专利名称：晶片的单片式蚀刻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一边使晶片在保持为水平的状态下旋转一边将该晶片 一片片蚀刻的装置。
背景技术：
一般，半导体晶片的制造工序由将从单结晶坯料切割、切片而得 到的晶片倒角、机械研磨(擦光)、蚀刻、镜面研磨掩模(抛光)及 清洗的工序构成，生产出具有高精度的平坦度的晶片。经过了块切断、 外径磨削、切片、涂层等的机械加工过程的晶片在其上表面上具有破 坏层、即加工变质层。加工变质层在设备制造过程中会引起滑移错位 等的结晶缺陷，使晶片的机械强度降低，并且给电气特性带来不良影 响，所以必须完全地除去。为了将该加工变质层去除而实施蚀刻处理。 作为蚀刻处理，进行浸渍式蚀刻或单片式蚀刻。上述单片式蚀刻由于能够进行大口径化的晶片的表面粗糙度和组 织尺寸的控制，所以作为最适合的蚀刻方法进行了研究。单片式蚀刻 是将蚀刻液向平坦的单一的晶片的上表面滴下并通过使晶片水平旋转 (旋绕)而由此将滴下的蚀刻液扩散到晶片上表面整体上而进行蚀刻 的方法。供给到晶片上表面上的蚀刻液在由于使晶片水平旋转而产生 的离心力的作用下，从供给的部位扩散到晶片上表面整体上，达到晶 片的边缘面，所以晶片的边缘面也与晶片上表面同时被蚀刻。供给的 蚀刻液的大部分在离心力的作用下从晶片的边缘面吹飞，由设在蚀刻 装置中的杯等回收。但是，有蚀刻液的一部分从晶片的边缘面向晶片 下表面迂回、将晶片的边缘面及晶片下表面也蚀刻的不良状况。为了消除这一点，公开了如下地构成的半导体基板处理装置半 导体基板固定机构的工作台部真空吸引而保持圓板状的半导体基板的 中央部、旋转驱动升降机构使半导体基板与半导体基板固定机构一起 旋转且升降、蚀刻液供给机构从喷嘴对被半导体基板固定机构保持的 半导体基板的表面供给蚀刻液的半导体基板处理装置(例如参照专利 文献l)。在该半导体基板处理装置中，在工作台部上，与半导体基板固定机构完全独立地设置了具有环状缝隙和导引部的环形喷吹喷嘴。 环状缝隙设在工作台部的外侧位置且搭载于工作台部上的半导体基板 的背面侧下方，构成为朝向搭载于工作台部上的半导体基板的背面外 周部的径向外侧将气体向斜上方向均匀地喷出。此外，导引部构成为 将上述喷出的气体沿着搭载于工作台部上的半导体基板的背面侧导引 到半导体基板的厚度方向中心位置的外侧端部。在这样构成的半导体基板处理装置中，由于从环状缝隙对半导体 基板的背面外周部均匀地喷出的气体被导引部导引到半导体基板的厚 度方向中心位置的外侧端部，所以能够防止蚀刻液从该外侧端部向下 表面側迂回，在半导体基板的厚度方向中心位置停止蚀刻。结果，在 将半导体基板的两面蚀刻的情况下，能够将边缘面均匀地蚀刻。专利文献1特开2006-237502号公报(权利要求1，段落[0009) 但是，在上述以往的专利文献1所示的半导体基板处理装置中， 由于蚀刻液没有被充分地供给到半导体基板的边缘面的最外周缘，所 以有不能使该边缘面的最外周缘的形状稳定化的问题。即，如上述以 往的专利文献1所示的半导体基板处理装置那样，即使使用从背面的 喷射流体导引部，也有蚀刻液向晶片的边缘面或背面的迂回与离心力、 重力、表面上的蚀刻液的紊乱等复杂地关联的现象。由于对晶片的上 表面供给蚀刻液的第1喷嘴在该晶片的上表面上移动，所以对晶片的 表面经由第1喷嘴供给的蚀刻液在该表面上紊乱，在将晶片的边缘面 蚀刻的蚀刻液的流量中也产生紊乱，所以还残留有不能使该边缘面的 最外周缘的形状稳定化、边缘面的形状的品质控制很困难的还需要解 决的问题。发明内容本发明的目的是提供一种能够使晶片的边缘面的形状稳定化的晶 片的单片式蚀刻装置。有关技术方案1的发明如图1所示，是一边使将半导体坯料切片 而得到的薄圆板状的晶片11旋转、 一边对晶片11的上表面lla供给 蚀刻液15而将晶片11的上表面lla及边缘面lib蚀刻的单片式蚀刻 装置10的改良。其特征结构是，除了对晶片11的上表面11a供给蚀刻液15的第1喷嘴14以外，还具备对置于晶片11的边缘面lib而设置的、对晶片 11的边缘面llb供给蚀刻液15的笫2喷嘴16。在该技术方案1所述的晶片的单片式蚀刻装置中，首先使晶片11 旋转，如果在此状态下对晶片11的上表面lla供给蚀刻液15，则在随 着使晶片11在其面内旋转而产生的离心力的作用下，蚀刻液15从其 供给部位向晶片11的边缘面lib侧一边将晶片11的上表面lla蚀刻 一边逐渐移动，将晶片ll的边缘面llb蚀刻。并且，晶片11上的蚀 刻液15在伴随着上述晶片11的旋转的离心力的作用下向晶片11外方 飞散。另一方面，由于从对置于晶片11的边缘面llb设置的第2喷嘴16 对晶片11的边缘面llb供给足够量的蚀刻液15，所以即使经由第1喷 嘴14对晶片11的上表面lla供给的蚀刻液15在上表面lla上紊乱， 通过对晶片11的边缘面lib总是均匀地供给既定量的蚀刻液15,在向 晶片11的边缘面lib迂回的蚀刻液15中也不会发生紊乱。因此，即 使令对晶片11的上表面11a供给蚀刻液15的第1喷嘴14在该晶片11 的上表面lla上移动，通过使向晶片11的边缘面11b迂回的蚀刻液15 变得均匀，也能够使该边缘面llb的最外周缘的形状稳定化。技术方案2的发明在技术方案1的发明中，其特征在于，第2喷 嘴16固定设置在从晶片11的外周端朝向晶片径向内侧-10mm 20mm 的范围内的既定的位置上。在该技术方案2所述的晶片的单片式蚀刻装置中，能够实现向晶 片11的边缘面11b迂回的蚀刻液15的均匀的迂回。技术方案3的发明在技术方案1或2的发明中，其特征在于，具 备通过气体的喷射将沿着晶片的边缘面流下的蚀刻液向晶片的径向外 侧吹飞的下表面喷吹机构。在该技术方案3所述的晶片的单片式蚀刻装置中，能够防止蚀刻 液向晶片11的背面的迂回，能够使晶片11的边缘面lib的最外周缘 的形状稳定化，能够使该边缘面lib的形状的品质控制变得比较容易。根据本发明，通过从第1喷嘴对晶片的上表面供给蚀刻液、从对 置于晶片的边缘面而设置的第2喷嘴对晶片的边缘面供给蚀刻液，能 够从第2喷嘴对晶片的蚀刻面总是均匀地供给既定量的蚀刻液，所以 能够修正晶片的边缘面的形状而使其稳定化。
图1是本发明的实施方式的晶片的单片式蚀刻装置的要部纵剖面 结构图。图2是表示载置晶片之前的蚀刻装置的图1的A向视图。 图3是图1的B-B线剖视图。图4是表示实施例1及比较例1的晶片的边缘面的水平方向的长 度EL的各晶片的离散的图。图5是表示对实施例1及比较例1的晶片的边缘面形状的面内离 散拍照的4个方向的图。图6是将实施例1及比较例1的晶片的边缘面形状的面内离散摄 影的照片图。
具体实施方式
接着，基于
用来实施本发明的优选的实施方式。 如图1所示，单片式蚀刻装置IO具备收容在腔室中而栽置并水平 地保持单一的薄圆板状的硅晶片11的晶片吸盘12、使晶片11以其铅直中心线为中心在水平面内旋转的旋转机构13、对由吸盘12保持的晶 片11的上表面lla供给蚀刻液15的第1喷嘴14、和对由吸盘12保持 的晶片11的边缘面11b供给蚀刻液15的第2喷嘴16。晶片ll将硅单 结晶的坯料切片而得到，对该晶片11的外周缘、即晶片11的边缘面 lib实施具有既定的曲率半径的凸状的倒角加工。此外，吸盘12具有在铅直方向上延伸设置的轴部12a、与轴部12a 一体地形成在该轴部12a的上表面上的大径的晶片承接部12b、在轴部 12a及晶片承接部12b的中心从轴部12a的下表面到晶片承接部12b的 中央沿铅直方向延伸而形成的透孔12c (图3)、 一端连通连接在透孔 12c的上端上并以透孔12c为中心向晶片承接部12b的径向外侧以放射 状延伸而另一端封闭的多个连通孔(未图示)、以同心状形成在晶片 承接部12b的上表面上的多个环形槽12d (图2)、将连通孔与环形槽 12d连通连接的多个小孔12e (图2)、和连接在上述透孔12c的下端 上的真空泵(未图示)(图l及图2)。如果在晶片承接部12b的上表 面上与该晶片承接部12b同心状地载置晶片11、驱动真空泵而使透孔12c、连通孔、小孔12e及环形槽12d内成为负压，则晶片ll的下表面 llc被吸附到晶片承接部12b上，晶片ll被水平地保持。此外，旋转 机构13具有使上述轴部12a旋转的驱动马达(未图示)。构成为，通 过由驱动马达使轴部12a旋转，被晶片承接部12b保持的晶片11与轴 部12a及晶片承接部12b —起旋转。此外，第1喷嘴14设置在晶片11的上方，以使其面向晶片ll的 上表面lla，第2喷嘴16设置在晶片11的边缘面llb的上方，以使其 面向晶片11的边缘面llb。第1喷嘴14通过主供给管21连接到主供 给泵(未图示)，第2喷嘴16通过辅助供给管22连接到辅助供给泵 (未图示)。第1喷嘴14可通过第l喷嘴移动机构(未图示)在对置 于晶片11的上表面lla的中心的位置和退避位置之间沿水平方向移动 地构成，笫2喷嘴16可通过第2喷嘴移动机构(未图示)在对置于晶 片11的边缘面lib的位置和退避位置之间沿水平方向移动地构成。在 将晶片11蚀刻时，第1喷嘴14在第1喷嘴移动机构的作用下在晶片 11的上表面lla的中心与晶片11的周缘之间移动，第2喷嘴16被第2 喷嘴移动机构固定在对置于晶片11的边缘面lib的位置上。此外，该实施方式的单片式蚀刻装置IO还具备通过气体的喷射将 沿着载置于吸盘12上的晶片11的边缘面lib流下的蚀刻液15向晶片 11的径向外侧吹飞的下表面喷吹机构17。下表面喷吹机构17具有面向晶片11的边缘面lib附近的下表面 的环状的喷射口 17a、上端连通到喷射口 17a并且随着朝向下方而直径 变小的环状的喷射槽17b、和连通到喷射槽17b而通过喷射槽17b对喷 射口 17a供给压缩的气体的气体供给机构(未图示)(图l及图2)。 喷射槽17b是通过在基座部件17c的上表面上与基座部件17c同心状地 安装圆锥部件17d及锥形部件17e而形成的(图1)。基座部件17c比 晶片ll大径地形成。在其中心形成有用来松配合在轴部12a上的通孔 17f。此外，在圆锥部件17d的中心形成有大径的孔17g，圆锥部件17d 的外周面形成为随着朝向下方而直径变小的圆锥状。锥形部件17e的 外径形成为比晶片11的外径大且比基座部件17c的外径小，锥形部件 17e的内周面形成为随着朝向下方而直径变小的锥形状。通过在将锥形 部件17e载置在基座部件17c上后将圓锥部件17d载置在基座部件17c 上，在锥形部件17e的内周面与圆锥部件17d的外周面之间形成环状的间隙，该环状的间隙成为喷射槽17b。进而，喷射槽17b连通到形成 于基座部件17c上的4个气体供给孔17h的一端上(图1及图3 )，这 些气体供给孔17h的另一端连接在气体供给机构上。气体供给机构由 压缩氮气或空气等的气体的压缩机等构成，被该气体供给机构将压缩 的气体通过气体供给孔17h及喷射槽17b向喷射口 17a供给。此外，在从被吸盘12保持的晶片11的外周面隔开既定的间隔的 外侧设有液体吸引机构(未图示)。该液体吸引机构没有图示，但具 有承接从晶片11飞散的蚀刻液15的液体承接工具、和吸引液体承接 机构接受的蚀刻液的液体吸引单元。另外，第2喷嘴16的固定位置NP从晶片外周端朝向晶片径向内 侧设定在-10 20mm、优选地设定在1 ~ 5mm的范围内。此外，从第2 喷嘴16排出的蚀刻液15的流量NF设定为0.1~3升/分，优选地设定 为0.2~1升/分，喷射口 17a的位置BP从晶片外周端朝向晶片径向内 侧设定在0 10mm、优选地设定在1 ~5mm的范围内。此外，从喷射 口 17a喷射的气体的流量BF设定为50 ~ 1000升/分、优选地设定为 100~500升/分，在设来自喷射口 17a的气体的流量为G升/分、设喷 射口 17a的宽度为Bmm时，将G/B设定为50- 1000、优选地设定为 100-500。进而，晶片11的旋转速度设定在200~800rpm、优选地设 定在300 ~ 500rpm的范围内。这里，将第2喷嘴16的固定位置NP限定在从晶片外周端朝向晶 片径向内侧-10 20mm的范围内是因为，如果不到-10mm则有来自第 2喷嘴16的药液达不到晶片上的不良状况，如果超过20mm则有对面 内的平坦度带来影响的不良状况。此外，将从第2喷嘴16排出的蚀刻 液15的流量NF限定在0.1 ~ 3升/分的范围内是因为，如果不到0.1升 /分则有不能充分得到来自第2喷嘴16的药液的效果的不良状况，如果 超过3升/分则有对面内的平坦度带来影响的不良状况。将G/B设定在 50- 1000的范围内是因为，如果不到50则不能充分地得到气体的供给 流速，如果超过1000则气体的供给不容易。将晶片11的旋转速度限 定在200 ~ 800rpm的范围内是因为，如果不到200rpm则有药液的迂回 变得过强的不良状况，如果超过800rpm则有在加工后确保晶片的平坦 度变得困难的不良状况。对这样构成的晶片ll的单片式蚀刻装置IO的动作进行说明。首先，在将晶片11载置在吸盘12上的状态下，使真空泵动作而 4吏透孔12c、连通孔、小孔12e及环形槽12d内成为负压，通过该负压 水平地保持晶片11。在此状态下使旋转机构13的驱动马达动作，使晶 片11与吸盘12的轴部12a及晶片承接部12b—起在水平面内旋转。接 着，通过使下表面喷吹机构17的气体供给机构动作而使由氮气或空气 构成的压缩气体通过气体供给孔17h及喷射槽17b从喷射口 17a喷射， 从而制作出朝向晶片11的径向外侧流动的气体流。这里，通过使液体 吸引机构的吸引单元动作而将液体承接工具内保持为负压。接着，在 使第1喷嘴移动机构动作而使第1喷嘴14对置于晶片11的中心、使第 2喷嘴移动机构动作而使第2喷嘴16对置于晶片11的边缘面llb的状 态下，通过使主供给泵动作，从第1喷嘴14将蚀刻液15供给到晶片 11的上表面lla上，并且通过使辅助供给泵动作，从第2喷嘴16将蚀 刻液15供给到晶片11的边缘面llb上。从第1喷嘴14对晶片11的上表面lla供给的蚀刻液15在随着晶 片11的水平面内的旋转而产生的离心力的作用下，从蚀刻液15的供 给的部位(例如晶片11的上表面lla的中心附近)朝向晶片11的边缘 面llb—边将晶片11的上表面lla的加工变质层蚀刻一边逐渐移动后， 在到达晶片11的边缘面lib时将该边缘面llb蚀刻。此时，由于从第 2喷嘴16对晶片11的边缘面llb供给蚀刻液15，所以对晶片11的边 缘面11b供给了足够量的蚀刻液15。并且，晶片11的边缘面llb的蚀 刻液15的大部分在伴随着上述晶片11的旋转的离心力的作用下变为 液滴而向晶片11外方飞散。该飞散的蚀刻液15进入到被保持为负压 的液体承接工具中，在该负压的作用下通过吸引管被排出到腔室外。 另一方面，要从晶片11的边缘面lib迂回到晶片11的下表面lie的一 部分蚀刻液15被在吸盘12的上表面与晶片11的下表面llc之间的缝 隙GP中向晶片11的径向外侧流动的气体流向晶片11的径向外侧吹 飞，向晶片11外方飞散。飞散的蚀刻液15顺利地进入到被保持为负 压的液体承接工具中，在该负压的作用下通过吸引管被排出到腔室夕卜。这里，由于从第2喷嘴16向晶片11的边缘面11b供给蚀刻液15， 所以即使经由第1喷嘴14供给到晶片11的上表面lla上的蚀刻液15 在上表面lla上紊乱，对晶片11的边缘面llb也供给足够量的蚀刻液 15，由此，在向晶片11的边缘面lib迂回的蚀刻液15中不会产生紊乱。因此，即使使对晶片11的上表面11a供给蚀刻液15的第1喷嘴 14在该晶片11的上表面lla上移动，通过实现向晶片11的边缘面lib 迂回的蚀刻液15的均匀的迂回，也能够使该边缘面lib的最外周缘的 形状稳定化。由此，能够使该边缘面lib的形状的品质控制变得比较 容易。实施例接着，将本发明的实施例与比较例一起详细地说明。 <实施例1>如图1所示，使用单片式蚀刻装置10蚀刻直径及厚度分别为 300mm及0.85mm的硅晶片11。这里，将下表面喷吹机构17的上表面 与晶片11的下表面之间的缝隙GP调节为0.5mm，将第2喷嘴16的固 定位置NP设定在从晶片外周端朝向晶片径向内侧2mm处。此外，将 从第2喷嘴16排出的蚀刻液15的流量NF设定为1升/分，将喷射口 17a的位置BP设定在从晶片外周端朝向晶片径向内侧2mm的位置上。 此外，将从喷射口 17a喷射的气体的流量BF设定为500升/分，在设 来自喷射口 17a的气体的流量为G升/分、设喷射口的宽度为Bmm时， 将G/B设定为500。进而，将晶片11的旋转速度设定为600rpm，将从 第1喷嘴14排出的蚀刻液15的流量设定为5升/分。将通过该装置10 蚀刻的晶片ll作为实施例1。<比较例1>除了使用不具有第2喷嘴的单片式蚀刻装置以外，与实施例1同 样地蚀刻晶片。将该晶片作为比较例l。 <比较试验1及评价>分别测量实施例l的晶片3片和比较例1的晶片3片的各边缘面的 水平方向的长度EL (图1)，求出各晶片的长度EL的离散。将结果 在图4中表示。由图4可知，在比较例1的晶片中边缘面的水平方向的长度EL为 约400 Mm而较长，相对于此，在实施例1的晶片中边缘面的水平方向 的长度EL为约370ym而变短。此外可知，在比较例l的晶片中边缘 面的水平方向的长度EL的离散为46- 52jnm而较大，相对于此，在 实施例1的晶片中边缘面的水平方向的长度EL的离散为20~37nm 而变小。<比较试验2及评价>观察实施例1及比较例1的晶片的边缘面形状的面内离散。该面 内离散是将l片晶片的外周面从4方向(图5的角度5度的方向、角度 90度的方向、角度180度的方向及角度270度的方向)拍照摄影而观 察。将其结果在图6中表示。由图6可知，在比较例1的晶片中边缘面形状的面内离散较大， 相对于此，在实施例1的晶片中边缘面形状的面内离散较小。
权利要求
1、一种晶片的单片式蚀刻装置，是一边使将半导体坯料切片而得到的薄圆板状的晶片旋转、一边对上述晶片的上表面供给蚀刻液而将上述晶片的上表面及边缘面蚀刻的单片式蚀刻装置，其特征在于，除了对上述晶片的上表面供给蚀刻液的第1喷嘴以外，还具备对置于上述晶片的边缘面而设置并对上述晶片的边缘面供给蚀刻液的第2喷嘴。
2、 如权利要求1所述的晶片的单片式蚀刻装置，其特征在于，第 2喷嘴固定设置在从晶片的外周端朝向晶片径向内侧-10mm ~ 20mm的范 围内的既定的位置上。
3、 如权利要求1或2所述的晶片的单片式蚀刻装置，其特征在于， 具备通过气体的喷射将沿着晶片的边缘面流下的蚀刻液向上述晶片的 径向外側吹飞的下表面喷吹机构。
全文摘要
单片式蚀刻装置(10)是一边使将半导体坯料切片而得到的薄圆板状的晶片(11)旋转、一边对晶片(11)的上表面(11a)供给蚀刻液(15)而将晶片(11)的上表面(11a)及边缘面(11b)蚀刻的装置。除了对晶片(11)的上表面(11a供给蚀刻液(15)的第1喷嘴(14)以外，还具备对置于晶片(11)的边缘面(11b)设置、对晶片(11)的边缘面(11b)供给蚀刻液(15)的第2喷嘴(16)。第2喷嘴(16)固定设置在从晶片(11)的外周端朝向晶片径向内侧-10～20mm的范围内的既定的位置上，具备将沿着晶片的边缘面流下的蚀刻液通过气体的喷射而向晶片的径向内侧吹飞的下表面喷吹机构。
文档编号H01L21/306GK101256955SQ20081008213
公开日2008年9月3日 申请日期2008年3月3日 优先权日2007年3月1日
发明者加藤健夫, 古屋田荣, 村山克彦, 桥井友裕, 高石和成 申请人:胜高股份有限公司