专利名称：等离子加工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对晶片进行等离子加工的等离子加工设备。
背景技术：
由于半导体器件的厚度日趋减小，因此用于这些器件的晶片制造的加工期间，进行厚度减小加工以减小基板的厚度。作为该厚度减小加工的一部分，在硅基板的一个表面上形成电路构图，并且对背面进行机械研磨。在研磨后，采用等离子加工利用蚀刻从进行机器研磨的硅基板的表面去除受损的层。
由于晶片有多种尺寸，因此期望的是，用于进行这种晶片等离子加工的单一等离子加工设备能够处理多种尺寸的晶片。因此，开发出的目前众所周知的等离子加工设备根据待加工的晶片尺寸可以更换部分的或全部的电极，其中晶片位于该电极上(参见例如专利文献1和2)。根据专利文献1的示例，电极由多个层组成，并且仅更换待加工的晶片定位在其上的最上层。根据专利文献2的示例，要更换整个电极元件，其中冷却水通道穿过电极元件形成。
JP-A-10-223725[专利文献2]JP-A-2001-210622然而，这些传统的示例中公开的等离子加工设备具有下面的问题。首先，在等离子加工期间，必须适当冷却电极，以防止被等离子体加热的晶片或电极的过度温升。然而，由于根据专利文献1的示例，电极是分层的，因此阻碍了在电极的更换部分与非更换部分接触的结合处的热传导，从而不可避免地会降低冷却效率。
根据专利文献2的示例，由于必须制造对应于晶片尺寸的昂贵电极元件，因此成本增加。此外，由于可用于移除并安装电极元件的空间有限，因此更换电极的工作效率较低；需要过多的人力和时间。此外，更换操作期间，电极中存留的冷却水可能会漏到加工室中，这经常引起污染。如上所述，一般地，使用单一等离子加工设备容易且廉价地加工多个具有不同尺寸的晶片是较为困难的。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种等离子加工设备，即单一单元，其可以容易且廉价地加工多个具有不同尺寸的晶片。
为了实现该目的，根据本发明的等离子加工设备，对晶片的背面进行等离子加工，晶片的正面粘附有绝缘片，该等离子加工设备对至少两种晶片，即大晶片和小晶片进行等离子加工，该等离子加工设备包括整体形成的电极元件，其位于确定封闭空间的加工室中，并具有比大晶片大的安装面，使得可以安装晶片，同时绝缘片与安装面接触；减压单元，用于从封闭空间中排出气体以减小压力；气体供给单元，用于将等离子产生气体供给到压力已减小的封闭空间；对向电极，定位成与电极元件相对；等离子体产生装置，用于在电极元件和对向电极之间施加高频电压，以使等离子产生气体处于等离子体状态；DC电压施加单元，用于向电极元件施加DC电压，以静电吸引位于安装面上的晶片；和冷却单元，用于冷却电极元件；其中，电极元件的安装面分成第一区域，位于安装面的中心，其中露出金属，该金属是用于电极元件的材料；第一绝缘区域，其表面覆盖有绝缘薄膜，该第一绝缘区域像环一样围绕第一区域的外边缘；第二区域，其中露出所述金属，该第二区域像环一样围绕第一绝缘区域的外边缘延伸；和第二绝缘区域，其表面覆盖有绝缘薄膜，该第二绝缘区域像环一样围绕第二区域的外边缘，其中，第一区域和第一绝缘区域之间的边界选定在位于安装面中心的小晶片的外边缘之内，第一绝缘区域和第二区域之间的边界选定在小晶片的外边缘之外，其中第二区域和第二绝缘区域之间的边界选定在位于安装面中心的大晶片的外边缘之内，第二绝缘区域从大晶片向外延伸，以及其中环形的并可从安装面拆卸的盖元件设置成完全覆盖第二区域。
此外，根据本发明的等离子加工设备，对晶片的背面进行等离子加工，晶片的正面粘附有绝缘片，该等离子加工设备可对至少两种晶片，即大晶片和小晶片进行等离子加工，该等离子加工设备包括整体形成的电极元件，其位于确定封闭空间的加工室中，并具有比大晶片大的安装面，使得可以安装晶片，同时绝缘片与安装面接触；减压单元，用于从封闭空间中排出气体以减小压力；气体供给单元，用于将等离子产生气体供给到压力已减小的封闭空间；对向电极，定位成与电极元件相对；等离子体产生装置，用于在电极元件和对向电极之间施加高频电压，以使等离子产生气体处于等离子体状态；DC电压施加单元，用于向电极元件施加DC电压，以静电吸引位于安装面上的晶片；和冷却单元，用于冷却电极元件；其中，电极元件的安装面分成第一区域，位于安装面的中心，其中露出金属，该金属是用于电极元件的材料；第一绝缘区域，其表面覆盖有绝缘薄膜，该第一绝缘区域像环一样围绕第一区域的外边缘；第二区域，其中露出所述金属，该第二区域像环一样围绕第一绝缘区域的外边缘延伸；和第二绝缘区域，其表面覆盖有绝缘薄膜，该第二绝缘区域像环一样围绕第二区域的外边缘，其中，第一区域和第一绝缘区域之间的边界选定在位于安装面中心的小晶片的外边缘之内，第一绝缘区域和第二区域之间的边界选定在小晶片的外边缘之外，其中第二区域和第二绝缘区域之间的边界选定在位于安装面中心的大晶片的外边缘之内，第二绝缘区域从大晶片向外延伸，并且第二绝缘区域位于大晶片的外边缘之外，其中多个吸入孔形成在第一和第二区域中，真空抽吸单元设置成用于制造真空，并通过吸入孔产生抽吸，将晶片拉到安装面并使晶片保持在安装面上，并且其中环形的并可从安装面拆卸的盖元件紧密粘附到第二区域的整个表面，以完全覆盖形成在第二区域中的全部吸入孔。
根据本发明，待加工晶片所位于的电极元件的安装面分成第一区域，形成为类似圆形，并与电极元件同心，其中露出金属，该金属是用于电极元件的材料；第一绝缘区域，其表面覆盖有绝缘薄膜，该第一绝缘区域像环一样围绕第一区域的外部；第二区域，像环一样从第一绝缘薄膜向外延伸，其中露出所述金属；第二绝缘区域，其表面覆盖有绝缘薄膜，该第二绝缘区域像环一样围绕第二区域的外部。由于第一和第二绝缘区域根据小晶片和大晶片的外边缘的位置来设置，因此同一等离子加工设备可容易地且廉价地加工不同尺寸的多个晶片。
图1是根据本发明第一实施例的等离子加工设备的侧横截面图。
图2是根据第一实施例的等离子加工设备的真空室的侧横截面图。
图3是根据第一实施例的等离子加工设备的电极元件的横截面图。
图4是根据第一实施例的等离子加工设备的电极元件的平面图。
图5是根据第一实施例的等离子加工设备的电极元件的一部分的横截面图。
图6是根据第一实施例的等离子加工设备的电极元件的透视图。
图7是根据第一实施例的等离子加工设备的电极元件的一部分的横截面图。
图8是根据第一实施例的等离子加工设备的电极元件的透视图。
图9是根据第一实施例的等离子加工设备的电极元件的一部分的横截面图。
图10是根据本发明第二实施例的等离子加工设备的电极元件的一部分的横截面图。
图11是根据第二实施例的等离子加工设备的盖元件的透视图。
图12是根据第二实施例的等离子加工设备的电极元件的一部分的横截面图。
图13是根据本发明第三实施例的等离子加工设备的电极元件的一部分的横截面图。
图14是根据第三实施例的等离子加工设备的盖元件的透视图。
图15是根据第三实施例的等离子加工设备的电极元件的一部分的横截面图。
图16是根据本发明第四实施例的等离子加工设备的电极元件的一部分的横截面图。
图17是根据第四实施例的等离子加工设备的盖元件的透视图。
图18是根据第四实施例的等离子加工设备的电极元件的一部分的横截面图。
图19是根据本发明第五实施例的等离子加工设备的电极元件的透视图。
具体实施例方式
(第一实施例)首先，将参照图1和2描述等离子加工设备的构造。该等离子加工设备对晶片的背面进行等离子加工，其中晶片的正面上粘附有绝缘片。在该实施例中，将要加工包括至少大晶片和小晶片的多个晶片。
在图1中，真空室1是带有盖元件1a的容器，盖元件1a可以由顶部的铰链机构5(参见图2)打开和关闭。锁定气缸(lock cylinder)7位于盖元件1a上表面的端部，并且当盖元件1a关闭时，杆7a装配到固定在真空室1侧面的接合部1d中，从而锁定盖元件1a并提供封闭空间。
通过关闭盖元件1a，在真空室1中确定出一封闭空间，该封闭空间用作加工室2，加工室2中，在减小的压力下产生等离子体以进行等离子加工。与门元件8配合的开口1b设置在真空室1的侧面上。通过提升或降低门元件8露出或阻挡开口1b，并且当开口1b露出时，可以将加工物体插入到加工室2中，或者从加工室2中移出。此外，如图2所示，当盖元件1a在铰链机构5的作用下向上枢转时，加工室2从上方打开，使得正如以后将描述的，可以容易地进行内部维修以及采用不同尺寸的晶片时的工作台更换(thereplacement of a stage)。
在加工室2中，第一电极3和第二电极4垂直布置，并相互面对，从而第二电极4相对于第一电极3来讲是对向电极。第一电极3和第二电极4是圆柱形的，并同心地定位在加工室2中。第一电极3由诸如铝的导电金属制成，并设计成使支承部3c从圆盘形主体向下延伸，电极部(电极元件)3a附接于该圆盘形主体。支承部3c由绝缘元件支承在真空室1中，因此在真空室1中，支承部3c是电绝缘的。待加工的晶片6(参见图5中的晶片6A或6B)定位在电极部3a上。
第二电极4以及第一电极3由诸如铝的导电金属制成，并具有从圆盘形的电极部4a向上延伸的支承部4b。固定支承部4b使其在真空室1中导电，并且当盖元件1a关闭时，产生等离子体的放电空间2a限定在电极部4a和位于下面的第一电极3的电极部3a之间。
真空泵单元11连接到与加工室2连通的空气释放口1c。当驱动真空泵单元11时，真空室1的加工室2内的空气被排空，并且加工室2中的压力减小。真空泵单元11用作减压装置，用于通过空气释放口1c从封闭空间的加工室2中排空气体，从而减小加工室2中的压力。
第一电极3电连接到高频电源16。因此，当驱动高频电源16时，高频电压施加在第二电极4和第一电极3之间，其中第二电极4和第一电极3在接地的真空室1中是导电的。从而，在加工室2中发生等离子放电。高频电源16用作等离子体产生装置，用于在第一电极3和第二电极4之间施加高频电压，并用于将等离子产生气体变为等离子态。
此外，用于静电吸引的DC电源(直流电源)12通过RF滤波器13连接到第一电极3。当驱动用于静电吸引的DC电源12时，在第一电极3的表面上积聚负电荷。在该状态下，当驱动高频电源16以在加工室2中产生等离子体时，晶片6上积聚正电荷。
而后，积聚在第一电极3上的负电荷和积聚在晶片6上的正电荷之间作用的库仑力使晶片6通过绝缘片6a保持到第一电极3上，绝缘片6a是介电元件。此时，RF滤波器13防止高频电源16将高频电压直接施加到用于静电吸引的DC电源12。用于静电吸引的DC电源12用作DC电压施加装置，用于向第一电极3的电极元件3a施加DC电压，以静电吸引位于安装面3b上的晶片6。
现在将描述第二电极4的具体结构。在第二电极4的下表面的中心形成气体推进孔4d。气体推进孔4d通过形成在支承部4b内的气体供给孔4c与气体供给单元17连通。由于气体推进孔4d覆盖有多孔板4e，因此被推进通过气体推进孔4d的气体扩散通过多孔板4e。当驱动气体供给单元17时，含氟的等离子产生气体通过气体推进孔4d和多孔板4e，并供给到放电空间2a。气体供给单元17用作气体供给装置，用于将等离子产生气体供给到其中压力已降低的加工室2中。
在图1所示的构造中，锁定气缸7、真空泵单元11、用于静电吸引的DC电源12、真空泵14、冷却机构15、高频电源16和气体供给单元17都由控制器10控制，并且当控制器10执行这些各个部分的控制时进行等离子加工。
现在将对由等离子加工设备加工的晶片6作解释。晶片6是半导体基板，其正表面上形成有逻辑电路。与该电路形成表面相对的表面由机器进行研磨，并随后利用蚀刻对该半导体基板的背面进行等离子加工，以除去由机加工引起的微裂纹。
绝缘片6a粘附到晶片6正面(图5、7和9中的下侧)的电路形成部分。在等离子加工期间，使绝缘片6a与安装面3b(第一电极3的上表面)接触，使得晶片6定位成机械研磨表面面向上。绝缘片6a是其上沉积有由诸如聚烯烃、聚酰亚胺或聚(对苯二甲酸亚乙酯)(poly(ethylene terephthalate))的绝缘树脂构成的厚度约100μm的薄膜的树脂片，用压敏粘合剂将绝缘片6a粘附到晶片6的电路形成表面。粘附到晶片6的绝缘片6a保护晶片6的电路形成表面，并用作用于静电吸引晶片6的介电元件，这将在下面描述。
如上所述，该实施例的等离子加工设备加工多种尺寸的晶片6A和6B(在该实施例中，加工两种尺寸大的(12英寸)和小的(8英寸))，并对已定位在公共电极元件3a上的任一晶片进行等离子加工。因此，安装面3b，即电极元件3a的上表面，比大晶片6A大，使得在多个晶片中，可以定位大晶片6A。为了加工小晶片6B，单独提供的盖元件用于覆盖露出的部分安装面3b，使得该露出部分在加工小晶片时不被等离子体损坏。
参照图3、4和5，将给出对附接有电极元件3a的第一电极3的具体结构的解释，第一电极3可以为由晶片6A和6B所表示的两种尺寸所共用。图3示出第一电极3的横截面。对于第一电极3，圆形凹入部20a形成在基部20的上表面，基部20的形状基本类似圆盘，电极元件3a整体形成并安装到凹入部20a中，而外环元件22围绕基部20的外边缘安装。
多个吸入孔3e形成在电极部3a的上表面，朝着安装面3b向上开放。吸入孔3e通过水平形成在电极元件3a内的内孔3d与吸入孔3g连通，吸入孔3g朝着支承部3c的下端向下开放。如图1所示，吸入孔3g与真空泵14连通，并且当驱动真空泵14时，制造真空并通过吸入孔3e产生抽吸，将位于安装面3b上的晶片6下拉，并使其保持抵靠在安装面3b上。真空泵14是真空制造装置，用于通过吸入孔3e产生抽吸，将晶片6下拉并使其保持在安装面3b上。密封元件23设置在电极元件3a和基部20相互接触的表面上，从而当施加真空产生抽吸时保证气密性。
多个圆周凹槽和多个直径凹槽形成在电极元件3a的下表面。当电极元件3a装配在凹入部20a中时，这些凹槽用作用于冷却电极元件3a的冷却剂流动路径3f。冷却剂流动路径3f的端部向着支承部3c的下端开放，并且如图1所示，其连接到冷却机构15。当驱动冷却机构15时，诸如冷却水的冷却剂沿着冷却剂流动路径3f循环流动，从而使温度因等离子加工期间产热而升高的电极元件3a、以及位于电极元件3a上的晶片6的绝缘片6a得到冷却。冷却剂流动路径3f和冷却机构15构成用于冷却电极元件3a的冷却装置。密封元件24附接到电极元件3a和基部20相互接触的表面，从而冷却剂循环流动时保证水密性。
现在将解释电极元件3a的安装面3b。电极元件3a的安装面3b沿着同心的边界分成多个节段(segment)。具体地，如图4所示，圆形节段的第一区域31与电极元件3a同心地设置在安装面3b的中心。用于电极元件3a的导电金属材料露在第一区域31的表面，其中形成有吸入孔3e。第一环形的绝缘区域31a覆盖有由含铝陶瓷(aluminous ceramic)制成的绝缘薄膜27(参见图3和5)，并围绕第一区域31的外边缘。
此外，作为环形节段的第二区域32位于第一绝缘区域31a的外侧。如同在第一区域31中，用于电极3a的导电金属材料露在第二区域32的表面，其中也形成有吸入孔3e。此外，第二环形的绝缘区域32a覆盖有由含铝陶瓷制成的绝缘薄膜26(参见图3和6)，并围绕第二区域32的外边缘。
参照图5，将解释这样确定的安装面3b的节段的绝缘区域(即，覆盖有绝缘薄膜26和27的安装面3b的部分)和晶片6的尺寸之间的关系。绝缘区域设置成保护电极元件3a的导电部分的金属不直接暴露到放电区域2a中的等离子体。图5示出绝缘薄膜26和27的位置与位于安装面3b中心的大晶片和小晶片6A和6B的外边缘的位置之间的关系。
当要定位大晶片6A时，环元件29附接到外环元件22。环元件29用于引入并引导大晶片6A以及防止晶片6A相对于安装面3b的位置偏移。为了定位小晶片6B，可拆卸的盖元件25附接到安装面3b。盖元件25也用于引入并引导小晶片6B以及防止晶片6B的位置偏移。盖元件25的作用将在以后描述。
首先，将解释晶片6B和第一绝缘区域31a之间的位置关系。如图5所示，第一区域31和第一绝缘区域31a之间的边界C1(参见图4)位于处在安装面3b中心的晶片6B的外边缘之内，并被晶片6B完全遮蔽。第一绝缘区域31a和第二区域32之间的边界C2(参见图4)位于晶片6B的外边缘之外，因此没有被晶片6B遮蔽。
此外，第二区域32和第二绝缘区域32a之间的边界C3(参见图4)位于处在安装面3b中心的晶片6A的外边缘之内，并被晶片6A完全遮蔽。第二绝缘区域32a的外边缘边界C4(参见图4)位于晶片6A的外边缘之外，因此没有被晶片6A遮蔽。
现在将描述盖元件25。盖元件25(参见图8)由陶瓷制成并且形状类似环，因此当其从上面附接到安装面3b时，其完全覆盖第二区域32(从边界C2到边界C3的范围)。当要加工晶片6B时，为安装面3b提供盖元件25，或者当要加工晶片6A时，从安装面3b上移去盖元件25。
为了将盖元件25附接到安装面3b，环形的阻挡元件9放置在安装面3b的第二区域32上。该阻挡元件9是伪晶片(dummy wafer)，由与粘附到晶片6A和6B的绝缘片6a相同的材料制成的绝缘片9a粘附到由与晶片6A和6B相同的硅制成的环形板的一个表面(图5中的下表面)。阻挡元件9可以是例如由玻璃环氧树脂或聚(对苯二甲酸亚乙酯)制成的树脂板。
由于附接了阻挡元件9，因此在利用吸入孔3e进行真空抽吸操作期间，阻挡元件9紧密接触安装面3b并阻挡形成在第二区域32的吸入孔3e。从而，真空产生的抽吸仅通过形成在第一区域31中的吸入孔3e而作用到晶片6B，而这是晶片6B所需的抽吸范围。此外，由上可见，这样提供的阻挡元件9被盖元件25完全遮蔽。因此，可以保护阻挡元件9不暴露到等离子体，从而可以防止部件的磨损。
在该实施例中，盖元件25的外径等于环元件29的外径(参见图5)。然而，这些元件的外径可以不同。根据该布置，可以由光学传感器检测外径的不同，并且可以自动判断盖元件25是否附接到电极元件3a。
现在将描述等离子加工。如图6所示，当采用晶片6A时，在准备工序中，环元件29附接到电极元件3a。该工序是在加工室2打开时进行的，如图2所示。该工序已完成并且加工室2已关闭后，开始进行等离子加工，并且将晶片6A附接到电极元件3a。在晶片6A定位的状态中，如图7所示，晶片6A的外边缘抵靠在绝缘薄膜26上，并且绝缘薄膜和第二区域32之间的边界C3被完全遮蔽。
如图8所示，在采用晶片6B时的准备工序中，将阻挡元件9附接到电极元件3a，并附接盖元件25以覆盖阻挡元件9。当该工序已完成并且加工室2已关闭时，开始进行等离子加工，并将晶片6B附接到电极元件3a。在已安装晶片6B的状态中，如图9所示，晶片6B的外边缘抵靠在绝缘薄膜27上，并且绝缘薄膜27和第一区域31之间的边界C1被晶片6B完全遮蔽。
晶片改变时进行的工作台更换工序期间，如图2所示，环元件29和盖元件25可以在加工室2打开时有效地更换。此外，由于电极元件3a是整体形成的，因此工作台更换工序可以在用于冷却电极元件的冷却剂流动路径3f完全封闭的情况下进行，从而可以防止因冷却剂泄漏而损坏加工室2的内部。
当晶片6A或晶片6B已定位在安装面3b上时，加工室2关闭，从而开始进行等离子加工。在等离子加工期间，首先驱动真空泵14，制造真空并通过吸入孔3e和3g产生抽吸，将晶片6A或6B下拉并使其保持与安装面3b紧密接触。
而后，驱动真空泵单元11以制造真空并从加工室2中排空空气，气体供给单元17向加工室2供给等离子产生气体。随后，驱动用于静电吸引的DC电源12以施加DC电压，并驱动高频电源16以开始进行等离子体放电。通过该工序，等离子体产生在放电空间2a中，以对晶片6A或6B进行等离子加工。在等离子加工期间，在电极元件3a与晶片6A或6B之间产生静电吸引力，该静电吸引力使晶片6A或6B固定到电极元件3a。
在静电吸引工序期间，绝缘片6的中心与电极元件3a的中心接触，并且绝缘片6a的外边缘与绝缘薄膜26或27接触。而后，主要是绝缘片6a的中心部用作进行静电吸引工序的介电元件，并且当绝缘片6a的外边缘与绝缘薄膜26或27紧密接触时晶片6A或6B被静电吸引在上表面的中心。从而，电极元件3a的导电部与等离子体绝缘。因此，可以获得有效的静电吸引，而用于静电吸引的电荷也没有漏到等离子体侧。
在等离子加工期间，无论采用晶片6A还是6B，作为形成电极元件3a表面的导电部的第一区域31和第二区域32与放电空间2a中产生的等离子体完全绝缘。因此，可以防止异常的等离子体放电，并可以使等离子加工设备的工作状态稳定。
(第二实施例)图10和12是根据本发明第二实施例的等离子加工设备的电极元件的一部分的横截面图，图11是根据第二实施例的等离子加工设备的盖元件的透视图。对于第二实施例，将第一实施例中的等离子加工设备的盖元件25分成两个环，即内环和外环。
在图10中，第一电极3具有与第一实施例的图5的第一电极3相同的结构，即电极元件3a装配到基部20中，外环元件22与基部20的外边缘组装在一起。如在第一实施例中，安装面3b，即电极元件3a的上表面，被绝缘薄膜26和27分为第一区域31、第二区域32、第一绝缘区域31a和第二绝缘区域32a(参见图4)。
在第二实施例中，当对晶片6B进行等离子加工时，与用于第一实施例的相同的阻挡元件9放置在安装面3b上，以完全遮蔽第二区域32，并且设置具有与第一实施例中的盖元件25相同的功能的盖元件125，以覆盖阻挡元件9。通过将第一实施例的盖元件25分成两个环元件，即外环125a和内环125b，获得了用于第二实施例的盖元件125。外环125a和内环125b由与盖元件25相同的陶瓷制成。
如图11所示，在外环125a的内圆周周围形成阶梯部125i，以与内环125b的外边缘125e接合。如图10所示，当外边缘125e与阶梯部125i接合时，获得了与第一实施例中的盖元件25的外形和功能相同的盖元件125。在外边缘125e与阶梯部125i接合的接合部，外边缘125e的外径比阶梯部125i的内径小一由预定间隙G表示的距离，该预定间隙G根据外环125a和内环125b在等离子加工期间的热膨胀之差来计算。
图12示出对晶片6B进行等离子加工时附接上盖元件125的状态。具体而言，通过外环125a与由绝缘薄膜26和外环元件22的上表面形成的阶梯部的接合来附接盖元件125。由于内环125b的形状确定为从外环125a的上部向内延伸，并覆盖阻挡元件9，因此外环125a是较厚的，而内环125b比外环125a薄一数值，该数值通过将绝缘薄膜26的阶梯部的高度差和覆盖阻挡元件9所需的间隙相加得到。即，盖元件125由较厚的外环125a和与外环125a接合的较薄的内环125b形成。
由于盖元件125分为外和内节段，因此在移去已安装的盖元件125时可能发生误操作，即可能移去了内环125b，而没有移去外环125a。为了防止这种误操作，为外环125a提供了专门的卡子(catch)(未示出)，使得外环125a和内环125b稳定接合，并设置成单一单元，从而可以安装或移去整个盖元件125。
如图9所示，安装晶片6B时，晶片6B的外圆周位于(rest)绝缘薄膜27上，使得绝缘薄膜27和第一区域31之间的边界C1被晶片6B完全遮蔽，并且绝缘薄膜26和27之间的第二区域32被由盖元件125覆盖的阻挡元件9覆盖。在等离子加工期间，盖元件125的上表面暴露到等离子体，盖元件125处的温度因由等离子体产生的热量而增加。
在该情况下，放电空间2a中的等离子体密度不是均匀的，并且电极元件3a外部的密度比内部低。因此，随着盖元件125的温度因等离子体产热而增加，在盖元件125的内部和外部之间产生温度差。由于该温度差，考虑到盖元件125的热膨胀行为，内环125b的热位移(thermal displacement)比外环125a的大。
此时，如前所述，考虑到热膨胀差，当内环125b与外环125a接合时确定出一间隙G。因此，当内环125b膨胀时，其并不受到外环125a的约束，并且不产生热应力。因此，即使当提供整体的盖元件时，也可以保护盖元件不会因可能产生的热应力而损坏。
(第三实施例)图13和15是根据本发明第三实施例的等离子加工设备的电极元件的一部分的横截面图。图14是根据第三实施例的等离子加工设备的盖元件的透视图。在第三实施例中，第一实施例中的等离子加工设备的盖元件25还用作阻挡元件9。
在图13中，第一电极3具有与第一实施例的图5中的第一电极3相同的结构，即电极元件3a装配到基部20中，并且外环元件22与基部20的外边缘组装在一起。以与第一和第二实施例中相同的方式，安装面3b，即电极元件3a的上表面，被绝缘薄膜26和27分为第一区域31、第二区域32、第一绝缘区域31a和第二绝缘区域32a。吸入孔3e形成在第一和第二区域31和32中(参见图4)。
在第三实施例中，当对晶片6B进行等离子加工时，第二区域32和位于第二区域32中的吸入孔3e被环形的盖元件225遮蔽。当为第一电极3设置盖元件225时，为了覆盖吸入孔3e，盖元件225的形状确定为其下表面与安装面3b接触。
盖元件225由与盖元件25相同的陶瓷制成，并且树脂层33粘附到盖元件225的主体要接触第二区域32的部分。树脂层33设置成使用粘合剂34(例如环氧树脂)粘附到树脂片(例如聚酰亚胺片)的盖元件225，其中树脂片具有极好耐热性，粘合剂34也具有极好耐热性。图14示出粘附有树脂层33的盖元件225倒置的状态。即，树脂层33形成在盖元件225的陶瓷主体的下表面与第二区域32相接触的位置。
图15示出对晶片6B进行等离子加工时安装有盖元件225的状态。具体而言，为了附接盖元件225，盖元件225的较厚的外侧部装配到由绝缘薄膜26和外环元件22的上表面形成的阶梯部上。形成树脂层33的盖元件225的整个内表面与安装面3b接触，并完全遮蔽第二区域32以及形成在其中的全部吸入孔3e。
即，在第三实施例中，盖元件225可以从安装面3b上拆卸，并且呈环形，从而安装时其可紧密接触第二区域32的表面、完全遮蔽第二区域32以及形成在其中的全部吸入孔3e。根据该布置，用于覆盖第二区域32中的吸入孔3e的阻挡元件无需单独准备，无需在进行工作台更换工序时附接或移去。因此，进行工作台更换工序所需的成本和人力可得以减少。
(第四实施例)图16和18是根据本发明第四实施例的等离子加工设备的电极元件的一部分的横截面图。图17是根据第四实施例的等离子加工设备的盖元件的透视图。在第四实施例中，将第三实施例中的等离子加工设备的盖元件225分成两个环，即内环和外环。
在图16中，第一电极3具有与第一实施例的图5中的第一电极3相同的结构，即电极元件3a装配到基部20中，并且外环元件22与基部20的外边缘组装在一起。以与第一到第三实施例相同的方式，安装面3b，即电极元件3a的上表面，被绝缘薄膜26和27分为第一区域31、第二区域32、第一绝缘区域31a和第二绝缘区域32a。(参见图4)。
在第四实施例中，如在第三实施例中一样，当对晶片6B进行等离子加工时，第二区域32和位于第二区域32中的吸入孔3e被盖元件325遮蔽。通过将第三实施例中的盖元件225分成由与盖元件225相同的陶瓷制成的两个环形元件，即外环325a和内环325b，从而获得该实施例中的盖元件325。树脂层33用粘合剂34粘附到内环325b的下表面。
如图16和17所示，为内环325b提供阶梯部325e，以与外环325a的内边缘325i接合。当外边缘325e与阶梯部325i接合时，可以获得与第三实施例中的盖元件225的外形相同的盖元件325。在该实施例中，如在第二实施例中一样，外边缘325e的外径比阶梯部325i的内径小一由预定间隙G表示的距离，该预定间隙G通过考虑内环325b在等离子加工期间的热膨胀系数来计算。
图18示出对晶片6B进行等离子加工时附接有盖元件325的状态。具体而言，为了附接外环325a，较厚的外侧部装配到由外环元件22的上表面和绝缘薄膜26形成的阶梯部上。形成树脂层33的盖元件325的下覆盖表面(cover face)与安装面3b接触，并完全遮蔽整个第二区域32以及位于其中的全部吸入孔3e。
由于内环325b从外环325a的上部向内延伸，以覆盖安装面3b，因此外环325a是较厚的，而内环325b比外环325a薄的量为绝缘薄膜26的阶梯部的高度差。即，盖元件325由较厚的外环325a和与外环325a接合的较薄的内环325b形成，并且用于覆盖吸入孔3e的树脂层33定位在内环325b的下表面上，以与第二区域32接触。
由于盖元件325分为内节段和外节段，因此如在第二实施例中的，可能发生上述的误操作，即可能移去了内环325b，而没有移去外环325a。为了防止这种误操作，为外环325a提供了专门的卡子(未示出)，使得外环325a和内环325b稳定接合，并设置成单一单元，从而可以安装或移去整个盖元件325。
在等离子加工期间，如在前面实施例中的，盖元件325的上表面暴露到等离子体，盖元件325处的温度因由等离子体产生的热量而增加。此时，由于放电空间2a中的等离子体密度不是均匀的，故在盖元件325的内部和外部之间产生温度差。如在第二实施例中的，考虑到外环325a和内环325b之间的热膨胀差，在内环325b与外环325a相接合的部分确定间隙G。因此，当内环325b膨胀时，其并不受到外环325a的约束，并且不产生热应力。因此，即使当提供整体的盖元件时，也可以保护盖元件不会因可能产生的热应力而损坏。
(第五实施例)图19是根据本发明第五实施例的等离子加工设备的电极元件的透视图。虽然在第一到第四实施例中采用了大晶片和小晶片6A和6B，但是本发明并不局限于这两种晶片，而是可以采用不同尺寸的其它晶片。例如，如图19所示，当还要加工比晶片6B小的晶片6C时，覆盖有类似绝缘薄膜26和27的绝缘薄膜28的绝缘区域另外定位在安装面3b上的对应于晶片6C的外圆周的位置。此外，准备与晶片6C的尺寸相谐调的盖元件250。在该情况下，晶片6C以及晶片6B比晶片6A小。
盖元件250可以设置成单一单元，与第一和第三实施例中的盖元件25和225类似，或者可以分成两个节段，与第二和第四实施例中的盖元件125和325类似。当采用例如第一或第二实施例中的盖元件25或125的盖元件(其中在盖元件的下表面上没有沉积树脂层)时，准备与晶片6C的尺寸相谐调的阻挡元件90。但是当采用例如第三或第四实施例中的盖元件225或325的盖元件(其中树脂层33沉积在盖元件的下表面上)时，如上所述无需阻挡元件。
工业应用性根据本发明，单一的等离子加工设备可以容易且廉价地处理多个具有不同尺寸的晶片。因此，本发明可以有效地用于使用等离子体进行晶片蚀刻加工的等离子加工设备。
权利要求
1.一种等离子加工设备，其对晶片的背面进行等离子加工，所述晶片的正面粘附有绝缘片，所述等离子加工设备对至少两种晶片，即大晶片和小晶片进行等离子加工，所述等离子加工设备包括整体形成的电极元件，其位于确定出一封闭空间的加工室中，并具有比大晶片大的安装面，使得可以安装晶片，同时所述绝缘片与所述安装面接触；减压单元，用于从所述封闭空间中排出气体以减小压力；气体供给单元，用于将等离子产生气体供给到压力已减小的所述封闭空间；对向电极，定位成与所述电极元件相对；等离子体产生装置，用于在所述电极元件和所述对向电极之间施加高频电压，以使所述等离子产生气体处于等离子体状态；DC电压施加单元，用于向所述电极元件施加DC电压，以静电吸引位于所述安装面上的所述晶片；冷却单元，用于冷却所述电极元件；和盖元件，具有环形形状并可拆卸地覆盖所述安装面的外侧部，所述盖元件的内径基本等于置于所述安装面上的晶片的外径，其中，所述电极元件的安装面分成第一区域，位于所述安装面的中心，其中露出金属，所述金属是用于所述电极元件的材料，第一绝缘区域，其表面覆盖有绝缘薄膜，所述第一绝缘区域像环一样围绕所述第一区域的外边缘，第二区域，其中露出所述金属，所述第二区域像环一样围绕所述第一绝缘区域的外边缘延伸，和第二绝缘区域，其表面覆盖有绝缘薄膜，所述第二绝缘区域像环一样围绕所述第二区域的外边缘，其中，所述第一区域和所述第一绝缘区域之间的边界选定在位于所述安装面中心的小晶片的外边缘之内，所述第一绝缘区域和所述第二区域之间的边界选定在所述小晶片的外边缘之外，并且其中所述第二区域和所述第二绝缘区域之间的边界选定在位于所述安装面中心的大晶片的外边缘之内，所述第二绝缘区域从所述大晶片向外延伸。
2.根据权利要求1所述的等离子加工设备，其中所述盖元件完全覆盖所述第二区域。
3.根据权利要求2所述的等离子加工设备，其中所述盖元件在将要加工小晶片时附接到所述安装面，并在将要加工大晶片时从所述安装面上移去。
4.根据权利要求2所述的等离子加工设备，其中所述盖元件由陶瓷制成。
5.根据权利要求2所述的等离子加工设备，其中所述盖元件由较厚的外环和与所述较厚的外环接合的较薄的内环形成。
6.根据权利要求1所述的等离子加工设备，其中覆盖所述第一绝缘区域的所述绝缘薄膜以及覆盖所述第二绝缘区域的所述绝缘薄膜由含铝陶瓷制成。
7.根据权利要求3所述的等离子加工设备，其中还包括形成在所述第一区域和所述第二区域中的多个吸入孔；真空抽吸单元，用于制造真空并通过所述吸入孔产生抽吸，将所述晶片拉到所述安装面并使所述晶片保持在所述安装面上；和环形的阻挡元件，附接到所述第二区域，当所述盖元件安装在所述安装面上时，所述阻挡元件阻挡所述第二区域中的所述多个吸入孔，其中，所述盖元件完全覆盖所述阻挡元件。
8.根据权利要求6所述的等离子加工设备，其中所述阻挡元件通过将一绝缘片粘附到由与所述晶片相同的材料制成的环形板的一个表面而形成，该绝缘片由与粘附到所述晶片的所述绝缘片相同的材料制成。
9.一种等离子加工设备，其对晶片的背面进行等离子加工，所述晶片的正面粘附有绝缘片，所述等离子加工设备可对至少两种晶片，即大晶片和小晶片进行等离子加工，所述等离子加工设备包括整体形成的电极元件，其位于确定出一封闭空间的加工室中，并具有比大晶片大的安装面，使得可以安装晶片，同时所述绝缘片与所述安装面接触；减压单元，用于从所述封闭空间中排出气体以减小压力；气体供给单元，用于将等离子产生气体供给到压力已减小的所述封闭空间；对向电极，定位成与所述电极元件相对；等离子体产生装置，用于在所述电极元件和所述对向电极之间施加高频电压，以使所述等离子产生气体处于等离子体状态；DC电压施加单元，用于向所述电极元件施加DC电压，以静电吸引位于所述安装面上的所述晶片；冷却单元，用于冷却所述电极元件；和其中，所述电极元件的安装面分成第一区域，位于所述安装面的中心，其中露出金属，所述金属是用于所述电极元件的材料，第一绝缘区域，其表面覆盖有绝缘薄膜，所述第一绝缘区域像环一样围绕所述第一区域的外边缘，第二区域，其中露出所述金属，所述第二区域像环一样围绕所述第一绝缘区域的外边缘延伸，和第二绝缘区域，其表面覆盖有绝缘薄膜，所述第二绝缘区域像环一样围绕所述第二区域的外边缘，其中，所述第一区域和所述第一绝缘区域之间的边界选定在位于所述安装面中心的小晶片的外边缘之内，所述第一绝缘区域和所述第二区域之间的边界选定在所述小晶片的外边缘之外，其中所述第二区域和所述第二绝缘区域之间的边界选定在位于所述安装面中心的大晶片的外边缘之内，所述第二绝缘区域从所述大晶片向外延伸，并且所述第二绝缘区域位于所述大晶片的外边缘之外，其中多个吸入孔形成在所述第一和所述第二区域中，真空抽吸单元设置为用于制造真空，并通过所述吸入孔产生抽吸，将所述晶片拉到所述安装面并使所述晶片保持在所述安装面上，并且其中环形的并从所述安装面可拆卸的盖元件紧密贴附到所述第二区域的整个表面，以完全覆盖形成在所述第二区域中的全部吸入孔。
10.根据权利要求9所述的等离子加工设备，其中所述盖元件在将要加工小晶片时附接到所述安装面，并在将要加工大晶片时从所述安装面上移去。
11.根据权利要求9所述的等离子加工设备，其中所述盖元件具有由陶瓷制成的主体，并且树脂层沉积在所述主体的下表面上与所述第二区域接触的位置。
12.根据权利要求8所述的等离子加工设备，其中所述盖元件具有外环和与所述外环接合的内环，并且一树脂层沉积在所述内环的下表面上与所述第二区域接触的位置。
13.根据权利要求9所述的等离子加工设备，其中覆盖所述第一绝缘区域的所述绝缘薄膜以及覆盖所述第二绝缘区域的所述绝缘薄膜由含铝陶瓷制成。
全文摘要
对晶片的与电路形成表面相对的表面进行蚀刻加工的等离子加工设备，包括环形的陶瓷绝缘薄膜(26，27)，该陶瓷绝缘薄膜与大晶片(6A)或小晶片(6B)的外边缘相谐调地位于电极元件(3)的安装面(3b)上。当采用大晶片时，附接环元件(29)。当采用小晶片时，安装阻挡元件(9)以遮蔽沉积在安装面(3b)上的绝缘薄膜之间的间隙，并覆盖吸入孔(3c)。此外，附接盖元件(25)以从顶部覆盖阻挡元件。以该布置，可以用同一电极元件对不同尺寸的晶片进行等离子加工。
文档编号H01L21/67GK1823411SQ200480020648
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月22日 优先权日2003年7月23日
发明者有田洁, 岩井哲博, 中川显 申请人:松下电器产业株式会社