处理装置、喷嘴及切割装置的制造方法
【专利说明】处理装置、喷嘴及切割装置
[0001][相关申请案]
[0002]本申请案享有以日本专利申请案2014-231876号(申请日:2014年11月14日)/日本专利申请案2014-231877号(申请日:2014年11月14日)及日本专利申请案2015-6812号(申请日:2015年I月16日)为基础申请案的优先权。本申请案通过参照这些基础申请案而包含基础申请案的全部内容。
技术领域
[0003]本发明的实施方式涉及一种处理装置、喷嘴及切割装置。
【背景技术】
[0004]形成于晶圆等半导体衬底上的多个半导体元件通过沿着设置于半导体衬底的切割区域进行切割，而分割为多个半导体芯片。当在半导体衬底的一面形成着成为半导体元件的电极的金属膜或芯片黏接膜等树脂膜时，需要在切割时将切割区域的金属膜或树脂膜去除。
[0005]作为将金属膜或树脂膜去除的方法，例如有利用刀片切割将半导体衬底与金属膜或树脂膜同时去除的方法。该情况下，在金属膜或树脂膜容易产生突起(毛边)等形状异常。如果产生金属膜或树脂膜的形状异常，则判定为半导体芯片的外观检查不良，或产生底面与半导体芯片的接合不良，由此制品良率降低，而出现问题。
【发明内容】
[0006]本发明的实施方式提供能够抑制形状异常的发生的处理装置、喷嘴及切割装置。
[0007]实施方式的处理装置包括:能够载置样品的平台，使所述平台旋转的旋转机构，对所述样品喷射物质的喷嘴，使所述平台与所述喷嘴沿与所述平台的旋转轴垂直的方向相对移动的移动机构，以及对所述移动机构进行控制的控制部。
【附图说明】
[0008]图1A、IB是第一实施方式的处理装置的示意图。
[0009]图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G是表示第一实施方式的器件的制造方法的示意工序剖面图。
[0010]图3A、3B是第二实施方式的处理装置的作用的说明图。
[0011]图4A、4B是第三实施方式的处理装置的示意图。
[0012]图5是第四实施方式的处理装置的示意图。
[0013]图6是第五实施方式的处理装置的示意图。
[0014]图7是第六实施方式的处理装置的示意图。
[0015]图8是第七实施方式的处理装置的示意图。
[0016]图9是第八实施方式的处理装置的示意图。
[0017]图10是第九实施方式的处理装置的示意图。
[0018]图1lAUlB是第十实施方式的处理装置的示意图。
[0019]图12A、12B、12C、12D、12E、12F、12G是表示第十实施方式的器件的制造方法的示意工序剖面图。
[0020]图13是第十一实施方式的处理装置的示意图。
[0021]图14是第十二实施方式的处理装置的示意图。
[0022]图15是第十三实施方式的处理装置的示意图。
[0023]图16A、16B是第十四实施方式的处理装置的示意图。
[0024]图17是第十五实施方式的处理装置的示意图。
[0025]图18是第十六实施方式的处理装置的示意图。
[0026]图19是第十七实施方式的处理装置的示意图。
[0027]图20是第十八实施方式的切割装置的框图。
[0028]图21是第十八实施方式的切割单元的示意图。
[0029]图22A、22B是第十八实施方式的处理单元的示意图。
[0030]图23A、23B、23C是表示第十八实施方式的切割方法的示意工序剖面图。
[0031]图24是第十九实施方式的切割装置的框图。
[0032]图25是第十九实施方式的树脂片更换单元的示意图。
[0033]图26A、26B、26C、26D是表示第十九实施方式的切割方法的一例的示意工序剖面图。
[0034]图27A、27B、27C、27D、27E是表示第十九实施方式的切割方法的另一例的示意工序剖面图。
[0035]图28是第二十实施方式的切割装置的框图。
[0036]图29A、29B是第二^^一实施方式的处理单元的示意图。
[0037]图30A、30B是第二十二实施方式的处理单元的作用的说明图。
[0038]图31A、31B是第二十三实施方式的处理单元的示意图。
[0039]图32是第二十四实施方式的处理单元的示意图。
[0040]图33是第二十五实施方式的处理单元的示意图。
[0041]图34是第二十六实施方式的处理单元的示意图。
[0042]图35是第二十七实施方式的处理单元的示意图。
[0043]图36A、36B是第二十八实施方式的处理单元的示意图。
[0044]图37是第二十九实施方式的处理单元的示意图。
[0045]图38是第三十实施方式的处理单元的示意图。
[0046]图39是第三^^一实施方式的处理单元的示意图。
[0047]图40A、40B是第三十二实施方式的处理单元的示意图。
[0048]图41是第三十三实施方式的处理单元的示意图。
[0049]图42是第三十四实施方式的处理单元的示意图。
[0050]图43是第三十五实施方式的切割单元的示意图。
【具体实施方式】
[0051]以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。另外，以下的说明中，对同一及类似的构件等附上相同的符号，关于已说明的构件等适当省略其说明。
[0052](第一实施方式)
[0053]本实施方式的处理装置包括:能够载置样品的平台，使平台旋转的旋转机构，对样品喷射物质的喷嘴，使平台与喷嘴沿与平台的旋转轴垂直的方向相对移动的移动机构，以及对移动机构进行控制的控制部。本实施方式的处理装置包括:能够载置样品的平台，以及对样品喷射将设置在样品的金属膜或树脂膜去除的物质而将样品分离的喷嘴。
[0054]本实施方式的处理装置例如为半导体衬底的切割中使用的半导体制造装置。例如，用于将设置于半导体衬底的一面而成为半导体元件的电极等的金属膜在切割时去除的情况。
[0055]而且，本实施方式中，以对金属膜喷射的物质为包含二氧化碳的粒子的情况为例进行说明。另外，所谓含有二氧化碳的粒子(以下也仅记述为二氧化碳粒子)为以二氧化碳为主成分的粒子。除二氧化碳外，例如也可含有不可避免的杂质。
[0056]图1A、IB是本实施方式的处理装置的示意图。图1A是包含装置的剖面结构的示意图，图1B是平台的俯视图。
[0057]本实施方式的半导体制造装置包括平台10、支撑轴12、旋转机构14、喷嘴16、移动机构18、控制部20、及处理室22。
[0058]平台10构成为能够载置要进行处理的样品W。平台10例如载置半导体晶圆，该半导体晶圆粘附在固定于切割框架的切割片上。
[0059]平台10固定于支撑轴12。旋转机构14使平台10旋转。旋转机构14例如具备电动机、及能够旋转地保持支撑轴12的轴承。利用旋转机构14，平台10以旋转轴C为中心进行旋转。
[0060]从喷嘴16喷射将金属膜去除的二氧化碳粒子。通过喷射二氧化碳粒子而将金属膜去除，例如样品W被分离。二氧化碳粒子为固体状态的二氧化碳。二氧化碳粒子为所谓的干冰。二氧化碳粒子的形状例如为微粒状、粉末状、球状或不定形状。
[0061]喷嘴16例如连接于未图示的液化碳酸气体的储气瓶。利用隔热膨胀将储气瓶内的液化碳酸气体固体化，而生成二氧化碳粒子。喷嘴16例如连接于未图示的氮气的供给源。从喷嘴16将所生成的二氧化碳粒子，例如与氮气一起朝向载置于平台10的样品W喷射。
[0062]喷嘴16的直径例如为Φ Imm以上且Φ 3mm以下。而且，喷嘴16与样品W的表面的距离例如设定为1mm以上且20mm以下。
[0063]移动机构18如图1中箭头所示，使平台10与喷嘴16沿与平台10的旋转轴C垂直的方向呈直线地相对移动。例如，以在平台10的旋转轴C与样品W的端部之间重复扫描的方式使喷嘴16移动。图1中，表示利用移动机构18使喷嘴16而非使平台10移动的情况。
[0064]移动机构18只要为能够使喷嘴16相对于平台10呈直线地往复移动的机构，则不作特别限定。例如，使用组合了皮带、滑轮、及使滑轮旋转的电动机的皮带驱动轴机构。而且，例如使用齿条和齿轮机构与电动机的组合。而且，例如使用线性电动机。
[0065]另外，移动机构18也可为如下机构，即，使平台10而非使喷嘴16相对于固定的喷嘴16移动。
[0066]控制部20对移动机构18进行控制。例如，将喷嘴16相对于平台10的扫描范围、喷嘴16相对于平台10的相对速度等控制为所需值。控制部20例如也可为电路衬底等的硬件，还可为硬件与存储在存储器的控制程序等软件的组合。控制部20也可为控制移动机构18使其与旋转机构14同步的构成。而且，例如，控制部20使平台10与喷嘴16沿与平台10的表面平行的方向相对移动。
[0067]壳体22内置平台10、喷嘴16、移动机构18等。壳体22对平台10、喷嘴16、移动机构18等加以保护，并且防止对样品W的处理受到来自外部环境的影响。
[0068]接下来，表示使用了本实施方式的半导体制造装置的半导体器件的制造方法的一例。以下，以要制造的半导体器件为在半导体器件的两面具备金属电极的使用了硅(Si)的立式功率 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物场效应晶体管)的情况为例进行说明。
[0069]图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G是表示本实施方式的器件的制造方法的示意工序剖面图。
[0070]首先，在具备第一面(以下也称作表面)与第二面(以下也称作背面)的硅衬底(半导体衬底)30的表面侧形成立式MOSFET (半导体元件)的基极区域、源极区域、栅极绝缘膜、栅极电极、源极电极等图案。然后，在最上层形成保护膜。保护膜例如为聚酰亚胺等树脂膜、氮化硅膜或氧化硅膜等无机绝缘膜。理想的是在设置于表面侧的切割区域的表面露出硅衬底30。
[0071]接下来，对硅衬底30的表面侧贴合支撑衬底32 (图2A)。支撑衬底32例如为石英玻璃。
[0072]接下来，利用研磨去除硅衬底30的背面侧，将硅衬底30薄膜化。然后，在硅衬底30的背面侧形成金属膜34 (图2B)。
[0073]金属膜34为MOSFET的漏极电极。金属膜34例如为异质金属的积层膜。金属膜34例如为从硅衬底30的背面侧开始的铝/钛/镍/金的积层膜。金属膜34例如利用溅镀法形成。
[0074]接下来，对硅衬底30的背面侧贴附树脂片36。树脂片36为所谓的切割片。树脂片36例如固定于金属的框架38。树脂片36粘附于金属膜34的表面。然后，将支撑衬底32从硅衬底30剥离(图2C)。
[0075]接下来，沿着设置于硅衬底30的表面侧的切割区域，以背面侧的金属膜34从表面侧露出的方式在硅衬底30形成槽40 (图2D)。此处，切割区域是指具备用以通过切割将半导体芯片分割的特定宽度的预定区域，且设置于硅衬底30的表面侧。切割区域上未形成半导体元件的图案。切割区域例如在硅衬底30表面侧设置成格子状。
[0076]槽40例如利用等离子体蚀刻而形成。等离子体蚀刻例如为重复使用了 F系自由基的等向性蚀刻步骤、使用了 CF4系自由基的保护膜形成步骤、使用了 F系离子的异向性蚀刻的所谓的波希过程(Bosch process)。
[0077]槽40理想的是以硅衬底30的表面侧的保护膜为遮罩而利用整个面蚀刻而形成。根据该方法，因不使用光刻法，所以能够实现制造工序的简化及低成本化。
[0078]接下来，对硅衬底30的表面侧贴附树脂片42。树脂片42为所谓的切割片。树脂片42例如固定于金属的框架44。树脂片42粘附于表面侧的保护膜或金属电极的表面。然后，将背面侧的树脂片36剥离(图2E)。
[0079]接下来，使用图1的半导体制造装置，从硅衬底30的背面侧向金属膜34吹送二氧化碳粒子(图2F)。首先，以树脂片42到达平台10 (图1)的表面的方式，将框架44载置于平台10上。然后，利用旋转驱动机构14使平台10旋转。一边利用移动机构18使喷嘴16沿与平台10的旋转轴垂直的方向直线往复运动，一边从喷嘴16喷射二氧化碳粒子。
[0080]通过吹送二氧化碳粒子，而将槽40的背面侧的金属膜34去除。通过去除金属膜34，硅衬底30被分离为多个M0SFET。金属膜34通过利用二氧化碳粒子物理性地削落到作为空腔部的槽40而去除(图2G)。
[0081]二氧化碳粒子为固体状态的二氧化碳。二氧化碳粒子为所谓的干冰。二氧化碳粒子的形状例如为微粒状、粉末状、球状或不定形状。
[0082]二氧化碳粒子与氮气一起从喷嘴中喷射，并吹送给金属膜34。二氧化碳粒子的平均粒径理想的是10 μ m以上且200 μ m以下。二氧化碳粒子的平均粒径例如能够通过如下而求出，即，利用高速相机拍摄从喷嘴喷射的二氧化碳粒子，并对所拍摄到的图像内的粒子测距。另外，一个粒子的粒径例如为与图像的粒子外切的长方形的长径与短径的平均值。而且，粒子的粒径设为刚从喷嘴喷出后的粒径。而且，二氧化碳粒子被吹送到金属膜34时的金属膜34表面上的点径例如理想的是Φ3ι?πι以上且Φ 1mm以下。
[0083]在吹送二氧化碳粒子而将金属膜34去除时，如图2F所示，理想的是利用遮罩46覆盖树脂片42的区域。通过利用遮罩46覆盖树脂片42的区域，例如能够抑制树脂片42因二氧化碳粒子的冲击而从框架44剥离。遮罩46例如为金属。
[0084]然后，通过将硅衬底30的表面侧的树脂片42剥离，而获得分割的多个M0SFET。
[0085]以下，对本实施方式的处理装置的作用及效果进行说明。
[0086]如立式MOSFET那样，当在硅衬底30的背面侧也形成着金属膜34时，切割时需要也将切割区域的背面侧的金属膜34去除。例如，在利用刀片切割将半导体衬底30与金属膜34从表面侧同时去除的情况下，切割区域的槽40端部的金属膜34向背面侧卷起，而产生所谓的毛边。
[0087]如果产生金属膜34的毛边，则例如有半导体芯片外观检查不良而无法制品化的担心。而且，例如，在利用焊料等接合材将半导体芯片与底面接合时，在毛边的部分密接性变差，由此，有产生接合无用的担心。
[0088]使用了本实施方式的半导体制造装置的切割中，沿着硅衬底30的切割区域形成槽40后，从背面侧向金属膜34吹送二氧化碳粒子，将跨越槽部40的部分金属膜34去除。被去除的金属膜34削落到成为空腔的槽部40，因而抑制毛边的产生。而且，能够仅将槽部40的金属膜34自对准地去除。
[0089]跨越槽部40的部分的金属膜34的去除被认为主要是因二氧化碳粒子的物理性冲击而产生。此外，认为金属膜34利用低温的二氧化碳粒子而急冷，及施加与金属膜34碰撞的二氧化碳气化膨胀的力，由此促进利用物理冲击将金属膜34去除的效果。
[0090]进而，本实施方式的半导体制造装置中，向旋转的平台10上的样品喷射二氧化碳粒子。因此，比起向固定的平台上的样品喷射二氧化碳粒子的情况，能够无不均地向样品表面喷射二氧化碳粒子。因此，能够均匀性佳地去除金属膜34。
[0091]而且，因向旋转的样品喷射二氧化碳粒子，所