形成消除气泡的薄膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种形成薄膜的方法，且更特定来说，涉及一种形成消除气泡的薄膜的方法。
【背景技术】
[0002]旋涂为在半导体晶片上形成薄膜的众所周知的方法。在一种常见的旋涂方法中，在半导体晶片的中心处形成流体树脂洼坑，所述半导体晶片然后以例如1500到4000rpm的高速度自旋。离心力致使中心处的流体树脂在晶片的顶表面上方扩散。薄膜的最终厚度及均匀性通常由晶片的旋转速度及晶片旋转的时间长度定义。
[0003]流体树脂可静态或动态施涂。在静态施涂的情况下，在晶片静止时将流体树脂沉积到晶片上。在动态施涂的情况下，将流体树脂在晶片以例如500rpm的相对适度速度自旋时沉积到所述晶片上。
[0004]常规旋涂的一个问题为:当直线施涂高粘度流体树脂时，在将流体树脂初始施涂到晶片上时可存在气泡。举例来说，难以通过喷嘴以大于400cP的速度来施涂流体树脂，所述喷嘴为具有限制树脂从供应管线流出的开口的输出结构。因此，通常将喷嘴从供应管线移除，使得可直接从供应管线施涂高粘度流体树脂。从供应管线直接施涂流体树脂称为直线施涂。
[0005]直线施涂的一个缺点为:在使用之间，空气可进入供应管线，此又导致在下次将流体树脂初始施涂到晶片上时存在气泡。在接着使晶片高速自旋时，远离晶片中心的树脂洼坑中的气泡响应于高速自旋的离心率朝向晶片的外边缘移动并超过所述外边缘。
[0006]然而，气泡到晶片中心越近，存在的离心率越少且气泡越不可能移动超过晶片的外边缘，借此使气泡留在保持在晶片上的树脂中。因此，需要用消除在初始施涂流体树脂时可存在的气泡的高粘度流体树脂形成薄膜的方法。
【发明内容】
[0007]本发明提供形成消除气泡的薄膜的方法。所述方法在具有晶片卡盘及供应管线的处理站中形成薄膜，其中所述供应管线具有管状施涂开口。所述方法包含:在半导体晶片自旋时将流体树脂从所述管状施涂开口施涂到所述半导体晶片上，且改变所述晶片卡盘与所述管状施涂开口之间的相对位置使得以圆形图案将所述流体树脂施涂到所述半导体晶片上。所述方法还包含:在已形成所述圆形图案之后，使所述半导体晶片从自旋减速到停止，且改变所述晶片卡盘与所述管状施涂开口之间的相对位置使得所述流体树脂继续从所述圆形图案到所述半导体晶片的中心，并在所述半导体晶片的所述中心上方形成树脂洼坑。
[0008]本发明进一步提供形成薄膜的替代方法。本发明包含:在所述半导体自旋时将流体树脂从所述管状施涂开口施涂到半导体晶片上。在所述半导体晶片自旋及施涂所述流体树脂时，所述半导体晶片的所述中心无所述流体树脂。所述方法还包含:在所述半导体晶片静止时将所述流体树脂从所述管状施涂开口施涂到所述半导体晶片的所述中心上以在所述半导体晶片的所述中心处形成树脂洼坑。
[0009]通过参考以下详细说明及阐明其中利用本发明原理的说明性实施例的附图将获得对本发明的特征及优点的较佳理解。
【附图说明】
[0010]图1为图解说明根据本发明的形成薄膜的方法100的实例的流程图。
[0011 ] 图2为图解说明根据本发明的处理站200的实例的侧视图
[0012]图3A到3B为图解说明根据本发明将流体树脂沉积到半导体晶片224的顶表面上的实例的平面图。图3A图解说明螺旋圆形图案，而图3B图解说明由互连部分同心圆成的圆形图案。
[0013]图4A到4B为图解说明根据本发明将流体树脂沉积到半导体晶片224的顶表面上的实例的横截面图。图4A图解说明等待之前的流体树脂，而图4B图解说明等待之后的流体树脂。
【具体实施方式】
[0014]在高速自旋之后保留在位于半导体晶片上方的树脂中的气泡导致可严重损坏晶片的一系列事件。举例来说，当两个晶片(例如，CMOS晶片及MEMS晶片)在经切割以形成若干个堆叠式芯片结构之前接合在一起，底部晶片通常经形成以具有若干个硅通孔(TSV)结构，所述硅通孔(TSV)结构完全延伸穿过所述底部晶片以提供将所述底部晶片电连接芯片载体的构件。
[0015]通常通过在晶片上形成经图案化光致抗蚀剂层来开始TSV结构的形成。所述经图案化光致抗蚀剂层必须能够耐受长期蚀刻时间，且通常具备经图案化以具有若干个意向开口的厚(例如，9微米)、高粘度流体树脂。
[0016]在施涂高粘度流体树脂时存在的气泡当气泡爆裂时在流体树脂中形成相对大孔且因此在经图案化光致抗蚀剂层中形成相对大意外开口。举例来说，经图案化光致抗蚀剂层可具有大约25微米宽的用于TSV结构的意向开口，而由爆裂的气泡导致的意外开口的宽度可为大约50到300微米宽。
[0017]在已形成经图案化光致抗蚀剂层之后，通过所述经图案化光致抗蚀剂层蚀刻晶片以形成几乎完全延伸穿过所述晶片的孔。在上述情形之后，接着沉积金属。金属完全填充由经图案化光致抗蚀剂层中的意向开口导致的晶片中的孔，且形成意向金属结构。
[0018]然而，金属仅部分填充由经图案化光致抗蚀剂层中的意外开口(其由爆裂的气泡导致)导致的晶片中的孔，且形成意外金属结构。洞仅部分填充，这是因为由意外爆裂气泡开口所致的洞比意向开口宽得多。
[0019]在稍后阶段，两个晶片接合在一起以形成双晶片结构。在上述情形之后，将具有意向及意外金属结构的双晶片结构的晶片的背部磨光。背部研磨暴露意向金属结构的顶端，且借此形成TSV结构。背部研磨还暴露意外金属结构，且借此形成称为劣等TSV结构的结构。
[0020]在研磨期间使晶片的背部暴露到周围空气压力，而双晶片结构的剩余部分经受真空。此又跨越劣等TSV结构形成压力差。此外，背部研磨推撞劣等TSV结构。
[0021]压力差及研磨机碰撞劣等TSV结构的力的组合效应可致使晶片的区段破裂或爆破，借此损坏晶片。晶片中的单个劣等TSV结构通常致使整个晶片解体，此显著影响工艺合格率。
[0022]图1展示图解说明根据本发明的形成薄膜的方法100的实例的流程图。方法100是在具有晶片卡盘及供应管线的处理站中执行。供应管线又具有不带喷嘴的管状施涂开口以用于进行直线施涂。如图1中所展示，方法100在110处通过将半导体晶片附接到晶片卡盘(例如，通过真空安装)而开始。
[0023]在已将半导体晶片附接到晶片卡盘之后，方法100移动到112以改变晶片卡盘与供应管线中的管状施涂开口之间的相对位置使得管状施涂开口垂直地位于半导体晶片的顶表面上的起点的正上方。
[0024]举例来说，供应管线可附接到臂，所述臂可跨越半导体晶片的顶表面径向移动以将供应管线的管状施涂开口垂直地定位于起点的正上方。在此实例中，臂的移动改变晶片卡盘与管状施涂开口之间的相对位置使得管状施涂开口垂直地位于起点的正上方。起点继而远离半导体晶片的中心。在本实例中，起点到半导体晶片的外边缘比到半导体晶片的中心近。
[0025]图2展示图解说明根据本发明的处理站200的实例的侧视图。如图2中所展示，处理站200包含可以若干种速度绕中心轴212旋转的晶片卡盘210、可通过管状施涂开口216直线施涂流体树脂的供应管线214及连接到供应管线214的臂218。
[0026]另外，处理站200包含连接到晶片卡盘210及臂218的主体220。主体220可使晶片卡盘210旋转，且还沿实质上垂直于中心轴212的方向改变晶片卡盘210与管状施涂开口 216之间的相对位置。举例来说，当晶片卡盘210停止或绕中心轴212旋转时，主体220可使臂218且借此使供应管线214及管状施涂开口 216沿实质上垂直于中心轴212的方向朝向及远离晶片卡盘210的中心轴212移动。
[0027]替代地，当晶片卡盘210停止或绕中心轴212旋转时，主体220可使晶片卡盘210沿实质上垂直于中心轴212的方向朝向及远离管状施涂开口 216移动。此外，主体220可使晶片卡盘210及臂218两者移动以实现相同结果。
[0028]还如图2中所展示，半导体晶片224附接到晶片卡盘210，且位于实质上垂直于中心轴212的平面226中。另外，供应管线214的管状施涂开口 216垂直地位于224的顶表面上的起点228的正上方。
[0029]返回图1，在管状施涂开口已定位成垂直地位于起点的正上方之后，方法100移动到114使半导体晶片自旋。随着半导体晶片自旋，管状施涂开口垂直地位于包含起点的圆形起始区的正上方。起始区继而与半导体晶片的中心间隔开。在本实例中，起始区到半导体晶片的外边缘比到半导体晶片的中心近。主体220可使晶片卡盘210旋转以使半导体晶片自旋。在本实例中，晶片卡盘及半导体晶片以大约30rpm的相对缓慢速度自旋。
[0030]在上述情形之后，方法100接下来移动到116以在半导体晶片自旋时将流体树脂从供应管线(无喷嘴)中的管状施涂开口直接施涂到半导体晶片上，并改变晶片卡盘与管状施涂开口之间的相对位置使得以圆形图案将流体树脂施涂到半导体晶片上。
[0031]圆形图案向内移动朝向半导体晶片的中心，但与晶片的中心间隔开。此时，在半导体晶片自旋且施涂流体树脂以形成圆形图案时，半导体晶片的中心无流体树脂。
[0032]圆形图案可以若干种方式实施。举例来说