CN104138824B - 向衬底涂敷流体 - Google Patents

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Abstract

本发明的各个实施例涉及向衬底涂敷流体。用于向衬底涂敷流体的装置包括：衬底保持器；流体涂敷设备，被配置用于向所述衬底保持器上的衬底涂敷流体；加热机构，被配置用于对所述流体进行局部加热；以及控制器，被配置用于控制所述加热机构应用局部加热，以便获得所述衬底上的所述流体的希望的厚度分布。

Description

向衬底涂敷流体
技术领域
本申请涉及与向衬底涂敷流体相关的装置、方法和技术。
背景技术
在各种工业应用中，流体被涂敷到衬底。来自于半导体工业的一个示例是将胶水涂敷到半导体晶片（例如硅晶片），以用于在执行减薄工艺（如研磨或蚀刻工艺）之前将半导体晶片安装至载体（如玻璃载体）。
在这样的工艺中，必须尽可能均匀地执行晶片的减薄，即在减薄之后晶片的总厚度变化（TTV）保持于最小，例如在±3μm的限制内。胶水的不均匀涂敷可能贡献到总厚度变化。
在工业工艺中可以涂敷到衬底的其它流体包括酰亚胺、漆或者光刻胶。在这样的情况下，可能也希望例如以在所期望的限制内的厚度变化在衬底上均匀地涂敷流体。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种装置，包括：衬底保持器；流体涂敷设备，被配置用于向所述衬底保持器上的衬底涂敷流体；加热机构，被配置用于对所述流体进行局部加热；以及控制器，被配置用于控制所述加热机构应用局部加热，以便获得所述衬底上的所述流体的希望的厚度分布。
根据一种实施方式，所述流体包括胶水、酰亚胺、漆和光刻胶中的至少一个。
根据一种实施方式，所述流体的粘度依赖于温度。
根据一种实施方式，所述加热机构包括红外线灯。
根据一种实施方式，所述衬底保持器是可旋转的。
根据一种实施方式，所述流体涂敷设备被配置用于在所述衬底保持器旋转时涂敷所述流体。
根据一种实施方式，所述控制器被配置用于在所述衬底保持器旋转时控制所述加热机构对所述流体进行局部加热。
根据一种实施方式，还包括流体厚度测量设备，所述装置还被配置用于通过使用所述流体厚度测量设备进行的校准测量来确定局部加热模式。
根据一种实施方式，所述衬底保持器被配置用于接收半导体衬底。
根据一种实施方式，所述局部加热局部地将所示流体的特性从基本上非牛顿特性改变为基本上牛顿特性。
根据本公开的另一方面，提供一种方法，包括：向衬底涂敷流体；在所述衬底上分散所述流体；并且向所述流体应用预定的局部加热以获得希望的厚度分布。
根据一种实施方式，分散所述流体包括旋转所述衬底。
根据一种实施方式，所述希望的厚度分布在预定的容差内是平坦分布。
根据一种实施方式，所述流体包括胶水，所述方法还包括使用所述胶水将所述衬底安装到载体。
根据一种实施方式，所述衬底是半导体衬底。
根据一种实施方式，所述预定的局部加热由校准来确定。
根据一种实施方式，应用所述预定的局部加热包括对所述衬底进行局部加热。
根据本发明的又一方面，提供一种方法，包括：向衬底涂敷流体；在所述衬底之上分散所述流体；测量所述衬底之上的所述流体的流体厚度；并且调节对所述衬底的局部加热以获得所述流体的希望的厚度分布。
根据一种实施方式，重复所述调节和所述测量，直至所述流体厚度匹配所述希望的厚度分布。
根据一种实施方式，还包括基于所述调节来存储局部加热模式。
根据一种实施方式，所述流体在环境温度下表现出基本上非牛顿特性。
根据一种实施方式，所述流体包括胶水、酰亚胺、漆和光刻胶中的至少一个。
根据一种实施方式，所述局部加热包括利用红外线辐射来辐射所述流体。
根据一种实施方式，所述局部加热包括电加热所述流体。
附图说明
将参考附图描述说明性实施例，其中：
图1示意性示出用于其中可以应用根据各个实施例的技术、装置、方法等的应用的示例；
图2示意性图示根据一个实施例的流体涂敷装置；
图3示出用于图示一些实施例的一些特征的示例测量结果，图3包括图3a和图3b；
图4图示根据一个实施例的方法；并且
图5图示根据一个实施例的服务器方法。
在下文中，将参考附图描述各个实施例。这些实施例仅用作实施方式示例并且并不解释为限制。例如，与所描述的和在附图中所示的实施例相比，其它实施方式示例可以包括更少特征、更多特征、备选特征等。此外，来自不同实施例的特征可以相互组合以形成其它实施例，除非另有指明。
具体实施方式
在下文中所描述的实施例涉及向衬底涂敷流体，即具有如下所阐释的依赖于温度的粘度的流体。流体在一些实施例中也将被称作粘性流体，以指示在这样的实施例中可以修改粘度。然而，这并不暗示流体的粘度的任何特定值。通常，流体的粘度是对由剪应力或拉应力引起的逐渐变形的阻力的测量并且依赖于热量。在各个实施例中，通过局部加热衬底上的流体，例如通过局部加热与流体相邻的衬底，可以局部改变流体的粘度。在一些实施例中，这可以用来局部调节衬底上的流体的厚度。合适的流体包括例如胶水、漆、酰亚胺、光刻胶等。在一个或多个实施例中，衬底之上的流体的厚度变化可以通过局部加热来减小。在备选实施例中，为了获得合适的加热模式或加热方案，可以使用校准。
现在转到附图，在图1中，可以采用其中参考图2-5在下文中描述的技术、方法、装置等的示例性情形。然而，应当注意这些技术、装置和方法的应用不限于图1中所示的情形，而是可以应用于其中向衬底涂敷粘性流体的各种情况。
具体而言，图1示出半导体晶片10（例如硅晶片）的减薄工艺的三个阶段（a）、（b）和（c）。半导体晶片10是可用于各个实施例的衬底示例。其它衬底例如可以包括玻璃衬底。
在阶段（a）中，衬底10被安装到载体11上，例如由玻璃、金属、塑料或任何其它合适的材料制成的固体载体。为了将衬底10安装到载体11上，在衬底10和载体11之间提供胶水12。在所示的示例中，胶水12被构造为形成条带。在其它实施例中，胶水12可以基本上覆盖衬底10和载体11之间的整个区域（可能除了外围区域之外）。
在阶段（b）中，通过关于衬底10的表面移动的研磨轮13来研磨安装到载体11的衬底10。在所示的示例中，并不研磨衬底10的外部外围区域14，因此在衬底10的外围处留下较厚的环，而中心区域被减薄。
在阶段（c）中，执行蚀刻。为了完成蚀刻，将衬底10与载体11一起被放置在卡盘15上并且在环17内或在气垫（例如空气垫）上的各个销（pin）内被悬置。用于气垫的气体可以经由通道16供应。卡盘15可以是可旋转的或固定的。经由喷嘴18供应蚀刻剂110，其中喷嘴18可以如由箭头19指示的那样可移动以执行希望的蚀刻。
对于一些应用而言，可能存在关于在阶段（c）的蚀刻之后的衬底10的总厚度变化的高要求（可能除了外围区域14之外）。例如，一些应用可能要求总厚度变化为±3μm或以下。三个阶段（a）、（b）和（c）中的每个阶段都可以贡献到最终的总厚度变化。例如，胶水12的厚度变化可以使得总厚度变化增加。在一些实施例中，可以使用参考图2-5在下文中描述的技术、装置或方法以用于涂敷胶水12，这在一些情况下可以有助于减小胶水12的厚度变化并且因此可以促成减小的厚度变化。
在图2中，示出可用于将粘性流体22涂敷到衬底23的装置。在一些实施例中，流体22可以是胶水，例如图1的胶水12。然而，也可以使用图2的装置来涂敷其它粘性流体，例如酰亚胺、漆、光刻胶等。在各个实施例中，流体22具有依赖于温度的粘度。例如，在加热流体时，流体12的粘度可以减小。
在一些实施例中，衬底23可以是半导体晶片，如图1的衬底10。在其它实施例中，也可以使用其它衬底。例如，衬底23可以是可用于接收另一衬底（如半导体晶片）的载体（如玻璃载体）。
在卡盘24上提供衬底23，卡盘24如由箭头25指示的那样可旋转。卡盘24的旋转可以由控制器28控制。替代卡盘24，在其它实施例中，可以使用用于衬底23的不同类型的保持器。例如，在一些实施例中，可以使用非旋转保持器，并且流体涂敷设备22可以跨衬底23的表面移动以涂敷流体22。通过局部加热流体22以改变其粘度，厚度分布可以随后在重力的影响下而改变。
为了向衬底23涂敷流体22，流体涂敷设备20（例如包括喷嘴）例如在衬底23的中心处或靠近衬底23的中心处并且通过旋转卡盘24向衬底23涂敷流体22并且因此旋转衬底23，流体22被分散在衬底23之上。在高粘度的流体22的情况下，这一分散可能导致流体22的相当不均匀的分布，这是不希望的。
在图2的装置中，提供加热机构以局部加热流体22。这样的局部加热例如可以通过局部加热衬底23来执行。流体22随后可以例如在其中在衬底23上提供相当薄的一层流体22的情况下，局部热化至衬底23的对应温度。在其它实施例中，可以直接局部加热流体22。在一些实施例中，通过局部加热流体22可以修改（例如降低）流体22的粘度。例如，在环境温度（例如室温）下的流体可以是显示非牛顿特性的高粘性流体。
通常，牛顿流体的特性可以通过纳维-斯托克斯定律来描述。牛顿流体可以具有描述粘性应力和应变速率的张量，粘性应力和应变速率可以通过恒定粘度张量而相关，恒定粘度张量独立于应力状态和流动速度。非牛顿流体不同于这样的特性。通过局部加热流体，可以降低流体的粘度，因此其更接近类似牛顿流体的特性。牛顿流体的运动被很好地理解，并且可以比非牛顿流体的运动更容易控制。如上所提到的那样，牛顿流体可以遵循纳维-斯托克斯定律。即使流体并非严格地牛顿的，通过加热，该特性可以更类似于牛顿特性，这在一些实施例中可以使得对流体22的特性的控制（例如对其跨衬底23的厚度）更容易。
在图2的装置中，提供红外线光源21作为加热机构，红外线光源如由箭头27所指示的那样可移动，以局部加热衬底和在其上分散的流体22。控制器28可以控制红外线灯21的移动和/或强度。在其它实施例中，控制器28可以控制不同加热机构的操作。在一些实施例中，相应地可以通过编程基于微处理器的设备（如计算机）来实施控制器28。在其它实施例中，可以提供包括多个节段并且基本上覆盖衬底23的从中心到外围的整个半径的红外线灯，并且通过激活红外线灯的对应的节段可以实现局部加热（在这一情况下为在距衬底23的中心希望的距离处的加热）。通过衬底23与卡盘24的一起旋转，随后在一些实施例中可以获得放射状对称的加热分布。在其它实施例中，可以提供其它加热机构（例如在卡盘24中提供的电阻加热（电加热）），以便加热衬底23并且由此加热在衬底上分散的流体。
此外，在图2的装置中，提供可选的流体厚度测量设备26。使用流体厚度测量设备26，例如经由光学手段（如椭圆测量术）或者其它反射技术，或者经由触觉技术或者超声技术，可以测量衬底23上的流体22的厚度。总体而言，任何常规技术可以用于层厚度测量。在一些实施例中，为了获得衬底23上的流体22的所需厚度分布，将流体22涂敷到衬底23上，并且通过设备26测量跨衬底的厚度。
当与希望的厚度分布存在偏离时，可以执行经由红外线灯21的局部加热。在一些实施例中，这样的局部加热可以在衬底23上的流体22的厚度大于希望的厚度的位置处执行。可以重复这一工艺（即测量厚度并且应用或者调节局部加热），直至达到希望的厚度分布。在一些实施例中，可以存储并且之后（例如在以希望的厚度分布将流体涂敷到衬底的生产工艺期间）使用在这一工艺期间加热的模式或者方案（例如红外线灯21的位置、加热的持续时间和强度等）、在分段加热的情况下激活的分段、在电阻加热的情况下的电流等。
例如可以在预定量的衬底被处理之后或者在控制测量指示不再获得希望的厚度分布（例如在某一容差内为平坦的分布）之后，以规定间隔（如每周一次）重复如上所描述的校准（即确定并且存储加热的模式或方案）。
图3示出测量结果以图示局部加热的效果。
在图3（a）中，已经将胶水涂敷到衬底30。在标记31的区域中的胶水厚度总体低于在标记32的区域中的胶水厚度。厚度差值为数微米量级。
在此之后，在旋转衬底（由箭头35符号化）时，在衬底30的中心处应用局部加热。结果在图3（b）中示出。这里，在中心处33的胶水的厚度最低，而在外围区域34处的厚度最高。厚度差值在这一情况下为数十微米。这示出了通过局部加热，可以影响粘性流体（如胶水）的厚度分布。例如，通过调节加热的强度可以微调该效果以满足特定应用的需要。
在图4和图5中，描绘了图示根据一些实施例的方法的流程图。虽然这些方法被图示为一系列动作或事件，但是应当注意各个实施例并不限于所示的这些动作或事件的顺序。在其它实施例中，可以使用不同的顺序，或者所示的一些动作或事件可以彼此同时执行。例如，在一些实施例中，在相继的单独的框中示出向衬底涂敷粘性流体以及衬底的旋转，但是这些动作可以彼此同时执行，或者旋转可以在涂敷流体之前开始。
在图4中，示出用于校准对被涂敷到衬底的流体进行的局部加热的方法。图4的方法例如可以使用图2的装置来实施，但是也可以使用实现对被涂敷到衬底的流体的局部加热的其它装置或设备来使用。
在40，向衬底涂敷粘性流体。粘性流体例如可以包括胶水、酰亚胺、漆或光刻胶。粘性流体可以具有依赖于温度的粘度。在一些实施例中，粘性流体可以在环境温度（例如室温）下表现出非牛顿特性。
在一些实施例中，衬底可以是半导体晶片（如硅晶片）。在其它实施例中，可以使用其它类型的衬底，例如玻璃衬底或者用于接收其它衬底的载体。
在41，旋转（有时也称为旋涂）衬底，以在晶片上分散流体。在其它实施例中，可以通过其它方法（例如通过跨衬底的表面移动流体涂敷设备）而非旋涂来分散流体。
在42，测量衬底上的流体厚度。
在43，检查所测量的流体厚度是否对应于希望的厚度分布。例如，检查流体的厚度变化是否在希望的容差（例如±1μm、±3μm或±5μm）内。然而，在各个实施例中也可以使用其它希望的厚度分布，而非具有在容差内的厚度变化的平坦分布。
如果厚度分布对应于希望的分布，则该方法结束于45。否则，在44调节对衬底上的流体的局部加热。可以例如以某一摄氏度来局部加热例如其中厚度超出希望的厚度或者平均厚度超过希望的量的部分，以增加在这些位置处的流体的粘度。对局部加热的调节例如可以包括将红外线灯移动到希望的位置、激活希望的灯节段、激活电阻加热元件、调节红外线灯的功率或者加热电流的幅值等。
在此之后，该方法回到41并且重复该方法，直至在43厚度分布对应于希望的特性。在44通过各种调节获得的加热模式和方案可以被存储，以便之后在生产期间（例如在之后将描述的图5中所示的方法期间）使用。
在图5中，示出了图示根据另一实施例的方法的流程图。在50，向衬底涂敷粘性流体。粘性流体例如可以包括胶水、酰亚胺、漆或光刻胶等。在实施例中，粘性流体可以具有依赖于温度的粘度。在一些实施例中，粘性流体可以在环境温度下表现出非牛顿特性。在一些实施例中，衬底可以包括半导体晶片（如硅晶片）。在其它实施例中，衬底可以是不同类型的衬底，例如玻璃衬底。
在51，旋转衬底以在衬底上分散流体。在其它实施例中，可以使用其它技术来在衬底上分散流体。
在52，向流体应用预定的局部加热。在一些实施例中，预定的局部加热可以已经由校准工艺确定，例如参考图4所阐释的方法。在其它情况下，可以为特定衬底类型和/或流体类型预设置预定的局部加热。在一些实施例中，可以在衬底旋转时应用预定的局部加热。在一些实施例中，通过应用预定的局部加热，减小了衬底上的流体的厚度变化，例如减小到低于希望的容差。
可选地，在53可以执行另一处理。例如，在流体为胶水的情况下可以执行参照图1所示的处理，即可以将衬底安装到载体，并且可以执行研磨和/或蚀刻。对于其它种类的流体，可以执行其它种类的处理。例如，在流体是光刻胶的情况下，可以执行光刻。
从对修改和变更的以上描述可以看出，所示的实施例仅用于说明性目的，并且并不被解释为以任何方式限制本申请的范围。具体而言，在本文中描述的技术、构思和方案可以以与所示的方式不同的方式来实施。

Claims (22)

1.一种涂敷流体的装置，包括：
衬底保持器；
流体涂敷设备，被配置用于向所述衬底保持器上的衬底涂敷流体；
加热机构，被配置用于对所述流体进行局部加热；以及
控制器，被配置用于控制所述加热机构应用局部加热，以便获得所述衬底上的所述流体的希望的厚度分布，
其中所述希望的厚度分布在预定的容差内是平坦分布，并且
其中所述流体包括胶水，所述胶水用于将所述衬底安装到载体，并且安装到所述载体的衬底被研磨。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述流体包括酰亚胺、漆和光刻胶中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述流体的粘度依赖于温度。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述加热机构包括红外线灯。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述衬底保持器是可旋转的。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述流体涂敷设备被配置用于在所述衬底保持器旋转时涂敷所述流体。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述控制器被配置用于在所述衬底保持器旋转时控制所述加热机构对所述流体进行局部加热。
8.根据权利要求1所述的装置，还包括流体厚度测量设备，所述装置还被配置用于通过使用所述流体厚度测量设备进行的校准测量来确定局部加热模式。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述衬底保持器被配置用于接收半导体衬底。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述局部加热局部地将所述流体的特性从基本上非牛顿特性改变为基本上牛顿特性。
11.一种涂敷流体的方法，包括：
向衬底涂敷流体；
在所述衬底上分散所述流体；并且
在所述衬底上分散所述流体的同时，向所述流体应用预定的局部加热以获得希望的厚度分布，
其中所述希望的厚度分布在预定的容差内是平坦分布，以及
其中所述流体包括胶水，所述方法还包括使用所述胶水将所述衬底安装到载体，并且研磨安装到所述载体的衬底。
12.根据权利要求11所述的方法，其中分散所述流体包括旋转所述衬底。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述衬底是半导体衬底。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述预定的局部加热由校准来确定。
15.根据权利要求11所述的方法，其中应用所述预定的局部加热包括对所述衬底进行局部加热。
16.一种涂敷流体的方法，包括：
向衬底涂敷流体；
在所述衬底之上分散所述流体；
测量所述衬底之上的所述流体的流体厚度；并且
在所述衬底上分散所述流体的同时，调节对所述衬底的局部加热以获得所述流体的希望的厚度分布，
其中所述希望的厚度分布在预定的容差内是平坦分布，以及
其中所述流体包括胶水，所述方法还包括使用所述胶水将所述衬底安装到载体，并且研磨安装到所述载体的衬底。
17.根据权利要求16所述的方法，其中重复所述调节和所述测量，直至所述流体厚度匹配所述希望的厚度分布。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括基于所述调节来存储局部加热模式。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述流体在环境温度下表现出基本上非牛顿特性。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述流体包括酰亚胺、漆和光刻胶中的至少一个。
21.根据权利要求16所述的方法，其中所述局部加热包括利用红外线辐射来辐射所述流体。
22.根据权利要求16所述的方法，其中所述局部加热包括电加热所述流体。
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