CN101136313A - 吸杂层形成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种吸杂层形成装置，在经过磨削的半导体晶片的背面形成由多晶硅层或氮化硅层构成的吸杂层的情况下，能够使吸杂层产生充分的吸杂效果。本发明提供吸杂层形成装置(1)，其至少由以下部分构成：吸盘工作台(18)，其具有保持半导体晶片的保持面(180)；磨削单元(20、21)，其对表面侧保持在保持面(180)上的半导体晶片(W)的背面(W2)进行磨削；清洗单元(15)，其对背面(W2)被磨削了的半导体晶片(W)进行清洗；吸杂层形成单元(47)，其容纳清洗完的半导体晶片(W)，并在半导体晶片(W)的背面(W2)上，形成氮化硅层或多晶硅层中的任一层来作为吸杂层。
Description
技术领域
本发明涉及吸杂层形成装置，其具有在半导体晶片的背面形成吸杂层的功能。
背景技术
形成有多个IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(large scaleintegration：大规模集成电路)等器件的半导体晶片，在对背面进行磨削而形成期望的厚度之后，通过切割(dicing)装置，被分割为一个个的器件，从而使用在各种电子设备中。
但是，当使半导体晶片的厚度变薄例如达到100μm以下那样地进行镜面加工时，半导体晶片中的所谓的吸杂效果降低，从而存在使器件质量降低这一问题。因此，提出了这样的技术：通过在半导体晶片的背面上形成多晶硅层、氮化硅层等，使其产生吸杂效果(例如，参考专利文献1)。在背面形成吸杂层，可通过磨削背面将半导体晶片形成为期望的厚度之后进行。
专利文献1：日本特开2006-41258号公报
但是，当磨削半导体晶片的背面时，由于硅的原面(素面)露出成为活性面，因此，与空气中的氧气或杂质反应，从而存在很难形成发挥吸杂效果的多晶硅层、氮化硅层等这一问题。
发明内容
因此，本发明所要解决的课题在于，当在经过磨削的半导体晶片的背面上形成由多晶硅层、或氮化硅层构成的吸杂层的情况下，使吸杂层产生充分的吸杂效果。
本发明涉及一种吸杂层形成装置，其对在表面上形成有多个器件的半导体晶片的背面进行磨削，并在背面形成吸杂层，该吸杂层形成装置至少由以下部分构成：吸盘工作台，其具有保持半导体晶片的保持面；磨削单元，其对表面侧保持在保持面上的半导体晶片的背面进行磨削；清洗单元，其对背面被磨削了的半导体晶片进行清洗；吸杂层形成单元，其容纳清洗完的半导体晶片，并在该半导体晶片的背面形成氮化硅层或多晶硅层中的任一层来作为吸杂层。
吸杂层形成单元优选兼具有对半导体晶片的背面进行干刻蚀的干刻蚀单元的功能。
发明效果
本发明的吸杂层形成装置由于具有磨削单元和吸杂层形成单元，因此，能够在磨削半导体晶片的背面之后，在成为活性面的该背面上直接形成多晶硅层或氮化硅层，因此，能够在背面与空气中的氧气或杂质反应之前形成吸杂层。
此外，当吸杂层形成单元兼具有对半导体晶片的背面进行干刻蚀的干刻蚀单元的功能时，则可以干刻蚀半导体晶片的磨削后的背面，使半导体晶片的抗弯强度提高，并且，即使假设半导体晶片的背面在磨削后与空气中的氧气或杂质发生了反应，也可以通过干刻蚀除去该部分。
附图说明
图1是表示吸杂层形成装置的一例的立体图。
图2是表示半导体晶片和保护部件的立体图。
图3是表示在半导体晶片的表面上粘贴有保护部件的状态的立体图。
图4是概略表示吸杂层形成装置的结构的剖面图。
图5是表示形成有吸杂层的半导体晶片的放大剖面图。
标号说明
W：半导体晶片；W1：表面；S：芯片道；D：器件；W2：背面；10：保护部件；1：吸杂层形成装置；11：第一晶片盒；12：第二晶片盒；13：搬出搬入单元；130：臂部；131：保持部；14：定位单元；15：清洗单元；150：旋转台；16：第一搬送单元；17：第二搬送单元；18：吸盘工作台；19：转台；20：第一磨削单元；21：第二磨削单元；22：主轴；23：主轴箱；24：电动机；25：磨轮安装部；26：磨轮；27：磨具；28：第一磨削进给单元；29：导轨；30：升降板；31：电动机；32：主轴；33：箱体；34：电动机；35：磨轮安装部；36：磨轮；37：磨具；38：第二磨削进给单元；39：导轨；40：升降板；41：电动机；43：第三搬送单元；44：吸附部；45：臂部；46：驱动部；47：吸杂层形成单元；48：储气罐部；49a、49b、49c：阀；50：混合部；51：气体供给部；52：处理部；53：刻蚀室；54：刻蚀气体供给单元；55：吸盘工作台；56：轴承；57：气体流通孔；57a：喷出部；58：电动机；59：滚珠丝杠；60：升降部；61：轴承；62：抽吸源；63：抽吸通道；64：冷却部；65：冷却通道；66：开口部；67：挡板68：汽缸；69：活塞；70：气体排出部；71：排气口；72：高频电源；80：吸杂层。
具体实施方式
图1所示的吸杂层形成装置1是这样的装置：能够对半导体晶片的背面进行磨削，并在该经磨削的背面上形成吸杂层。
在吸杂层形成装置1中，例如，在图2所示的半导体晶片W的背面W2上形成吸杂层。该半导体晶片W是通过芯片道S所划分的、在表面W1上形成有多个器件D的晶片，当在吸杂层形成装置1中对背面W2进行磨削时，在表面W1上粘贴有用于保护器件D的保护部件10，如图3所示，半导体晶片W与保护部件10成为一体。
形成吸杂层之前的半导体晶片W，如图3所示，处于在表面上粘贴有保护部件10的状态下的半导体晶片W(以下，简称为“半导体晶片W”)被容纳在第一晶片盒11中。另一方面，形成吸杂层之后的半导体晶片W，在粘贴有保护部件10的状态下，容纳在第二晶片盒12中。
在图1所示的第一晶片盒11和第二晶片盒12的附近，配设有搬出搬入单元13，该搬出搬入单元13具有从第一晶片盒11搬出加工前的半导体晶片、并且将加工完的半导体晶片搬入到第二晶片盒12中的功能。搬出搬入单元13成为在可自由弯曲的臂部130的前端设置有保持半导体晶片的保持部131的结构，在保持部131的可动区域内配设有：定位单元14，其进行加工前的半导体晶片的定位；和清洗单元15，其清洗加工完的半导体晶片。清洗单元15具有保持半导体晶片的旋转的旋转台150，其成为正面侧和背面侧具有开口的结构。
在定位单元14的附近配设有第一搬送单元16，在清洗单元15的附近配设有第二搬送单元17。第一搬送单元16具有将载置在定位单元14上的加工前的半导体晶片搬送到某一个吸盘工作台上的功能，第二搬送单元17具有将保持在某一个吸盘工作台上的加工完的半导体晶片搬送到清洗单元15上的功能。四个吸盘工作台18分别具有保持半导体晶片的保持面180，并由转台19支承为可以自转和公转，通过转台19的旋转，某一个吸盘工作台可被定位在第一搬送单元16和第二搬送单元17的附近。
第一磨削单元20由以下部分构成：主轴22，其具有垂直方向的轴心；主轴箱23，其将主轴22支承为可以旋转；电动机24，其与主轴22的一端连接；磨轮安装部25，其设置在主轴22的另一端；以及磨轮26，其安装在磨轮安装部25上，并且在其下表面紧固有磨具27，第一磨削单元20成为这样的结构：通过电动机24的驱动，主轴22旋转，磨具27也随之旋转。作为磨具27，例如可使用粗磨削用的磨具。
第一磨削单元20可以通过第一磨削进给单元28沿垂直方向移动。第一磨削进给单元28由以下部分构成：一对导轨29，它们沿垂直方向配设；升降板30，其与导轨29滑动接触；电动机31，其使升降板30升降，第一磨削进给单元28为这样的结构：通过电动机31产生的驱动，升降板30由导轨29引导着升降，伴随该升降，固定在升降板30上的第一磨削单元20进行升降。
第二磨削单元21由以下部分构成：主轴32，其具有垂直方向的轴心；箱体33，其将主轴32支承为可以旋转；电动机34，其与主轴32的一端连接；磨轮安装部35，其设置在主轴32的另一端；以及磨轮36，其安装在磨轮安装部35上，并且在其下表面紧固有磨具37，第二磨削单元21成为这样的结构：通过电动机34的驱动，主轴32旋转，磨具37也随之旋转。
第二磨削单元21可以通过第二磨削进给单元38，沿垂直方向移动。第二磨削进给单元38由以下部分构成：导轨39，其沿垂直方向配设；升降板40，其与导轨39滑动接触；电动机41，其使升降板40升降，第二磨削进给单元38为这样的结构：通过电动机41产生的驱动，升降板40由导轨39引导着升降，伴随该升降，固定在升降板40上的第二磨削单元21进行升降。
当对容纳在第一晶片盒11中的半导体晶片W进行磨削时，通过搬出搬入单元13，半导体晶片W被搬送到定位单元14上，在半导体晶片W的中心被定位在固定的位置上后，通过第一搬送单元16，将该半导体晶片W搬送到位于附近的吸盘工作台18上。在吸盘工作台18上，成为在表面粘贴有保护部件10的一侧被保持，而背面W2露出的状态。
然后，通过使转台19绕逆时针旋转预定角度(在图示的例中为90度)，保持在吸盘工作台18上的半导体晶片W移动到第一磨削单元20的正下方。接着，伴随吸盘工作台18的旋转，半导体晶片W旋转，并且，伴随主轴22的旋转，磨具27旋转，同时，通过第一磨削进给单元28，第一磨削单元20向下方进行磨削进给从而下降。于是，旋转的磨具27接触半导体晶片W的背面W2，该背面W2被进行粗磨削。
当这样结束粗磨削时，通过使转台19绕逆时针旋转预定角度，半导体晶片W被定位在第二磨削单元21的正下方。然后，伴随吸盘工作台18的旋转，半导体晶片W旋转，并且，伴随主轴32的旋转，磨具37旋转，同时，通过第二磨削进给单元38，第二磨削单元21向下方进行磨削进给从而下降。于是，旋转的磨具37接触半导体晶片W的背面W2，该背面W2被进行精磨削。
当精磨削结束时，通过使转台19绕逆时针旋转预定角度，吸盘工作台18被定位在第二搬送单元17的附近。接着，半导体晶片W由第二搬送单元17保持，并搬送到清洗单元15的旋转台150上。在清洗单元15中，半导体晶片W以背面W2露出的状态保持在旋转台150上，旋转台150旋转，并且喷射清洗水，从而使附着在背面W2上的磨屑被除去。另外，与旋转台150的旋转一起，还喷射高压空气，从而除去了清洗水。
这样背面被磨削并进行了清洗的半导体晶片W，通过与清洗单元15相邻的第三搬送单元43，被搬送到吸杂层形成单元47上。第三搬送单元43由以下部分构成：吸附部44，其吸附半导体晶片W；臂部45，其使吸附部44沿水平方向和垂直方向移动；驱动部46，其对臂部45进行驱动，清洗后的半导体晶片W被吸附部44吸附，通过吸附部44的移动，半导体晶片W被搬送到吸杂层形成单元47中。
如图4所示，吸杂层形成单元47具有：储气罐部48，其由多个储气罐48a、48b、48c构成；和混合部50，其通过阀49a、49b、49c与各个储气罐连接，用于混合气体。在混合部50中生成的气体，被送到气体供给部51，然后从气体供给部51供给到处理部52。
在构成储气罐部48的各个储气罐中，积蓄有干刻蚀用的气体和吸杂层形成用的气体。在图4的示例中，作为干刻蚀用的气体，在储气罐48a中积蓄有SF6。另一方面，作为吸杂层形成用的气体，在储气罐48b中积蓄有SiH4-NH3、在储气罐48c中积蓄有SiH4。
如图4所示，处理部52为这样的结构：从进行等离子刻蚀的刻蚀室53的上部侧容纳气体喷出单元54，并且从下部侧容纳保持半导体晶片W的吸盘工作台55。
气体喷出单元54具有向保持在吸盘工作台55上的半导体晶片W的背面供给气体的功能，轴部54a相对于刻蚀室53，通过轴承56可自由升降地贯穿，在气体喷出单元54内部形成有气体流通孔57，该气体流通孔57与气体供给部51连通，并且与由多孔部件形成的喷出部57a连通。气体喷出单元54为这样的结构：通过被电动机58驱动，滚珠丝杠59转动，具有与滚珠丝杠59旋合的螺母的升降部60升降，伴随该升降部60的升降，气体喷出单元54进行升降。
另一方面，吸盘工作台55的轴部55a通过轴承61可转动地贯穿，在吸盘工作台55的内部形成有与抽吸源62连通的抽吸通道63，和与冷却部64连通的冷却通道65，抽吸通道63与上表面的抽吸部63a连通。
在刻蚀室53的侧部形成有开口部66，该开口部66成为刻蚀的板状物的搬出搬入口，在开口部66的外侧配设有挡板67，该挡板67通过升降而对开口部66进行开闭。该挡板67通过活塞69进行升降，该活塞69被汽缸68驱动进行升降。
在刻蚀室53的下部形成有排气口71，该排气口71与气体排出部70连通，从排气口71能够排出已经使用完的气体。此外，在气体喷出单元54和吸盘工作台55上连接有高频电源72，供给高频电压，可以使气体等离子化。
在吸杂层形成单元47中，可以进行半导体晶片W的背面的干刻蚀和在背面形成吸杂层。虽然能够在不进行干刻蚀就形成吸杂层，但在下文中，对这样的情况进行说明：在对背面进行干刻蚀之后，在该背面上形成吸杂层。
关于半导体晶片W，在使挡板67下降使开口部66打开的状态下，从开口部66使图1所示的吸附部44进入到刻蚀室53的内部，在使半导体晶片W的背面W2朝上露出的状态下，解除吸附，将半导体晶片W载置在吸盘工作台55的抽吸部63a上，并且通过在抽吸部63a上使吸附力作用，半导体晶片被保持在抽吸部63a上。接着，在使吸附部44退避到刻蚀室53的外部之后，使挡板67返回到原来位置来关闭开口部66，对内部进行减压排气。
接下来，打开阀49a，将SF6送入到气体供给部51中，并且使气体喷出单元54下降，在该状态下，从气体供给部51，将SF6作为刻蚀气体供给到气体流通孔57中，将SF6气体从气体喷出单元54下表面的喷出部57a喷出，并且由高频电源72对在气体喷出单元54与吸盘工作台55之间施加高频电压，以使SF6气体等离子化。这样，通过等离子的刻蚀效果，半导体晶片W的背面被刻蚀，除去了由磨削形成的磨削变形。在如该示例那样使用SF6作为刻蚀气体的情况下，若半导体晶片W是硅晶片，则通过氟离子与硅的反应生成氟化硅，从而进行刻蚀。此外，虽然在混合部50中的气体混合中没有进行，但也可以混合促进刻蚀的催化剂。
在刻蚀结束后，将残留在处理部52中的刻蚀气体从排气口71排到气体排出部70。然后，在使处理部52的温度为350～400℃的状态下，例如打开阀49b，使SiH4-NH3从喷出部57a喷出，并导入到处理部52中，并且由高频电源72对气体喷出单元54和吸盘工作台55之间施加高频电压，使SiH4-NH3活性化。这样，如图5所示，通过低温CVD(等离子体化学气相沉积)，SiH4-NH3堆积在刻蚀后的背面上，形成了氮化硅层80。该氮化硅层80就成为吸杂层。此外，在打开阀49c使SiH4从喷出部57a喷出并同样地进行活性化的情况下，形成多晶硅层，成为吸杂层80。当吸杂层过薄时，由于存在不能充分地产生吸杂效果的危险，因此，吸杂层例如优选形成为0.5～1.5μm程度的厚度。
这样，由于吸杂层形成装置1具有磨削单元20、21以及吸杂层形成单元47，并通过第三搬送单元43在它们之间搬送半导体晶片W，因此，可以在磨削半导体晶片W的背面W2之后，在成为活性面后的该背面W2上直接形成多晶硅层或氮化层。所以，能够在背面与空气中的氧气或杂质进行反应之前形成吸杂层。
此外，由于吸杂层形成单元47一并具有干刻蚀半导体晶片W的背面W2的干刻蚀功能，以及通过CVD形成吸杂层的功能，因此，能够干刻蚀磨削后的背面，使半导体晶片的抗弯强度提高，并且，即使假设半导体晶片的背面在磨削之后与空气中的氧气或杂质发生了反应，也可以通过干刻蚀将该部分除去。
这样，关于在背面形成有吸杂层的半导体晶片W，通过使挡板67下降使开口部66打开，由吸附部44吸附半导体晶片W，并且，使吸附部44移动将其搬出到刻蚀室53的外部。然后，使吸附部44从图1所示的清洗单元15的背面侧进入，将半导体晶片W交接到旋转台150上，在清洗半导体晶片之后，通过搬出搬入单元13将半导体晶片容纳到晶片盒12中。当对容纳在晶片盒11中的所有的半导体晶片都进行如以上所述的工艺之后，在背面形成有吸杂层的所有半导体晶片W都被容纳在晶片盒12中。
Claims (2)
1.一种吸杂层形成装置，其对在表面上形成有多个器件的半导体晶片的背面进行磨削，并在该背面形成吸杂层，其特征在于，
所述吸杂层形成装置至少由以下部分构成：
吸盘工作台，其具有保持半导体晶片的保持面；
磨削单元，其对表面侧保持在该保持面上的半导体晶片的背面进行磨削；
清洗单元，其对该背面被磨削了的半导体晶片进行清洗；
吸杂层形成单元，其容纳清洗完的半导体晶片，并在该半导体晶片的背面，形成氮化硅层或多晶硅层中的任一层作为吸杂层。
2.如权利要求1中所述的吸杂层形成装置，其特征在于，
所述吸杂层形成单元兼具有对半导体晶片的背面进行干刻蚀的干刻蚀单元的功能。
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