TWI528470B - Film forming method and thin film forming apparatus - Google Patents

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TWI528470B
TWI528470B TW103123631A TW103123631A TWI528470B TW I528470 B TWI528470 B TW I528470B TW 103123631 A TW103123631 A TW 103123631A TW 103123631 A TW103123631 A TW 103123631A TW I528470 B TWI528470 B TW I528470B
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Description

薄膜形成方法及薄膜形成裝置
本發明係有關一種將液狀的薄膜材料塗布在基板後，藉由使其硬化來形成薄膜之薄膜形成方法及薄膜形成裝置。
藉由在1張封裝基板搭載複數個半導體晶片，而能夠實現半導體裝置的小型化、高性能化。在專利文獻1中公開有在封裝基板搭載電子組件之技術。以下，對專利文獻1中公開之電子組件的搭載方法進行說明。
在封裝基板的搭載電子組件之區域使用液滴吐出頭塗布黏結劑。藉由向塗布在封裝基板之液狀的黏結劑照射紫外線，使黏結劑半硬化。藉由在半硬化之黏結劑上搭載電子組件並進行加熱，使黏結劑硬化。藉此，電子組件藉由黏結劑黏結於封裝基板。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2008-117997號專利公報
當封裝基板的表面為疏液性時，若在表面塗布液狀的黏結劑，則導致黏結劑集合在一部份區域中。因此，難以用黏結劑覆蓋應塗布黏結劑之區域的整個區域。若在搭載電子組件之區域中存在未被黏結劑覆蓋之區域，則導致電子組件的黏結強度下降。若在封裝基板與電子組件之間，形成有鎖住空氣之空洞，則有時因空氣的熱膨脹導致電子組件從封裝基板脫落。
本發明的目的在於提供一種即使基板的表面為疏液性，亦能夠以薄膜材料覆蓋應塗布之區域的整個區域之薄膜形成方法及薄膜形成裝置。
依本發明之其中一觀點，提供一種薄膜形成方法，其具有：在疏液性的表面一邊移動彈著地點一邊重複進行使光硬化性的薄膜材料彈著之處理、和彈著後向前述表面上的薄膜材料照射光而使其硬化之處理，藉此在前述表面的應塗布薄膜材料之區域形成第1膜之製程；藉由在前述第1膜上塗布液狀的前述薄膜材料，形成液狀的第2膜之製程；及在形成前述第2膜之後，照射光而使前述第2膜硬化之製程。
依本發明的另一觀點，提供一種薄膜形成裝置，其具有：載物台，保持基板；噴嘴頭，具有朝向被前述載物台保持之基板吐出光硬化性的液狀的薄膜材料之複數個噴嘴孔；移動機構，使前述基板和前述噴嘴頭中的一個相對於另一個移動；光源，向附著於被前述載物台保持之基板之液狀的前述薄膜材料照射硬化用光；及控制裝置，控制前述噴嘴頭、前述光源及前述移動機構；前述控制裝置中，一邊使前述噴嘴頭及前述基板中的一個相對於另一個移動，一邊從前述噴嘴頭吐出液狀的薄膜材料而使液狀的薄膜材料附著於前述基板的一部份區域，並且從前述光源向附著於前述基板之液狀的前述薄膜材料照射硬化用光，從而使前述薄膜材料硬化，藉此形成第1膜，在形成前述第1膜之後，一邊使前述噴嘴頭及前述基板中的一個相對於另一個移動，一邊從前述噴嘴頭吐出液狀的前述薄膜材料而使液狀的前述薄膜材料附著於前述第1膜上，從而形成液狀的第2膜，在形成前述第2膜之後，向前述第2膜照射硬化用光，從而使前述第2膜硬化。
在疏液性的表面一邊移動彈著地點一邊重複進行使光硬化性的薄膜材料彈著之處理、和彈著後向前述表面上的薄膜材料照射光而使其硬化之處理，藉此彈著後能夠在短時間內使薄膜材料硬化。因此，即使表面為疏液性，在導致薄膜材料集合在一部份的區域之前，亦能夠使薄膜材料硬化。由硬化之薄膜材料構成之第1膜的表面顯示親液性或比疏液性的表面更弱的疏液性。因此，在第1膜上進一步塗布薄膜材料時，能夠容易以薄膜材料覆蓋第1膜的表面的整個區域。
10‧‧‧平台
11‧‧‧移動機構
12‧‧‧載物台
13‧‧‧噴嘴單元
14‧‧‧攝像機
20‧‧‧控制裝置
30‧‧‧支撐板
31‧‧‧噴嘴頭
32‧‧‧硬化用光源
33‧‧‧噴嘴孔
50‧‧‧基板(封裝基板)
51‧‧‧黏結劑層
52‧‧‧第1半導體晶片
53‧‧‧黏結劑層
54‧‧‧第2半導體晶片
55‧‧‧絲線
58‧‧‧塗布區域
60‧‧‧搬入站
61‧‧‧臨時定位站
62‧‧‧塗布站
63‧‧‧硬化站
64‧‧‧搬送裝置
65‧‧‧第1搬送輥
66‧‧‧第2搬送輥
67‧‧‧擋塊
68‧‧‧硬化用光源
70‧‧‧導件
71、72‧‧‧提升器
80‧‧‧薄膜材料
81‧‧‧第1膜
82‧‧‧第2膜
第1圖係實施例的薄膜形成裝置的塗布站的概要圖。
第2圖A係噴嘴單元的立體圖，第2圖B係噴嘴單元的仰視圖。
第3圖A係使用實施例的薄膜形成裝置而製作之半導體元件的俯視圖，第3圖B係第3圖A的單點鏈線3B-3B中的剖面圖。
第4圖係實施例的薄膜形成裝置的載物台及噴嘴單元的俯視圖。
第5圖係實施例的薄膜形成裝置的整體的概要圖。
第6圖A及第6圖B係藉由實施例的薄膜形成方法形成薄膜之中途階段的噴嘴單元及基板的示意側視圖。
第6圖C係藉由實施例的薄膜形成方法形成薄膜之中 途階段的噴嘴單元及基板的示意側視圖，第6圖D係形成有第1膜之基板的剖面圖。
第6圖E係藉由實施例的薄膜形成方法形成薄膜之中途階段的噴嘴單元及基板的示意側視圖，第6圖F係形成有第1膜及液狀的第2膜之基板的剖面圖，第6圖G係使第2膜硬化時的硬化用光源及基板的側視圖。
第7圖A係利用比較例的方法使薄膜材料彈著時的剛彈著之後的基板的剖面圖，第7圖B係待機到薄膜材料的表面平坦化之後的基板的剖面圖。
第1圖中，表示實施例的薄膜形成裝置的塗布站的概要圖。在平台10上經由移動機構11支撐有載物台12。載物台12保持作為形成薄膜之對象之基板50。定義將平行於基板50的表面之面設為xy面，並將基板50的表面的法線方向設為z方向之xyz直角座標系統。在載物台12的上方支撐有噴嘴單元13及攝像機14。移動機構11使基板50及噴嘴單元13中的一個相對於另一個沿x方向及y方向移動。第1圖中，表示使噴嘴單元13相對於平台10靜止，並使基板50移動之結構，但相反亦可以係使基板50靜止，並使噴嘴單元13移動之結構。
噴嘴單元13具有與基板50對置之噴嘴頭。使光硬化性的液狀的薄膜材料液滴化並從形成於噴嘴頭之複數個噴嘴孔朝向基板50吐出。從噴嘴孔吐出薄膜材料之時刻藉 由控制裝置20來控制。在基板50的表面形成黏結劑層時，例如使用液狀的黏結劑作為液狀的薄膜材料。攝像機14拍攝形成於基板50之對準標誌，並將圖像資料發送到控制裝置20。
第2圖A中表示出噴嘴單元13的立體圖，第2圖B中表示出噴嘴單元13的仰視圖。在支撐板30安裝有2個噴嘴頭31及3個硬化用光源32。2個噴嘴頭31沿y方向並排配置。在2個噴嘴頭31之間及比噴嘴頭31更靠外側分別配置有硬化用光源32。若著眼於1個噴嘴頭31，則在噴嘴頭31的y方向的正側及負側分別配置有硬化用光源32。
在各個噴嘴頭31形成有沿x方向等間隔排列之複數個噴嘴孔33。在第2圖A及第2圖B中，示出各個噴嘴頭31的複數個噴嘴孔33排列成2列之例子。2個噴嘴頭31相互沿x方向錯開固定。形成於2個噴嘴頭31之4列噴嘴孔33整體沿x方向等間隔排列。
硬化用光源32向塗布在基板50(第1圖)之液狀的薄膜材料照射硬化用光。例如，若一邊使基板50(第1圖)沿y方向移動，一邊從噴嘴頭31吐出薄膜材料，則塗布在基板50之薄膜材料藉由來自硬化用光源32的光被硬化，前述硬化用光源配置在比吐出薄膜材料之噴嘴頭31更靠下游側。
在第2圖A及第2圖B中，雖將噴嘴頭31的搭載數設為2個，但噴嘴頭31的搭載數亦可以為1個，還可以 為3個以上。硬化用光源32配置在各個噴嘴頭31的兩側即可。若增加噴嘴頭31的搭載數，則有關x方向之噴嘴孔33的排列間距變小。藉此，能夠提高應形成之薄膜的圖案的解析度。
在第3圖A中表示出使用實施例的薄膜形成裝置而製作之半導體元件的俯視圖。在第3圖B中示出第3圖A的單點鏈線3B-3B中的剖面圖。在封裝基板50上藉由黏結劑層51黏結有第1半導體晶片52。在第1半導體晶片52上藉由黏結劑層53黏結有第2半導體晶片54。形成在第1半導體晶片52及第2半導體晶片54之墊片藉由絲線55連接於形成在封裝基板50之墊片。藉由實施例的薄膜形成裝置，形成黏結劑層51及黏結劑層53。
在第3圖A及第3圖B中，表示出堆疊第1半導體晶片52和第2半導體晶片54之結構，但亦可以在1張封裝基板50僅安裝1個半導體晶片。並且，還可以在1張封裝基板50的表面的複數處分別搭載半導體晶片。
在第4圖中示出實施例的薄膜形成裝置的載物台12及噴嘴單元13的俯視圖。在載物台12上保持有基板50。在基板50的表面劃定有應塗布黏結劑之複數個塗布區域58。塗布區域58相當於第3圖B所示之應形成黏結劑層51之區域。
在基板50的上方配置有噴嘴單元13。噴嘴單元13包括噴嘴頭31及硬化用光源32。一邊藉由移動機構11使基板50沿y方向移動，一邊從噴嘴頭31吐出薄膜材 料，藉此能夠在基板50塗布薄膜材料。控制裝置20控制基於移動機構11之基板50的移動及從噴嘴頭31吐出薄膜材料之時刻。藉此，能夠在塗布區域58塗布由黏結劑構成之薄膜材料。塗布區域58的圖案資訊預先存儲於控制裝置20。
藉由將基板50沿x方向移動而重複進行相同處理，從而能夠在基板50的表面的任意區域塗布薄膜材料。
在第5圖中表示出實施例的薄膜形成裝置的整體的概要圖。實施例的薄膜形成裝置包括搬入站60、臨時定位站61、塗布站62、硬化站63及搬送裝置64。定義xyz直角座標系統，該xyz直角座標系統中將水平面設為xy面，將垂直上方設為z軸的正方向。搬入站60、臨時定位站61、塗布站62及硬化站63朝向x軸的正方向以該順序配置。控制裝置20控制搬入站60、臨時定位站61、塗布站62、硬化站63內的各裝置及搬送裝置64。
第1搬送輥65將作為處理對象之基板50沿x軸的正方向從搬入站60搬送至臨時定位站61。利用第1搬送輥65搬送之基板50的前端接觸於擋塊67，藉此來進行有關搬送方向之基板50的粗定位。
搬送裝置64將基板50從臨時定位站61搬送至塗布站62，及從塗布站62搬送至硬化站63。搬送裝置64包括導件70及2台提升器71、72。提升器71、72由導件70所導引而沿x方向移動。提升器71、72例如具有L字型的支撐臂，該支撐臂接觸基板50的底面來支撐基板 50。其中一個提升器71將基板50從臨時定位站61搬送至塗布站62，另一個提升器72將基板50從塗布站62搬送至硬化站63。
如第1圖所示，塗布站62包括平台10、移動機構11及載物台12。第5圖中未表示噴嘴單元13(第1圖)。
在硬化站63配置有第2搬送輥66。在塗布站62被處理之基板50藉由搬送裝置64搬送至硬化站63，並搭載於第2搬送輥66上。第2搬送輥66沿x軸的正方向搬送基板50。在基板50的搬送路徑的上方配置有硬化用光源68。硬化用光源68向藉由第2搬送輥66搬送之基板50照射包含使薄膜材料硬化之波長成份之光。
參閱第6圖A~第6圖F，對使用實施例的薄膜形成裝置之薄膜的形成方法進行說明。
第6圖A表示噴嘴單元13及基板50的示意側視圖。一邊使基板50沿y軸的正方向移動，一邊將液狀的薄膜材料80液滴化並從上游側(y軸的負側)的噴嘴頭31朝向基板50的塗布區域58(第4圖)吐出。在塗布區域58形成有由液狀的薄膜材料構成之第1膜81。
如第6圖B所示，液狀的第1膜81通過硬化用光源32的下方時，被硬化用光照射而硬化。其中，“硬化”意味著具有充份的黏著性，但無法在基板50的表面上進行移動之程度的硬化。薄膜材料80從彈著於基板50之後到硬化之時間由從噴嘴頭31的噴嘴孔到其下游側的硬化用光源32為止的距離以及基板50的移動速度來決定。
塗布區域58(第4圖)通過下游側(y軸的正側)的噴嘴頭31的下方時，從下游側的噴嘴頭31朝向塗布區域58吐出液狀的薄膜材料80。
由從上游側的噴嘴頭31吐出之薄膜材料80形成之第1膜81覆蓋塗布區域58的整個區域時，從下游側的噴嘴頭31吐出之薄膜材料80彈著於已硬化之第1膜81上。藉此，獲得具有已硬化之薄膜材料和液狀的薄膜材料這2層結構之第1膜81。
由從上游側的噴嘴頭31吐出之薄膜材料80形成之第1膜81未覆蓋塗布區域58的整個區域，在塗布區域58內離散地分佈有露出基板50的表面之部位時，從下游側的噴嘴頭31吐出之薄膜材料80彈著於基板50的露出部位。藉此，第1膜81以硬化之薄膜材料和液狀的薄膜材料覆蓋塗布區域58的整個區域。此時，第1膜81具有已硬化之部份和液狀的部份分佈在面內之結構。
如第6圖C所示，塗布區域58(第4圖)通過最下游側的硬化用光源32的下方時，第1膜81中液狀的部份被硬化。
如第6圖D所示，通過最下游側的硬化用光源32(第6圖C)之塗布區域58的整個區域以硬化之第1膜81覆蓋。
如第6圖E所示，一邊使基板50沿y軸的負方向移動，一邊從噴嘴頭31吐出薄膜材料80，從而在第1膜81上塗布液狀的薄膜材料。藉此，在第1膜81上形成有由 液狀的薄膜材料構成之第2膜82。形成第2膜82時，硬化用光源32為消燈狀態。
如第6圖F所示，第1膜81的表面的整個區域以液狀的第2膜82覆蓋。
如第6圖G所示，形成第2膜82後，將基板50搬送至硬化站63(第5圖)。在硬化站63中，基板50藉由第2搬送輥66被搬送，並通過硬化用光源68的下方。此時，液狀的第2膜82被來自硬化用光源68的光照射並硬化。硬化之第1膜81及第2膜82相當於第3圖B所示之黏結劑層51。以相同的方法能夠形成第1半導體晶片52上的黏結劑層53。
基於實施例的方法中，在第1膜81(第6圖E)上塗布液狀的薄膜材料80時，硬化用光源32為消燈狀態。液狀的第2膜82藉由第5圖所示之搬送裝置64從塗布站62搬送至硬化站63後被硬化。因此，液狀的第2膜82硬化為止的經過時間較長。在第2膜82硬化之前，液狀的薄膜材料沿面內方向擴展，使第2膜82的表面平坦化。
相對於此，第1膜81藉由一邊移動彈著地點一邊重複進行使薄膜材料彈著於基板50的表面之處理、和彈著後向基板50的表面上的薄膜材料照射光而使其硬化之處理來形成。因此，無法確保用於液狀的薄膜材料沿面內方向擴展而使其表面平坦化之充份的時間。由於液狀的第1膜81的表面在被平坦化之前已硬化，因此在第1膜81的 表面殘留有對應於薄膜材料的彈著地點之位置的表面相對隆起之凹凸。
僅將第1膜81用作第3圖B所示之黏結劑層51時，在黏結劑層51的表面存在凹凸。若該黏結劑層51亦黏結第1半導體晶片52，則導致在黏結劑層51與第1半導體晶片52之間的界面殘留有包含空氣之空洞。因該空洞導致第1半導體晶片52的黏結強度下降。而且，藉由空洞內的空氣膨脹，有時導致第1半導體晶片52從基板50脫落。
在實施例中，由於第2膜82的表面被平坦化，因此在黏結劑層51與第1半導體晶片52之間的界面難以產生空洞。藉此，能夠防止第1半導體晶片52的黏結強度的下降及第1半導體晶片52的脫落。
接著，對為了形成第2膜82，形成第1膜81(第6圖F)作為第2膜82的基底之效果進行說明。
第7圖A中表示出剛使液狀的薄膜材料80彈著於基板50的塗布區域58之後的基板50的剖面圖。彈著之後，緊接著在各彈著地點附著有薄膜材料80。基板50的表面為疏液性時，如第7圖B所示，若經過從薄膜材料彈著於基板50之後到使其表面平坦化之時間，則導致液狀的薄膜材料80集合在一部份區域中。藉此，導致在塗布區域58內形成露出基板50的表面之區域。若在該狀態下硬化薄膜材料80，則導致殘留露出基板50之區域。
如實施例，若預先形成第1膜81(第6圖F)作為第 2膜82的基底，則基板50的表面不受疏液性的影響，並能夠以第1膜81及第2膜82覆蓋塗布區域58的整個區域。為了以第1膜81覆蓋塗布區域58的整個區域，在形成第1膜81之製程(第6圖A、第6圖B)中，附著於彈著地點之薄膜材料在藉由表面的疏液性從彈著地點移動之前，使薄膜材料硬化為較佳。
在上述實施例中，分別準備了使第1膜81硬化之光源32(第6圖B)和使第2膜82(第6圖F)硬化之光源68(第5圖、第6圖G)，但亦可以使用光源32使第2膜82硬化。此時，在第6圖E所示之製程中，形成液狀的第2膜82之後，在載物台12上待機到第2膜82的表面平坦化為止。之後，點亮硬化用光源32，並使基板50移動。第2膜82通過硬化用光源32的下方時，藉由被硬化用光照射，來硬化第2膜82。
依以上實施例對本發明進行了說明，但本發明係並不限於此者。例如，能夠進行各種変更、改良及組合等，對本領域技術人員來說係顯然的。
12‧‧‧載物台
31‧‧‧噴嘴頭
32‧‧‧硬化用光源
50‧‧‧基板(封裝基板)
63‧‧‧硬化站
66‧‧‧第2搬送輥
68‧‧‧硬化用光源
80‧‧‧薄膜材料
81‧‧‧第1膜
82‧‧‧第2膜

Claims (3)

  1. 一種薄膜形成方法，具有：在疏液性的表面一邊移動彈著地點一邊重複進行使光硬化性的薄膜材料彈著之處理、和彈著後向前述表面上的薄膜材料照射光而使其硬化之處理，藉此在前述表面的應塗布薄膜材料之區域形成第1膜之製程；藉由在前述第1膜上塗布液狀的前述薄膜材料，形成液狀的第2膜之製程；及在形成前述第2膜之後，照射光而使前述第2膜硬化之製程；在形成前述第1膜之製程中，在前述薄膜材料的液滴藉由前述表面的疏液性從彈著地點移動之前，使前述薄膜材料硬化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜形成方法，其中，在形成前述第2膜之製程中，以液狀的前述薄膜材料覆蓋前述第1膜的表面的整個區域。
  3. 一種薄膜形成裝置，具有：載物台，保持基板；噴嘴頭，具有朝向被前述載物台保持之基板吐出光硬化性的液狀的薄膜材料之複數個噴嘴孔；移動機構，使前述基板和前述噴嘴頭中的一個相對於另一個移動；光源，向附著於被前述載物台保持之基板之液狀的前 述薄膜材料照射硬化用光；及控制裝置，控制前述噴嘴頭、前述光源及前述移動機構；前述控制裝置中，一邊使前述噴嘴頭及前述基板中的一個相對於另一個移動，一邊從前述噴嘴頭吐出液狀的薄膜材料而使液狀的薄膜材料附著於前述基板的一部份區域，並且從前述光源向附著於前述基板之液狀的前述薄膜材料照射硬化用光，從而使前述薄膜材料硬化，藉此形成第1膜，在形成前述第1膜之後，一邊使前述噴嘴頭及前述基板中的一個相對於另一個移動，一邊從前述噴嘴頭吐出液狀的前述薄膜材料而使液狀的前述薄膜材料附著於前述第1膜上，從而形成液狀的第2膜，在形成前述第2膜之後，向前述第2膜照射硬化用光，從而使前述第2膜硬化。
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