JP3089199B2 - ポリマーを基質にコーティングする方法及び装置 - Google Patents

ポリマーを基質にコーティングする方法及び装置

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基質の加工方法、
特に基質の表面にポリマーをコーティングする方法に関
する。さらに詳しくは、本発明は角形或いは不規則な形
状の基質にポリマーをコーティングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉＯ2、アルミニウム、銅ポリケイ素、
或いは窒化ケイ素のような下層フィルムを保護するため
に、基質上にフォトレジストフィルムのようなポリマー
コーティングを行うのが望ましいことがある。このポリ
マーは、種々のエッチング、イオン注入、或いは機械的
に誘発される損傷に対して有効な障壁機能を果たすため
に、基質上で充分な厚さの膜を形成することが必要であ
る。又、基質上にコーティングを行う場合、フィルムは
高度の均一性を有することが通常望ましい。
【０００３】薄く均一なポリマーフィルムを基質上に形
成する１つの方法として、円形ウエハのような基質上
に、真空チャックで保持された液状ポリマーの滴を導入
し、予め定められた速度で正確に回転する方法がある。
次に、このウエハを旋回し、遠心力で液状ポリマーを外
側へ広げて、過剰分をウエハの周囲に残らないように吹
き飛ばすものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スピン
コーティングにおいては、９０乃至９５パーセントのポ
リマーが遠心力で飛ばされて、無駄になる。
【０００５】更に、このようなプロセスは、ウエハが角
形や他の非円形状である場合には、ポリマーコーティン
グする方法としてはあまり効率的ではない。これらの場
合には、基質上にポリマーをスピンコーティングする
と、基質のコーナーの部分が不均一になる問題がある。
従って、全面が均一な厚さのコーティングを行い、且つ
大量のポリマーを節約できる改良プロセスができれば有
益である。
【０００６】それゆえ、本発明の一つの目的は、基質に
加工を行う方法を提供することにある。
【０００７】本発明のもう一つの目的は、基質上にポリ
マーコーティングを行う方法を提供することにある。
【０００８】本発明のさらにもう一つの目的は、角形或
いは不規則な形状の基質上に、ポリマーコーティングを
行う方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に於いて、基質の
表面をポリマーでコーティングするプロセスが提供され
る。基質の表面にポリマーをコーティングするプロセス
に於いて、ポリマーが固体であればポリマーが液状であ
る予め選択した温度に、ポリマーが溶液となるには粘度
が高すぎる場合にはポリマー溶液となる予め選択した温
度に、加熱するプロセスが含まれる。このポリマー溶液
は、ポリマーの他に、キャリアのような他の成分を含有
しても差し支えない。このポリマー溶液を、ポリマー溶
液の引火点より低い予め選択した温度に加熱する。この
ポリマー溶液を貯蔵槽に貯蔵し、ノズルを通して押し出
し、ポリマー溶液の定常波連続流を形成する。ノズルか
ら流れ出るポリマー溶液は貯蔵槽へ戻り、再びノズルを
通して送り出される。下面を有する基質は、この基質下
面が定常波に接触するように、予め選択された速度で定
常波上を移動する。基質が定常波上を移動して通過する
と、基質下面にポリマーの均一なフィルムがコーティン
グされる。
【００１０】ポリマーの溶剤及びキャリアは、基質を焼
成することによって除去される。異なる形状の基質も、
本発明の方法により加工することができる。例えば、基
質の形状が円形であるか角形であるかを問わず、均一な
厚さのポリマーをコーティングすることができる。更
に、他の不規則形状の基質にも、本発明によるプロセス
を用いて、均一なポリマーフィルムをコーティングする
ことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】定常波ソルダ機１０の断面、及び
課題を解決するための手段で述べたようにこのソルダ機
に接近しつつある基質１２を、図面、特に図１に示す。
定常波ソルダ機１０はノズル１４を有する。このノズル
は、貯蔵槽１６の中の液状ポリマーを噴出して、予め定
められた流速の定常波１８を形成させる。ポリマー溶液
は、課題を解決するための手段で述べたように、液状の
ポリマーであっても、又は溶剤キャリアのようなポリマ
ー以外の成分を含んでもよい。基質１２は、コンベアト
ラックシステム２０に沿って、矢印２２の方向に移動す
る。
【００１２】コンベアトラックシステム２０の上にセッ
トする前に、基質１２を溶剤で洗浄する。図示した例で
は、基質１２をイソプロピルアルコールで洗浄し、清浄
な空気又は窒素の中で乾燥する。基質１２をコンベアト
ラックシステム２０の上にセットする前に、酸洗浄のよ
うな更に徹底した洗浄を行うことができる。
【００１３】図２において、定常波１８の流れ方向２４
は、基質１２の下面２６に対して反対の方向に動く。波
定常１８は、基質１２が矢印２２の方向に沿って運ばれ
るにつれて、定常波１８が基質１２の下面２６の全面と
接触するような幅を有している。特に基質１２は、ポリ
マー溶液が基質１２の下面２６と反対の方向に流れるよ
うに、定常波１８の高さに対して予め定められた関係
で、ノズル１４の上方に位置している。基質１２は定常
波１８の中を通過して移動し、その後、下面２６上のポ
リマーコーティングは空気乾燥される。このプロセスに
よりポリマー膜が基質１２の下面２６にコーティングさ
れる。このポリマー膜即ちコーティングの厚さは、コン
ベアトラックシステム２０に沿って移動する基質１２の
移動速度を調節することにより調整できる。ポリマーコ
ーティングの厚さは、ポリマー溶液の温度及びポリマー
の溶剤含有量、或いは使用されるキャリア中の溶剤量に
よっても調節できる。通常、ポリマーは基質１２の上
に、約１０，０００オングストローム乃至約５ミルの厚
さにコーティングされる。ポリマー溶液の加熱条件は、
使用するポリマー或いはキャリアの種類によって異な
る。例えば、ポリイミドにおいては、この温度は通常、
約２５℃から約１５０℃の間である。この範囲にあるポ
リイミドでは、典型的な移動速度は、基質１２が定常波
１８を経て移動する速度として、通常、毎秒約０．１イ
ンチ乃至毎秒約２．０インチの速度である。基質１２が
定常波１８を経て移動した後で、基質を高温で焼成し
て、下面２６上のポリマーコーティングの中の全ての溶
剤を除去する。焼成温度は約１００℃から約４２５℃の
間である。次に基質を冷却して、その後で更に、基質１
２に他の加工を行うことができる。
【００１４】基質１２の下面２６のコーティングの厚さ
は、定常波１８の高さ、或いは下面２６が定常波１８の
中に入る深さ、及びポリマー溶液がノズル１４を通して
流れる速度によって制御できる。ノズル１４中へフィー
ドされるポリマー溶液は、温度制御され、これによって
ポリマー溶液の速度が制御できるようになる。更に、ポ
リマー溶液のノズル１４への供給は、ポリマー溶液がノ
ズル１４を通して流れる速度、及び定常波１８の高さが
制御できるように調整される。
【００１５】本発明において、既存の定常波ソルダ機
を、最小限の変更で使用できる。装置のヒーターは、ポ
リマーに使用するために、温度をポリマーの引火点未満
に保つような範囲内で調節できるように、いくらか改修
が必要である。更に、基質がバッチで自動的に取り扱わ
れるので、生産性が改良される。
【００１６】現在市販されている定常波ソルダ機を、本
発明の好ましい具体化に於いて使用できる。このような
装置は、ポリイミドのようなポリマーが、当該装置の中
で加熱され使用できるように、改修、調整することがで
きる。例えば、ヘラー工業社（Ｈｅｌｌｅｒ Ｉｎｄｕ
ｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．）製モデル１７７００Ｄ、及
びエレクトロヴァートＵＳＡ社（Ｅｌｅｃｔｒｏｖｅｒ
ｔ ＵＳＡ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製アトモス（Ａ
ｔｍｏｓ）１００ＣＲは、本発明の好ましい具体化に於
いて使用できる定常波ソルダ機の例である。
【００１７】ポリイミドのようなポリマーは有機物質
で、低い引火点を有する可能性がある溶剤を含んでい
る。更にこのポリマーは、引火点を有する溶剤キャリア
中に含まれるれことがある。「引火点」とは、溶剤が着
火する温度である。一般に溶剤の引火点は１００℃未満
であり、一般的に使用されるポリマーは、ポリマー中の
溶剤或いは溶剤キャリアの低温側引火点より約１０℃低
い温度に加熱される必要がある。
【００１８】ポリイミド及びエポキシのようなポリマー
物質が、本発明の好ましい具体化に於いて使用できる。
使用できるポリマーの一例として、デュポン社エレクト
ロニック材料部門から市販されている、ピラリンポリイ
ミド（Ｐｙｒａｌｉｎｅ Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）製品が
ある。ポリイミドＰＬ２５７３及びＰＬ２５７１は、シ
リコンウエハ上のスピンコーティングに使用されるピラ
リンポリイミド製品である。しかしこの樹脂は、本発明
による定常波技術を使用することにより、他の基質に対
しても使用できる可能性がある。これらのポリイミド樹
脂を使用した場合のコーティング厚は、約１０μｍ乃至
約２５μｍの範囲が適当である。勿論、本発明のプロセ
スにおいては、シリコンウエハからマルチチップモジュ
ールまで、各種の基質を種々のポリマーでコーティング
できる。基質は、円形から角形まで、或いは他の不規則
な形状に至るまで、各種の形状のものが使用できる。
【００１９】スピンコーティング、浸漬及びスクリーニ
ングのようなその他の技術に比較して、本発明による
と、蒸発損失が少なく、温度制御が正確であり、材料の
表面露出が最小限である。更に、本発明によると長方形
又は不規則な形状の基質のコーティングの均一性が改良
される。
【００２０】本発明を好ましい具体化について特に開示
し記述したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく
形態及び詳細を変更することができることは当業者には
明らかであろう。
【００２１】本発明の新規な特徴と考えられる点は特許
請求の範囲に記載したが、本発明自体や好ましい使用形
態、及び更なる目的やメリットは添付図面を参照して具
体化した実施形態の説明を読むことによりより良く理解
されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ポリマー貯蔵槽及びポリマー定常波に接近し
ている状態の基質の断面図。
【図２】 ポリマー定常波が基質の下面に接触している
状態のポリマー貯蔵槽の断面図。
【符号の説明】
１０ 定常波ソルダ機 １２ 基質 １４ ノズル １６ 貯蔵槽 １８ 定常波 ２０ コンベアトラックシステム ２２ 基質１２の移動方向を示す矢印 ２４ 定常波１８の流れ方向 ２６ 基質１２の下面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−71737（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−86269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−2328（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−182962（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−302541（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−115006（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/312 B05D 1/18 B05D 7/24 302 H01L 21/027

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ポリマー溶液の引火点より低い予め選択
    した温度に前記ポリマー溶液を加熱する加熱工程と、 前記ポリマー溶液をノズルを通して押し出し、ポリマー
    溶液の定常波連続流を形成する工程と、 前記ノズルに供給される前記ポリマー溶液を温度制御す
    ることにより、前記ポリマー溶液の噴出速度を制御する
    工程と、 コンベヤトラックシステム上にセットされた基質の下面
    に前記定常波を接触させ、前記コンベヤトラックを（前
    記定常波の流れに対し反対方向に）移動させる移動工程
    と、 を有し、基質にポリマーの均一な膜を形成することを特
    徴とするポリマーを基質にコーティングする方法。
  2. 【請求項２】 前記コンベヤトラックを移動させる工程
    において、前記基質を毎秒０．１インチ乃至２．０イン
    チの速度で移動させることを特徴とする、請求項１に記
    載のポリマーを基質にコーティングする方法。
  3. 【請求項３】 前記ポリマーはポリイミドであることを
    特徴とする、請求項１に記載のポリマーを基質にコーテ
    ィングする方法。
  4. 【請求項４】 前記ポリマー溶液を加熱する工程におい
    て、前記ポリマー溶液を２５℃乃至１５０℃に加熱する
    ことを特徴とする、請求項１に記載のポリマーを基質に
    コーティングする方法。
  5. 【請求項５】 前記ポリマー溶液は、一方の成分の引火
    点が他方の成分の引火点より低いポリマー及び溶剤の二
    成分を含有し、前記加熱工程において前記二成分のうち
    低い方の引火点より低い温度に前記ポリマー溶液を加熱
    することを特徴とする、請求項１に記載のポリマーを基
    質にコーティングする方法。
  6. 【請求項６】 前記基質は角形であることを特徴とす
    る、請求項１に記載のポリマーを基質にコーティングす
    る方法。
  7. 【請求項７】 前記基質は円形であることを特徴とす
    る、請求項１に記載のポリマーを基質にコーティングす
    る方法。
  8. 【請求項８】 前記ポリマーの均一な膜は、１０，００
    ０オングストローム乃至５ミルの層であることを特徴と
    する、請求項１に記載のポリマーを基質にコーティング
    する方法。
  9. 【請求項９】 前記基質を前記定常波上で移動した後に
    前記基質を焼成することにより、前記溶剤及びキャリア
    を除去する除去工程を有することを特徴とする、請求項
    １に記載のポリマーを基質にコーティングする方法。
  10. 【請求項１０】 前記溶剤及びキャリアの除去工程にお
    いて、前記基質を１００℃乃至１２５℃で焼成すること
    を特徴とする、請求項９に記載のポリマーを基質にコー
    ティングする方法。
  11. 【請求項１１】 ポリマーの貯蔵槽と、 前記貯蔵槽内の前記ポリマーを加熱して液状にするため
    の加熱エレメントと、 前記貯蔵槽内に連結したノズルと、 前記ノズルを介してポリマー溶液を噴出して予め定めら
    れた流速の定常波を形成させる推進装置と、 前記ポリマー溶液の温度を制御することにより、前記ポ
    リマー溶液の噴出速度を制御する制御装置と、 ポリマーをコーティングすべき基質をセットし、該基質
    を前記定常波に接触させるコンベヤトラックと、 を有することを特徴とする、ポリマーを基質にコーティ
    ングする装置。
  12. 【請求項１２】 前記基質にコーティングした残余のポ
    リマー溶液を前記貯蔵槽に回収することにより、ポリマ
    ー及び溶媒を再使用することを特徴とする、請求項１１
    に記載のポリマーを基質にコーティングする装置。
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