CN105097499B - 涂胶方法及涂胶装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种涂胶方法,包括如下步骤:把有深孔的硅片水平放置,向硅片表面及其深孔内涂覆光刻胶;加热硅片,使所述深孔内的光刻胶处于液态,同时使硅片绕一转轴公转,以使所述深孔底部的光刻胶在离心力的作用下流向靠近深孔的一侧的侧壁;保持硅片公转,并使硅片绕其自身的中心轴自转,以使光刻胶均匀分布在深孔的整个侧壁上而深孔的底部没有光刻胶;固化深孔整个侧壁上的光刻胶。本发明还揭示了一种涂胶装置。

Description

涂胶方法及涂胶装置
技术领域
本发明涉及半导体工艺技术领域,尤其涉及一种涂胶方法及涂胶装置。
背景技术
三维封装技术由于其可以大大降低功耗、减轻重量、缩小体积、减弱噪声以及降低成本,已成为未来微电子封装发展的必然趋势。三维封装技术中最为核心的技术是TSV(Through Silicon Via),TSV是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通,实现芯片之间互连的最新技术。
目前,TSV工艺中有诸多技术难题需要攻克,例如硅片减薄、通孔制造以及键合等。其中,在硅片上制造通孔是TSV技术的关键环节之一。现有的通孔制造工艺中,通常先在硅片上制作盲孔。为了形成贯穿硅片的通孔,需要将盲孔的底部刻蚀掉,从而形成通孔,为了实现该道工艺,较为常见的做法是用光刻胶覆盖在硅片的表面以及盲孔的整个侧壁,在刻蚀盲孔底部时,光刻胶能够对除盲孔底部以外的区域形成保护,防止这些区域被刻蚀。如图1所示,为在具有盲孔101的硅片上涂覆光刻胶102的理想状态,也就是希望在硅片表面以及盲孔101的整个侧壁涂覆有均匀的光刻胶102,而盲孔101的底部没有光刻胶。然而,在实际工艺中,由于大的深宽比导致光刻胶202很难覆盖在深孔201靠近其底部的侧壁上,却在深孔201的底部集聚大量的光刻胶,如图2所示,使得后续刻蚀深孔201底部的工艺变得很困难。
发明内容
本发明旨在提供一种能够使光刻胶均匀涂覆在硅片表面及其深孔整个侧壁,而深孔底部却没有光刻胶的涂胶方法及涂胶装置。
根据本发明的一实施例提出的涂胶方法,包括如下步骤:把有深孔的硅片水平放置,向硅片表面及其深孔内涂覆光刻胶;加热硅片,使所述深孔内的光刻胶处于液态,同时使硅片绕一转轴公转,以使所述深孔底部的光刻胶在离心力的作用下流向靠近深孔的一侧的侧壁;保持硅片公转,并使硅片绕其自身的中心轴自转,以使光刻胶均匀分布在深孔的整个侧壁上而深孔的底部没有光刻胶;固化深孔整个侧壁上的光刻胶。
在一个实施例中,在真空状态下向硅片表面及其深孔内涂覆光刻胶。
在一个实施例中,在所述向硅片表面及其深孔内涂覆光刻胶的过程中,使硅片绕其自身的中心轴自转。
在一个实施例中,在常压状态下保持硅片公转,并使硅片绕其自身的中心轴自转。
在一个实施例中,所述固化深孔整个侧壁上的光刻胶的步骤进一步包括:向硅片吹保护性气体以固化深孔整个侧壁上的光刻胶。
在一个实施例中,所述固化深孔整个侧壁上的光刻胶的步骤进一步包括:使硅片逐渐降温以固化深孔整个侧壁上的光刻胶。
根据本发明的一实施例提出的涂胶装置,包括加工腔、硅片夹及喷嘴。硅片夹水平设置在加工腔内,硅片夹水平夹持有深孔的硅片,硅片夹带动硅片在加工腔内绕加工腔中心处的转轴公转,硅片夹还带动硅片绕硅片自身的中心轴自转。喷嘴向水平夹持在硅片夹上的硅片表面及其深孔内涂覆光刻胶。
在一个实施例中,所述硅片夹内设置有加热装置,用以对放置在硅片夹上的硅片进行加热。
在一个实施例中,所述喷嘴向硅片表面及其深孔内涂覆光刻胶的过程中,所述加工腔保持真空状态。
在一个实施例中,所述硅片在所述加工腔内进行公转和自转时,所述加工腔保持常压状态。
在一个实施例中,所述加工腔内设置有多个硅片夹,该多个硅片夹对称设置在一基座上,该多个硅片夹同时绕加工腔中心处的转轴公转,还分别绕其自身的中心轴自转。
在一个实施例中,所述加工腔的侧壁开设有穿过加工腔侧壁的两相对布置的通孔,硅片在所述加工腔内进行公转和自转的过程中,通过加工腔侧壁的一通孔向加工腔注入保护性气体,形成气流,以将雾状的光刻胶从加工腔侧壁的另一通孔排出加工腔。
综上所述,本发明涂胶方法及涂胶装置利用旋转的离心力将硅片深孔底部的光刻胶移到深孔靠近其底部的侧壁上,并使光刻胶均匀分布在深孔的整个侧壁,而深孔底部没有光刻胶,使得后续刻蚀深孔底部的工艺变得简单易行。
附图说明
图1为在硅片表面及硅片深孔内涂覆光刻胶的理想状态图。
图2为现有工艺中在硅片表面及其深孔内涂覆光刻胶的状态图。
图3揭示了根据本发明的一实施例的涂胶方法的流程图。
图4(A)至图4(C)揭示了根据本发明的一实施例的与涂胶方法各步骤相对应的结构示意图。
图5揭示了根据本发明的一实施例的涂胶装置的结构示意图。
图6(A)至图6(B)揭示了硅片在涂胶装置内旋转的示意图。
图7揭示了根据本发明的第二实施例的涂胶装置的示意图。
图8揭示了根据本发明的第三实施例的涂胶装置的示意图。
图9揭示了根据本发明的第四实施例的涂胶装置的示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果,下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。
参考图3及图4(A)至图4(C)所示,揭示了根据本发明的一实施例的涂胶方法的流程图及与涂胶方法各步骤相对应的结构示意图。为了使光刻胶均匀涂覆在硅片表面及其深孔的整个侧壁,而硅片深孔底部却没有光刻胶,根据本发明的一实施例提出的涂胶方法,包括如下步骤:
步骤S1:把有深孔401的硅片水平放置,向硅片表面及其深孔401内涂覆光刻胶402。如果该深孔401具有较大的深宽比,会导致深孔401靠近其底部的侧壁没有光刻胶402,而深孔401的底部聚集较多的光刻胶402,如图4(A)所示,从而导致后续刻蚀深孔401底部的工艺变得很困难。
步骤S2:加热硅片,使硅片深孔401内的光刻胶402处于液态,同时使硅片绕一转轴高速公转,以使硅片深孔401底部的光刻胶402在离心力的作用下流向靠近深孔401的一侧的侧壁,如图4(B)所示。
步骤S3:保持硅片高速公转,并使硅片绕其自身的中心轴低速自转,以使光刻胶402均匀分布在深孔401的整个侧壁上而深孔401的底部没有光刻胶402,如图4(C)所示。
步骤S4:固化深孔401整个侧壁上的光刻胶402。
在一个实施例中,在真空状态下向硅片表面及其深孔401内涂覆光刻胶402。
在一个实施例中,在向硅片表面及其深孔401内涂覆光刻胶402的过程中,硅片绕其自身的中心轴低速自转,以使光刻胶402均匀涂覆在硅片表面及其深孔401内。
在一个实施例中,在常压状态下保持硅片高速公转,并使硅片绕其自身的中心轴低速自转。
在一个实施例中,通过向硅片吹保护性气体,例如氮气,固化深孔401整个侧壁上的光刻胶402。
在一个实施例中,通过使硅片逐渐降温固化深孔401整个侧壁上的光刻胶402。
本发明还提出了一种能够使光刻胶均匀涂覆在硅片表面及其深孔整个侧壁,而深孔底部却没有光刻胶的涂胶装置。参考图5所示,揭示了根据本发明的一实施例的涂胶装置的结构示意图。该涂胶装置包括加工腔501、硅片夹502及喷嘴504。加工腔501的侧壁开设有穿过加工腔501侧壁的两相对布置的通孔505,各通孔505处分别设置有开关阀506。硅片夹502水平设置在加工腔501内,硅片夹502水平夹持有深孔的硅片503。硅片夹502内设置有加热装置,该加热装置能够对放置在硅片夹502上的硅片503进行加热。硅片夹502在加工腔501内能够进行两种相互独立的运动,一种是硅片夹502能够绕加工腔501中心处的转轴公转,一种是硅片夹502能够绕其自身的中心轴自转。可上下移动或水平移动的喷嘴504向硅片503表面及其深孔内均匀地涂覆光刻胶。优选地,喷嘴504为雾状喷嘴,且喷嘴504的运动方式可控,以便在硅片503表面及其深孔内均匀地涂覆光刻胶。
结合图6(A)至图6(B),使用该涂胶装置在硅片503表面及其深孔整个侧壁均匀涂覆光刻胶的工艺流程如下:把有深孔的硅片503水平放置在加工腔501内的硅片夹502上,喷嘴504向硅片503表面及其深孔内涂覆光刻胶。在喷嘴504向硅片503表面及其深孔内涂覆光刻胶的过程中,关闭开关阀506,加工腔501保持真空状态,且硅片夹502低速自转以带动放置在硅片夹502上的硅片503绕其自身的中心轴低速自转,目的在于提高光刻胶在硅片503表面及其深孔内分布均匀性。然后,硅片夹502内的加热装置对硅片503进行加热,使硅片503深孔内的光刻胶处于液态,与此同时,硅片夹502带动硅片503在加工腔501内绕加工腔501中心处的转轴高速公转,硅片503深孔底部的光刻胶在离心力的作用下流向靠近深孔的一侧的侧壁。接着,保持硅片503高速公转,硅片夹502带动硅片503绕其自身的中心轴低速自转,以使光刻胶均匀分布在深孔的整个侧壁上,而深孔的底部没有光刻胶。在硅片夹502带动硅片503公转和自转的过程中,打开开关阀506,通过加工腔501侧壁的一通孔505向加工腔501注入保护性气体,形成气流,以将雾状的光刻胶从加工腔501侧壁的另一通孔505排出加工腔501,以避免光刻胶黏附在加工腔501的腔壁、硅片夹502或再次沉积在硅片503上。随后,固化深孔整个侧壁上的光刻胶。硅片夹502带动硅片503进行公转和自转时,加工腔501保持常压状态。固化深孔整个侧壁上的光刻胶有多种方式,例如通过向硅片吹氮气固化深孔整个侧壁上的光刻胶或者通过使硅片逐渐降温固化深孔整个侧壁上的光刻胶。
参考图7至图9,加工腔内可以设置多个硅片夹,该多个硅片夹对称设置在一基座上,从而使得该多个对称分布的硅片夹能够同时绕加工腔中心处的转轴高速公转,还分别能够绕其自身的中心轴低速自转。例如,图7中示例了在加工腔701内设置有两个硅片夹702,该两个硅片夹702对称设置在基座707上;图8中示例了在加工腔801内设置有三个硅片夹802,该三个硅片夹802对称设置在基座807上;图9中示例了在加工腔901内设置有四个硅片夹902,该四个硅片夹902对称设置在基座907上。在加工腔内设置多个硅片夹的目的在于,一是硅片夹在运动过程中能够始终保持平衡状态;二是可以提高产能。
本发明涂胶方法及涂胶装置利用旋转的离心力将硅片深孔底部的光刻胶移到深孔靠近其底部的侧壁上,并使光刻胶均匀分布在深孔的整个侧壁,而深孔底部没有光刻胶,使得后续刻蚀深孔底部的工艺变得简单易行。
综上所述,本发明通过上述实施方式及相关图式说明,己具体、详实的揭露了相关技术,使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明,而不是用来限制本发明的,本发明的权利范围,应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。

Claims (12)

1.一种涂胶方法,其特征在于,包括如下步骤:
把有深孔的硅片水平放置,向硅片表面及其深孔内涂覆光刻胶;
加热硅片,使所述深孔内的光刻胶处于液态,同时使硅片绕一转轴公转,以使所述深孔底部的光刻胶在离心力的作用下流向靠近深孔的一侧的侧壁;
保持硅片公转,并使硅片绕其自身的中心轴自转,以使光刻胶均匀分布在深孔的整个侧壁上而深孔的底部没有光刻胶;
固化深孔整个侧壁上的光刻胶。
2.根据权利要求1所述的涂胶方法,其特征在于,在真空状态下向硅片表面及其深孔内涂覆光刻胶。
3.根据权利要求1所述的涂胶方法,其特征在于,在所述向硅片表面及其深孔内涂覆光刻胶的过程中,使硅片绕其自身的中心轴自转。
4.根据权利要求1所述的涂胶方法,其特征在于,在常压状态下保持硅片公转,并使硅片绕其自身的中心轴自转。
5.根据权利要求1所述的涂胶方法,其特征在于,所述固化深孔整个侧壁上的光刻胶的步骤进一步包括:向硅片吹保护性气体以固化深孔整个侧壁上的光刻胶。
6.根据权利要求1所述的涂胶方法,其特征在于,所述固化深孔整个侧壁上的光刻胶的步骤进一步包括:使硅片逐渐降温以固化深孔整个侧壁上的光刻胶。
7.一种涂胶装置,其特征在于,包括:
加工腔;
硅片夹,所述硅片夹水平设置在所述加工腔内,硅片夹水平夹持有深孔的硅片,硅片夹带动硅片在所述加工腔内绕加工腔中心处的转轴公转,硅片夹还带动硅片绕硅片自身的中心轴自转;及
喷嘴,所述喷嘴向水平夹持在所述硅片夹上的硅片表面及其深孔内涂覆光刻胶;
其中,硅片绕转轴公转使得深孔底部的光刻胶在离心力的作用下流向靠近深孔的一侧的侧壁,硅片绕中心轴自转使得光刻胶均匀分布在深孔的整个侧壁上而深孔的底部没有光刻胶。
8.根据权利要求7所述的涂胶装置,其特征在于,所述硅片夹内设置有加热装置,用以对放置在硅片夹上的硅片进行加热。
9.根据权利要求7所述的涂胶装置,其特征在于,所述喷嘴向硅片表面及其深孔内涂覆光刻胶的过程中,所述加工腔保持真空状态。
10.根据权利要求7所述的涂胶装置,其特征在于,所述硅片在所述加工腔内进行公转和自转时,所述加工腔保持常压状态。
11.根据权利要求7所述的涂胶装置,其特征在于,所述加工腔内设置有多个硅片夹,该多个硅片夹对称设置在一基座上,该多个硅片夹同时绕加工腔中心处的转轴公转,还分别绕其自身的中心轴自转。
12.根据权利要求7所述的涂胶装置,其特征在于,所述加工腔的侧壁开设有穿过加工腔侧壁的两相对布置的通孔,硅片在所述加工腔内进行公转和自转的过程中,通过加工腔侧壁的一通孔向加工腔注入保护性气体,形成气流,以将雾状的光刻胶从加工腔侧壁的另一通孔排出加工腔。
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