[发明专利]晶片的单片式蚀刻方法及其蚀刻设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种在水平保持状态下旋转晶片时逐一蚀刻晶片的方法及其蚀刻设备。

背景技术

通常，半导体晶片制造过程包括下述步骤：倒角，机械抛光(研磨)，蚀刻，镜面抛光(磨光)，和清理通过切割和分割单晶锭获得的晶片；从而生产出具有高精度的平面度的晶片。已经通过机械加工过程，例如块切割、外径磨削、分割或研磨的晶片具有受损的层，即，晶片的上表面上的机械损坏的层。机械损坏的层导致晶体缺陷，即，器件制造过程中的滑移位错，减小了晶体的机械强度，而且不利地影响电特性，因此这个层必须被完全去除。实施蚀刻处理以去除该机械损坏的层。进行浸没蚀刻或单片式蚀刻作为蚀刻处理。

由于单片式蚀刻能够控制大直径晶片的表面粗糙度和结构尺寸，经研究将其作为优选的蚀刻方法。单片式蚀刻是这样一种方法：将蚀刻剂滴落在单个扁平的晶片的上表面上并水平地旋转(自旋)晶片以扩散滴落的蚀刻剂，从而产生蚀刻。供应给晶片上表面的蚀刻剂从供给蚀刻剂的位置借助于水平旋转晶片引起的离心力而扩散到整个晶片上表面上，因此晶片上表面和晶片边缘表面被同时蚀刻。所供给的蚀刻剂的大部分由离心力从晶片边缘表面排出，并收集在例如杯子中，所述杯子设置在蚀刻设备中。然而，蚀刻剂的一部分从晶片边缘表面流到晶片下表面。因此，在蚀刻晶片的每个单独表面以便能够蚀刻晶片的两个表面时，就会产生不便：边缘表面的一部分被蚀刻两次且边缘表面不能被均匀地蚀刻。

为了消除这个不便，披露了一种半导体衬底处理设备，其具有一种结构，在该结构中，半导体衬底固定装置的桌体部分将盘状半导体衬底的中心部分吸成真空并保持该中心部分，旋转驱动/升降装置使半导体衬底与半导体衬底固定装置一起旋转和上/下移动，而且蚀刻剂供给装置的喷嘴将蚀刻剂供给到由半导体衬底固定装置保持的半导体衬底的表面(参见例如专利文献1)。在这个半导体衬底处理设备中，将具有环状狭缝和引导部分的环式吹气喷嘴与半导体衬底固定装置完全独立地设置在桌体部分。环状狭缝被设置在桌体部分的外部位置且在安装在桌体部分上的半导体衬底的后表面侧的下方，而且构造成沿斜上方向朝安装在桌体上的半导体衬底的后表面外周边部分的径向外侧均匀地喷出气体。此外，引导部分被构造成沿安装在桌体部分上的半导体衬底的后表面把放出的气体引导至半导体衬底的厚度方向中心位置的外端部分。

已经披露的是，在这样构造的半导体衬底处理设备中，由于从环状狭缝均匀喷出到半导体衬底的后表面外周边部分的气体被引导至半导体衬底的厚度方向中心位置的外端部分，于是能够防止蚀刻剂从该外端部分流到下表面一侧，在半导体衬底的厚度方向中心位置能够避免蚀刻，而且在蚀刻半导体衬底的两个表面时能够均匀地蚀刻边缘表面。

专利文献1

日本未审专利申请公开No.2006-237502(权利要求1，[0009]段)

然而，根据现有技术在专利文献1中披露的半导体处理设备中，由于引导部分将气体引导至半导体衬底的厚度方向中心位置的外端部分，所以引导部分把从环状狭缝喷出的气体从流向半导体衬底的径向外侧的气流转变成向上流动的气流。因此，从环状狭缝喷出的气体所吹掉的蚀刻剂会再次附着到半导体衬底的表面，从而降低半导体衬底表面的形状的质量。

另一方面，从本发明人进行的实验显示：当通过气体的喷射朝晶片的径向外侧把在晶片的边缘表面上向下流动的蚀刻剂吹掉的下表面吹气机构时，通过调整例如吹气机构的气体喷射端口的安装位置、气体喷射角或气体喷射量，能抑制蚀刻剂向边缘部分的流动，而不必使用如根据现有技术在专利文献1中说明的上述引导部分，从而均匀地蚀刻边缘部分而不损毁边缘部分的倒角形状。

然而，当晶片后表面和下表面吹气机构之间的间隙不合适时，本发明人经常发现到的情况是：边缘部分未被均匀地蚀刻，而且边缘部分的倒角形状严重地损毁，即使例如来自下表面吹气机构的气流量被调整以增大。此外显示出，在晶片的边缘表面上产生小的不规则部分(在下文中将称为闪光物(gritter))。在边缘表面上产生的闪光物不仅会导致晶片的外表不良的问题，而且在操作晶片时还会成为粒子产生源。当具有这种在边缘表面上产生的闪光物的晶片接受外延生长处理时，在边缘表面上不利地形成鳞状的外延膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶片的单片式蚀刻方法，其能够均匀地蚀刻边缘部分而不损毁晶片的边缘部分的倒角形状，并能够防止在晶片的边缘表面上产生闪光物；以及提供一种晶片的蚀刻设备。