴涂晶圓的距離在15-30毫米范圍內(nèi)。
7.按照權(quán)利要求1所述的超微霧化噴涂方法，其特征在于晶圓旋轉(zhuǎn)角度取30°的整倍數(shù)。
8.按照權(quán)利要求1所述的超微霧化噴涂方法，其特征在于流進(jìn)各噴嘴的液體流量 控制在 l_8ml/min。
9.按照權(quán)利要求1所述的超微霧化噴涂方法，其特征在于噴嘴沿Y軸方向的掃描 間距控制在4-10mm范圍內(nèi)，噴嘴沿X軸方向的掃描速度控制在40_180mm/min。
10.按照權(quán)利要求1所述的超微霧化噴涂方法，其特征在于噴嘴之間的距離 S>R+D, R為晶圓的半徑，D為噴嘴在晶圓上形成斑圈的大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體微觀結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)，更具體的說，本發(fā)明是一種可以提高產(chǎn)能的化學(xué)品霧化噴涂加工工藝方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的表面均勻性不好，生產(chǎn)率較低等問題。利用超聲波或者二流體噴嘴，兩個(gè)或兩個(gè)以上噴嘴同態(tài)沿X-Y軸做二維掃描運(yùn)動(dòng)，將霧化后化學(xué)液涂覆于整個(gè)晶圓，旋轉(zhuǎn)晶圓，進(jìn)行第二次噴涂，再重復(fù)旋轉(zhuǎn)噴涂，直到達(dá)到目標(biāo)厚度。本發(fā)明采用兩個(gè)或兩個(gè)以上噴嘴同時(shí)工作的方式，大幅度提高產(chǎn)能，通過調(diào)節(jié)液體流速、氣體壓力大小、掃描速度等參數(shù)來優(yōu)化涂層均勻性。
文檔編號(hào)B05C9/14GK102019264SQ20101056605
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者宗潤(rùn)福, 汪明波 申請(qǐng)人:沈陽芯源微電子設(shè)備有限公司