專(zhuān)利名稱(chēng)：一種對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝中硅片切割技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切 割的裝置。
背景技術(shù)：
隨著IC制造向更小工藝節(jié)點(diǎn)和復(fù)雜工藝的延伸，以及MEMS芯片特有的復(fù)雜結(jié)構(gòu)， 傳統(tǒng)的硅片切割技術(shù)已經(jīng)不能滿足半導(dǎo)體制造技術(shù)發(fā)展的要求。傳統(tǒng)的硅片切割(劃片)一般是通過(guò)劃片砂輪的高速旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。雖然這種 方法簡(jiǎn)單實(shí)用，切割速度較快，但這種切割方法必然要伴隨冷卻和清洗的較高壓力的水流、 劃片刀和硅片接觸產(chǎn)生的壓力和扭力、以及切割下來(lái)的硅屑對(duì)芯片造成的致命危害。這種 切割機(jī)械定位準(zhǔn)確度不高，并且由于刀片的厚度，使得切割線寬難以控制。新型激光切割 技術(shù)，雖然克服了傳統(tǒng)切割技術(shù)存在的一些問(wèn)題，但也存在切割斷面不光滑，設(shè)備昂貴等缺 點(diǎn)ο利用三氟化氯氣體對(duì)硅片進(jìn)行切割加工，是基于三氟化氯氣體對(duì)硅的高刻蝕速率 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)控制氣體壓力和背景壓力差，氣體流量，可以達(dá)到40 μ m/min甚至更快的硅 刻蝕速率。比如切割經(jīng)減薄至200 μ m的硅片，只需5min，且切割斷面非常光滑。在硅片上 涂膠光刻進(jìn)行掩蔽保護(hù)，切割線寬可以由光刻精確控制。在刻蝕過(guò)程中，不會(huì)像傳統(tǒng)刀具切 割那樣產(chǎn)生硅屑，所以不會(huì)污染硅片。該氣體硅片線切割裝置，在硅片精加工工藝中將會(huì)有 廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的主要目的在于提供一種對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置，以實(shí)現(xiàn)采用三氟 化氯氣體對(duì)硅片進(jìn)行線切割。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置，該裝置包括 流量控制器1、減壓閥2、壓力表3、真空泵4、真空腔壓力表5、真空腔溫度控制裝置6、真空 腔室7、噴頭8、掩蔽板9、硅片架10、后級(jí)泵11和尾氣處理裝置12，其中減壓閥2、真空泵 4、真空腔壓力表5、真空腔溫度控制裝置6和后級(jí)泵11分別連接于真空腔室7，氣體依次通 過(guò)流量控制器1、減壓閥2和噴頭8進(jìn)入真空腔室7，然后經(jīng)過(guò)掩蔽板9的掩蔽和束流匯聚 調(diào)節(jié)，對(duì)硅片架10上的硅片進(jìn)行切割，真空腔室7通過(guò)真空腔溫度控制裝置6將溫度控制 在室溫環(huán)境下，刻蝕完的尾氣通過(guò)后級(jí)泵11抽出真空腔室7，并由后級(jí)泵11進(jìn)入尾氣處理 裝置12。上述方案中，所述氣體為三氟化氯。上述方案中，所述真空泵4對(duì)真空腔室7進(jìn)行抽真空，將真空腔室7內(nèi)的壓力維持 在10_7atm，通過(guò)真空腔壓力表5監(jiān)視真空腔室7內(nèi)的壓力。CN 101880878 A 上述方案中，所述流量控制器1 一端連接于存儲(chǔ)氣體的鋼瓶，一端通過(guò)減壓閥2連 接于真空腔室7，氣體通過(guò)流量控制器1調(diào)節(jié)流量，再經(jīng)過(guò)減壓閥2減壓，最后經(jīng)過(guò)噴頭8進(jìn)
入真空腔室7。上述方案中，所述氣體經(jīng)過(guò)減壓閥2減壓后壓力減到10Pa，并通過(guò)壓力表3指示壓 力，此時(shí)混合氣體壓力與背景壓力比為1000。上述方案中，所述氣體從噴頭8噴出，經(jīng)過(guò)掩蔽板9的掩蔽和束流匯聚調(diào)節(jié)，打到 硅片架10上的硅片上，在氣體的化學(xué)腐蝕的作用下，切割硅片。上述方案中，所述尾氣處理裝置12采用氫氧化鈣或小蘇打?qū)ξ矚膺M(jìn)行吸收處理。(三)有益效果本發(fā)明提供的這種對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置，設(shè)備簡(jiǎn)單，刻蝕速率快，斷面光 滑度高，選擇比大，克服了傳統(tǒng)刀具切割以及激光切割易給器件帶來(lái)?yè)p傷、設(shè)備昂貴等缺 點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了采用三氟化氯氣體對(duì)硅片進(jìn)行線切割。該硅片線切割裝置的開(kāi)發(fā)和研制，可以大 大推動(dòng)半導(dǎo)體硅片切割工藝的發(fā)展。


圖1是本發(fā)明提供的對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明提供的對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置中真空腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為流量控制器，2為減壓閥，3為壓力表，4為真空泵，5為真空腔壓力表，6 為真空腔溫度控制裝置，7為真空腔室，8為噴頭，9為掩蔽板，10為硅片架，11為后級(jí)泵，12 為尾氣處理裝置，13為掩蔽層(光刻膠)，14為硅片，15為三氟化氯氣體。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明利用三氟化氯作為刻蝕反應(yīng)氣體，對(duì)硅片進(jìn)行切割加工，能很好的解決傳 統(tǒng)技術(shù)存在的問(wèn)題。三氟化氯切割硅片是在無(wú)等離子體的環(huán)境下進(jìn)行的，對(duì)硅的刻蝕速率 快，側(cè)壁陡直性和光滑度大大提高，且該硅片線切割設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)和推廣。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該 裝置包括流量控制器1、減壓閥2、壓力表3、真空泵4、真空腔壓力表5、真空腔溫度控制裝置 6、真空腔室7、噴頭8、掩蔽板9、硅片架10、后級(jí)泵11和尾氣處理裝置12，其中減壓閥2、 真空泵4、真空腔壓力表5、真空腔溫度控制裝置6和后級(jí)泵11分別連接于真空腔室7，氣體 依次通過(guò)流量控制器1、減壓閥2和噴頭8進(jìn)入真空腔室7，然后經(jīng)過(guò)掩蔽板9的掩蔽和束 流匯聚調(diào)節(jié)，對(duì)硅片架10上的硅片進(jìn)行切割，真空腔室7通過(guò)真空腔溫度控制裝置6將溫 度控制在室溫環(huán)境下，刻蝕完的尾氣通過(guò)后級(jí)泵11抽出真空腔室7，并由后級(jí)泵11進(jìn)入尾 氣處理裝置12。本發(fā)明提供的對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置，采用的氣體為三氟化氯，利用三氟 化氯作為刻蝕反應(yīng)氣體，對(duì)硅片進(jìn)行線切割加工。真空泵4對(duì)真空腔室7進(jìn)行抽真空，將真 空腔室7內(nèi)的壓力維持在10_7atm，通過(guò)真空腔壓力表5監(jiān)視真空腔室7內(nèi)的壓力。流量控 制器1 一端連接于存儲(chǔ)氣體的鋼瓶，一端通過(guò)減壓閥2連接于真空腔室7，氣體通過(guò)流量控
4制器1調(diào)節(jié)流量，再經(jīng)過(guò)減壓閥2減壓，最后經(jīng)過(guò)噴頭8進(jìn)入真空腔室7。氣體經(jīng)過(guò)減壓閥2 減壓后壓力減到10Pa，并通過(guò)壓力表3指示壓力，此時(shí)混合氣體壓力與背景壓力比為1000。 氣體從噴頭8噴出，經(jīng)過(guò)掩蔽板9的掩蔽和束流匯聚調(diào)節(jié)，打到硅片架10上，在氣體的化學(xué) 腐蝕的作用下，切割硅片。尾氣處理裝置12采用氫氧化鈣或小蘇打?qū)ξ矚膺M(jìn)行吸收處理。再次參照?qǐng)D1，該裝置的工作流程如下首先通過(guò)真空泵4對(duì)真空腔室7抽真空， 使真空腔室7內(nèi)的壓力維持在liTatm，通過(guò)壓力表5監(jiān)視壓力。打開(kāi)三氟化氯鋼瓶，通過(guò) 流量控制器1，調(diào)節(jié)三氟化氯流量。三氟化氯經(jīng)過(guò)減壓閥2減壓，氣體壓力減到10Pa，通過(guò) 壓力表3指示壓力。此時(shí)混合氣體壓力與背景壓力比為1000，經(jīng)過(guò)噴頭8進(jìn)入腔室時(shí)，已經(jīng) 有足夠大的動(dòng)能。從噴頭8噴出三氟化氯氣體，經(jīng)過(guò)掩蔽板9的掩蔽和束流匯聚調(diào)節(jié)，打到 硅片架10上，在三氟化氯化學(xué)腐蝕的作用下，切割硅片。硅片刻蝕速率在此工藝條件下為 40 μ m/min，根據(jù)硅片厚度確定切割時(shí)間。整個(gè)真空腔室7通過(guò)真空腔溫度控制裝置6將溫 度控制維持在室溫環(huán)境下。刻蝕完的尾氣通過(guò)后級(jí)泵11抽出真空腔室7，經(jīng)過(guò)尾氣處理裝 置12吸收。參照?qǐng)D2，真空腔室內(nèi)的工作過(guò)程如下經(jīng)過(guò)減壓后的三氟化氯氣體通過(guò)噴頭8噴 入真空腔室內(nèi)，由于其壓力IOPa與真空腔室內(nèi)壓力10_7atm之比為1000，三氟化氯有足夠 大的動(dòng)能打到硅片上與之反應(yīng)。三氟化氯氣體首先經(jīng)過(guò)掩蔽板9，掩蔽板9的作用是掩蔽從 噴頭噴出的已經(jīng)發(fā)散的氣流，使氣流匯聚成線流。通過(guò)掩蔽板后，三氟化氯氣體打到在光刻 膠13掩蔽下的硅片架10上的硅片14上，對(duì)硅片14刻蝕切割。由于三氟化氯氣體對(duì)光刻 膠和硅的刻蝕選擇比達(dá)1 2000，所以被掩蔽的硅片可以被很好的保護(hù)。在純?nèi)?5 的作用下，可以達(dá)到40ym/min的刻蝕速率。當(dāng)硅片被刻穿后，停止通入氣體，切割完成。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置，其特征在于，該裝置包括流量控制器(1)、減壓閥(2)、壓力表(3)、真空泵(4)、真空腔壓力表(5)、真空腔溫度控制裝置(6)、真空腔室(7)、噴頭(8)、掩蔽板(9)、硅片架(10)、后級(jí)泵(11)和尾氣處理裝置(12)，其中減壓閥(2)、真空泵(4)、真空腔壓力表(5)、真空腔溫度控制裝置(6)和后級(jí)泵(11)分別連接于真空腔室(7)，氣體依次通過(guò)流量控制器(1)、減壓閥(2)和噴頭(8)進(jìn)入真空腔室(7)，然后經(jīng)過(guò)掩蔽板(9)的掩蔽和束流匯聚調(diào)節(jié)，對(duì)硅片架(10)上的硅片進(jìn)行切割，真空腔室(7)通過(guò)真空腔溫度控制裝置(6)將溫度控制在室溫環(huán)境下，刻蝕完的尾氣通過(guò)后級(jí)泵(11)抽出真空腔室(7)，并由后級(jí)泵(11)進(jìn)入尾氣處理裝置(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置，其特征在于，所述氣體為三 氟化氯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置，其特征在于，所述真空泵(4) 對(duì)真空腔室(7)進(jìn)行抽真空，將真空腔室(7)內(nèi)的壓力維持在10_7atm，通過(guò)真空腔壓力表 (5)監(jiān)視真空腔室(7)內(nèi)的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置，其特征在于，所述流量控制 器(1) 一端連接于存儲(chǔ)氣體的鋼瓶，一端通過(guò)減壓閥(2)連接于真空腔室(7)，氣體通過(guò)流 量控制器(1)調(diào)節(jié)流量，再經(jīng)過(guò)減壓閥(2)減壓，最后經(jīng)過(guò)噴頭(8)進(jìn)入真空腔室(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置，其特征在于，所述氣體經(jīng)過(guò) 減壓閥(2)減壓后壓力減到10Pa，并通過(guò)壓力表(3)指示壓力，此時(shí)混合氣體壓力與背景壓 力比為1000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置，其特征在于，所述氣體從噴 頭(8)噴出，經(jīng)過(guò)掩蔽板(9)的掩蔽和束流匯聚調(diào)節(jié)，打到硅片架(10)上的硅片上，在氣體 的化學(xué)腐蝕的作用下，切割硅片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置，其特征在于，所述尾氣處理 裝置(12)采用氫氧化鈣或小蘇打?qū)ξ矚膺M(jìn)行吸收處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種對(duì)硅片進(jìn)行氣體線切割的裝置，該裝置包括流量控制器、減壓閥、壓力表、真空泵、真空腔壓力表、真空腔溫度控制裝置、真空腔室、噴頭、掩蔽板、硅片架、后級(jí)泵和尾氣處理裝置，其中減壓閥、真空泵、真空腔壓力表、真空腔溫度控制裝置和后級(jí)泵分別連接于真空腔室，氣體依次通過(guò)流量控制器、減壓閥和噴頭進(jìn)入真空腔室，然后經(jīng)過(guò)掩蔽板的掩蔽和束流匯聚調(diào)節(jié)，對(duì)硅片架上的硅片進(jìn)行切割，真空腔室通過(guò)真空腔溫度控制裝置將溫度控制在室溫環(huán)境下，刻蝕完的尾氣通過(guò)后級(jí)泵抽出真空腔室，并由后級(jí)泵進(jìn)入尾氣處理裝置。本發(fā)明利用三氟化氯作為刻蝕反應(yīng)氣體，對(duì)硅片進(jìn)行切割加工，能很好的解決傳統(tǒng)技術(shù)存在的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L21/78GK101880878SQ20091008349
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者惠瑜, 景玉鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所