[发明专利]一种对硅片进行气体线切割的装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺中硅片切割技术领域，尤其涉及一种对硅片进行气体线切割的装置。

背景技术

随着IC制造向更小工艺节点和复杂工艺的延伸，以及MEMS芯片特有的复杂结构，传统的硅片切割技术已经不能满足半导体制造技术发展的要求。

传统的硅片切割(划片)一般是通过划片砂轮的高速旋转来实现的。虽然这种方法简单实用，切割速度较快，但这种切割方法必然要伴随冷却和清洗的较高压力的水流、划片刀和硅片接触产生的压力和扭力、以及切割下来的硅屑对芯片造成的致命危害。这种切割机械定位准确度不高，并且由于刀片的厚度，使得切割线宽难以控制。新型激光切割技术，虽然克服了传统切割技术存在的一些问题，但也存在切割断面不光滑，设备昂贵等缺点。

利用三氟化氯气体对硅片进行切割加工，是基于三氟化氯气体对硅的高刻蚀速率来实现的。通过控制气体压力和背景压力差，气体流量，可以达到40μm/min甚至更快的硅刻蚀速率。比如切割经减薄至200μm的硅片，只需5min，且切割断面非常光滑。在硅片上涂胶光刻进行掩蔽保护，切割线宽可以由光刻精确控制。在刻蚀过程中，不会像传统刀具切割那样产生硅屑，所以不会污染硅片。该气体硅片线切割装置，在硅片精加工工艺中将会有广阔的应用前景。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的在于提供一种对硅片进行气体线切割的装置，以实现采用三氟化氯气体对硅片进行线切割。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种对硅片进行气体线切割的装置，该装置包括流量控制器1、减压阀2、压力表3、真空泵4、真空腔压力表5、真空腔温度控制装置6、真空腔室7、喷头8、掩蔽板9、硅片架10、后级泵11和尾气处理装置12，其中：减压阀2、真空泵4、真空腔压力表5、真空腔温度控制装置6和后级泵11分别连接于真空腔室7，气体依次通过流量控制器1、减压阀2和喷头8进入真空腔室7，然后经过掩蔽板9的掩蔽和束流汇聚调节，对硅片架10上的硅片进行切割，真空腔室7通过真空腔温度控制装置6将温度控制在室温环境下，刻蚀完的尾气通过后级泵11抽出真空腔室7，并由后级泵11进入尾气处理装置12。

上述方案中，所述气体为三氟化氯。

上述方案中，所述真空泵4对真空腔室7进行抽真空，将真空腔室7内的压力维持在10^-7atm，通过真空腔压力表5监视真空腔室7内的压力。

上述方案中，所述流量控制器1一端连接于存储气体的钢瓶，一端通过减压阀2连接于真空腔室7，气体通过流量控制器1调节流量，再经过减压阀2减压，最后经过喷头8进入真空腔室7。

上述方案中，所述气体经过减压阀2减压后压力减到10Pa，并通过压力表3指示压力，此时混合气体压力与背景压力比为1000。

上述方案中，所述气体从喷头8喷出，经过掩蔽板9的掩蔽和束流汇聚调节，打到硅片架10上的硅片上，在气体的化学腐蚀的作用下，切割硅片。

上述方案中，所述尾气处理装置12采用氢氧化钙或小苏打对尾气进行吸收处理。

(三)有益效果

本发明提供的这种对硅片进行气体线切割的装置，设备简单，刻蚀速率快，断面光滑度高，选择比大，克服了传统刀具切割以及激光切割易给器件带来损伤、设备昂贵等缺点，实现了采用三氟化氯气体对硅片进行线切割。该硅片线切割装置的开发和研制，可以大大推动半导体硅片切割工艺的发展。

附图说明

图1是本发明提供的对硅片进行气体线切割的装置的结构示意图。

图2是本发明提供的对硅片进行气体线切割的装置中真空腔室的结构示意图。

其中：1为流量控制器，2为减压阀，3为压力表，4为真空泵，5为真空腔压力表，6为真空腔温度控制装置，7为真空腔室，8为喷头，9为掩蔽板，10为硅片架，11为后级泵，12为尾气处理装置，13为掩蔽层(光刻胶)，14为硅片，15为三氟化氯气体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明利用三氟化氯作为刻蚀反应气体，对硅片进行切割加工，能很好的解决传统技术存在的问题。三氟化氯切割硅片是在无等离子体的环境下进行的，对硅的刻蚀速率快，侧壁陡直性和光滑度大大提高，且该硅片线切割设备简单，易于实现和推广。