一种超微雾化喷涂方法技术

本发明专利技术涉及半导体微观结构的加工技术，更具体的说，本发明专利技术是一种可以提高产能的化学品雾化喷涂加工工艺方法，解决现有技术中存在的表面均匀性不好，生产率较低等问题。利用超声波或者二流体喷嘴，两个或两个以上喷嘴同态沿Ｘ－Ｙ轴做二维扫描运动，将雾化后化学液涂覆于整个晶圆，旋转晶圆，进行第二次喷涂，再重复旋转喷涂，直到达到目标厚度。本发明专利技术采用两个或两个以上喷嘴同时工作的方式，大幅度提高产能，通过调节液体流速、气体压力大小、扫描速度等参数来优化涂层均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体微观结构的加工技术，更具体的说，本专利技术是一种可以提高 产能的化学品雾化喷涂加工工艺方法。
技术介绍
三维叠层封装、微机电系统(MEMS)封装、垂直集成传感器阵列以及台面MOS 功率器件倒装焊技术等IC集成封装技术从2D向3D的转变开发，要求在形貌起伏很大的 晶圆表面均勻涂布保护隔离介质层(例如光致抗蚀剂、液态光成像阻焊剂等)，传统的旋 转涂胶方法适合在平坦表面均勻涂布光刻胶，很难满足晶圆三维微结构的要求，雾化喷 涂技术应运而生。现有雾化喷涂技术中，预加工的晶圆有2种加工方式一是通过喷嘴在旋转晶 圆上扫描，利用扫描速度和晶圆转动速度的变化，使雾化液体颗粒喷敷在晶圆表面，这 种方式变量多、难控制，从而造成表面均勻性不好；另一种方式是通过一个喷嘴在晶圆 上方来回“之”字型扫描进而涂覆整个晶圆，这种方式均勻性较好，但是生产产率大大 降低。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供，解决现有技术中存在的表面 均勻性不好，生产率较低等问题。本专利技术技术方案如下，两个或两个以上喷嘴同态沿X-Y轴做二维扫描运动， 将雾化后化学液涂覆于整个晶圆，旋转晶圆，进行第二次喷涂，再重复旋转喷涂，直到 达到目标厚度。所述的超微雾化喷涂方法，喷嘴是超声波喷嘴或者二流体喷嘴，化学液超微雾 化，雾化后液体颗粒的直径在0.1-200微米，雾化后液体小颗粒在加压气体的作用下加速 喷向晶圆表面，晶圆处于加热状态，使化学品粘附于晶圆表面。所述的超微雾化喷涂方法，气体压力控制在0.5-1.5巴之间。所述的超微雾化喷涂方法，晶圆在被喷涂时处于加热状态，加热温度控制在 50-120°C。所述的超微雾化喷涂方法，晶圆在被喷涂时处于固定状态。所述的超微雾化喷涂方法，喷嘴位于待喷涂晶圆的垂直上方，喷嘴离待喷涂晶 圆的距离在15-30毫米范围内。所述的超微雾化喷涂方法，晶圆旋转角度取30°的整倍数。所述的超微雾化喷涂方法，流进各喷嘴的液体流量控制在l-Sml/min。所述的超微雾化喷涂方法，喷嘴沿Y轴方向的扫描间距控制在4-lOmm范围 内，喷嘴沿X轴方向的扫描速度控制在40-180mm/min。所述的超微雾化喷涂方法，喷嘴之间的距离S^R+D，R为晶圆的半径，D为喷 嘴在晶圆上形成斑圈的大小。本专利技术的有益效果是1、本专利技术采用两个或两个以上喷嘴同时工作的方式，大幅度提高产率。单喷嘴 涂覆，产率是7-8片/小时，采用双喷嘴产率可达15片/小时，产率随着喷嘴的增加可 近乎成倍提高。2、本专利技术的喷嘴可采用二流体喷嘴，成本降低，适用于更多的化学品，且不易 堵塞，便于维护。3、本专利技术各喷嘴的液体、气体采用独立管道供给，互不干扰，可保证精度。4、本专利技术喷嘴工作时晶圆处于加热状态，可使附着于晶圆的液体迅速固化，防 止液体流动，使尖角有涂层覆盖且凹槽处不堆积过厚涂层，提高涂层均勻性。5、本专利技术可以提高产率，提高涂层均勻性，可以实现两个或两个以上喷嘴同态 超微雾化喷涂。附图说明图1是本专利技术的一个实施例的待喷涂晶圆的俯视图。图2是图1中所示晶圆A-A剖面线的剖面示意图。图3是本专利技术的一个实施例的扫描示意图。图4是本专利技术的一个实施例的液体供应管路图。图5是本专利技术的一个实施例的气体供应管路图。图中，301、X轴；302、Y轴；303、第一喷嘴；304、第二喷嘴；305、喷嘴 之间的距离S; 306、晶圆；307、轨迹；308、Y轴方向的扫描间距P; 309、移动块； 401、化学品罐；402、流量控制泵；403、第三喷嘴；501、调压阀；502、压力表； 503、第四喷嘴；504、开关。具体实施例方式参考非限定性实施方案可以更全面的说明本专利技术及其各种特征和优点，这些实 施方案示例在附图中，并详述在下面对优选实施方案的说明中。本专利技术用超微雾化喷涂法加工微观结构(例如微电子结构)，这些结构一般是 刻蚀而成。涂层作为掩膜用于保护这些结构，至少要使其不会受到后续工艺中所用化学 品很大的影响。图1是本优选实施案例中待喷涂晶圆的俯视图。图2是图1中所示晶圆A-A剖 面线的剖视图，晶圆表面凹凸不平。两个或两个以上喷嘴同态沿X-Y轴做二维扫描运动，将雾化后化学液涂覆于整 个晶圆，旋转晶圆，进行第二次喷涂，再重复旋转喷涂，直到达到目标厚度，形成保护 隔离介质层。如图3所示，X轴301固定不动，Y轴302可在X轴301上平动且速度可调； 两个相同的喷嘴第一喷嘴303和第二喷嘴304固定在Y轴302的移动块309上，两个喷 嘴之间的距离S用305表示。第一喷嘴303和第二喷嘴304沿轨迹307在晶圆306上方做同步扫描运动，Y轴方向的扫描间距P用308表示。第一喷嘴303和第二喷嘴304同 时同态工作，第二喷嘴304的最后扫描轨迹和第一喷嘴303的最开始扫描轨迹接合即完成 喷涂一次。根据晶圆的三维结构，旋转晶圆一定角度，进行第二次扫描，直至达到目标厚度。本专利技术中，同态是指所有喷嘴的各项工艺参数相同，包括进入喷嘴的化学品 流量、进入喷嘴的气体压力、喷嘴的超声波能量控制、喷嘴距晶圆的高度、喷嘴在X方 向的速度、喷嘴在Y轴方向的扫描间距。本专利技术中，喷嘴的数量取决于待喷涂晶圆的尺寸或数量或分布，喷嘴是超声波 喷嘴或者二流体喷嘴，化学液超微雾化，雾化后液体颗粒的直径在0.1-200微米范围内 (本实施例为20微米)，雾化后液体小颗粒在加压气体的作用下加速喷向晶圆表面，晶圆 处于加热状态，使化学品迅速粘附于晶圆表面。本专利技术中，喷嘴位于待喷涂晶圆的垂直上方，离待喷涂晶圆所在平面的垂直距 离在15-30毫米范围内(本实施例为22毫米)，误差在1毫米范围内。本专利技术中，晶圆每次旋转角度可取30°的整倍数(本实施例为60° )，具体取决 于晶圆的三维结构。本专利技术中，流进各喷嘴的液体流量控制在l-8ml/min(本实施例为3ml/min)，误 差控制在0.5ml/min范围内；喷嘴内径在0.1-1毫米范围内(本实施例为0.5毫米)。本专利技术中，Y轴方向的扫描间距P控制在4-10毫米范围内(本实施例为6毫 米)，具体取决于喷嘴在晶圆上形成斑圈直径的大小D。斑圈直径D是指喷嘴固定不动， 化学液经喷嘴超微雾化后喷涂在晶圆上形成的近乎圆形图案的直径。本专利技术中，喷嘴之间的距离S^R+D。R为晶圆的半径，本实施例中晶圆的半径 R= 100毫米；D为斑圈直径，本实施例中斑圈直径D在3-30毫米范围内。本专利技术中，喷嘴沿X轴的扫描速度控制在40-180mm/min (本实施例为IOOmm/ min) ο本专利技术喷嘴有气体和液体两管路，液体经喷嘴雾化成微小液体颗粒，在进入喷 嘴的加压气体作用下加速喷向晶圆，覆盖晶圆的尖角和凹槽。如图4所示，液体供应管路包括化学品罐401、精确流量控制泵402、第三喷嘴 403，化学品罐401分别通过管路依次连接精确流量控制泵402和第三喷嘴403。工作时， 两个精确流量控制泵402设置流量相同，同开同闭，确保流入两个第三喷嘴403的液体状 态相同。如图5所示，气体供应管路设有调压阀501、数显压力表502、第四喷嘴503、开 关504，气罐分别通过管路依次连接调压阀501、开关504、第四喷嘴503，调压阀501连 有数显压力表502。调压阀501用来调节气体压力大小，压力表502实时监测进入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超微雾化喷涂方法，其特征在于：两个或两个以上喷嘴同态沿Ｘ－Ｙ轴做二维扫描运动，将雾化后化学液涂覆于整个晶圆，旋转晶圆，进行第二次喷涂，再重复旋转喷涂，直到达到目标厚度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宗润福，汪明波，
申请(专利权)人：沈阳芯源微电子设备有限公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]