CN100551548C - 挡板，包含挡板的组合物体，以及将一成分涂到基板上的方法 - Google Patents

Abstract

提供了新型挡板以及使用这些挡板的方法。该挡板包括具有边壁的板身，该边壁被构造成将成分的流动导向基板(例如，硅晶片)边缘。边壁包括垂直表面(38)、与垂直表面相耦合的弯曲侧壁(42)以及与弯曲侧壁相耦合的唇边(40)。一种优选的挡板是环形的并由合成树脂成分构成。更为优选地，该挡板不由金属构成。本发明的方法包括在旋涂过程期间靠近基板定位上述挡板，由此边壁就引起该成分覆盖基板边缘并优选地覆盖该基板背侧的一部分。

Description

挡板，包含挡板的组合物体，以及将一成分涂到基板上的方法

相关申请

本申请要求于2004年11月8日提交的美国临时专利申请第60/626,034号的优先权，该申请结合在此作为参考。

技术领域

本发明广泛地涉及用于在微电子制造期间将涂层成分向着基板边缘引导并使其覆盖基板边缘的挡板。

背景技术

诸如集成电路和微电机(MEMs)器件等微电子器件典型地通过在基板上涂覆涂层并将这些层形成为特定器件设计所需的形状和大小而形成。这些层典型地通过将液体成分旋涂在基板上形成，然而涂层通常不会流向基板边缘并覆盖基板边缘，这就使得基板边缘不受保护。这些基板随后经历蚀刻和抛光处理。这些是相对严苛的处理。结果，涂层通常会在其边缘处经历升高问题，即涂层的边缘被拉离基板。这就使得基板的边缘得不到保护并且容易在随后的处理条件中受损。基板通常将变得更薄并易于破裂和断开。这导致晶片成品率的降低，因而增加了成本。

发明内容

本发明通过广泛地提供一种新颖的挡板来克服这些问题，该挡板用于在将成分涂到基板上期间影响该成分的流动并将该成分导向基板的边缘并使其覆盖基板边缘且可能地覆盖基板的背侧。

更具体地，该挡板优选地包含构造成环形的板身，其中该板身包括限定一开口并被构造将成分流导向基板边缘的内边壁。该边壁包含垂直表面、与该垂直表面相耦合的弯曲侧壁以及与该弯曲侧壁相耦合的唇边。

在使用中，定位该挡板和基板使得基板边缘靠近，但优选地并不接触挡板边壁。随后经由典型的旋涂工艺，利用离心力使得成分流至基板的外围并由此朝向挡板流动而向将该成分涂到基板上。挡板边壁使得该成分覆盖基板边缘。随后该晶片就能够承受进一步的处理(例如，烘干/固化、蚀刻以及进一步的涂层等等)

一方面，本发明提供了一种用于在将一成分涂到具有边缘的基板上期间影响所述成分的流动的挡板，其特征在于，所述挡板包括具有边壁的板身，所述边壁被构造成将所述成分导向围绕所述基板边缘流动并将所述成分的流动导向所述基板背面，所述板身的边壁包括：垂直表面；与所述垂直表面相耦合的弯曲侧壁；以及与所述弯曲侧壁相耦合的唇边，所述挡板包含合成树脂成分，所述弯曲侧壁与所述基板边缘间隔一定距离，用于引导所述成分围绕并接触所述基板边缘，并且将所述成分引导至所述基板的背面。

另一方面，本发明提供了一种用于在将一成分涂到具有边缘的基板上期间影响所述成分的流动的挡板，其特征在于，所述挡板包含具有边壁的板身，边壁被构造成将所述成分导向围绕所述基板边缘流动并将所述成分的流动导向所述基板背面，所述板身的所述边壁包括：垂直表面；与所述垂直表面相耦合的弯曲侧壁；以及与所述弯曲侧壁相耦合的唇边，以所述挡板的总重量为100重量％计，所述挡板包含小于5重量％的金属。

另一方面，本发明提供了一种用于在将一成分涂到具有边缘的基板上期间影响所述成分的流动的挡板，其特征在于，所述挡板包含具有边壁的板身，所述边壁被构造成将所述成分导向围绕所述基板边缘流动并将所述成分的流动导向所述基板背面，所述板身的边壁包括：垂直表面；与所述垂直表面相耦合并具有顶点的弯曲侧壁，所述侧壁具有厚度“l”，所述厚度“l”被定义为从所述顶点到沿着与所述垂直表面相同的平面所取的一线段之间的距离；以及与所述弯曲侧壁相耦合、延伸远离所述顶点并具有一末端的唇边，所述唇边具有长度“L”，所述长度“L”被定义为从沿着所述垂直表面平面所取的所述线段到所述唇边末端之间的距离，其中所述长度“L”是所述长度“l”的1.5至4倍。

另一方面，本发明提供了一种包含具有边壁的板身、用于在将一成分涂到具有边缘的基板上期间影响所述成分的流动的挡板，其特征在于，所述板身包含一外缘，所述外缘包含一校平装置用以改变所述挡板相对于所述基板的位置，所述边壁被构造成将所述成分导向围绕所述基板边缘流动并将所述成分的流动导向所述基板背面。

另一方面，本发明提供了一种组合物体，包括：包含具有边壁的板身的挡板，它包括：垂直表面；与所述垂直表面相耦合的弯曲侧壁；以及与所述弯曲侧壁相耦合的唇边；以及设置为靠近所述弯曲侧壁但不与所述挡板相接触的基板，所述基板具有边缘和背面，所述边壁与所述基板隔开，所述弯曲侧壁被构造成引导涂到所述基板上的成分围绕所述基板边缘流动，并且将流动引导至所述基板的背面。

另一方面，本发明提供了一种将一成分涂到基板上的方法，所述方法包括如下步骤：提供：包含具有边壁的板身的挡板，所述边壁具有弯曲侧壁；以及具有表面、背面和边缘的基板；设置所述挡板和基板使得所述基板与所述边壁隔开；将一成分涂到所述基板表面；旋转所述基板，使得一旦旋转，所述成分就在所述弯曲侧壁内聚集，从而引导所述组分围绕并接触所述基板边缘，并将所述成分引导至所述基板的背面。

附图说明

图1是描绘了与现有技术工艺相关联的问题的示意图；

图2是根据本发明的挡板的立体图；

图3是沿着图2的挡板的线3-3所取的横截面图；

图4是示出利用本发明的挡板的涂覆工艺的示意图；

图5是描绘了原始硅晶片的边缘视图的扫描电子显微镜(SEM)照片；

图6a是示出了在根据现有技术工艺涂覆了保护材料之后的硅晶片的边缘的SEM；

图6b是图6a的边缘的放大图；

图7是描绘了图6a的晶片在经历了湿法蚀刻处理之后得到的“刀口”的SEM；

图8a是示出了在使用本发明的挡板涂覆了保护材料之后的硅晶片的边缘的SEM；

图8b是图8a的放大图，它示出了晶片上的保护涂层的边缘；

图9是描绘了图8a的晶片在经历了湿法蚀刻处理之后的边缘的SEM；

图10是示出了一晶片在涂覆了保护材料之后的背面；

图11是在经历了湿法蚀刻处理之后的图10晶片的SEM；

图12是图11的SEM的放大图；以及

图13是示出了在蚀刻之后并在已经去除了保护涂层之后图9-12的晶片的背面的SEM照片。

具体实施方式

图1示出了一种根据现有技术的工艺。提供了一种具有边缘12的基板10。保护材料14经由分布喷嘴16涂到基板10上并经旋涂工艺形成为膜18。随后基板10在热板20上被加热并经历进一步的处理。如图1所示，膜18未覆盖边缘12，于是就使其在随后的诸如湿法蚀刻等处理步骤中得不到保护。

根据本发明的挡板用它的新颖设计克服了这一问题。参见图2和图3，提供了挡板22。挡板22包含环形基座24和支承件26。环形基座24分别包括上表面28和下表面30以及周围的外边缘32和内边缘34。上表面28随着它接近边缘34略朝表面30倾斜。

内边缘或边壁34限定一开口36。边缘34包括垂直表面38和下唇边40。垂直表面38和外边缘32彼此基本平行。垂直表面38和唇边40由一曲线或弯曲侧壁42连接。应该理解下唇边40延伸超过垂直表面38，然而这一距离应该被限制成允许成分在弯曲侧壁42内集中，但仍然允许成分漏过下唇边40。于是，“L”的长度应该是的长度的约1.5至4倍，并且更为优选地是约2至3倍，其中如图3所示

是从弯曲侧壁42的最内点(即，顶点)到从垂直表面38向下表面30垂直延伸的线44的距离，而“L”是从线44到下唇边40的末端46的距离。

唇边40包括优选地朝下表面30方向向下倾斜的上唇边表面48。上唇边表面48与优选地0倾斜的水平线之间的倾斜角优选地为约1至15°，并且更优选地为约2至10°。

挡板22的支承件26包含直立件50和凸缘52，而凸缘52优选地与直立件50基本垂直。在一较佳实施例中，凸缘52将包括至少两个，并且优选地包括至少三个校平装置54。优选的装置54包含从中伸出的突起56，其中这些突起56中的每一个都包括开口58，该开口58被构造成容纳诸如定位螺钉(未示出)等用可于在需要时调节挡板22的可调紧固件。应该认识到以上说明允许对特定工艺条件(诸如，基板尺寸、使用的设备等)调整挡板尺寸，以使得本发明的挡板相当通用。

挡板22取决于它将经受的设备和工艺条件等而可由多种不同材料构成。然而优选的是挡板22由能够抵抗(即，不与其反应或被其腐蚀)微电子制造期间通常所用的溶剂的合成树脂成分构成。这些溶剂包括从包括丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、乳酸乙酯、甲基异戊基酮、正甲基-2-吡咯烷酮和异丙酮中的组选出的溶剂。

还优选的是挡板22由非金属材料构成。即，基于视为100％重量的挡板总重量，构成挡板22的材料可以包含重量小于约5％重量，优选地小于约1％重量，更为优选地为0％重量的金属。

能够用于构成挡板22的特别优选的材料包括从包括聚四氟乙烯聚乙烯(优选地为高密度)、聚丙烯、聚苯硫、乙缩醛、聚醚醚酮(可从TangramTechnology有限公司用PEEK名称购得)以及前述的混合的组中选出的材料。

图4示出了本发明的挡板22的使用。首先，将基板10定位在旋涂设备内的夹盘(未示出)上。典型的基板10的示例包括从由硅、二氧化硅、氮化硅、砷化铝镓、磷化铝铟镓、氮化镓、砷化镓、磷化铟镓、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铝(蓝宝石)、玻璃、石英、聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸、聚氨酯、纸、陶瓷和金属(例如，铜、铝、金)构成的组中选出的衬底。

随后将本发明的挡板22放置在该设备中，以使得凸缘52靠在该设备的表面(未示出)上并使得基板10的边缘12大致靠近开口36内的弯曲侧壁42的中心。必要时可通过高度调节装置54(图4中未示出)调节挡板22以使得挡板22水平，并使得基板10恰好居中。优选地选择挡板尺寸使得从弯曲侧壁42的最内点或顶点到基板边缘12的距离“D”为约0.84至4mm，更为优选地为约0.85至2mm的距离。于是，基板和挡板就能够优选地不相互接触。

在恰当定位挡板22和基板10之后，旋转基板，同时经由分布喷嘴16分布材料14。然而与现有技术工艺不同的是，材料14将在挡板22内由弯曲侧壁42形成的凹进部分中聚集，并且材料14将如图中区域62所示被导向基板边缘12甚至是背面60。于是，基板边缘12以及背面60的至少一部分将覆盖有保护膜18，由此保护基板10免于随后的处理步骤期间的蚀刻、薄化及其他损害。更具体地，当使用本发明的挡板时，基板边缘12的至少约90％，优选地至少约95％，甚至更为优选地约100％的表面积将被涂到该基板上的成分所覆盖。

示例

如下的示例将阐明根据本发明的优选方法。然而应该理解，这些示例是以说明的方式提供的，并且不应该把这些示例中的任何内容视为对本发明全部范围的限制。

示例1

比较性示例

执行不使用本发明的挡板的现有技术工艺以示出该工艺的缺点。

原始硅晶片具有平滑的圆形边缘。图5是描绘这一边缘的SEM照片。蚀刻保护膜含有使用标准旋涂工艺涂覆到原始硅晶片上的ProTEK底层涂料(primer)和ProTEK B(可从Brewer Science公司购得)。图6a示出了晶片上的蚀刻保护膜。如图6b所示，边缘没有被完全覆盖。随后硅晶片经历使用氢氧化钾的湿法蚀刻过程。如图7所示，该蚀刻过程导致晶片边缘处的“刀口”。该蚀刻过程导致了膜的抬升，由此对晶片边缘的保护较弱。这一薄晶片边缘由于其通常会导致晶片裂缝的形成、导致破裂和成品率的降低而会引发诸多重大处理问题。该问题在薄晶片处理中更为显著。

示例2

本发明挡板的使用

除了使用了根据本发明的尺寸取决于晶片尺寸的挡板之外，重复在示例1中所描述的工艺。在旋转期间，挡板收集多余的蚀刻保护材料并且将其涂覆到晶片边缘和背面。结果，蚀刻保护材料就被到晶片的顶部、边缘以及下部侧边，于是就密封了该晶片及其边缘并防止晶片边缘处膜的抬升。

图8示出了环绕并覆盖晶片边缘并延续至晶片背面的蚀刻保护材料。图8b进一步示出了边缘至晶片背侧上良好的蚀刻保护涂层的边缘。

在适当位置上的带有保护涂层的晶片随后使用氢氧化钾经历湿法化学蚀刻过程。图9描绘了化学蚀刻之后的晶片，并且该晶片的边缘是完整的。

示例3

带背侧分布的本发明的挡板的使用

除了对旋转皿添加背侧分布以形成抵抗晶片上的湿法化学蚀刻的更大保护面积之外，重复在示例2中所描述的工艺。如在示例2中描述的那样，使用保护材料涂覆该晶片。利用背侧分布，就能够在从晶片边缘到离晶片边缘5mm的晶片背面上涂覆保护材料。图10示出了在此示例中已被涂覆之后的硅晶片背面。

该涂覆的晶片随后使用氢氧化钾经历湿法蚀刻过程。图11和12示出了蚀刻之后的晶片。保护材料从涂层边缘抬升了小于1mm。随后将保护材料从晶片中去除，由此获得晶片背面的如图13所示的SEM照片。晶片的整个外环都免于蚀刻并保持完整。

Claims (34)

1.一种用于在将一成分涂到具有边缘的基板上期间影响所述成分的流动的挡板，其特征在于，所述挡板包括具有边壁的板身，所述边壁被构造成将所述成分导向围绕所述基板边缘流动并将所述成分的流动导向所述基板背面，所述板身的边壁包括：

垂直表面；

与所述垂直表面相耦合的弯曲侧壁；以及

与所述弯曲侧壁相耦合的唇边，

所述挡板包含合成树脂成分，

所述弯曲侧壁与所述基板边缘间隔一定距离，用于引导所述成分围绕并接触所述基板边缘，并且将所述成分引导至所述基板的背面。

2.如权利要求1所述的挡板，其特征在于，所述合成树脂成分选自聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫、乙缩醛、聚醚醚酮、以及它们的混合物。

3.如权利要求1所述的挡板，其特征在于，所述唇边具有上表面和下表面，并且所述上表面沿着远离所述弯曲侧壁并靠近基板中心的方向朝所述下表面倾斜。

4.如权利要求3所述的挡板，其特征在于，所述倾斜是与垂直位置呈1至15°的倾斜。

5.如权利要求1所述的挡板，其特征在于，以所述挡板的总重量为100重量％计，所述挡板包含小于5重量％的金属。

6.如权利要求1所述的挡板，其特征在于：

所述弯曲侧壁具有顶点，所述侧壁具有厚度“l”，所述厚度“l”被定义为从所述顶点到沿着与所述垂直表面相同的平面所取的一线段之间的距离；以及

所述唇边延伸远离所述顶点并具有一末端，所述唇边具有长度“L”，所述长度“L”被定义为从沿着所述垂直表面平面所取的所述线段到所述唇边末端之间的距离，其中所述长度“L”是所述厚度“l”的1.5至4倍。

7.如权利要求1所述的挡板，其特征在于，所述板身和所述边壁是环形的。

8.一种用于在将一成分涂到具有边缘的基板上期间影响所述成分的流动的挡板，其特征在于，所述挡板包含具有边壁的板身，边壁被构造成将所述成分导向围绕所述基板边缘流动并将所述成分的流动导向所述基板背面，所述板身的所述边壁包括：

垂直表面；

与所述垂直表面相耦合的弯曲侧壁；以及

与所述弯曲侧壁相耦合的唇边，以所述挡板的总重量为100重量％计，所述挡板包含小于5重量％的金属。

9.如权利要求8所述的挡板，其特征在于，以所述挡板的总重量为100重量％计，所述挡板包含0重量％的金属。

10.如权利要求8所述的挡板，其特征在于，所述唇边具有上表面和下表面，并且所述上表面沿着远离所述弯曲侧壁并靠近基板中心的方向朝所述下表面倾斜。

11.如权利要求10所述的挡板，其特征在于，所述倾斜是与垂直位置呈1至15°的倾斜。

12.如权利要求8所述的挡板，其特征在于：

所述弯曲侧壁具有顶点，所述侧壁具有厚度“l”，所述厚度“l”被定义为从所述顶点到沿着与所述垂直表面相同的平面所取的一线段之间的距离；以及

所述唇边延伸远离所述顶点并具有一末端，所述唇边具有长度“L”，所述长度“L”被定义为从沿着所述垂直表面平面所取的所述线段到所述唇边末端之间的距离，其中所述长度“L”是所述厚度“l”的1.5至4倍。

13.如权利要求8所述的挡板，其特征在于，所述板身和所述边壁是环形的。

14.一种用于在将一成分涂到具有边缘的基板上期间影响所述成分的流动的挡板，其特征在于，所述挡板包含具有边壁的板身，所述边壁被构造成将所述成分导向围绕所述基板边缘流动并将所述成分的流动导向所述基板背面，所述板身的边壁包括：

垂直表面；

与所述垂直表面相耦合并具有顶点的弯曲侧壁，所述侧壁具有厚度“l”，所述厚度“l”被定义为从所述顶点到沿着与所述垂直表面相同的平面所取的一线段之间的距离；以及

与所述弯曲侧壁相耦合、延伸远离所述顶点并具有一末端的唇边，所述唇边具有长度“L”，所述长度“L”被定义为从沿着所述垂直表面平面所取的所述线段到所述唇边末端之间的距离，其中所述长度“L”是所述厚度“l”的1.5至4倍。

15.如权利要求14所述的挡板，其特征在于，所述唇边具有上表面和下表面，并且所述上表面沿着远离所述弯曲侧壁并靠近基板中心的方向朝所述下表面倾斜。

16.如权利要求15所述的挡板，其特征在于，所述倾斜是与垂直位置呈1至15°的倾斜。

17.如权利要求14所述的挡板，其特征在于，所述板身和所述边壁是环形的。

18.一种包含具有边壁的板身、用于在将一成分涂到具有边缘的基板上期间影响所述成分的流动的挡板，其特征在于，所述板身包含一外缘，所述外缘包含一校平装置用以改变所述挡板相对于所述基板的位置，所述边壁被构造成将所述成分导向围绕所述基板边缘流动并将所述成分的流动导向所述基板背面。

19.如权利要求18所述的挡板，其特征在于，所述外缘包括从所述板身延伸出的凸缘，并且所述校平装置包括耦合至所述凸缘的突起。

20.如权利要求19所述的挡板，其特征在于，所述突起包括限定一开口的结构，并且所述开口被构造成容纳一可调紧固件。

21.一种组合物体，包括：

包含具有边壁的板身的挡板，它包括：

垂直表面；

与所述垂直表面相耦合的弯曲侧壁；以及

与所述弯曲侧壁相耦合的唇边；以及

设置为靠近所述弯曲侧壁但不与所述挡板相接触的基板，所述基板具有边缘和背面，

所述边壁与所述基板隔开，所述弯曲侧壁被构造成引导涂到所述基板上的成分围绕所述基板边缘流动，并且将流动引导至所述基板的背面。

22.如权利要求21所述的组合物体，其特征在于，所述板身和所述边壁是环形的。

23.如权利要求22所述的组合物体，其特征在于，所述边壁限定一开口，并且所述基板设置在所述开口内。

24.如权利要求21所述的组合物体，其特征在于，所述挡板包含合成树脂成分。

25.如权利要求21所述的组合物体，其特征在于，所述基板是微电子基板。

26.如权利要求25所述的组合物体，其特征在于，所述基板选自硅、二氧化硅、氮化硅、砷化铝镓、磷化铝铟镓、氮化镓、砷化镓、磷化铟镓、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铝、玻璃、石英、聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸、聚氨酯、纸、陶瓷、以及金属基板。

27.一种将一成分涂到基板上的方法，所述方法包括如下步骤：

提供：

包含具有边壁的板身的挡板，所述边壁具有弯曲侧壁；以及

具有表面、背面和边缘的基板；

设置所述挡板和基板使得所述基板与所述边壁隔开；

将一成分涂到所述基板表面；

旋转所述基板，使得一旦旋转，所述成分就在所述弯曲侧壁内聚集，从而引导所述组分围绕并接触所述基板边缘，并将所述成分引导至所述基板的背面。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述边壁包括：

垂直表面；

与所述垂直表面相耦合的弯曲侧壁；以及

与所述弯曲侧壁相耦合的唇边，所述设置步骤包括设置所述基板和挡板使得所述基板与所述弯曲侧壁相邻。

29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述设置步骤导致所述基板与所述边壁相邻但不与所述挡板相接触。

30.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述板身和所述边壁是环形的。

31.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述边壁限定一开口，并且所述基板在所述设置步骤中被设置在所述开口内。

32.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述挡板包含合成树脂成分。

33.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述基板是微电子基板。

34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述基板选自硅、二氧化硅、氮化硅、砷化铝镓、磷化铝铟镓、氮化镓、砷化镓、磷化铟镓、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铝、玻璃、石英、聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸、聚氨酯、纸、陶瓷、以及金属基板。

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