專利名稱：一種對硅片進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，尤其涉及一種對硅片進行氣體線切 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)一般是通過劃片砂輪的高速旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。雖然這種 方法簡單實用，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、以及切割下來的硅屑對芯片造成的致命危害。這種 切割機械定位準確度不高，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)存在的一些問題，但也存在切割斷面不光滑，設(shè)備昂貴等缺 點ο利用三氟化氯氣體對硅片進行切割加工，是基于三氟化氯氣體對硅的高刻蝕速率 來實現(xiàn)的。通過控制氣體壓力和背景壓力差，氣體流量，可以達到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 涂膠光刻進行掩蔽保護，切割線寬可以由光刻精確控制。在刻蝕過程中，不會像傳統(tǒng)刀具切 割那樣產(chǎn)生硅屑，所以不會污染硅片。該氣體硅片線切割裝置，在硅片精加工工藝中將會有 廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的主要目的在于提供一種對硅片進行氣體線切割的裝置，以實現(xiàn)采用三氟 化氯氣體對硅片進行線切割。( 二 )技術(shù)方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種對硅片進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和后級泵11分別連接于真空腔室7，氣體依次通 過流量控制器1、減壓閥2和噴頭8進入真空腔室7，然后經(jīng)過掩蔽板9的掩蔽和束流匯聚 調(diào)節(jié)，對硅片架10上的硅片進行切割，真空腔室7通過真空腔溫度控制裝置6將溫度控制 在室溫環(huán)境下，刻蝕完的尾氣通過后級泵11抽出真空腔室7，并由后級泵11進入尾氣處理 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對真空腔室7進行抽真空，將真空腔室7內(nèi)的壓力維持 在10_7atm，通過真空腔壓力表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 一端連接于存儲氣體的鋼瓶，一端通過減壓閥2連 接于真空腔室7，氣體通過流量控制器1調(diào)節(jié)流量，再經(jīng)過減壓閥2減壓，最后經(jīng)過噴頭8進
入真空腔室7。上述方案中，所述氣體經(jīng)過減壓閥2減壓后壓力減到10Pa，并通過壓力表3指示壓 力，此時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行吸收處理。(三)有益效果本發(fā)明提供的這種對硅片進行氣體線切割的裝置，設(shè)備簡單，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損傷、設(shè)備昂貴等缺 點，實現(xiàn)了采用三氟化氯氣體對硅片進行線切割。該硅片線切割裝置的開發(fā)和研制，可以大 大推動半導(dǎo)體硅片切割工藝的發(fā)展。


圖1是本發(fā)明提供的對硅片進行氣體線切割的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明提供的對硅片進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。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。本發(fā)明利用三氟化氯作為刻蝕反應(yīng)氣體，對硅片進行切割加工，能很好的解決傳 統(tǒng)技術(shù)存在的問題。三氟化氯切割硅片是在無等離子體的環(huán)境下進行的，對硅的刻蝕速率 快，側(cè)壁陡直性和光滑度大大提高，且該硅片線切割設(shè)備簡單，易于實現(xiàn)和推廣。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的對硅片進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和后級泵11分別連接于真空腔室7，氣體 依次通過流量控制器1、減壓閥2和噴頭8進入真空腔室7，然后經(jīng)過掩蔽板9的掩蔽和束 流匯聚調(diào)節(jié)，對硅片架10上的硅片進行切割，真空腔室7通過真空腔溫度控制裝置6將溫 度控制在室溫環(huán)境下，刻蝕完的尾氣通過后級泵11抽出真空腔室7，并由后級泵11進入尾 氣處理裝置12。本發(fā)明提供的對硅片進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，對硅片進行線切割加工。真空泵4對真空腔室7進行抽真空，將真 空腔室7內(nèi)的壓力維持在10_7atm，通過真空腔壓力表5監(jiān)視真空腔室7內(nèi)的壓力。流量控 制器1 一端連接于存儲氣體的鋼瓶，一端通過減壓閥2連接于真空腔室7，氣體通過流量控
4制器1調(diào)節(jié)流量，再經(jīng)過減壓閥2減壓，最后經(jīng)過噴頭8進入真空腔室7。氣體經(jīng)過減壓閥2 減壓后壓力減到10Pa，并通過壓力表3指示壓力，此時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行吸收處理。再次參照圖1，該裝置的工作流程如下首先通過真空泵4對真空腔室7抽真空， 使真空腔室7內(nèi)的壓力維持在liTatm，通過壓力表5監(jiān)視壓力。打開三氟化氯鋼瓶，通過 流量控制器1，調(diào)節(jié)三氟化氯流量。三氟化氯經(jīng)過減壓閥2減壓，氣體壓力減到10Pa，通過 壓力表3指示壓力。此時混合氣體壓力與背景壓力比為1000，經(jīng)過噴頭8進入腔室時，已經(jīng) 有足夠大的動能。從噴頭8噴出三氟化氯氣體，經(jīng)過掩蔽板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間。整個真空腔室7通過真空腔溫度控制裝置6將溫 度控制維持在室溫環(huán)境下。刻蝕完的尾氣通過后級泵11抽出真空腔室7，經(jīng)過尾氣處理裝 置12吸收。參照圖2，真空腔室內(nèi)的工作過程如下經(jīng)過減壓后的三氟化氯氣體通過噴頭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 大的動能打到硅片上與之反應(yīng)。三氟化氯氣體首先經(jīng)過掩蔽板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，對硅片14刻蝕切割。由于三氟化氯氣體對光刻 膠和硅的刻蝕選擇比達1 2000，所以被掩蔽的硅片可以被很好的保護。在純?nèi)?5 的作用下，可以達到40ym/min的刻蝕速率。當硅片被刻穿后，停止通入氣體，切割完成。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種對硅片進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)和后級泵(11)分別連接于真空腔室(7)，氣體依次通過流量控制器(1)、減壓閥(2)和噴頭(8)進入真空腔室(7)，然后經(jīng)過掩蔽板(9)的掩蔽和束流匯聚調(diào)節(jié)，對硅片架(10)上的硅片進行切割，真空腔室(7)通過真空腔溫度控制裝置(6)將溫度控制在室溫環(huán)境下，刻蝕完的尾氣通過后級泵(11)抽出真空腔室(7)，并由后級泵(11)進入尾氣處理裝置(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對硅片進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所述的對硅片進行氣體線切割的裝置，其特征在于，所述真空泵(4) 對真空腔室(7)進行抽真空，將真空腔室(7)內(nèi)的壓力維持在10_7atm，通過真空腔壓力表 (5)監(jiān)視真空腔室(7)內(nèi)的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對硅片進行氣體線切割的裝置，其特征在于，所述流量控制 器(1) 一端連接于存儲氣體的鋼瓶，一端通過減壓閥(2)連接于真空腔室(7)，氣體通過流 量控制器(1)調(diào)節(jié)流量，再經(jīng)過減壓閥(2)減壓，最后經(jīng)過噴頭(8)進入真空腔室(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對硅片進行氣體線切割的裝置，其特征在于，所述氣體經(jīng)過 減壓閥(2)減壓后壓力減到10Pa，并通過壓力表(3)指示壓力，此時混合氣體壓力與背景壓 力比為1000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對硅片進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所述的對硅片進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行吸收處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對硅片進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泵分別連接于真空腔室，氣體依次通過流量控制器、減壓閥和噴頭進入真空腔室，然后經(jīng)過掩蔽板的掩蔽和束流匯聚調(diào)節(jié)，對硅片架上的硅片進行切割，真空腔室通過真空腔溫度控制裝置將溫度控制在室溫環(huán)境下，刻蝕完的尾氣通過后級泵抽出真空腔室，并由后級泵進入尾氣處理裝置。本發(fā)明利用三氟化氯作為刻蝕反應(yīng)氣體，對硅片進行切割加工，能很好的解決傳統(tǒng)技術(shù)存在的問題。
文檔編號H01L21/78GK101880878SQ20091008349
公開日2010年11月10日 申請日期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 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所