處理裝置、噴嘴及切割裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】處理裝置、噴嘴及切割裝置
[0001][相關(guān)申請(qǐng)案]
[0002]本申請(qǐng)案享有以日本專利申請(qǐng)案2014-231876號(hào)(申請(qǐng)日:2014年11月14日)/日本專利申請(qǐng)案2014-231877號(hào)(申請(qǐng)日:2014年11月14日)及日本專利申請(qǐng)案2015-6812號(hào)(申請(qǐng)日:2015年I月16日)為基礎(chǔ)申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)案通過(guò)參照這些基礎(chǔ)申請(qǐng)案而包含基礎(chǔ)申請(qǐng)案的全部?jī)?nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種處理裝置、噴嘴及切割裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]形成于晶圓等半導(dǎo)體襯底上的多個(gè)半導(dǎo)體元件通過(guò)沿著設(shè)置于半導(dǎo)體襯底的切割區(qū)域進(jìn)行切割，而分割為多個(gè)半導(dǎo)體芯片。當(dāng)在半導(dǎo)體襯底的一面形成著成為半導(dǎo)體元件的電極的金屬膜或芯片黏接膜等樹(shù)脂膜時(shí)，需要在切割時(shí)將切割區(qū)域的金屬膜或樹(shù)脂膜去除。
[0005]作為將金屬膜或樹(shù)脂膜去除的方法，例如有利用刀片切割將半導(dǎo)體襯底與金屬膜或樹(shù)脂膜同時(shí)去除的方法。該情況下，在金屬膜或樹(shù)脂膜容易產(chǎn)生突起(毛邊)等形狀異常。如果產(chǎn)生金屬膜或樹(shù)脂膜的形狀異常，則判定為半導(dǎo)體芯片的外觀檢查不良，或產(chǎn)生底面與半導(dǎo)體芯片的接合不良，由此制品良率降低，而出現(xiàn)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實(shí)施方式提供能夠抑制形狀異常的發(fā)生的處理裝置、噴嘴及切割裝置。
[0007]實(shí)施方式的處理裝置包括:能夠載置樣品的平臺(tái)，使所述平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，對(duì)所述樣品噴射物質(zhì)的噴嘴，使所述平臺(tái)與所述噴嘴沿與所述平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及對(duì)所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的控制部。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1A、IB是第一實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0009]圖2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G是表示第一實(shí)施方式的器件的制造方法的示意工序剖面圖。
[0010]圖3A、3B是第二實(shí)施方式的處理裝置的作用的說(shuō)明圖。
[0011]圖4A、4B是第三實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0012]圖5是第四實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0013]圖6是第五實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0014]圖7是第六實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0015]圖8是第七實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0016]圖9是第八實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0017]圖10是第九實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0018]圖1lAUlB是第十實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0019]圖12A、12B、12C、12D、12E、12F、12G是表示第十實(shí)施方式的器件的制造方法的示意工序剖面圖。
[0020]圖13是第十一實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0021]圖14是第十二實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0022]圖15是第十三實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0023]圖16A、16B是第十四實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0024]圖17是第十五實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0025]圖18是第十六實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0026]圖19是第十七實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。
[0027]圖20是第十八實(shí)施方式的切割裝置的框圖。
[0028]圖21是第十八實(shí)施方式的切割單元的示意圖。
[0029]圖22A、22B是第十八實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0030]圖23A、23B、23C是表示第十八實(shí)施方式的切割方法的示意工序剖面圖。
[0031]圖24是第十九實(shí)施方式的切割裝置的框圖。
[0032]圖25是第十九實(shí)施方式的樹(shù)脂片更換單元的示意圖。
[0033]圖26A、26B、26C、26D是表示第十九實(shí)施方式的切割方法的一例的示意工序剖面圖。
[0034]圖27A、27B、27C、27D、27E是表示第十九實(shí)施方式的切割方法的另一例的示意工序剖面圖。
[0035]圖28是第二十實(shí)施方式的切割裝置的框圖。
[0036]圖29A、29B是第二^^一實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0037]圖30A、30B是第二十二實(shí)施方式的處理單元的作用的說(shuō)明圖。
[0038]圖31A、31B是第二十三實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0039]圖32是第二十四實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0040]圖33是第二十五實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0041]圖34是第二十六實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0042]圖35是第二十七實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0043]圖36A、36B是第二十八實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0044]圖37是第二十九實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0045]圖38是第三十實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0046]圖39是第三^^一實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0047]圖40A、40B是第三十二實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0048]圖41是第三十三實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0049]圖42是第三十四實(shí)施方式的處理單元的示意圖。
[0050]圖43是第三十五實(shí)施方式的切割單元的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]以下，一邊參照附圖一邊對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，以下的說(shuō)明中，對(duì)同一及類似的構(gòu)件等附上相同的符號(hào)，關(guān)于已說(shuō)明的構(gòu)件等適當(dāng)省略其說(shuō)明。
[0052](第一實(shí)施方式)
[0053]本實(shí)施方式的處理裝置包括:能夠載置樣品的平臺(tái)，使平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，對(duì)樣品噴射物質(zhì)的噴嘴，使平臺(tái)與噴嘴沿與平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的控制部。本實(shí)施方式的處理裝置包括:能夠載置樣品的平臺(tái)，以及對(duì)樣品噴射將設(shè)置在樣品的金屬膜或樹(shù)脂膜去除的物質(zhì)而將樣品分離的噴嘴。
[0054]本實(shí)施方式的處理裝置例如為半導(dǎo)體襯底的切割中使用的半導(dǎo)體制造裝置。例如，用于將設(shè)置于半導(dǎo)體襯底的一面而成為半導(dǎo)體元件的電極等的金屬膜在切割時(shí)去除的情況。
[0055]而且，本實(shí)施方式中，以對(duì)金屬膜噴射的物質(zhì)為包含二氧化碳的粒子的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。另外，所謂含有二氧化碳的粒子(以下也僅記述為二氧化碳粒子)為以二氧化碳為主成分的粒子。除二氧化碳外，例如也可含有不可避免的雜質(zhì)。
[0056]圖1A、IB是本實(shí)施方式的處理裝置的示意圖。圖1A是包含裝置的剖面結(jié)構(gòu)的示意圖，圖1B是平臺(tái)的俯視圖。
[0057]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體制造裝置包括平臺(tái)10、支撐軸12、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14、噴嘴16、移動(dòng)機(jī)構(gòu)18、控制部20、及處理室22。
[0058]平臺(tái)10構(gòu)成為能夠載置要進(jìn)行處理的樣品W。平臺(tái)10例如載置半導(dǎo)體晶圓，該半導(dǎo)體晶圓粘附在固定于切割框架的切割片上。
[0059]平臺(tái)10固定于支撐軸12。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14使平臺(tái)10旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14例如具備電動(dòng)機(jī)、及能夠旋轉(zhuǎn)地保持支撐軸12的軸承。利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14，平臺(tái)10以旋轉(zhuǎn)軸C為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0060]從噴嘴16噴射將金屬膜去除的二氧化碳粒子。通過(guò)噴射二氧化碳粒子而將金屬膜去除，例如樣品W被分離。二氧化碳粒子為固體狀態(tài)的二氧化碳。二氧化碳粒子為所謂的干冰。二氧化碳粒子的形狀例如為微粒狀、粉末狀、球狀或不定形狀。
[0061]噴嘴16例如連接于未圖示的液化碳酸氣體的儲(chǔ)氣瓶。利用隔熱膨脹將儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)的液化碳酸氣體固體化，而生成二氧化碳粒子。噴嘴16例如連接于未圖示的氮?dú)獾墓┙o源。從噴嘴16將所生成的二氧化碳粒子，例如與氮?dú)庖黄鸪蜉d置于平臺(tái)10的樣品W噴射。
[0062]噴嘴16的直徑例如為Φ Imm以上且Φ 3mm以下。而且，噴嘴16與樣品W的表面的距離例如設(shè)定為1mm以上且20mm以下。
[0063]移動(dòng)機(jī)構(gòu)18如圖1中箭頭所示，使平臺(tái)10與噴嘴16沿與平臺(tái)10的旋轉(zhuǎn)軸C垂直的方向呈直線地相對(duì)移動(dòng)。例如，以在平臺(tái)10的旋轉(zhuǎn)軸C與樣品W的端部之間重復(fù)掃描的方式使噴嘴16移動(dòng)。圖1中，表示利用移動(dòng)機(jī)構(gòu)18使噴嘴16而非使平臺(tái)10移動(dòng)的情況。
[0064]移動(dòng)機(jī)構(gòu)18只要為能夠使噴嘴16相對(duì)于平臺(tái)10呈直線地往復(fù)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，則不作特別限定。例如，使用組合了皮帶、滑輪、及使滑輪旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)的皮帶驅(qū)動(dòng)軸機(jī)構(gòu)。而且，例如使用齒條和齒輪機(jī)構(gòu)與電動(dòng)機(jī)的組合。而且，例如使用線性電動(dòng)機(jī)。
[0065]另外，移動(dòng)機(jī)構(gòu)18也可為如下機(jī)構(gòu)，即，使平臺(tái)10而非使噴嘴16相對(duì)于固定的噴嘴16移動(dòng)。
[0066]控制部20對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)18進(jìn)行控制。例如，將噴嘴16相對(duì)于平臺(tái)10的掃描范圍、噴嘴16相對(duì)于平臺(tái)10的相對(duì)速度等控制為所需值。控制部20例如也可為電路襯底等的硬件，還可為硬件與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的控制程序等軟件的組合?？刂撇?0也可為控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)18使其與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14同步的構(gòu)成。而且，例如，控制部20使平臺(tái)10與噴嘴16沿與平臺(tái)10的表面平行的方向相對(duì)移動(dòng)。
[0067]殼體22內(nèi)置平臺(tái)10、噴嘴16、移動(dòng)機(jī)構(gòu)18等。殼體22對(duì)平臺(tái)10、噴嘴16、移動(dòng)機(jī)構(gòu)18等加以保護(hù)，并且防止對(duì)樣品W的處理受到來(lái)自外部環(huán)境的影響。
[0068]接下來(lái)，表示使用了本實(shí)施方式的半導(dǎo)體制造裝置的半導(dǎo)體器件的制造方法的一例。以下，以要制造的半導(dǎo)體器件為在半導(dǎo)體器件的兩面具備金屬電極的使用了硅(Si)的立式功率 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0069]圖2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G是表示本實(shí)施方式的器件的制造方法的示意工序剖面圖。
[0070]首先，在具備第一面(以下也稱作表面)與第二面(以下也稱作背面)的硅襯底(半導(dǎo)體襯底)30的表面?zhèn)刃纬闪⑹組OSFET (半導(dǎo)體元件)的基極區(qū)域、源極區(qū)域、柵極絕緣膜、柵極電極、源極電極等圖案。然后，在最上層形成保護(hù)膜。保護(hù)膜例如為聚酰亞胺等樹(shù)脂膜、氮化硅膜或氧化硅膜等無(wú)機(jī)絕緣膜。理想的是在設(shè)置于表面?zhèn)鹊那懈顓^(qū)域的表面露出硅襯底30。
[0071]接下來(lái)，對(duì)硅襯底30的表面?zhèn)荣N合支撐襯底32 (圖2A)。支撐襯底32例如為石英玻璃。
[0072]接下來(lái)，利用研磨去除硅襯底30的背面?zhèn)?，將硅襯底30薄膜化。然后，在硅襯底30的背面?zhèn)刃纬山饘倌?4 (圖2B)。
[0073]金屬膜34為MOSFET的漏極電極。金屬膜34例如為異質(zhì)金屬的積層膜。金屬膜34例如為從硅襯底30的背面?zhèn)乳_(kāi)始的鋁/鈦/鎳/金的積層膜。金屬膜34例如利用濺鍍法形成。
[0074]接下來(lái)，對(duì)硅襯底30的背面?zhèn)荣N附樹(shù)脂片36。樹(shù)脂片36為所謂的切割片。樹(shù)脂片36例如固定于金屬的框架38。樹(shù)脂片36粘附于金屬膜34的表面。然后，將支撐襯底32從硅襯底30剝離(圖2C)。
[0075]接下來(lái)，沿著設(shè)置于硅襯底30的表面?zhèn)鹊那懈顓^(qū)域，以背面?zhèn)鹊慕饘倌?4從表面?zhèn)嚷冻龅姆绞皆诠枰r底30形成槽40 (圖2D)。此處，切割區(qū)域是指具備用以通過(guò)切割將半導(dǎo)體芯片分割的特定寬度的預(yù)定區(qū)域，且設(shè)置于硅襯底30的表面?zhèn)?。切割區(qū)域上未形成半導(dǎo)體元件的圖案。切割區(qū)域例如在硅襯底30表面?zhèn)仍O(shè)置成格子狀。
[0076]槽40例如利用等離子體蝕刻而形成。等離子體蝕刻例如為重復(fù)使用了 F系自由基的等向性蝕刻步驟、使用了 CF4系自由基的保護(hù)膜形成步驟、使用了 F系離子的異向性蝕刻的所謂的波希過(guò)程(Bosch process)。
[0077]槽40理想的是以硅襯底30的表面?zhèn)鹊谋Ｗo(hù)膜為遮罩而利用整個(gè)面蝕刻而形成。根據(jù)該方法，因不使用光刻法，所以能夠?qū)崿F(xiàn)制造工序的簡(jiǎn)化及低成本化。
[0078]接下來(lái)，對(duì)硅襯底30的表面?zhèn)荣N附樹(shù)脂片42。樹(shù)脂片42為所謂的切割片。樹(shù)脂片42例如固定于金屬的框架44。樹(shù)脂片42粘附于表面?zhèn)鹊谋Ｗo(hù)膜或金屬電極的表面。然后，將背面?zhèn)鹊臉?shù)脂片36剝離(圖2E)。
[0079]接下來(lái)，使用圖1的半導(dǎo)體制造裝置，從硅襯底30的背面?zhèn)认蚪饘倌?4吹送二氧化碳粒子(圖2F)。首先，以樹(shù)脂片42到達(dá)平臺(tái)10 (圖1)的表面的方式，將框架44載置于平臺(tái)10上。然后，利用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14使平臺(tái)10旋轉(zhuǎn)。一邊利用移動(dòng)機(jī)構(gòu)18使噴嘴16沿與平臺(tái)10的旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一邊從噴嘴16噴射二氧化碳粒子。
[0080]通過(guò)吹送二氧化碳粒子，而將槽40的背面?zhèn)鹊慕饘倌?4去除。通過(guò)去除金屬膜34，硅襯底30被分離為多個(gè)M0SFET。金屬膜34通過(guò)利用二氧化碳粒子物理性地削落到作為空腔部的槽40而去除(圖2G)。
[0081]二氧化碳粒子為固體狀態(tài)的二氧化碳。二氧化碳粒子為所謂的干冰。二氧化碳粒子的形狀例如為微粒狀、粉末狀、球狀或不定形狀。
[0082]二氧化碳粒子與氮?dú)庖黄饛膰娮熘袊娚?，并吹送給金屬膜34。二氧化碳粒子的平均粒徑理想的是10 μ m以上且200 μ m以下。二氧化碳粒子的平均粒徑例如能夠通過(guò)如下而求出，即，利用高速相機(jī)拍攝從噴嘴噴射的二氧化碳粒子，并對(duì)所拍攝到的圖像內(nèi)的粒子測(cè)距。另外，一個(gè)粒子的粒徑例如為與圖像的粒子外切的長(zhǎng)方形的長(zhǎng)徑與短徑的平均值。而且，粒子的粒徑設(shè)為剛從噴嘴噴出后的粒徑。而且，二氧化碳粒子被吹送到金屬膜34時(shí)的金屬膜34表面上的點(diǎn)徑例如理想的是Φ3ι?πι以上且Φ 1mm以下。
[0083]在吹送二氧化碳粒子而將金屬膜34去除時(shí)，如圖2F所示，理想的是利用遮罩46覆蓋樹(shù)脂片42的區(qū)域。通過(guò)利用遮罩46覆蓋樹(shù)脂片42的區(qū)域，例如能夠抑制樹(shù)脂片42因二氧化碳粒子的沖擊而從框架44剝離。遮罩46例如為金屬。
[0084]然后，通過(guò)將硅襯底30的表面?zhèn)鹊臉?shù)脂片42剝離，而獲得分割的多個(gè)M0SFET。
[0085]以下，對(duì)本實(shí)施方式的處理裝置的作用及效果進(jìn)行說(shuō)明。
[0086]如立式MOSFET那樣，當(dāng)在硅襯底30的背面?zhèn)纫残纬芍饘倌?4時(shí)，切割時(shí)需要也將切割區(qū)域的背面?zhèn)鹊慕饘倌?4去除。例如，在利用刀片切割將半導(dǎo)體襯底30與金屬膜34從表面?zhèn)韧瑫r(shí)去除的情況下，切割區(qū)域的槽40端部的金屬膜34向背面?zhèn)染砥穑a(chǎn)生所謂的毛邊。
[0087]如果產(chǎn)生金屬膜34的毛邊，則例如有半導(dǎo)體芯片外觀檢查不良而無(wú)法制品化的擔(dān)心。而且，例如，在利用焊料等接合材將半導(dǎo)體芯片與底面接合時(shí)，在毛邊的部分密接性變差，由此，有產(chǎn)生接合無(wú)用的擔(dān)心。
[0088]使用了本實(shí)施方式的半導(dǎo)體制造裝置的切割中，沿著硅襯底30的切割區(qū)域形成槽40后，從背面?zhèn)认蚪饘倌?4吹送二氧化碳粒子，將跨越槽部40的部分金屬膜34去除。被去除的金屬膜34削落到成為空腔的槽部40，因而抑制毛邊的產(chǎn)生。而且，能夠僅將槽部40的金屬膜34自對(duì)準(zhǔn)地去除。
[0089]跨越槽部40的部分的金屬膜34的去除被認(rèn)為主要是因二氧化碳粒子的物理性沖擊而產(chǎn)生。此外，認(rèn)為金屬膜34利用低溫的二氧化碳粒子而急冷，及施加與金屬膜34碰撞的二氧化碳?xì)饣蛎浀牧?，由此促進(jìn)利用物理沖擊將金屬膜34去除的效果。
[0090]進(jìn)而，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體制造裝置中，向旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)10上的樣品噴射二氧化碳粒子。因此，比起向固定的平臺(tái)上的樣品噴射二氧化碳粒子的情況，能夠無(wú)不均地向樣品表面噴射二氧化碳粒子。因此，能夠均勻性佳地去除金屬膜34。
[0091]而且，因向旋轉(zhuǎn)的樣品噴射二氧化碳粒子，所