专利名称：晶片的单片式蚀刻方法及其蚀刻设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在水平保持状态下旋转晶片时逐一蚀刻晶片的方 法及其蚀刻设备。
技术背景通常，半导体晶片制造过程包括下述步骤倒角，机械抛光(研 磨)，蚀刻，镜面抛光(磨光)，和清理通过切割和分割单晶锭获得 的晶片；从而生产出具有高精度的平面度的晶片。已经通过机械加工 过程，例如块切割、外径磨削、分割或研磨的晶片具有受损的层，即， 晶片的上表面上的机械损坏的层。机械损坏的层导致晶体缺陷，即， 器件制造过程中的滑移位错，减小了晶体的机械强度，而且不利地影 响电特性，因此这个层必须被完全去除。实施蚀刻处理以去除该机械 损坏的层。进行浸没蚀刻或单片式蚀刻作为蚀刻处理。由于单片式蚀刻能够控制大直径晶片的表面粗糙度和结构尺寸， 经研究将其作为优选的蚀刻方法。单片式蚀刻是这样一种方法将蚀 刻剂滴落在单个扁平的晶片的上表面上并水平地旋转(自旋)晶片以 扩散滴落的蚀刻剂，从而产生蚀刻。供应给晶片上表面的蚀刻剂从供 给蚀刻剂的位置借助于水平旋转晶片引起的离心力而扩散到整个晶片 上表面上，因此晶片上表面和晶片边缘表面被同时蚀刻。所供给的蚀 刻剂的大部分由离心力从晶片边缘表面排出，并收集在例如杯子中， 所述杯子设置在蚀刻设备中。然而，蚀刻剂的一部分从晶片边缘表面 流到晶片下表面。因此，在蚀刻晶片的每个单独表面以便能够蚀刻晶 片的两个表面时，就会产生不便边缘表面的一部分被蚀刻两次且边 缘表面不能被均匀地蚀刻。为了消除这个不便，披露了一种半导体衬底处理设备，其具有一 种结构，在该结构中，半导体衬底固定装置的桌体部分将盘状半导体 衬底的中心部分吸成真空并保持该中心部分，旋转驱动/升降装置使半 导体衬底与半导体衬底固定装置一起旋转和上/下移动，而且蚀刻剂供 给装置的喷嘴将蚀刻剂供给到由半导体衬底固定装置保持的半导体衬 底的表面(参见例如专利文献l)。在这个半导体衬底处理设备中，将具有环状狭缝和引导部分的环式吹气喷嘴与半导体衬底固定装置完全 独立地设置在桌体部分。环状狭缝被设置在桌体部分的外部位置且在 安装在桌体部分上的半导体衬底的后表面侧的下方，而且构造成沿斜 上方向朝安装在桌体上的半导体衬底的后表面外周边部分的径向外侧 均匀地喷出气体。此外，引导部分被构成沿安装在桌体部分上的半置的外端部分。已经披露的是，在这样构造的半导体衬底处理设备中，由于从环导体衬底的厚度方向中心位置的外端部分，于是能够防止蚀刻剂从该 外端部分流到下表面一侧，在半导体衬底的厚度方向中心位置能够避 免蚀刻，而且在蚀刻半导体衬底的两个表面时能够均匀地蚀刻边缘表面。专利文献1日本未审专利申请公开No. 2006-237502 (权利要求1,
段) 然而，根据现有技术在专利文献1中披露的半导体处理设备中，分，所以仏导部分把从环状狭缝喷出的气:从流;半导体衬底的径^ 外侧的气流转变成向上流动的气流。因此，从环状狭缝喷出的气体所 吹掉的蚀刻剂会再次附着到半导体衬底的表面，从而降低半导体衬底 表面的形状的质量。另一方面，从本发明人进行的实验显示当通过气体的喷射朝晶 片的径向外側把在晶片的边缘表面上向下流动的蚀刻剂吹掉的下表面 吹气机构时，通过调整例如吹气机构的气体喷射端口的安装位置、气 体喷射角或气体喷射量，能抑制蚀刻剂向边缘部分的流动，而不必使 用如根据现有技术在专利文献1中说明的上述引导部分，从而均匀地 蚀刻边缘部分而不损毁边缘部分的倒角形状。然而，当晶片后表面和下表面吹气机构之间的间隙不合适时，本 发明人经常发现到的情况是边缘部分未^f皮均匀地蚀刻，而且边缘部 分的倒角形状严重地损毁，即使例如来自下表面吹气机构的气流量被 调整以增大。此外显示出，在晶片的边缘表面上产生小的不规则部分 (在下文中将称为闪光物(gritter))。在边缘表面上产生的闪光物不仅会导致晶片的外表不良的问题，而且在操作晶片时还会成为粒子 产生源。当具有这种在边缘表面上产生的闪光物的晶片接受外延生长 处理时，在边缘表面上不利地形成鳞状的外延膜。 发明内容本发明的目的是提供一种晶片的单片式蚀刻方法，其能够均匀地 蚀刻边缘部分而不损毁晶片的边缘部分的倒角形状，并能够防止在晶片的边缘表面上产生闪光物；以及提供一种晶片的蚀刻设备。深入研究上述问题的结果是，本发明人发现，将朝晶片的径向外 侧吹掉蚀刻剂的下表面吹气机构和晶片后表面之间的间隙调整到很有 限的预定范围，能够均勻地蚀刻边缘部分而不损毁晶片的边缘部分的 倒角形状，而且也能够确实地防止在边缘表面上产生闪光物，从而使 本发明得以实现。根据本发明的第一方面，如图1所示，提供了晶片的单片式蚀刻 方法，所述方法根据晶片11的表面形状控制蚀刻剂14对晶片11的应 用，以使晶片11的上表面平滑，其中，在晶片11和下表面吹气机构 17之间的间隙GP被调整成落入到0. 1至lmm的范围之内的状态下，将 晶片11的上表面平滑化，下表面吹气机构17通过气体的喷射朝晶片 11的径向外侧把在晶片11的边缘表面llb上向下流的蚀刻剂14吹掉。 在根据第 一 方面的晶片的单片式蚀刻方法中，首先晶片11被旋转， 而且下表面吹气才几构17在晶片11和下表面吹气才几构17之间的间隙GP 内形成气流。当蚀刻剂14在该状态下被供给到晶片11的上表面lla 时，蚀刻剂14逐渐地从供给蚀刻剂14的位置向晶片11的边缘表面lib 一側移动，同时借助晶片11在平面内的旋转产生的晶片ll的离心力， 蚀刻晶片11的上表面lla,从而蚀刻晶片11的边缘表面llb。然后， 晶片11上的蚀刻剂14通过晶片11的旋转所伴随的离心力朝晶片11 的外侧分散。另一方面，欲从晶片11的边缘表面llb流到晶片11的 下表面llc的蚀刻剂14的一部分被通过间隙GP流动的气流朝晶片11 的径向外侧吹掉，因此该蚀刻剂14朝晶片11的外侧分散。通过保持 间隙GP处于0. 1至lmtn的范围内，能够均匀地蚀刻边缘部分而不损毁 晶片11的倒角形状，而且也能够防止在晶片11的边缘表面llb上产 生闪光物。尽管间隙GP很强地影响闪光物的产生的原因是未知的，但 是可以认为是，由于晶片11正在旋转，所以通过间隙GP流动的气体在间隙GP宽的时候变成紊流，从而即使是少量，蚀刻剂14也会流向 晶片11的后表面一侧的边缘表面，导致微观的蚀刻不均。而且，还能 推定，通过使间隙GP变窄，能整流通过间隙GP流动的气体以防止蚀 刻剂14流向晶片11的后表面一侧的边缘表面，从而抑制蚀刻不均。另外，本发明的第二方面在于，在根据第一方面的发明中，G/B为 50至IOOO,其中G公升/分钟是来自下表面吹气机构17的喷射端口 17a 的气体的流量，Bmm是喷射端口 17a的宽度。如图1所示，本发明的第三方面是晶片的单片式蚀刻设备10的改 进，其在旋转晶片11时向晶片11的上表面lla供给蚀刻剂14以蚀刻 晶片11的上表面lla和边缘表面llb。该设备的特征结构包括晶片升降装置16,用于上下移动晶片11; 下表面吹气机构17,其以不与晶片11 一起旋转的方式固定和设置，并 通过气体的喷射朝晶片11的径向外側把在晶片11的边缘表面llb上 向下流的蚀刻剂14吹掉；间隙检测装置19,用于检测晶片ll和下表 面吹气机构17之间的间隙GP;以及间隙调整装置20,用于根据间隙 检测装置19检测到的检测输出来控制晶片升降装置16以调整间隙GP。在根据本发明的第三方面的晶片的单片式蚀刻设备中，首先晶片 ll被旋转，而且下表面吹气机构17在晶片11和下表面吹气机构17之 间的间隙GP内形成气流。当蚀刻剂14在该状态下被供给到晶片11的 上表面lla时，蚀刻剂14逐渐地从供给蚀刻剂14的位置向晶片11的 边缘表面llb—侧移动，同时借助晶片11在平面内的旋转产生的晶片 11的离心力蚀刻上表面lla,从而蚀刻晶片11的边缘表面llb。然后， 晶片11上的蚀刻剂14通过晶片11的旋转所伴随的离心力朝晶片11 的外侧分散。另一方面，欲从晶片11的边缘表面llb流到晶片的下表 面llc的蚀刻剂14的一部分被通过间隙GP流动的气流朝晶片11的径 向外侧吹掉，因此该蚀刻剂14朝晶片11的外側分散。在这时，晶片 11旋转而下表面吹气机构17被固定而不是被旋转，故晶片位置相对于 下表面吹气位置变化。因此，能够极好地保持晶片11的对中精度，边 缘表面lib能够在整个圓周上被均匀地蚀刻而不损毁晶片11的边缘表 面lib的倒角形状。特别地，由于间隙检测装置19检测到的间隙GP 被反馈回间隙调整装置20，间隙调整装置20能够精确地调整间隙GP， 从而防止在晶片11的边缘表面llb上产生闪光物。根据本发明的第四方面，提供了一种晶片的单片式蚀刻设备，包括晶片升降装置，用于上下移动晶片；下表面吹气机构，其被设置 成相对于晶片相对地旋转，并通过气体的喷射朝晶片的径向外侧把在 晶片的边缘表面上向下流的蚀刻剂吹掉；间隙检测装置，用于检测晶 片和下表面吹气机构之间的间隙；以及间隙调整装置，用于根据间隙 检测装置检测到的检测输出来控制晶片升降装置以调整间隙。在根据第四方面的晶片的单片式蚀刻设备中，首先晶片被旋转， 而且下表面吹气才几构在晶片和下表面吹气才几构之间的间隙内形成气 流。当蚀刻剂在该状态下被供给到晶片的上表面时，蚀刻剂逐渐地从 供给蚀刻剂的位置向晶片的边缘表面一侧移动，同时借助晶片在平面 内的旋转引起的晶片11的离心力蚀刻晶片上表面，从而蚀刻晶片的边 缘表面。然后，晶片上的蚀刻剂由于晶片的旋转所伴随的离心力而朝 晶片的外侧分散。另一方面，欲从晶片的边缘表面流到晶片的下表面 的蚀刻剂的 一部分被通过间隙流动的气流朝晶片的径向外側吹掉，因 此该蚀刻剂朝晶片的外侧分散。在这时，下表面吹气机构相对于晶片 相对地旋转，从而晶片位置相对于下表面吹气位置变化。因此，能够 极好地保持晶片的对中精度，而且晶片上表面 一侧的边缘表面能够在 整个圆周上被均匀地蚀刻而不损毁晶片的边缘表面的倒角形状。特别 地，由于间隙检测装置检测到的间隙被反馈回间隙调整装置，间隙调 整装置能够准确地调整间隙，从而防止在晶片的边缘表面上产生闪光 物。此外，即使通过晶片和下表面吹气机构之间的间隙流动的气流具 有不均匀的性质，该不均匀的性质也会随着时间转变成均匀的，从而 提供气流朝晶片后表面的均匀的吹气效果。根据本发明的第五方面，在根据第三或第四方面限定的本发明中， 如图1所示，多个间隙检测装置19沿晶片11的圓周方向布置。在根据第五方面的晶片的单片式蚀刻设备中，即使晶片ll和下表 面吹气才几构17之间的间隙GP 4艮据测量位置波动，由于多个间隙检测 装置19会准确地检测到这种波动，所以也能将准确检测到的间隙GP 反馈回间隙调整装置20,故而间隙GP在晶片11的整个圓周方向上能 够被准确地调整。因此，下表面吹气机构17能够形成在晶片11的整 个圓周范围内被整流了的气流，并在晶片11和下表面吹气机构17之 间的间隙内具有均匀的流速。从而，由于糸大从晶片11的边缘表面lib流到晶片11的下表面的蚀刻剂14的一部分被该气流朝晶片11的径向 外側均匀地吹掉，所以该蚀刻剂14会朝晶片的外侧分散。因此，晶片 11的边缘表面llb能够被均匀地蚀刻而不损毁晶片11的边缘部分的倒 角形状，而且能够防止在边缘表面llb上产生闪光物。根据本发明的第六方面，在根据第三至第五方面中任一方面限定 的本发明中，间隙调整装置20除控制晶片升降装置16外还控制用于 上下移动下表面吹气机构17的下表面吹气机构升降装置，以调整晶片 11和下表面吹气机构17之间的间隙GP。在根据第六方面的晶片的单片式蚀刻设备中，间隙调整装置20既 控制晶片升降装置16又控制下表面吹气机构升降装置以调整晶片11 和下表面吹气才几构17之间的间隙GP，从而更准确地调整间隙GP。根据本发明的第七方面，如图1所示，在根据第三至第六方面中 任一方面限定的本发明中，进一步包括第一喷嘴21,其将蚀刻剂14 供给到晶片11的上表面lla;以及第二喷嘴22，其^L设置成面向晶片 11的边缘表面llb以将蚀刻剂14供给到晶片11的边缘表面llb。在根据第七方面的单片式蚀刻设备中，从设置成面向晶片11的边 缘表面lib的第二喷嘴22向晶片11的边缘表面llb供给蚀刻剂14。 因此，通过调整来自第二喷嘴22的蚀刻剂供给量，能够有目的地改变 晶片11的边缘表面lib的形状，从而提供目标倒角形状。此外，优选的是，第二喷嘴22被固定并设置在预定位置上，该预 定位置朝晶片11的径向内侧从晶片的外缘离开-10至20mra。这里，将 第二喷嘴22固定在朝晶片的径向内侧从晶片11的外缘离开-10mm的位 置，是指将该第二喷嘴22固定在朝晶片的径向外侧从晶片11的外缘 离开+10mm的位置。根据本发明，晶片的边缘部分能够被均匀地蚀刻而不损毁边缘部 分的倒角形状，而且能够防止在晶片的边缘表面上产生小的不规则部 分(闪光物)。
图1是示出根据本发明的实施例的晶片的单片式蚀刻设备的主要 部分的纵截面的结构图；图2是沿图1中的箭头A得到的视图，示出在晶片被安装到蚀刻 设备上之前的蚀刻设备；图3是沿图1中的B-B线得到的横截面图；图4是示出根据实施例1和比较例1的各晶片的边缘表面的水平 长度EL的波动的视图；图5是示出四个方向的视图，沿所述四个方向拍摄到根据实施例1 和比较例1的各晶片的边缘表面形状在平面内的波动；以及图6是示出根据实施例1和比较例1的各晶片的边缘表面上的闪 光物出现情况的照片。
具体实施方式
现在将参照
实施本发明的最佳方式。如图l所示，单片式蚀刻设备10包括晶片夹具12,其被容纳在 室中并水平地保持安装在其上的单个薄盘状的硅晶片ll;旋转装置(未 示出)，用于使晶片11在水平面内围绕其垂直中心线旋转；第一喷嘴 21,其将蚀刻剂14供给到晶片夹具12保持的晶片ll的上表面lla; 第二喷嘴22，其将蚀刻剂14供给到晶片夹具12保持的晶片11的边缘 表面lib;晶片升降装置16,用于上下移动晶片11;下表面吹气机构 17,其通过气体的喷射朝晶片11的径向外側把在安装在晶片夹具12 上的晶片11的边缘表面llb上向下流的蚀刻剂14吹掉；下表面吹气 机构升降装置(未示出)，用于上下移动下表面吹气机构17;间隙检 测装置19,用于检测晶片11和下表面吹气机构17之间的间隙GP;以 及间隙调整装置20，用于根据来自该间隙检测装置19的检测输出来调 整间隙GP。通过分割硅的单个晶锭获得晶片11,而且该晶片11的外 缘，即，晶片11的边缘表面llb被倒角成具有预定曲率半径的凸形。此外，晶片夹具12具有设置成沿垂直方向延伸的轴部12a;在 轴部12a的上表面上形成的与这个轴部12a构成一体的大直径的晶片 接收部分12b;通孔12c,其在轴部12a和晶片接收部分12b的中心形 成，沿垂直方向从轴部12a的下表面延伸到晶片接收部分12b的中心； 多个连通孔(未示出)，所述多个连通孔中的每一个具有一个端部， 所述端部与通孔12c的上端连通且连接，以通孔12c为中心;故射状地 延伸到晶片接收部分12b的径向外側，而另一端部封闭；在晶片接收 部分12b的上表面上同心地形成的多个环形槽12d;在连通孔和环形槽 12d之间实现连通和连接的多个小孔12e;以及与通孔12c的下端连接 的真空泵(未示出)(图1和2)。当晶片11被以与晶片接收部分12b同心的方式安装在晶片接收部分12b的上表面，并且真空泵^f皮驱动以 在通孔12c的每一个内形成负压时，连通孔、小孔12e和环形槽12d、 晶片11的下表面11c被晶片接收部分12b吸附，从而晶片ll被水平 地保持。此外，旋转装置具有使轴部12a旋转的驱动马达(未示出)。 当驱动马达旋转轴部12a时，由晶片接收部分12b保持的晶片11与轴 部12a及晶片接收部分12b—起旋转。而且，第一喷嘴21被以面向晶片11的上表面11a的方式设置在 晶片11的上方，第二喷嘴22被以面向晶片11的边缘表面lib的方式 设置在晶片11的边缘表面lib的上方。第一喷嘴21通过第一供给管 31与第一供给泵(未示出)连接，第二喷嘴22通过第二供给管32与 第二供给泵(未示出)连接。第一喷嘴21可通过第一喷嘴移动装置(未 示出)在其面向晶片11的上表面11a的中心的位置和收回位置之间水 平地移动，第二喷嘴22可通过第二喷嘴移动装置(未示出)在其面向 晶片11的边缘表面lib的位置和收回位置之间水平地移动。当蚀刻晶 片11时，第一喷嘴21通过第一喷嘴移动装置在晶片的上表面11a的 中心和晶片11的周缘之间移动，第二喷嘴22通过第二喷嘴移动装置 固定在其面向晶片11的边缘表面llb的位置上。在调整例如第一喷嘴 的移动速度或蚀刻剂的流量以消除蚀刻处理之前的晶片的表面形状和 晶片的目标表面形状之间的差别的同时，通过第一喷嘴21供给蚀刻剂 14。例如，通常在晶片11正在旋转的状态下进行蚀刻处理，在晶片周 缘处的蚀刻量大于在晶片中心附近的蚀刻量。因此，在晶片外缘处移 动第一喷嘴21而同时增大其移动速度是有效的。另外，是否采用第二 喷嘴22可根据晶片11的目标倒角形状适当地确定，而且从第二喷嘴 22断续地或连续地供给蚀刻剂使得能够更精细地蚀刻边缘部分llb。另一方面，下表面吹气机构17不与晶片夹具12或旋转晶片11的 旋转装置连接，且其被独立地设置以便不与晶片ll一起旋转。这个下 表面吹气机构17具有面向边缘表面lib附近的晶片11的下表面的 环状的喷射端口 17a;环状的喷射槽17b,在其上端与喷射端口 17a连 通，并具有朝下側逐渐减小的直径；以及气体供给装置(未示出)， 其与喷射槽17b连通并通过喷射槽17b向喷射端口 17a供给压缩的气 体(图1和2 )。通过在底座部件17c的上表面上以与该底座部件17c 同心的方式设置锥形部件17d和斜面部件17e来形成喷射槽17b(图1 )。底座部件17c形成为具有比晶片11更大的直径，在底座部件17c的中 心形成通孔17f以在其中自由地安装轴部12a。此外，在锥形部件17d 的中心形成大直径的孔17g,锥形部件17d的外周面形成为锥形的形 状，其直径朝下侧逐渐减小。斜面部件17e的外径大于晶片11的外径， 但是小于底座部件17c的外径，斜面部件17e的内周面形成为斜面形 状，其直径朝下侧逐渐减小。当斜面部件17e被安装在底座部件17c 上、然后锥形部件17d被安装在底座部件17c上时，在斜面部件17e 的内周面和锥形部件17d的外周面之间形成环状间隙，而且这个环状 间隙用作喷射槽17b。而且，喷射槽17b与在底座部件17c上形成的四 个气体供给孔17h中的每一个的一端连通(图1和3)，这些气体供给 孔17h中的每一个的另一端与气体供给装置连接。气体供给装置由例 如压缩机构成，压缩机压缩例如氮气或空气这样的气体，压缩的气体 由这个气体供给装置通过气体供给孔17h和喷射槽17b供给到喷射端 口 17a。晶片升降装置16由例如上下移动轴部12a和晶片接收部分12b的 步进马达或伺服马达构成，下表面吹气机构升降装置(未示出)由例 如上下移动下表面吹气机构17的步进马达或伺服马达构成。另外，四 个间隙检测装置19沿圓周方向以预定的间隔^^嵌入在锥形部件17d的 上表面内。这些间隙检测装置19被构造成，检测晶片夹具12保持的 晶片11的下表面11c和下表面吹气机构17的上表面之间的间隙GP。 作为间隙检测装置19，有例如静电电容式或光学式传感器。此外，间 隙调整装置20控制晶片升降装置16和下表面吹气机构升降装置这两 者以调整晶片11和下表面吹气机构17之间的间隙GP。此外，液体吸 引机构(未示出)被设置在从晶片夹具12保持的晶片U的外周面隔 开预定间隔的外侧位置。尽管没有示出，但这个液体吸引机构具有接 收从晶片11分散的蚀刻剂14的液体接收器和用于吸引由液体接收器 接收的蚀刻剂14的液体吸引装置。应当注意，图1和2中的附图标记 23表示距离传感器，其测量底座部件17c的上表面和晶片接收部分12b 的下表面之间的距离。间隙调整装置20 ;波构造成，根据来自间隙检测 装置19和距离传感器23的相应的检测输出来调整间隙GP。应当注意，间隙调整装置20将晶片11和下表面吹气机构17之间 的间隙GP调整成落入到0. 1至1mm或优选0， 2至0. 5mm的范围之内，而且第二喷嘴22的固定位置NP ^:设定成，朝晶片的径向内侧从晶片 外缘离开的距离落入在-10至20mm或优选1至5mm的范围之内。喷射 端口 17a的位置BP被设定成，朝晶片的径向内側从晶片外缘离开的距 离落入到0至10mm或优选1至5mm的范围之内。此外，/人喷射端口 17a 喷射的气体的流量BF被设定为50至1000公升/分钟或优选100至500 公升/分钟。假定来自喷射端口 17a的气体的流量是G公升/分钟且喷 射端口 17a的宽度是B mm,则G/B祐:设定为50至1000或优选100至 500。此外，晶片11的旋转速度^皮设定成，落入到200至800rpm或优 选300至500rpm的范围之内，喷射槽17b相对于水平面所成的角度6 ,被设定成落入到5至60度或优选10至45度的范围之内。这里，间隙GP被限制到0. 1至lmm的范围之内是因为，在间隙GP 小于0. lmm的时候，晶片11可能由于例如晶片11旋转时的轴向摆动 而与锥形部件17d或杀牛面部件17e接触，而在间隙超过lrara时，蚀刻 剂会流到晶片11的后側的边缘表面而在边缘表面上产生闪光物。第二 喷嘴22的固定位置NP被限制在从晶片外缘向晶片径向内侧离开-1 0至 20mm的范围之内是因为，在小于-10mm时，从第二喷嘴22供应的蚀刻 剂14完全不会被供给到晶片11的上表面一侧的边缘表面，而且会导 致蚀刻剂流到晶片11的后表面一側，而在超过20mm时，第二喷嘴22 与晶片ll的中心过近，不能形成晶片11的边缘表面lib的倒角形状。 喷射端口 17a的位置BP被限制在朝晶片的径向内侧从晶片外缘离开0 至10mm的范围内是因为，在小于Oram时，从喷射端口 17a喷射的气体 不会到达晶片ll的边缘表面，在超过10隨时，蚀刻剂会流到晶片11 的后表面。从喷射端口 17a喷射的气体的流量BF被限制在50至1000 公升/分钟的范围内是因为，在小于50公升/分钟时，蚀刻剂会流到晶 片ll的后表面，而在超过1 000公升/分钟时，被喷射的气体吹掉的蚀 刻剂会分散，难以在预定的位置收集蚀刻剂，从而会增大废水处理设 备的负担。G/B被限制到50至IOOO的范围内是因为，如果这个比例小 于50,那么气体的供给就不会容易，而在这个比例超过1000时则不能 获得足够的气体供给流速。晶片11的旋转速度被限制到200至800rpm 的范围内是因为，在旋转速度小于200时，蚀刻剂会从晶片ll的外周 边流到晶片后表面，不能形成均匀的边缘表面，而在旋转速度超过 800rpm时，则会使晶片11的上表面lla平整化变得困难。喷射槽17b相对于水平面所成的角度6,被限制到5至60度是因为，在这个角度小 于5度时，蚀刻剂会流到晶片ll的后表面，而在这个角度超过60度 时，喷射的气体不会形成层流而且蚀刻剂会流到晶片ll的后表面。 现在将说明这种构造的用于晶片11的单片式蚀刻设备10的操作。 间隙调整装置20首先根据来自多个间隙检测装置19和多个距离 传感器23的各检测输出来控制晶片升降装置16和下表面吹气机构升 降装置这两者，从而调整晶片11和下表面吹气机构17之间的间隙GP。 因此，即使晶片11和下表面吹气机构17之间的间隙GP根据各测量位 置波动，多个间隙检测装置19和多个距离传感器23也能准确地检测 出这种波动，因此将准确检测到的间隙GP反馈回间隙调整装置20。此 外，间隙调整装置20不仅控制晶片调整装置16而且控制下表面吹气 机构升降装置以调整间隙GP。因此，间隙GP被准确地调整成最佳值。 随后，在晶片11被安装在晶片夹具12上的状态下，通过运转真空泵 而在通孔12c、连通孔、小孔12e和环形槽12d中的每一个之内形成负 压，利用这个负压水平地保持晶片11。在该状态下，运转用于旋转装 置的驱动马达，以在水平面内与晶片夹具12的轴部12a和晶片接收部 分12b—起旋转晶片11。然后，运行下表面吹气机构17的气体供给装 置，以通过气体供给孔17h和喷射槽17b/人喷射端口 17a喷射压缩的 气体，例如氮气或空气，从而在下表面吹气机构17的上表面和晶片11 的下表面llc之间的间隙GP,即，在锥形部件17d和在牛面部件17e的 上表面与晶片11的下表面llc之间的间隙GP内，形成流向晶片11的 径向外側的气流。这里，通过启动液体吸引机构的吸引装置，能够保 持液体接收器内的负压。在该状态下，第一喷嘴移动装置被操作，使 第一喷嘴21面向晶片11的中心，第二喷嘴移动装置被操作，使第二 喷嘴22面向晶片11的边缘表面llb。在该状态下，通过启动第一供给 泵从第一喷嘴21向晶片11的上表面lla供给蚀刻剂M,而且通过启 动第二供给泵从第二喷嘴22向晶片11的边缘表面llb供给蚀刻剂l4。 从第一喷嘴21供应到晶片11的上表面lla的蚀刻剂14，在借助 水平面内的晶片11的旋转引起的离心力蚀刻晶片11的上表面lla的 机械损坏的层同时，从供给蚀刻剂14的位置(例如，晶片11的上表 面lla的中心附近)朝晶片11的边缘表面llb逐渐地移动。然后，在 蚀刻剂14到达晶片11的边缘表面llb时，其蚀刻该边缘表面llb。此时，由于从第二喷嘴22向晶片11的边缘表面lib供给任意设定量的 蚀刻剂14，所以供给了蚀刻晶片11的边缘表面llb所需的足够量的蚀 刻剂14。而且，用于晶片11的边缘表面llb的蚀刻剂14的大部分变 成液滴而通过晶片11的旋转所伴随的离心力朝晶片11的外侧分散。 分散的蚀刻剂14进入保持负压的液体接收器，而且借助这一负压而通 过吸引管排出到室的外面。另一方面，欲从晶片ll的边缘表面llb流 到晶片11的下表面llc的蚀刻剂14的一部分被气流朝晶片11的径向 外侧吹掉，该气流通过晶片夹具12的上表面和晶片11的下表面llc 之间的间隙GP朝晶片11的径向外侧流动，而且该部分蚀刻剂14朝晶 片11的外侧分散。分散的蚀刻剂14平稳地进入保持负压的液体接收 器，而且被这一负压通过吸引管排出到室的外面。结果，能够使蚀刻 的晶片11的上表面lla变平，能够设置并稳定晶片11的边缘表面lib 的形状，而且能够防止蚀刻剂14流到晶片11的下表面llc。应当注意，在前述实施例中，下表面吹气才几构净皮固定且设置成不 与晶片 一起旋转，但是下表面吹气机构也可以被设置成相对于晶片相 对地旋转。在该情况下，由于下表面吹气4几构相对于晶片相对地旋转， 晶片位置相对于后表面吹气位置变化，因此能够极好地保持晶片的对 中精度，还能够极好地保持晶片的边缘表面形状在晶片平面内的均匀 度。另外，即使通过晶片和下表面吹气机构之间的间隙流动的气流具 有不均匀的性质，不均匀的性质也会随着时间转变成均匀的，从而提 供气流相对于晶片后表面的均匀的吹气效果。此外，在前述实施例中，虽然间隙调整装置控制晶片升降装置和 下表面吹气机构升降装置这两者以调整晶片和下表面吹气机构之间的 间隙，但是间隙调整装置也可以仅控制晶片升降装置以调整晶片和下 表面吹气才几构之间的间隙。此外，在前述实施例中，虽然喷射端口被成形为环状形状，但是 喷射端口也可以形成为具有多个小孔的形状。而且，在前述实施例中，虽然间隙调整装置根据来自多个间隙检 测装置和多个距离传感器的各检测输出来调整晶片和下表面吹气机构 之间的间隙，但是间隙调整装置也可以仅根据来自多个间隙检测装置 的检测输出来调整晶片和下表面吹气机构之间的间隙。另外，在前述实施例中，四个间隙;险测装置沿圓周方向以预定的间隔被嵌入在锥形部件的上表面内，但是间隙检测装置的数目可以是 二、三、五或更多。 实施例下面，与比较例一起说明根据本发明的实施例。 实施例1如图1所示，单片式蚀刻设备10用来蚀刻具有300mm的直径和 0.8mm的厚度的硅晶片11。这里，间隙调整装置20将下表面吹气机构 17的上表面和晶片11的下表面llc之间的间隙GP调整到0. 4mm，喷 射端口 17a的位置BP被设定在朝晶片的径向内側从晶片外缘离开3mm 的位置上。此外，从喷射端口 17a喷射的气体的流量BF被设定为500 公升/分钟，G/B被设定为500，其中，G公升/分钟是来自喷射端口 17a 的气体的流量，Bmm是喷射端口的宽度。而且，晶片ll的旋转速度被 设定为400rpm,喷射槽17b相对于水平面所成的角度6 ,被设定为30 度，从第一喷嘴21射出的蚀刻剂14的流量被设定为3公升/分钟，在 增加速度的同时使第一喷嘴21从晶片ll的中心朝晶片ll的周缘部分 移动，从而供给蚀刻剂14。由该设备10蚀刻的晶片11被确定为实施 例l。应当注意，在该例中没有使用第二喷嘴22。比4交例1除了间隙调整装置将晶片和下表面吹气机构之间的间隙GP调整到 1.5mm之外，类似于实施例l那样蚀刻晶片。这个晶片被确定为比较例 1 比较测试1及评估对根据实施例1的三个晶片及根据比较例1的三个晶片中的每一 个，测量水平方向上的边缘表面的长度EL (图1),并根据各晶片获 得长度EL的波动。图4示出其结果。从图4显而易见，显示出在根据比较例1的各晶片中，沿水平 方向的边缘表面的长度EL长至大约400 Mm,而在根据实施例1的各晶 片中，沿水平方向的边缘表面的长度EL短至大约370 pm。另外，应当 理解，在根据比较例1的各晶片中，沿水平方向的边缘表面的长度EL 的波动大至46至52pm,而在根据实施例1的各晶片中，沿水平方向 的边缘表面的长度EL的波动小至20至37 Mm。比较测试2及评估从四个方向(图5中的具有5度角度的方向、具有90度角度的方 向、具有180度角度的方向和具有270度的角度的方向)拍摄根据实 施例1和比较例1获得的各晶片的外周面，并观察各晶片的边缘表面 上的闪光物产生情况。图6示出其结果。从图6显而易见，在根据比较例1的各晶片的边缘表面上产生了 闪光物，而在根据实施例1的各晶片的边缘表面上没有观察到闪光物 的产生。应当注意，即使在实施例1的条件下将间隙GP改为lmm,在 晶片的边缘表面上也没有观察到闪光物的产生。
权利要求
1.一种晶片的单片式蚀刻方法，所述方法根据晶片的表面形状控制蚀刻剂对晶片的应用以使晶片的上表面平滑，其特征在于，在晶片和下表面吹气机构之间的间隙被调整成落入到0.1至1mm的范围之内的状态下，将晶片的上表面平滑化，所述下表面吹气机构通过气体的喷射朝晶片的径向外侧把在晶片的边缘表面上向下流的蚀刻剂吹掉。
2. 根据权利要求1所述的晶片的单片式蚀刻方法，其特征在于， G/B为50至1 000，其中G公升/分钟是来自下表面吹气机构的喷射端 口的气体的流量，Bmm是喷射端口的宽度。
3. —种晶片的单片式蚀刻设备，所述设备在旋转晶片的同时向晶 片的上表面供给蚀刻剂以蚀刻晶片的上表面，所述设备包括晶片升降装置，用于上下移动晶片；下表面吹气机构，以不与晶片一起旋转的方式固定和设置，并通 过气体的喷射朝晶片的径向外侧把在晶片的边缘表面上向下流的蚀刻 剂吹掉；间隙检测装置，用于检测晶片和下表面吹气机构之间的间隙；和 间隙调整装置，用于根据间隙检测装置检测到的检测输出来控制 晶片升降装置以调整间隙。
4. 一种晶片的单片式蚀刻设备，所述设备在旋转晶片的同时向晶 片的上表面供给蚀刻剂以蚀刻晶片的上表面，所述设备包括晶片升降装置，用于上下移动晶片；下表面吹气机构，被设置成相对于晶片相对地旋转，并通过气体 的喷射朝晶片的径向外侧把在晶片的边缘表面上向下流的蚀刻剂吹 掉；间隙检测装置，用于检测晶片和下表面吹气机构之间的间隙；和 间隙调整装置，用于根据间隙检测装置检测到的检测输出来控制 晶片升降装置以调整间隙。
5. 根据权利要求3或4所述的晶片的单片式蚀刻设备，其特征在 于，多个间隙检测装置沿晶片的圓周方向设置。
6，根据权利要求3至5中任一项所述的晶片的单片式蚀刻设备， 其特征在于，间隙调整装置除控制除晶片升降装置外，还控制用于上下移动下表面吹气机构的下表面吹气机构升降装置，以调整晶片和下 表面吹气4几构之间的间隙。
7. 根据权利要求3至6中任一项所述的晶片的单片式蚀刻设备， 其特征在于，进一步包括第一喷嘴，将蚀刻剂供给到晶片的上表面； 和第二喷嘴，被设置成面向晶片的边缘表面以将蚀刻剂供给到晶片的 边缘表面。
8. 根据权利要求7所述的晶片的单片式蚀刻设备，其特征在于， 第二喷嘴被固定并设置在预定位置上，所述预定位置朝晶片的径向内 側从晶片的外缘离开-10至20imi。
全文摘要
本发明提供一种晶片的单片式蚀刻方法及其蚀刻设备，该设备在旋转晶片的同时把蚀刻剂供给晶片的上表面，从而蚀刻晶片的上表面。此外，晶片升降装置上下移动晶片；下表面吹气机构以不与晶片一起旋转的方式固定和设置，并通过气体的喷射朝晶片的径向外侧把在晶片的边缘表面上向下流的蚀刻剂吹掉。此外，间隙调整装置根据来自间隙检测装置的检测输出来控制晶片升降装置从而调整间隙，间隙检测装置用于检测晶片和下表面吹气机构之间的间隙。根据本发明的设备能均匀地蚀刻边缘部分而不损毁晶片的边缘部分的倒角形状，并防止在晶片的边缘表面上产生闪光物。
文档编号H01L21/66GK101276756SQ20081009004
公开日2008年10月1日 申请日期2008年3月31日 优先权日2007年3月30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