[发明专利]晶片蚀刻装置和使用该装置的晶片蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶片蚀刻装置和使用该装置的晶片蚀刻方法，更具体地，涉及能够通过干蚀刻方法高速蚀刻Si晶片的晶片蚀刻装置和使用该装置的晶片蚀刻方法。

背景技术

通常，为了形成30μm或更小厚度的晶片，共同实施背面研磨工艺和湿法蚀刻工艺，所述背面研磨工艺以机械方法和化学机械抛光(CMP)方法研磨晶片的背面，所述湿法蚀刻工艺用于形成布线用的Cu柱等。

然而，上述方法不仅具有由摩擦热诱导的机械接触和应力导致的晶片破损、翘曲、热损伤等问题，而且在抛光时还具有表面残留应力的问题。

另外，随着晶片变薄，存在诸如晶片处理问题、工艺复杂性等的复杂问题，使成本增加。

因此，正在开发一种工艺，在该工艺中，首先实施机械研磨直至晶片厚度为100μm至200μm，这种厚度的晶片较少受损，然后进行干法蚀刻以减少厚度并实施形成用于连接芯片的Cu柱。

根据常规的干法蚀刻工艺，CxFy气体或SxFy气体被用作主要的反应气体，N₂、Ar、O₂等气体被用作次要气体。在几毫托至几百毫托的低压下，等离子体源从上面施加，几十KHz至GHz的RF功率被施加到下卡盘(chuck)，以产生等离子体，从而通过化学反应实施晶片蚀刻工艺。

然而，常规的干法蚀刻工艺在低压下执行，从而当晶片具有较厚厚度时，需要大量的时间来进行蚀刻，从而降低了生产率。

此外，在使晶片变薄的蚀刻工艺中，重要因素之一是在蚀刻过程中产生的高温。在常规蚀刻工艺中，静电卡盘(ESC)用于冷却晶片。在常规蚀刻工艺中，由于每个工艺具有不同的特征，每个晶片蚀刻装置应用不同的卡盘设计，用于冷却。

通常，所述卡盘具有圆盘形状，上表面上具有多个沟槽或多个孔，通过所述沟槽和孔将氦气应用于经加热的晶片。

另一方面，由于晶片承载问题，对连接有晶片载体的晶片实施蚀刻工艺，当蚀刻工艺完成时，晶片载体与晶片分离。为了将晶片载体与晶片容易地进行分离，所述晶片载体具有多个微小的孔。

因此，当RF功率施加到位于常规卡盘上的晶片以产生等离子体时，在晶片和孔与沟槽之间的空间生成不想要的等离子体，破坏晶片。

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的是提供一种能够通过电容耦合等离子体单元或感应耦合等离子体单元高速蚀刻Si晶片的晶片蚀刻装置，以及一种使用该晶片蚀刻装置的晶片蚀刻方法，所述电容耦合等离子体单元或感应耦合等离子体单元具有远程等离子体单元，所述远程等离子体单元具有带感应线圈的铁氧体磁芯。

本发明的另一目的是提供一种能够防止不想要的等离子体损害晶片的晶片蚀刻装置，以及使用所述晶片蚀刻装置的晶片蚀刻方法。

技术方案

根据本发明实施例，晶片蚀刻装置包括：处理室，其具有设置在其中用以支撑晶片的卡盘；第一等离子体单元，其与所述处理室相连，并向所述处理室中喷射高压的第一蚀刻气体，以高速蚀刻具有大表面的所述晶片；以及第二等离子体单元，其与所述处理室相连，并向所述处理室中喷射低压的第二蚀刻气体，以去除晶片的应力从而形成铜柱，并蚀刻所述晶片的表面以形成所需要的粗糙度。

例如，第一等离子体单元可以是具有铁氧体磁芯的远程等离子体单元，所述铁氧体磁芯具有感应线圈。

例如，第一蚀刻气体可以包括NF₃和SF₆中的至少一种。

例如，第二等离子体单元可以是在两个平行板之间产生等离子体的电容耦合等离子体(CCP)单元。

替代地，第二等离子体单元可以是通过线圈产生等离子体的感应耦合等离子体(ICP)单元。

另一方面，所述晶片蚀刻装置还可以包括具有多个气体出口的管道，第一蚀刻气体通过所述气体出口从第一等离子体单元被均匀喷射到处理室中。

另外，卡盘可设置在处理室中，并且可具有不规则粗糙度的上表面以在所述上表面和晶片之间产生微小空间，冷却气体通过该微小空间被提供到所述晶片以冷却所述晶片。

例如，卡盘可以包括：支撑晶片的上部本体，该上部本体具有不规则粗糙度的上表面；以及下部本体，上部本体设置在该下部本体上，该下部本体包括在其内部形成的供水线。