專利名稱：用于在微電子制造期間涂覆基板外邊緣的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明廣泛地涉及用于在微電子制造期間將涂層成分向著基板邊緣引導(dǎo)并使其覆蓋基板邊緣的擋板。
背景技術(shù)：
諸如集成電路和微電機(jī)(MEMs)器件等微電子器件典型地通過在基板上涂覆涂層并將這些層形成為特定器件設(shè)計所需的形狀和大小而形成。這些層典型地通過將液體成分旋涂在基板上形成，然而涂層通常不會流向基板邊緣并覆蓋基板邊緣，這就使得基板邊緣不受保護(hù)。這些基板隨后經(jīng)歷蝕刻和拋光處理。這些是相對嚴(yán)苛的處理。結(jié)果，涂層通常會在其邊緣處經(jīng)歷升高問題，即涂層的邊緣被拉離基板。這就使得基板的邊緣得不到保護(hù)并且容易在隨后的處理條件中受損?；逋ǔ⒆兊酶〔⒁子谄屏押蛿嚅_。這導(dǎo)致晶片成品率的降低，因而增加了成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過廣泛地提供一種新穎的擋板來克服這些問題，該擋板用于在將成分涂到基板上期間影響該成分的流動并將該成分導(dǎo)向基板的邊緣并使其覆蓋基板邊緣且可能地覆蓋基板的背側(cè)。
更具體地，該擋板優(yōu)選地包含構(gòu)造成環(huán)形的板身，其中該板身包括限定一開口并被構(gòu)造將成分流導(dǎo)向基板邊緣的內(nèi)邊壁。該邊壁包含垂直表面、與該垂直表面相耦合的彎曲側(cè)壁以及與該彎曲側(cè)壁相耦合的唇邊。
在使用中，定位該擋板和基板使得基板邊緣靠近，但優(yōu)選地并不接觸擋板邊壁。隨后經(jīng)由典型的旋涂工藝，利用離心力使得成分流至基板的外圍并由此朝向擋板流動而向?qū)⒃摮煞滞康交迳稀醢暹叡谑沟迷摮煞指采w基板邊緣。隨后該晶片就能夠承受進(jìn)一步的處理(例如，烘干/固化、蝕刻以及進(jìn)一步的涂層等等)
圖1是描繪了與現(xiàn)有技術(shù)工藝相關(guān)聯(lián)的問題的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的擋板的立體圖；圖3是沿著圖2的擋板的線3-3所取的橫截面圖；圖4是示出利用本發(fā)明的擋板的涂覆工藝的示意圖；圖5是描繪了原始硅晶片的邊緣視圖的掃描電子顯微鏡(SEM)照片；圖6a是示出了在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)工藝涂覆了保護(hù)材料之后的硅晶片的邊緣的SEM；圖6b是圖6a的邊緣的放大圖；圖7是描繪了圖6a的晶片在經(jīng)歷了濕法蝕刻處理之后得到的“刀口”的SEM；圖8a是示出了在使用本發(fā)明的擋板涂覆了保護(hù)材料之后的硅晶片的邊緣的SEM；圖8b是圖8a的放大圖，它示出了晶片上的保護(hù)涂層的邊緣；圖9是描繪了圖8a的晶片在經(jīng)歷了濕法蝕刻處理之后的邊緣的SEM；圖10是示出了一晶片在涂覆了保護(hù)材料之后的背面；圖11是在經(jīng)歷了濕法蝕刻處理之后的圖10晶片的SEM；圖12是圖11的SEM的放大圖；以及圖13是示出了在蝕刻之后并在已經(jīng)去除了保護(hù)涂層之后圖9-12的晶片的背面的SEM照片。
具體實施例方式
圖1示出了一種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的工藝。提供了一種具有邊緣12的基板10。保護(hù)材料14經(jīng)由分布噴嘴16涂到基板10上并經(jīng)旋涂工藝形成為膜18。隨后基板10在熱板20上被加熱并經(jīng)歷進(jìn)一步的處理。如圖1所示，膜18未覆蓋邊緣12，于是就使其在隨后的諸如濕法蝕刻等處理步驟中得不到保護(hù)。
根據(jù)本發(fā)明的擋板用它的新穎設(shè)計克服了這一問題。參見圖2和圖3，提供了擋板22。擋板22包含環(huán)形基座24和支承件26。環(huán)形基座24分別包括上表面28和下表面30以及周圍的外邊緣32和內(nèi)邊緣34。上表面28隨著它接近邊緣34略朝表面30傾斜。
內(nèi)邊緣或邊壁34限定一開口36。邊緣34包括垂直表面38和下唇邊40。垂直表面38和外邊緣32彼此基本平行。垂直表面38和唇邊40由一曲線或彎曲側(cè)壁42連接。應(yīng)該理解下唇邊40延伸超過垂直表面38，然而這一距離應(yīng)該被限制成允許成分在彎曲側(cè)壁42內(nèi)集中，但仍然允許成分漏過下唇邊40。于是，“L”的長度應(yīng)該是“l(fā)”的長度的約1.5至4倍，并且更為優(yōu)選地是約2至3倍，其中如圖3所示“l(fā)”是從彎曲側(cè)壁42的最內(nèi)點(即，頂點)到從垂直表面38向下表面30垂直延伸的線44的距離，而“L”是從線44到下唇邊40的末端46的距離。
唇邊40包括優(yōu)選地朝下表面30方向向下傾斜的上唇邊表面48。上唇邊表面48與優(yōu)選地0傾斜的水平線之間的傾斜角優(yōu)選地為約1至15°，并且更優(yōu)選地為約2至10°。
擋板22的支承件26包含直立件50和凸緣52，而凸緣52優(yōu)選地與直立件50基本垂直。在一較佳實施例中，凸緣52將包括至少兩個，并且優(yōu)選地包括至少三個校平裝置54。優(yōu)選的裝置54包含從中伸出的突起56，其中這些突起56中的每一個都包括開口58，該開口58被構(gòu)造成容納諸如定位螺釘(未示出)等用可于在需要時調(diào)節(jié)擋板22的可調(diào)緊固件。應(yīng)該認(rèn)識到以上說明允許對特定工藝條件(諸如，基板尺寸、使用的設(shè)備等)調(diào)整擋板尺寸，以使得本發(fā)明的擋板相當(dāng)通用。
擋板22取決于它將經(jīng)受的設(shè)備和工藝條件等而可由多種不同材料構(gòu)成。然而優(yōu)選的是擋板22由能夠抵抗(即，不與其反應(yīng)或被其腐蝕)微電子制造期間通常所用的溶劑的合成樹脂成分構(gòu)成。這些溶劑包括從包括丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、乳酸乙酯、甲基異戊基酮、正甲基-2-吡咯烷酮和異丙酮中的組選出的溶劑。
還優(yōu)選的是擋板22由非金屬材料構(gòu)成。即，基于視為100％重量的擋板總重量，構(gòu)成擋板22的材料可以包含重量小于約5％重量，優(yōu)選地小于約1％重量，更為優(yōu)選地為0％重量的金屬。
能夠用于構(gòu)成擋板22的特別優(yōu)選的材料包括從包括聚四氟乙烯(TEFLON)、聚乙烯(優(yōu)選地為高密度)、聚丙烯、聚苯硫、乙縮醛、聚醚醚酮(可從TangramTechnology有限公司用PEEK名稱購得)以及前述的混合的組中選出的材料。
圖4示出了本發(fā)明的擋板22的使用。首先，將基板10定位在旋涂設(shè)備內(nèi)的夾盤(未示出)上。典型的基板10的示例包括從由硅、二氧化硅、氮化硅、砷化鋁鎵、磷化鋁銦鎵、氮化鎵、砷化鎵、磷化銦鎵、氮化銦鎵、砷化銦鎵、氧化鋁(藍(lán)寶石)、玻璃、石英、聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸、聚氨酯、紙、陶瓷和金屬(例如，銅、鋁、金)構(gòu)成的組中選出的襯底。
隨后將本發(fā)明的擋板22放置在該設(shè)備中，以使得凸緣52靠在該設(shè)備的表面(未示出)上并使得基板10的邊緣12大致靠近開口36內(nèi)的彎曲側(cè)壁42的中心。必要時可通過高度調(diào)節(jié)裝置54(圖4中未示出)調(diào)節(jié)擋板22以使得擋板22水平，并使得基板10恰好居中。優(yōu)選地選擇擋板尺寸使得從彎曲側(cè)壁42的最內(nèi)點或頂點到基板邊緣12的距離“D”為約0.84至4mm，更為優(yōu)選地為約0.85至2mm的距離。于是，基板和擋板就能夠優(yōu)選地不相互接觸。
在恰當(dāng)定位擋板22和基板10之后，旋轉(zhuǎn)基板，同時經(jīng)由分布噴嘴16分布材料14。然而與現(xiàn)有技術(shù)工藝不同的是，材料14將在擋板22內(nèi)由彎曲側(cè)壁42形成的凹進(jìn)部分中聚集，并且材料14將如圖中區(qū)域62所示被導(dǎo)向基板邊緣12甚至是背面60。于是，基板邊緣12以及背面60的至少一部分將覆蓋有保護(hù)膜18，由此保護(hù)基板10免于隨后的處理步驟期間的蝕刻、薄化及其他損害。更具體地，當(dāng)使用本發(fā)明的擋板時，基板邊緣12的至少約90％，優(yōu)選地至少約95％，甚至更為優(yōu)選地約100％的表面積將被涂到該基板上的成分所覆蓋。
示例如下的示例將闡明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法。然而應(yīng)該理解，這些示例是以說明的方式提供的，并且不應(yīng)該把這些示例中的任何內(nèi)容視為對本發(fā)明全部范圍的限制。
示例1比較性示例執(zhí)行不使用本發(fā)明的擋板的現(xiàn)有技術(shù)工藝以示出該工藝的缺點。
原始硅晶片具有平滑的圓形邊緣。圖5是描繪這一邊緣的SEM照片。蝕刻保護(hù)膜含有使用標(biāo)準(zhǔn)旋涂工藝涂覆到原始硅晶片上的ProTEK底層涂料(primer)和ProTEK B(可從Brewer Science公司購得)。圖6a示出了晶片上的蝕刻保護(hù)膜。如圖6b所示，邊緣沒有被完全覆蓋。隨后硅晶片經(jīng)歷使用氫氧化鉀的濕法蝕刻過程。如圖7所示，該蝕刻過程導(dǎo)致晶片邊緣處的“刀口”。該蝕刻過程導(dǎo)致了膜的抬升，由此對晶片邊緣的保護(hù)較弱。這一薄晶片邊緣由于其通常會導(dǎo)致晶片裂縫的形成、導(dǎo)致破裂和成品率的降低而會引發(fā)諸多重大處理問題。該問題在薄晶片處理中更為顯著。
示例2本發(fā)明擋板的使用除了使用了根據(jù)本發(fā)明的尺寸取決于晶片尺寸的擋板之外，重復(fù)在示例1中所描述的工藝。在旋轉(zhuǎn)期間，擋板收集多余的蝕刻保護(hù)材料并且將其涂覆到晶片邊緣和背面。結(jié)果，蝕刻保護(hù)材料就被到晶片的頂部、邊緣以及下部側(cè)邊，于是就密封了該晶片及其邊緣并防止晶片邊緣處膜的抬升。
圖8示出了環(huán)繞并覆蓋晶片邊緣并延續(xù)至晶片背面的蝕刻保護(hù)材料。圖8b進(jìn)一步示出了邊緣至晶片背側(cè)上良好的蝕刻保護(hù)涂層的邊緣。
在適當(dāng)位置上的帶有保護(hù)涂層的晶片隨后使用氫氧化鉀經(jīng)歷濕法化學(xué)蝕刻過程。圖9描繪了化學(xué)蝕刻之后的晶片，并且該晶片的邊緣是完整的。
示例3帶背側(cè)分布的本發(fā)明的擋板的使用除了對旋轉(zhuǎn)皿添加背側(cè)分布以形成抵抗晶片上的濕法化學(xué)蝕刻的更大保護(hù)面積之外，重復(fù)在示例2中所描述的工藝。如在示例2中描述的那樣，使用保護(hù)材料涂覆該晶片。利用背側(cè)分布，就能夠在從晶片邊緣到離晶片邊緣5mm的晶片背面上涂覆保護(hù)材料。圖10示出了在此示例中已被涂覆之后的硅晶片背面。
該涂覆的晶片隨后使用氫氧化鉀經(jīng)歷濕法蝕刻過程。圖11和12示出了蝕刻之后的晶片。保護(hù)材料從涂層邊緣抬升了小于1mm。隨后將保護(hù)材料從晶片中去除，由此獲得晶片背面的如圖13所示的SEM照片。晶片的整個外環(huán)都免于蝕刻并保持完整。
權(quán)利要求
1.一種用于在將一成分涂到具有邊緣的基板上期間影響所述成分的流動的擋板，其特征在于，所述擋板包括具有邊壁的板身，所述邊壁被構(gòu)造成將所述成分的流動導(dǎo)向所述基板邊緣，所述板身的所述邊壁包括垂直表面；與所述垂直表面相耦合的彎曲側(cè)壁；以及與所述彎曲側(cè)壁相耦合的唇邊，所述擋板包含合成樹脂成分。
2.如權(quán)利要求1所述的擋板，其特征在于，所述合成樹脂成分選自聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫、乙縮醛、聚醚醚酮、以及它們的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的擋板，其特征在于，所述唇邊具有上表面和下表面，并且所述上表面沿著遠(yuǎn)離所述彎曲側(cè)壁的方向朝所述下表面傾斜。
4.如權(quán)利要求3所述的擋板，其特征在于，所述傾斜是與垂直位置呈約1至15°的傾斜。
5.如權(quán)利要求1所述的擋板，其特征在于，以所述擋板的總重量為100重量％計，所述擋板包含小于約5重量％的金屬。
6.如權(quán)利要求1所述的擋板，其特征在于所述彎曲側(cè)壁具有頂點，所述側(cè)壁具有厚度“l(fā)”，所述厚度“l(fā)”被定義為從所述頂點到沿著與所述垂直表面相同的平面所取的一線段之間的距離；以及所述唇邊延伸遠(yuǎn)離所述頂點并具有一末端，所述唇邊具有長度“L”，所述長度“L”被定義為從沿著所述垂直表面平面所取的所述線段到所述唇邊末端之間的距離，其中所述長度“L”是所述長度“l(fā)”的約1.5至4倍。
7.如權(quán)利要求1所述的擋板，其特征在于，所述板身和所述邊壁是環(huán)形的。
8.一種用于在將一成分涂到具有邊緣的基板上期間影響所述成分的流動的擋板，其特征在于，所述擋板包含具有邊壁的板身，所述邊壁被構(gòu)造成將所述成分的流動導(dǎo)向所述基板邊緣，所述板身的所述邊壁包括垂直表面；與所述垂直表面相耦合的彎曲側(cè)壁；以及與所述彎曲側(cè)壁相耦合的唇邊，以所述擋板的總重量為100重量％計，所述擋板含有小于約5重量％的金屬。
9.如權(quán)利要求8所述的擋板，其特征在于，以所述擋板的總重量為100重量％計，所述擋板含有約0重量％的金屬。
10.如權(quán)利要求8所述的擋板，其特征在于，所述唇邊具有上表面和下表面，并且所述上表面沿著遠(yuǎn)離所述彎曲側(cè)壁的方向朝所述下表面傾斜。
11.如權(quán)利要求10所述的擋板，其特征在于，所述傾斜是與垂直位置呈約1至15°的傾斜。
12.如權(quán)利要求8所述的擋板，其特征在于所述彎曲側(cè)壁具有頂點，所述側(cè)壁具有厚度“l(fā)”，所述厚度“l(fā)”被定義為從所述頂點到沿著與所述垂直表面相同的平面所取的一線段之間的距離；以及所述唇邊延伸遠(yuǎn)離所述頂點并具有一末端，所述唇邊具有長度“L”，所述長度“L”被定義為從沿著所述垂直表面平面所取的所述線段到所述唇邊末端之間的距離，其中所述長度“L”是所述長度“l(fā)”的約1.5至4倍。
13.如權(quán)利要求8所述的擋板，其特征在于，所述板身和所述邊壁是環(huán)形的。
14.一種用于在將一成分涂到具有邊緣的基板上期間影響所述成分的流動的擋板，其特征在于，所述擋板包含具有邊壁的板身，所述邊壁被構(gòu)造成將所述成分的流動導(dǎo)向所述基板邊緣，所述板身的邊壁包括垂直表面；與所述垂直表面相耦合并具有頂點的彎曲側(cè)壁，所述側(cè)壁具有厚度“l(fā)”，所述厚度“l(fā)”被定義為從所述頂點到沿著與所述垂直表面相同的平面所取的一線段之間的距離；以及與所述彎曲側(cè)壁相耦合、延伸遠(yuǎn)離所述頂點并具有一末端的唇邊，所述唇邊具有長度“L”，所述長度“L”被定義為從沿著所述垂直表面平面所取的所述線段到所述唇邊末端之間的距離，其中所述長度“L”是所述長度“l(fā)”的約1.5至4倍。
15.如權(quán)利要求14所述的擋板，其特征在于，所述唇邊具有上表面和下表面，并且所述上表面沿著遠(yuǎn)離所述彎曲側(cè)壁的方向朝所述下表面傾斜。
16.如權(quán)利要求15所述的擋板，其特征在于，所述傾斜是與垂直位置呈約1至15°的傾斜。
17.如權(quán)利要求14所述的擋板，其特征在于，所述板身和所述邊壁是環(huán)形的。
18.一種包含具有邊緣的板身、用于在將一成分涂到基板上期間影響所述成分的流動的擋板，其特征在于，所述板身包含一外緣，所述外緣包含一校平裝置用以改變所述擋板相對于所述基板的位置。
19.如權(quán)利要求18所述的擋板，其特征在于，所述外緣包括從所述板身延伸出的凸緣，并且所述校平裝置包括耦合至所述凸緣的突起。
20.如權(quán)利要求19所述的擋板，其特征在于，所述突起包括限定一開口的結(jié)構(gòu)，并且所述開口被構(gòu)造成容納一可調(diào)緊固件。
21.一種組合物體，包括包含具有邊壁的板身的擋板，它包括垂直表面；與所述垂直表面相耦合的彎曲側(cè)壁；以及與所述彎曲側(cè)壁相耦合的唇邊；以及設(shè)置為靠近所述彎曲側(cè)壁但不與所述擋板相接觸的基板。
22.如權(quán)利要求21所述的組合物體，其特征在于，所述板身和所述邊壁是環(huán)形的。
23.如權(quán)利要求22所述的組合物體，其特征在于，所述邊壁限定一開口，并且所述基板設(shè)置在所述開口內(nèi)。
24.如權(quán)利要求21所述的組合物體，其特征在于，所述擋板包含合成樹脂成分。
25.如權(quán)利要求21所述的組合物體，其特征在于，所述基板是微電子基板。
26.如權(quán)利要求25所述的組合物體，其特征在于，所述基板選自硅、二氧化硅、氮化硅、砷化鋁鎵、磷化鋁銦鎵、氮化鎵、砷化鎵、磷化銦鎵、氮化銦鎵、砷化銦鎵、氧化鋁、玻璃、石英、聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸、聚氨酯、紙、陶瓷、以及金屬基板。
27.一種將一成分涂到基板上的方法，所述方法包括如下步驟提供包含具有邊壁的板身的擋板；以及具有表面和邊緣的基板；設(shè)置所述擋板和基板使得所述基板靠近所述邊壁；將一成分涂到所述基板表面，所述邊壁使得所述成分還與所述基板邊緣相接觸。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述邊壁包括垂直表面；與所述垂直表面相耦合的彎曲側(cè)壁；以及與所述彎曲側(cè)壁相耦合的唇邊，所述設(shè)置步驟包括設(shè)置所述基板和擋板使得所述基板與所述彎曲側(cè)壁相鄰。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述成分在所述接觸步驟中接觸所述彎曲側(cè)壁，并且所述彎曲側(cè)壁使得所述成分接觸所述基板邊緣。
30.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述設(shè)置步驟導(dǎo)致所述基板與所述邊壁相鄰但不與所述擋板相接觸。
31.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述板身和所述邊壁是環(huán)形的。
32.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述邊壁限定一開口，并且所述基板在所述設(shè)置步驟中被設(shè)置在所述開口內(nèi)。
33.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述擋板包含合成樹脂成分。
34.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述基板是微電子基板。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述基板選自硅、二氧化硅、氮化硅、砷化鋁鎵、磷化鋁銦鎵、氮化鎵、砷化鎵、磷化銦鎵、氮化銦鎵、砷化銦鎵、氧化鋁、玻璃、石英、聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸、聚氨酯、紙、陶瓷、以及金屬基板。
全文摘要
提供了新型擋板以及使用這些擋板的方法。該擋板包括具有邊壁的板身，該邊壁被構(gòu)造成將成分的流動導(dǎo)向基板(例如，硅晶片)邊緣。邊壁包括垂直表面(38)、與垂直表面相耦合的彎曲側(cè)壁(42)以及與彎曲側(cè)壁相耦合的唇邊(40)。一種優(yōu)選的擋板是環(huán)形的并由合成樹脂成分構(gòu)成。更為優(yōu)選地，該擋板不由金屬構(gòu)成。本發(fā)明的方法包括在旋涂過程期間靠近基板定位上述擋板，由此邊壁就引起該成分覆蓋基板邊緣并優(yōu)選地覆蓋該基板背側(cè)的一部分。
文檔編號B05B1/28GK101056714SQ200580038021
公開日2007年10月17日 申請日期2005年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月8日
發(fā)明者G·J·布蘭德, P·H·艾倫, R·K·特里舒爾 申請人:布魯爾科技公司