一種對矽片進行氣體線切割的裝置的製作方法

2023-05-08 18:04:46 1

專利名稱：一種對矽片進行氣體線切割的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體工藝中矽片切割技術領域，尤其涉及一種對矽片進行氣體線切 割的裝置。
背景技術：
隨著IC製造向更小工藝節點和複雜工藝的延伸，以及MEMS晶片特有的複雜結構， 傳統的矽片切割技術已經不能滿足半導體製造技術發展的要求。傳統的矽片切割(劃片)一般是通過劃片砂輪的高速旋轉來實現的。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、 劃片刀和矽片接觸產生的壓力和扭力、以及切割下來的矽屑對晶片造成的致命危害。這種 切割機械定位準確度不高，並且由於刀片的厚度，使得切割線寬難以控制。新型雷射切割 技術，雖然克服了傳統切割技術存在的一些問題，但也存在切割斷面不光滑，設備昂貴等缺 點ο利用三氟化氯氣體對矽片進行切割加工，是基於三氟化氯氣體對矽的高刻蝕速率 來實現的。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甚至更快的矽 刻蝕速率。比如切割經減薄至200 μ m的矽片，只需5min，且切割斷面非常光滑。在矽片上 塗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，不會像傳統刀具切 割那樣產生矽屑，所以不會汙染矽片。該氣體矽片線切割裝置，在矽片精加工工藝中將會有 廣闊的應用前景。

發明內容
(一)要解決的技術問題本發明的主要目的在於提供一種對矽片進行氣體線切割的裝置，以實現採用三氟 化氯氣體對矽片進行線切割。( 二 )技術方案為達到上述目的，本發明提供了一種對矽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、矽片架10、後級泵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和後級泵11分別連接於真空腔室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，然後經過掩蔽板9的掩蔽和束流匯聚 調節，對矽片架10上的矽片進行切割，真空腔室7通過真空腔溫度控制裝置6將溫度控制 在室溫環境下，刻蝕完的尾氣通過後級泵11抽出真空腔室7，並由後級泵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內的壓力維持 在10_7atm，通過真空腔壓力表5監視真空腔室7內的壓力。CN 101880878 A 上述方案中，所述流量控制器1 一端連接於存儲氣體的鋼瓶，一端通過減壓閥2連 接於真空腔室7，氣體通過流量控制器1調節流量，再經過減壓閥2減壓，最後經過噴頭8進
入真空腔室7。上述方案中，所述氣體經過減壓閥2減壓後壓力減到10Pa，並通過壓力表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，經過掩蔽板9的掩蔽和束流匯聚調節，打到 矽片架10上的矽片上，在氣體的化學腐蝕的作用下，切割矽片。上述方案中，所述尾氣處理裝置12採用氫氧化鈣或小蘇打對尾氣進行吸收處理。(三)有益效果本發明提供的這種對矽片進行氣體線切割的裝置，設備簡單，刻蝕速率快，斷面光 滑度高，選擇比大，克服了傳統刀具切割以及雷射切割易給器件帶來損傷、設備昂貴等缺 點，實現了採用三氟化氯氣體對矽片進行線切割。該矽片線切割裝置的開發和研製，可以大 大推動半導體矽片切割工藝的發展。


圖1是本發明提供的對矽片進行氣體線切割的裝置的結構示意圖。圖2是本發明提供的對矽片進行氣體線切割的裝置中真空腔室的結構示意圖。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為矽片架，11為後級泵，12 為尾氣處理裝置，13為掩蔽層(光刻膠)，14為矽片，15為三氟化氯氣體。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照 附圖，對本發明進一步詳細說明。本發明利用三氟化氯作為刻蝕反應氣體，對矽片進行切割加工，能很好的解決傳 統技術存在的問題。三氟化氯切割矽片是在無等離子體的環境下進行的，對矽的刻蝕速率 快，側壁陡直性和光滑度大大提高，且該矽片線切割設備簡單，易於實現和推廣。如圖1所示，圖1是本發明提供的對矽片進行氣體線切割的裝置的結構示意圖，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、矽片架10、後級泵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和後級泵11分別連接於真空腔室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，然後經過掩蔽板9的掩蔽和束 流匯聚調節，對矽片架10上的矽片進行切割，真空腔室7通過真空腔溫度控制裝置6將溫 度控制在室溫環境下，刻蝕完的尾氣通過後級泵11抽出真空腔室7，並由後級泵11進入尾 氣處理裝置12。本發明提供的對矽片進行氣體線切割的裝置，採用的氣體為三氟化氯，利用三氟 化氯作為刻蝕反應氣體，對矽片進行線切割加工。真空泵4對真空腔室7進行抽真空，將真 空腔室7內的壓力維持在10_7atm，通過真空腔壓力表5監視真空腔室7內的壓力。流量控 制器1 一端連接於存儲氣體的鋼瓶，一端通過減壓閥2連接於真空腔室7，氣體通過流量控
4制器1調節流量，再經過減壓閥2減壓，最後經過噴頭8進入真空腔室7。氣體經過減壓閥2 減壓後壓力減到10Pa，並通過壓力表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，經過掩蔽板9的掩蔽和束流匯聚調節，打到矽片架10上，在氣體的化學 腐蝕的作用下，切割矽片。尾氣處理裝置12採用氫氧化鈣或小蘇打對尾氣進行吸收處理。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內的壓力維持在liTatm，通過壓力表5監視壓力。打開三氟化氯鋼瓶，通過 流量控制器1，調節三氟化氯流量。三氟化氯經過減壓閥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，經過噴頭8進入腔室時，已經 有足夠大的動能。從噴頭8噴出三氟化氯氣體，經過掩蔽板9的掩蔽和束流匯聚調節，打到 矽片架10上，在三氟化氯化學腐蝕的作用下，切割矽片。矽片刻蝕速率在此工藝條件下為 40 μ m/min，根據矽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境下。刻蝕完的尾氣通過後級泵11抽出真空腔室7，經過尾氣處理裝 置12吸收。參照圖2，真空腔室內的工作過程如下經過減壓後的三氟化氯氣體通過噴頭8噴 入真空腔室內，由於其壓力IOPa與真空腔室內壓力10_7atm之比為1000，三氟化氯有足夠 大的動能打到矽片上與之反應。三氟化氯氣體首先經過掩蔽板9，掩蔽板9的作用是掩蔽從 噴頭噴出的已經發散的氣流，使氣流匯聚成線流。通過掩蔽板後，三氟化氯氣體打到在光刻 膠13掩蔽下的矽片架10上的矽片14上，對矽片14刻蝕切割。由於三氟化氯氣體對光刻 膠和矽的刻蝕選擇比達1 2000，所以被掩蔽的矽片可以被很好的保護。在純三氟化氯15 的作用下，可以達到40ym/min的刻蝕速率。當矽片被刻穿後，停止通入氣體，切割完成。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡 在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保 護範圍之內。
權利要求
一種對矽片進行氣體線切割的裝置，其特徵在於，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)、矽片架(10)、後級泵(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)和後級泵(11)分別連接於真空腔室(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)，然後經過掩蔽板(9)的掩蔽和束流匯聚調節，對矽片架(10)上的矽片進行切割，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境下，刻蝕完的尾氣通過後級泵(11)抽出真空腔室(7)，並由後級泵(11)進入尾氣處理裝置(12)。
2.根據權利要求1所述的對矽片進行氣體線切割的裝置，其特徵在於，所述氣體為三 氟化氯。
3.根據權利要求1所述的對矽片進行氣體線切割的裝置，其特徵在於，所述真空泵(4) 對真空腔室(7)進行抽真空，將真空腔室(7)內的壓力維持在10_7atm，通過真空腔壓力表 (5)監視真空腔室(7)內的壓力。
4.根據權利要求1所述的對矽片進行氣體線切割的裝置，其特徵在於，所述流量控制 器(1) 一端連接於存儲氣體的鋼瓶，一端通過減壓閥(2)連接於真空腔室(7)，氣體通過流 量控制器(1)調節流量，再經過減壓閥(2)減壓，最後經過噴頭(8)進入真空腔室(7)。
5.根據權利要求1所述的對矽片進行氣體線切割的裝置，其特徵在於，所述氣體經過 減壓閥(2)減壓後壓力減到10Pa，並通過壓力表(3)指示壓力，此時混合氣體壓力與背景壓 力比為1000。
6.根據權利要求1所述的對矽片進行氣體線切割的裝置，其特徵在於，所述氣體從噴 頭(8)噴出，經過掩蔽板(9)的掩蔽和束流匯聚調節，打到矽片架(10)上的矽片上，在氣體 的化學腐蝕的作用下，切割矽片。
7.根據權利要求1所述的對矽片進行氣體線切割的裝置，其特徵在於，所述尾氣處理 裝置(12)採用氫氧化鈣或小蘇打對尾氣進行吸收處理。
全文摘要
本發明公開了一種對矽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、矽片架、後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後級泵分別連接於真空腔室，氣體依次通過流量控制器、減壓閥和噴頭進入真空腔室，然後經過掩蔽板的掩蔽和束流匯聚調節，對矽片架上的矽片進行切割，真空腔室通過真空腔溫度控制裝置將溫度控制在室溫環境下，刻蝕完的尾氣通過後級泵抽出真空腔室，並由後級泵進入尾氣處理裝置。本發明利用三氟化氯作為刻蝕反應氣體，對矽片進行切割加工，能很好的解決傳統技術存在的問題。
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 優先權日2009年5月6日
發明者惠瑜, 景玉鵬 申請人:中國科學院微電子研究所