JP2004006815A - 半導体基板材料をコーティングする方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着促進剤を含む混合物で半導体基板をコーティングする方法を提供すること。
【解決手段】コーティング材料で半導体基板材料２０１をコーティングする方法であって、接着促進剤をコーティング材料と混合するステップ１０５と、混合物を半導体基板材料に塗布するステップ１０６とからなる方法である。また、本発明は、半導体基板材料をコーティング材料でコーティングする手段であって、接着促進剤をコーティング材料と混合する手段と、接着促進剤とコーティング材料との混合物を半導体基板に塗布する手段と、を備える手段も含む。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して接着促進剤とコーティングテクノロジとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コーティングテクノロジの適用は、ハードウッドフローリング材料に塗布されるポリウレタン等、単一の塗布コーティング材料を有する比較的単純な適用から、多くの層を有するより複雑な適用まで様々である。半導体産業は、特定の化学的または物理的特性を有する複雑で連続的にコーティングされた層を備えた製品の製作のためにコーティングテクノロジに依存する。典型的な半導体チップ処理プロトコルで使用される多層コーティングは、一般に、別々の絶縁層と、半導体層と、導電層とを生成することにより、微視的（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ）スケールでコンデンサおよびトランジスタ等の電子コンポーネントを生成する。しばしば、これら多層コーティングには、各コーティングが所望の特性に達するように連続的に塗布される際に特定の硬化時間および環境が必要である。
【０００３】
半導体処理で採用されるもののような連続コーティング製造プロセスでは、製品を製作するために非常に多くのステップが必要である場合、非効率および品質制御問題がもたらされる可能性がある。特に、硬化ステップは、可撓性シートまたはロール状の材料が一連の製造ステップを通して自動的に案内される、ロール・ツー・ロールまたはウェブベース製造のような製作状況で実現するのが困難である場合がある。これらのタイプの製造状況において、各硬化ステップでは、硬化中の領域が適当に処理されている間に材料が待機ゾーンまたはアキュムレータでかなりの時間を費やす必要がある。したがって、追加の硬化または製造ステップにより、それに対応して増大する機械装置および材料の設備投資が必要となる可能性があり、結果として製造時間が長くなるる可能性もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、接着促進剤を含む混合物で半導体基板をコーティングする方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
コーティング材料で半導体基板材料をコーティングする方法であって、接着促進剤をコーティング材料と混合するステップと、混合物を半導体基板材料に塗布するステップとからなる方法である。また、本発明は、半導体基板材料をコーティング材料でコーティングする手段であって、接着促進剤をコーティング材料と混合する手段と、接着促進剤とコーティング材料との混合物を半導体基板に塗布する手段と、を備える手段も含む。
【０００６】
【発明の実施の形態】
コーティングテクノロジは、完成物品に塗布される塗料コーティングから複雑な積層システムを必要とする半導体処理技術まで、多種多様の製造品目において偏在する。単純な例として、コーティングテクノロジにより、２つの材料間の所望の接着レベルを実現する半導体基板材料へのコーティング材料の塗布が可能になる。しばしば、コーティングプロセスは２つの別々のステップを必要とする。すなわち、半導体基板へ接着促進剤を塗布し、その後、処理済み半導体基板にコーティング層を塗布することが必要である。コーティング材料および／または半導体基板材料は、同種の化学合成物であっても異種の化学合成物であってもよい。
【０００７】
図１は、本発明の一実施形態によって実行されるステップのフローチャートである。概して、本方法は、混合ステップ１０５と塗布ステップ１０６とが後に続く、一連の４つの選択ステップ１０１、１０２、１０３および１０４を考慮する。選択ステップ１０１〜１０４では、完成品と完成品を生成するために必要な材料との所望の特性を選択する。４つの選択ステップ１０１〜１０４に続き、ステップ１０５は、ステップ１０４において特定された接着促進剤をステップ１０３で特定されたコーティング材料と混合することを画定する。ステップ１０６において、ステップ１０５で製作された混合物が、選択された半導体基板に塗布され、必要な場合は、ステップ１０７において塗布された混合物が硬化される。
【０００８】
特に、ステップ１０１において、本発明の完成品のために必要なコーティング特性が選択される。たとえば、ステップ１０１において、保護特性を有するコーティングを、基礎をなす半導体基板を破損から保護するというその機能的能力に基づいて選択してよい。他の実施例では、ステップ１０１において、絶縁性能等の特定の電気的特性に対し、または基板に対し魅力のある仕上げを提供する審美的特性に対し、コーティングを選択してよい。
【０００９】
ステップ１０２では、本発明で使用する半導体基板材料を特定する。半導体基板は、電界または磁界が印加される場合等の一定の条件下において導体である材料を含む。また、半導体基板は半導体材料を半導体として作用しない材料と結合してもよい。典型的な半導体材料には、金属、プラスチック、非金属、ガラスまたはセラミック等の同種または異種の材料が含まれてよい。より詳細には、本発明の実施形態において、ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素およびアルミニウム化合物等の半導体基板を使用してよい。本発明の他の実施形態では、可撓性シリコンコートウェブ等の可撓性シリコン半導体基板が使用される。図１に示す好ましい実施形態では、選択される基板は、半導体製作において典型的な半導体基板である。なお、他の多くの基盤が本方法の使用に適している。
【００１０】
ステップ１０３において、液体コーティング材料が特定される。適当なコーティング材料の特定の実施例は、コーティング剤、感光性樹脂、光重合開始剤、アクリル樹脂、ポリウレタン、糊、インク、接着剤、および塗料である。液体コーティング材料は、単一の化合物または組成物であってよく、あるいは２つ以上の化合物または合成物の異種または同種の溶液であってよい。一実施形態では、コーティング材料を、ポリウレタン、アクリル酸塩および２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１等の光重合開始剤から作製してよい。好ましい実施形態では、コーティング材料は、Ｎｏｒｌａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓから製造された感光性樹脂ＮＯＡ８３Ｈであってよい。ＮＯＡ８３Ｈは、メルカプト・エステル溶液を含む。しかしながら、他の多くのコーティングが本方法の使用に適している。
【００１１】
ステップ１０４において、ステップ１０２において特定された半導体基板とステップ１０３において特定されたコーティング材料との両方に適合性のある接着促進剤が特定される。適合性のある接着促進剤は、ステップ１０３において特定された液体コーティング材料と混和性があり、コーティング材料の所望の特性を保持するかまたは向上させる。接着促進剤を、有機シラン、アクリル樹脂およびエポキシを含む多種多様の材料および化合物から選択してよいが、これらに限定されない。一実施形態では、選択された接着促進剤を、コーティング材料とは別に塗布する。好ましい実施形態は、選択された接着促進剤としてＶＭ−６５２を使用する。ＨＤ　Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓによって製造されるＶＭ−６５２は、有機溶液にα−アミノプロピルトリエトキシシランを含む。
【００１２】
また、接着促進剤選択基準を、選択されたコーティング材料に関連して選択された半導体基板材料の湿潤性を向上させる、接着促進剤の能力に基づいてもよい。湿潤な半導体基板材料により、液体コーティング材料が半導体基板にわたって一様にかつ均等に広がることができ、それは、本方法を利用する大抵の適用において望ましい特性である。
【００１３】
図２Ａは、コーティング混合物２０２でコーティングされる半導体基板２０１の概略図である。図２Ｂは、コーティング混合物２０２でコーティングされた半導体基板２０１の拡大概略図である。塗布された液体コーティングに関連する半導体基板の湿潤性は、半導体基板２０１の表面と液体相コーティング２０２の表面とによって形成される接触角２０３に比例する。概して、湿潤面は、塗布された液体コーティングと小さい接触角２０３を形成し、ステップ１０４では、液体コーティングと混合された時に基板とコーティングとの接触角２０３を最小化するように、接着促進剤が選択される。
【００１４】
図１に戻ると、ステップ１０５において、ステップ１０３で特定された液体コーティングが、ステップ１０４で特定された接着促進剤と混合される。また、混合物は、水、アルコール、エーテル、ケトンまたは炭化水素等の種々の有機および無機溶剤のうちのいかなるものを含んでもよい。液体コーティングと接着促進剤とを混合するために、機械的攪拌、振とう（ｓｈａｋｉｎｇ）またはチャーニング（ｃｈｕｒｎｉｎｇ）等の手段を含む種々の混合技術を採用してよいが、これらに限定されない。しかしながら、図１によって企図される実施形態は、コーティングおよび接着促進剤の同種の混合物またはコロイドを得るために、攪拌により液体コーティングを接着促進剤と混合する。
【００１５】
ステップ１０６において、ステップ１０５において形成された混合物が、ステップ１０２において特定された半導体基板に塗布される。本方法により、混合物を半導体基板上に注入する、散布する、噴霧する、押出すまたはこて塗りする等のステップを含む、種々の塗布方法が考えられる。また、半導体基板を、混合物に浸漬させてもよい。また、本方法は、メータリングロッドまたはバー、グラビア塗布テクノロジ、カーテンコーティング、ギャップコーティング（ｇａｐ　ｃｏａｔｉｎｇ）またはウェブコーティングの使用を含む特定の塗布方法も考慮するが、これらに限定されない。塗布プロセスは、たとえば真空、高温または低温、あるいは低微粒子または加圧環境を含む、多種多様の環境条件で発生してよい。一実施形態では、ステップ１０５において形成される混合物は、スピンコーティングテクノロジを使用して、ステップ１０２において選択された半導体基板に塗布される。
【００１６】
ステップ１０７において、塗布された混合物に対し、硬化ステップが施される。図１で考慮される実施形態では、塗布されたコーティング混合物を、コーティング混合物に含まれる感光性樹脂の重合を誘発する可能性のある紫外線光源で感光させてよい。他の実施形態では、硬化ステップは、紫外線とは異なる波長の光源を採用してよく、あるいはコーティング混合物を硬化させるために加熱または冷却を採用してよい。コーティング混合物によっては、ステップ１０７における硬化を必要としない場合もある。
【００１７】
図３は、ステップ１０５からの混合物をステップ１０２において選択された半導体基板に塗布するためのスピンコーティング塗布技術の使用を示す。スピンコーティングは、好ましい実施形態において、コーティング材料と接着促進剤との混合物を半導体基板に塗布する手段として使用される。半導体基板３０１は、ディスク形状であってよいが、垂直軸を中心に安定して回転できるように作製されるという条件付きで種々の形状をとることができる。混合物３０２を、アプリケータノズル３０３を使用して回転している半導体基板に塗布してよい。半導体基板３０１を、種々の異なる回転速度でスピンさせてよく、その典型的な範囲は、１０回転／分から１０，０００回転／分である。
【００１８】
図４は、本発明の例示的な最終製品の断面図を示し、４つの層でコーティングされた半導体基板４０１を例示している。好ましい実施形態では、層４０２は、接着促進剤と混合されたポリイミドから構成されたコーティング層である。層４０３、４０４および４０５の数および構成は、本発明の所望の製品によって異なり、絶縁体、導体、半導体、誘電体または保護層等の特定の物理特性を有する層を含んでよい。なお、本方法は、図４におけるように半導体基板に複数の層を塗布するために使用してよく、あるいはコーティング材料の単一層を塗布するために使用してもよい。この発明は、例として次のような実施形態を含む。
【００１９】
（１）　半導体基板材料（２０１）をコーティング材料（２０２）でコーティングする方法であって、
接着促進剤をコーティング材料と混合するステップ（１０５）と、
該混合物を前記半導体基板材料に塗布するステップ（１０６）と、
を含む方法。
【００２０】
（２）　前記半導体基板材料および前記コーティング材料の両方に適合する接着促進剤を選択するステップ（１０４）をさらに含む（１）記載の方法。
【００２１】
（３）　最終製品に必要な特性を選択するステップ（１０１）と、
該特性を提供するために半導体基板材料（１０２）およびコーティング材料（１０３）を選択するステップと、
をさらに含む（１）記載の方法。
【００２２】
（４）　前記半導体基板材料および前記コーティング材料に適合する接着促進剤を選択するステップ（１０４）をさらに含む（３）記載の方法。
【００２３】
（５）　前記半導体基板材料は、可撓性のウェブである（１）記載の方法。
【００２４】
（６）　前記コーティング材料は、ポリウレタン、アクリル酸塩および光重合開始剤から構成される（１）記載の方法。
【００２５】
（７）　半導体基板をコーティングする方法であって、
コーティング材料を接着促進剤と混合することによりコーティング混合物を生成するステップ（１０５）と、
該混合物を前記半導体基板に塗布するステップ（１０６）と、
を含む方法。
【００２６】
（８）　前記コーティング混合物は、前記コーティング材料と比較して向上した接着特性を有する（７）記載の方法。
【００２７】
（９）　コーティングされた半導体基板であって、
半導体基板（２０１）と、
前記半導体基板に塗布された接着促進剤と感光性樹脂とからなるコーティング混合物（２０２）と、
を具備する半導体基板。
【００２８】
（１０）　半導体基板をコーティングする方法であって、
ＶＭ−６５２をＮＯＡ８３Ｈと混合することによりコーティング混合物を形成するステップと、
前記半導体基板を前記コーティング混合物でスピンコーティングするステップであって、コーティングされた半導体基板を形成し、
前記コーティング混合物を硬化させるために前記コーティングされた半導体基板を紫外線光源にさらすステップ（１０７）と、
を含む方法。
【００２９】
要約すると、本発明は、最小限の異なるステップを使用してコーティング材料により半導体基板材料をコーティングする方法を提供する。なお、本発明は、本技術分野に存在する種々のコンポーネントおよびツールの任意のものを利用して容易に実現される。さらに、本発明を特定の実施形態を参照することによって説明したが、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、他の代替的な実施形態および実現の方法または変更態様を採用してよい、ということが明らかとなろう。たとえば、本発明は、集積回路等の電子コンポーネントの製作に対する特定の適用を見出すが、他の装置に対し、および接着促進剤を使用してコーティングを塗布する必要のある広範囲の表面に対し、等しく適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によって実行されるステップのフローチャート。
【図２Ａ】半導体基板に塗布されるコーティングの概略図。
【図２Ｂ】半導体基板に塗布されるコーティングの拡大概略図であり、それらの間に形成される接合角を示す。
【図３】本発明の実施形態によって半導体基板にコーティングを塗布する方法の概略図。
【図４】本発明の実施形態によって形成される多層製品の概略図。

Claims (1)

1. 半導体基板材料をコーティング材料でコーティングする方法であって、
   接着促進剤をコーティング材料と混合するステップと、
   該混合物を前記半導体基板材料に塗布するステップと、
   を含む方法。

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