等离子蚀刻装置制造方法
【专利摘要】本发明提供等离子蚀刻装置，其具备：具有等离子处理室的壳体；被加工物保持构件，其配设在等离子处理室内，在上表面保持被加工物；处理气体喷射构件，其具有处理气体喷射部；处理气体供给构件，其向处理气体喷射构件提供处理气体；和减压等离子处理室的减压构件，该处理气体喷射部具有中央喷射部和外周喷射部，处理气体供给构件具备：处理气体供给源；缓冲箱，其与处理气体供给源连通，暂时收纳处理气体；将缓冲箱和中央喷射部连通的中央喷射部供给路径；将缓冲箱和外周喷射部连通的外周喷射部供给路径；配设于中央喷射部供给路径的第1高频开闭阀；配设于外周喷射部供给路径的第2高频开闭阀；和控制第1高频开闭阀和第2高频开闭阀的控制构件。
【专利说明】等离子蚀刻装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于通过等离子蚀刻去除形成于半导体器件周围的缺口等的等离子蚀刻装置。
【背景技术】
[0002]例如，在半导体器件制造工艺中，在大致圆板形形状的半导体晶片的表面呈格子状地形成的分割预定线划分而成的多个区域中形成IC (集成电路)、LSI (大规模集成电路)等器件，沿着分割预定线对形成有该器件的各区域进行分割，由此，制造出一个个半导体器件。作为分割半导体晶片的分割装置一般使用切削装置，该切削装置通过厚度为20μπι左右的切削刀沿着分割预定线来切削半导体晶片。像这样分割出的半导体器件在封装之后被广泛利用到便携电话和个人电脑等电气设备中。
[0003]然而，切削装置进行的切削加工通过旋转的切削刀实施，因此具有在半导体器件的外周产生细小的缺口或应力，从而使器件的抗折强度降低的问题。
[0004]为了消除这样的问题，提出了如下方法:通过沿着分割预定线对半导体晶片进行等离子蚀刻并分割，得到在外周不产生缺口或应力的半导体器件(例如参照专利文献I)。
[0005]专利文献1:日本特许第4447325号公报
[0006]然而，在沿着分割预定线对半导体晶片进行等离子蚀刻并分割的方法中，蚀刻速率存在偏差，从而具有无法沿着多个分割预定线均匀进行蚀刻这一问题。
【发明内容】
[0007]本发明是鉴于上述事实而完成的，其主要的技术课题在于提供一种能够沿着多个分割线均匀蚀刻半导体晶片等被加工物的等离子蚀刻装置。
[0008]为了解决上述主要的技术课题，根据本发明，提供一种等离子蚀刻装置，其具备:具有等离子处理室的壳体；被加工物保持构件，其配设在该壳体的等离子处理室内，且在上表面保持被加工物；处理气体喷射构件，其具有处理气体喷射部，该处理气体喷射部向由该被加工物保持构件保持的被加工物喷射等离子产生用的处理气体；处理气体供给构件，其向该处理气体喷射构件提供处理气体；以及对该等离子处理室内进行减压的减压构件，该等离子蚀刻装置的特征在于，
[0009]该处理气体喷射构件的该处理气体喷射部具有中央喷射部和围绕该中央喷射部的外周喷射部，
[0010]该处理气体供给构件具备:处理气体供给源；缓冲箱，其与该处理气体供给源连通，暂时收纳处理气体；将该缓冲箱和该中央喷射部连通的中央喷射部供给路径；将该缓冲箱和该外周喷射部连通的外周喷射部供给路径；配设于该中央喷射部供给路径的第I高频开闭阀；配设于该外周喷射部供给路径的第2高频开闭阀；以及控制该第I高频开闭阀的开闭频率和该第2高频开闭阀的开闭频率的控制构件。
[0011]上述处理气体供给构件包含:提供第I处理气体的第I处理气体供给源；提供第2处理气体的第2处理气体供给源；将第I处理气体和第2处理气体混合的气体混合构件；将气体混合构件和缓冲箱连通的处理气体连通路径；以及压力调整构件，其配设于处理气体连通路径，对提供到缓冲箱的处理气体的压力进行调整。
[0012]此外，该等离子蚀刻装置具有多个上述处理气体供给构件，上述控制构件对分别配设于各处理气体供给构件的中央喷射部供给路径和外周喷射部供给路径的第I高频开闭阀的开闭频率和第2高频开闭阀的开闭频率进行控制。
[0013]在本发明的等离子蚀刻装置中，处理气体喷射构件的处理气体喷出部具有中央喷射部和围绕该中央喷射部的外周喷射部，处理气体供给构件具备:处理气体供给源；缓冲箱，其与处理气体供给源连通，暂时收纳处理气体；将缓冲箱和中央喷射部连通的中央喷射部供给路径；将缓冲箱和外周部喷射部连通的外周喷射部供给路径；配设于中央喷射部供给路径的第I高频开闭阀；配设于外周喷射部供给路径的第2高频开闭阀；以及控制第I高频开闭阀和第2高频开闭阀的开闭频率的控制构件，因此要喷射到等离子处理室的处理气体从中央喷射部和外周喷射部以规定的开闭频率被提供，所以喷射到了等离子处理室的处理气体被充分搅拌，能够在被加工物的各部分使蚀刻速率均匀。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是根据本发明构成的等离子蚀刻装置的主要部分剖视图。
[0015]图2是作为被加工物的半导体晶片的立体图。
[0016]图3是在图2所示的半导体晶片的表面粘贴保护带的保护部件粘贴步骤的说明图。
[0017]图4是在图2所示的半导体晶片的背面中的除与分割预定线对应的区域以外的区域中覆盖抗蚀剂膜的抗蚀剂膜覆盖步骤的说明图。
[0018]图5是放大示出通过图1所示的等离子蚀刻装置蚀刻后的半导体晶片的主要部分的剖视图。
[0019]标号说明
[0020]2:等离子蚀刻装置；3:壳体；30:等离子处理室；35:门；36:门动作构件；4:减压构件；5:第I电极单元；50:高频电源；51:被加工物保持台；6 --第2电极单元；60:高频电源；61:处理气体喷出部；611:中央喷射部；612:外周喷射部；7:处理气体供给构件；71:第I处理气体供给构件；72 --第2处理气体供给构件；711a、721a:第I处理气体供给源；711b,721b:第2处理气体供给源;713、723:气体混合构件;716、726:缓冲箱;717、727:压力调整构件；718a、728a:第I隔膜阀;718b、728b --第2隔膜阀；8:控制构件；10:半导体晶片；11:保护带；12:光致抗蚀剂月旲。
【具体实施方式】
[0021]以下，参照附图详细地对根据本发明构成的等离子蚀刻装置的优选实施方式进行说明。
[0022]图1示出了根据本发明构成的等离子蚀刻装置的主要部分剖视图。图1所示的等离子蚀刻装置2具有形成等离子处理室30的壳体3。该壳体3由以下部分构成:底壁31、顶壁32、左右侧壁33、34、后侧侧壁以及前侧侧壁(未图示)，在右侧侧壁34设置有被加工物搬出搬入用的开口 341。在开口 341的外侧配设有能够沿上下方向移动的、用于开闭开口 341的门35。该门35通过门动作构件36来进行工作。门动作构件36由以下部分构成:气缸361 ;以及活塞杆362，其与配设于该气缸361内的未图示的活塞连接，活塞杆362的末端(图中为上端)与上述门35连接。通过利用该门动作构件36开启门35，能够经过开口341对被加工物进行搬出搬入。另外，在构成壳体3的左侧壁33设置有排气口 331，该排气口 331与减压构件4连接。
[0023]在通过上述壳体3形成的等离子处理室30中配设有以下部件:配设在底壁31上的作为被加工物保持构件的第I电极单元5 ;以及与该第I电极单元5相对地配设的作为处理气体喷射构件的第2电极单元6。作为被加工物保持构件的第I电极单元5设置有在上表面保持被加工物的圆形的被加工物保持台51。另外，被加工物保持台51构成为具有静电卡盘。通过高频电源50向这样构成的第I电极单元5施加频率为13MHz且50w的高频电力。
[0024]作为处理气体喷射构件的第2电极单元6在下表面具有处理气体喷出部61，该处理气体喷出部61配设成与上述第I电极单元5的被加工物保持台51相对，且具有向被加工物保持台51喷出等离子产生用的处理气体的喷出口。该处理气体喷出部61具有圆形的中央喷射部611、和围绕该中央喷射部611的圆环状的外周喷射部612。此外，在第2电极单元6中，形成有与中央喷射部611连通的第I通道62、和与外周喷射部612连通的第2通道63。通过高频电源60向这样构成的第2电极单元6施加频率为13MHz且3000?的高频电力。
[0025]等离子蚀刻装置2具备向上述第2电极单元6提供等离子产生用的处理气体的处理气体供给构件7。处理气体供给构件7具有提供分别与上述第2电极单元6不同的等离子产生用的处理气体的第I处理气体供给构件71和第2处理气体供给构件72。第I处理气体供给构件71具有提供作为第I处理气体的SF6气体的第I处理气体供给源71 la、和提供作为第2处理气体的O2气体的第2处理气体供给源711b。第I处理气体供给源711a和第2处理气体供给源711b分别经由气体通道712a和712b与气体混合构件713连通。另外，在气体通道712a和712b中分别配设有电磁开闭阀714a和714b、以及流量调整阀715a和715b。因此，当电磁开闭阀714a和714b被打开时，作为第I处理气体的SF6气体和作为第2处理气体的O2气体分别从第I处理气体供给源711a和第2处理气体供给源711b起，经由流量调整阀715a和715b流入到气体混合构件713并被混合。
[0026]上述气体混合构件713经由处理气体连通路径711c与缓冲箱716连通。该缓冲箱716暂时蓄积从气体混合构件713提供的处理气体。另外，在使气体混合构件713和缓冲箱716连通的处理气体连通路径711c中，配设有对提供到缓冲箱716的处理气体的压力进行调整的压力调整构件717。因此，将蓄积在缓冲箱716中的处理气体维持到规定的压力范围。
[0027]上述缓冲箱716经由中央喷射部供给路径711d和外周喷射部供给路径711e与形成于上述第2电极单元6的第I通道62和第2通道63连通。在中央喷射部供给路径711d和外周喷射部供给路径711e中分别配设有作为第I高频开闭阀和第2高频开闭阀的第I隔膜阀718a和第2隔膜阀718b、以及节流阀719。
[0028]上述第2处理气体供给构件72除了第I处理气体不同以外，是与上述第I处理气体供给构件71实质相同的结构。
[0029]S卩，第2处理气体供给构件72具有提供作为第I处理气体的C4F8气体的第I处理气体供给源721a、和提供作为第2处理气体的O2气体的第2处理气体供给源721b。第I处理气体供给源721a和第2处理气体供给源721b分别经由气体通道722a和722b与气体混合构件723连通。另外，在气体通道722a和722b中分别配设有电磁开闭阀724a和724b、以及流量调整阀725a和725b。
[0030]上述气体混合构件723经由处理气体连通路径721c与缓冲箱726连通。该缓冲箱726暂时蓄积从气体混合构件723提供的处理气体。另外，在使气体混合构件723和缓冲箱726连通的处理气体连通路径721c中，配设有对提供到缓冲箱726的处理气体的压力进行调整的压力调整构件727。因此，将蓄积在缓冲箱726中的处理气体维持到规定的压力范围。
[0031]上述缓冲箱726经由中央喷射部供给路径721d和外周喷射部供给路径721e与形成于上述第2电极单元6的第I通道62和第2通道63连通。在中央喷射部供给路径721d和外周喷射部供给路径721e中分别配设有作为第I高频开闭阀和第2高频开闭阀的第I隔膜阀728a和第2隔膜阀728b、以及节流阀729。
[0032]等离子蚀刻装置2具备控制构件8。该控制构件8控制上述作为第I高频开闭阀和第2高频开闭阀的第I隔膜阀718a、728a和第2隔膜阀718b、728b的开闭频率。此外，控制构件8对上述门动作构件36、减压构件4、高频电源50、高频电源60、电磁开闭阀714a和714b、电磁开闭阀724a和724b等进行控制。
[0033]等离子蚀刻装置2是按照以上方式构成的，以下对其作用进行说明。
[0034]图2示出了作为晶片的半导体晶片的立体图。图2所示的半导体晶片10例如由直径200mm且厚度700 μ m的圆形的硅晶片构成，在表面1a呈格子状地形成有多个分割预定线101，并且在通过该多个分割预定线101划分而成的多个区域中形成有IC、LSI等器件102。如图3所示，为了保护器件102，在这样构成的半导体晶片10的表面1a粘贴作为保护部件的保护带11 (保护部件粘贴步骤)。在这样将保护带11粘贴到半导体晶片10的表面1a后，实施背面磨削步骤，在该步骤中，磨削半导体晶片10的背面1b来将半导体晶片10形成为规定的成品厚度(例如350 μ m)。该背面磨削步骤能够使用以往公知的磨削装置实施。
[0035]在如上述那样磨削半导体晶片10的背面1b来将半导体晶片10形成为器件的规定成品厚度后，实施在半导体晶片10的背面1b中的除与分割预定线101对应的区域以外的区域中覆盖抗蚀剂膜的抗蚀剂膜覆盖步骤。该抗蚀剂膜覆盖步骤，首先图4的(a)所示，在半导体晶片10的背面1b涂覆正性光致抗蚀剂来形成光致抗蚀剂膜12 (光致抗蚀剂涂覆步骤)。接着，对作为形成于半导体晶片10的背面1b的光致抗蚀剂膜12的应蚀刻区域的除与分割预定线101对应的区域以外的区域进行遮蔽，使光致抗蚀剂膜12曝光(曝光步骤)，并通过碱性溶液对曝光后的光致抗蚀剂膜12进行显影(显影步骤)。其结果，如图4的(b)所示，去除光致抗蚀剂膜12中的与曝光后的分割预定线101对应的区域。因此，在半导体晶片10的背面10b，在与分割预定线101对应的区域以外的区域中覆盖光致抗蚀剂膜12。
[0036]然后，说明蚀刻步骤，在蚀刻步骤中，使用上述图1所示的等离子蚀刻装置2，如上述图4的(a)和(b)所示那样实施抗蚀剂膜覆盖步骤，并沿着分割预定线101蚀刻半导体晶片10，由此将半导体晶片10沿着分割预定线101分割成一个个器件，半导体晶片10在背面1b中的与分割预定线101对应的区域以外的区域中覆盖有光致抗蚀剂膜12。
[0037]首先，控制构件8使门动作构件36工作，使门35在图1中向下方移动，从而打开设置于壳体3的右侧侧壁34的开口 341。然后，通过未图示的搬出搬入构件将实施了上述抗蚀剂膜覆盖步骤的半导体晶片10从开口 341搬送到通过壳体3形成的等离子处理室30，将被粘贴到半导体晶片10的表面的保护带11侧载置到构成第I电极单元5的被加工物保持台51上。然后，控制构件8通过使被加工物保持台51的静电卡盘发挥功能，由静电卡盘隔着保护带11保持载置在被加工物保持台51上的半导体晶片10。因此，对于保持在被加工物保持台51上的半导体晶片10，被覆盖在背面1b中的除分割预定线101以外的区域中的光致抗蚀剂膜12处于上侧。
[0038]在像这样将半导体晶片10保持到被加工物保持台51上后，控制构件8使门动作构件36工作，使门35在图1中向上方移动，从而关闭设置于壳体3的右侧侧壁34的开口341。然后，控制构件8使减压构件4工作，将由壳体3形成的等离子处理室30内减压至例如20Pa的压力。进而，实施将半导体晶片10沿着分割预定线101分割成一个个器件的蚀刻步骤。
[0039]为了实施蚀刻步骤，控制构件8控制构成第I处理气体供给构件71和第2处理气体供给构件72的各构件，如后述那样，经过设置于第2电极单元6的第I通道62和第2通道63，从中央喷射部611和外周喷射部612将由SF6气体和O2气体组成的处理气体以及由C4F8气体和O2气体组成的处理气体交替喷射到等离子处理室30。此外，控制构件8控制高频电源50和高频电源60来向第I电极单元5施加频率为13MHz且50w的高频电力，并且向第2电极单元6施加频率为13MHz且3000?的高频电力。
[0040]这里，说明通过第I处理气体供给构件71和第2处理气体供给构件72喷射到等离子处理室30的由SF6气体和O2气体组成的处理气体以及由C4F8气体和O2气体组成的处理气体的喷射要领。
[0041]控制构件8以例如10Hz的开闭频率控制第I隔膜阀718a，并且以例如50Hz的开闭频率控制第2隔膜阀718b，并使该控制工作I秒钟，停止2秒钟。控制构件8反复实施该I秒钟的工作和2秒钟的停止。其结果，以10Hz的频率，从中央喷射部611经由节流阀719和第I通道62，按照2秒钟的间隔将由SF6气体和O2气体组成的处理气体向等离子处理室30喷射I秒钟，并且以由50Hz的频率，从外周喷射部612经由节流阀719和第2通道63，按照2秒钟的间隔将由SF6气体和O2气体组成的处理气体向等离子处理室30喷射I秒钟。
[0042]此外，控制构件8以例如50Hz的开闭频率控制第I隔膜阀728a，并且以例如30Hz的开闭频率控制第2隔膜阀728b，停止作为上述第I隔膜阀718a和第2隔膜阀718b的工作期间的I秒钟并工作作为第I隔膜阀718a和第2隔膜阀718b的停止期间的2秒钟。控制构件8反复实施该I秒钟的停止和2秒钟的工作。其结果，以50Hz的频率，从中央喷射部611经由节流阀729和第I通道62，按照I秒钟的间隔将由C4F8气体和O2气体组成的处理气体向等离子处理室30喷射2秒钟，并且以由30Hz的频率，从外周喷射部612经由节流阀729和第2通道63，按照I秒钟的间隔将由C4F8气体和O2气体组成的处理气体向等离子处理室30喷射2秒钟。另外，在本实施方式中，第I处理气体供给构件71和第2处理气体供给构件72以I分钟10升的比例提供要喷射到等离子处理室30的由SF6气体和O2气体组成的处理气体，并以I分钟0.7升的比例提供由C4F8气体和O2气体组成的处理气体。
[0043]由此，在从中央喷射部611和外周喷射部612向等离子处理室30交替地提供了等离子产生用的由SF6气体和O2气体组成的处理气体以及由C4F8气体和O2气体组成的处理气体的状态下，控制构件8控制高频电源50和高频电源60来向第I电极单元5施加频率为13MHz且50w的高频电力，并且向第2电极单元6施加频率为13MHz且3000w的高频电力。由此，在第I电极单元5与第2电极单元6之间的空间中，产生由SF6气体和C4F8气体组成的等离子，该等离子化后的活性物质经过形成于半导体晶片10的背面的光致抗蚀剂膜12中的与分割预定线101对应的区域作用到半导体晶片10，因此如图5所示，半导体晶片10沿着分割预定线101被蚀刻去除而形成分割槽210，并被分割为一个个器件102。另外，通过如上述那样控制构成第I处理气体供给构件71和第2处理气体供给构件72的各构件并实施20分钟的等离子蚀刻加工，能够在硅晶片上形成350 μ m的分割槽。
[0044]如上所述，在本实施方式的等离子蚀刻装置2中，要喷射到等离子处理室30的等离子产生用的由SF6气体和O2气体组成的处理气体以及由C4F8气体和O2气体组成的处理气体从中央喷射部611和外周喷射部612以规定的开闭频率被提供，因此喷射到了等离子处理室30的处理气体被充分搅拌，所以能够在半导体晶片10的各部分使蚀刻速率均匀。
[0045]以上，根据图示的实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不仅限于实施方式，能够在本发明的主旨范围内进行各种变形实施。例如，在上述实施方式中示出了具备第I处理气体供给构件71和第2处理气体供给构件72的例子，但也可以通过I个处理气体供给构件从中央喷射部611和外周喷射部612向等离子处理室30交替地喷射处理气体。
[0046]此外，在上述实施方式中示出了如下例子:将作为保持被加工物的被加工物保持构件的第I电极单元5配设到下侧，将具有处理气体喷射部的作为处理气体喷射构件的第2电极单元6配设到上侧，该处理气体喷射部向由被加工物保持构件保持的被加工物喷射等离子产生用的处理气体，但也可以将作为被加工物保持构件的第I电极单元5配设到上侧，将作为处理气体喷射构件的第2电极单元6配设到下侧。
【权利要求】
1.一种等离子蚀刻装置，其具备:具有等离子处理室的壳体；被加工物保持构件，其配设在该壳体的等离子处理室内，且在上表面保持被加工物；处理气体喷射构件，其具有处理气体喷射部，该处理气体喷射部向由该被加工物保持构件保持的被加工物喷射等离子产生用的处理气体；处理气体供给构件，其向该处理气体喷射构件提供处理气体；以及对该等离子处理室内进行减压的减压构件，该等离子蚀刻装置的特征在于， 该处理气体喷射构件的该处理气体喷射部具有中央喷射部和围绕该中央喷射部的外周喷射部， 该处理气体供给构件具备:处理气体供给源；缓冲箱，其与该处理气体供给源连通，暂时收纳处理气体；将该缓冲箱和该中央喷射部连通的中央喷射部供给路径；将该缓冲箱和该外周喷射部连通的外周喷射部供给路径；配设于该中央喷射部供给路径的第I高频开闭阀；配设于该外周喷射部供给路径的第2高频开闭阀；以及控制该第I高频开闭阀的开闭频率和该第2高频开闭阀的开闭频率的控制构件。
2.根据权利要求1所述的等离子蚀刻装置，其中， 该处理气体供给构件包括:提供第I处理气体的第I处理气体供给源；提供第2处理气体的第2处理气体供给源；将该第I处理气体和该第2处理气体混合的气体混合构件；将该气体混合构件和缓冲箱连通的处理气体连通路径；以及压力调整构件，其配设于该处理气体连通路径，对提供到该缓冲箱的处理气体的压力进行调整。
3.根据权利要求1或2所述的等离子蚀刻装置，其中， 该等离子蚀刻装置具有多个该处理气体供给构件， 该控制构件对分别配设于各处理气体供给构件的该中央喷射部供给路径和该外周喷射部供给路径的该第I高频开闭阀的开闭频率和该第2高频开闭阀的开闭频率进行控制。
【文档编号】H01J37/32GK104299878SQ201410324224
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2013年7月16日
【发明者】荒见淳一, 冈崎健志 申请人:株式会社迪思科