JP2000150484A - Plasma etching device and etching method - Google Patents

Plasma etching device and etching method

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JP2000150484A
JP2000150484A JP10358365A JP35836598A JP2000150484A JP 2000150484 A JP2000150484 A JP 2000150484A JP 10358365 A JP10358365 A JP 10358365A JP 35836598 A JP35836598 A JP 35836598A JP 2000150484 A JP2000150484 A JP 2000150484A
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plasma
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Koji Honma
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a process for an excellent heat-radiation characteristics by considering a form of an etching nozzle at the tip of an active seed gas supply pipe and adding an exhaust head and an air delivery nozzle around it. SOLUTION: An etching nozzle 24 is fixed air-tightly by an active seed gas supply pipe 23 and a connection part 22, comprising a structure wherein the etching nozzle 24 is replaced easily. An exhaust head 26 with suction function is provided around it, and a floating gas is effectively exhausted through an exhaust port 27. Related to the etching nozzle 24, a drawn port 24-1 at a drawn tip is provided with a beam shaping part 24-2. For the purpose of efficient etching, an active seed gas is confined in the gap between a semiconductor wafer 25 and the etching nozzle 24. Thus, a semiconductor wafer is etched evenly at high speed, in a short time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はドライエッチング装
置に関し、特に半導体素子や集積回路が形成されている
半導体ウエーハの結晶を裏面から一様に薄くする装置及
び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching apparatus and, more particularly, to an apparatus and a method for uniformly thinning a crystal of a semiconductor wafer on which semiconductor elements and integrated circuits are formed from the back surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子や集積回路は半導体ウエーハ
を用いてこの表面に複数形成され、製造工程の最終段階
ではこの半導体ウエーハをチップ毎に切断し、ペレット
として分離する、ダイシング工程がある。このダイシン
グ工程の前には、チップの放熱効果を高めたり、または
ダイシングで使用される切断工具(カッタやソー等)の
消耗を減らし寿命を延ばしたりするために、半導体ウエ
ーハはこの裏面を研磨あるいは切削によって厚さを薄く
する処理が必要とされている。これまで、半導体ウエー
ハの基板結晶を一様に薄くする場合には、研磨装置によ
り半導体ウエーハの裏面に研磨布を介して平板を押し当
て、研磨液を供給してウエーハと研磨布の間に研磨液を
介在させながら研磨する方法や、研削装置によりダイヤ
モンド粒子等の固い材料粒子を埋め込み固定した砥石に
より研削する方法が一般に知られている。また、ウエッ
トエッチングによって基板結晶を一様に薄くする技術も
使われている。
2. Description of the Related Art A plurality of semiconductor elements and integrated circuits are formed on a surface of a semiconductor wafer by using a semiconductor wafer. In a final stage of a manufacturing process, there is a dicing step in which the semiconductor wafer is cut into chips and separated into pellets. Before this dicing step, the semiconductor wafer is polished or back-polished to increase the heat radiation effect of the chip or to reduce the consumption of cutting tools (such as cutters and saws) used in dicing and extend the life. There is a need for a process of reducing the thickness by cutting. Until now, when thinning the substrate crystal of a semiconductor wafer uniformly, a flat plate was pressed against the back surface of the semiconductor wafer via a polishing cloth by a polishing apparatus, and a polishing liquid was supplied to polish the wafer between the wafer and the polishing cloth. Generally, a method of polishing with a liquid interposed and a method of grinding with a grindstone in which hard material particles such as diamond particles are embedded and fixed by a grinding device are known. Also, a technique for uniformly thinning a substrate crystal by wet etching has been used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】半導体素子や集積回路
が高性能化、高集積化されるに伴い、発熱する量は多く
なりデバイスは高温になってくる傾向にある。この発熱
を効果的に冷却し温度上昇を防ぐには、半導体基板結晶
の厚さをできるだけ薄くして放熱効果を高めることが必
要である。しかしながら、従来の研磨あるいは研削によ
る方法では基板結晶に圧縮応力やせん断応力を加えなが
ら加工するため薄くなるにつれて半導体ウエーハが破損
しやすくなる。また、加工中には加工くず、研磨粒子、
研削粒子あるいは結晶粒子などの異物が混入され、破損
の要因になる。さらに、機械加工ではウエーハの加工面
には、ある深さまで加工変質層が形成されていて、これ
を除去するために薬液を用いたウエットエッチングの後
工程が追加され、工程が複雑でコストが高くなる欠点が
ある。また、上記、異物はチップの裏面に残って組み立
ての放熱部材との接触面積を減じて効果的な放熱ができ
ない欠点になる。このように、機械加工でウエーハの厚
さを薄くする工程は、ウエーハ全体を研磨液や接着材等
で汚染するため、十分に確立された高度な洗浄技術が不
可欠となり、コストが高くなる欠点がある。ウエットエ
ッチングによって基板結晶を一様に薄くする方法にはウ
エーハ表面を保護することが特に重要で、また、エッチ
ング速度が遅いので生産性が悪い欠点がある。このた
め、本発明はドライエッチングであるプラズマエッチン
グによって基板結晶を高速エッチで均一に薄くする方法
とその装置を提供し、基板結晶に加工歪みが残らない加
工法により工程を簡略化し、極めて薄い厚さの半導体素
子あるいは集積回路のチップにより放熱特性に優れたも
のを高歩留りで安価に供給することを目的としている。
As semiconductor elements and integrated circuits become more sophisticated and highly integrated, the amount of heat generated increases and the temperature of the devices tends to increase. In order to effectively cool the heat and prevent the temperature from rising, it is necessary to reduce the thickness of the semiconductor substrate crystal as much as possible to enhance the heat radiation effect. However, in the conventional method of polishing or grinding, the semiconductor wafer is processed while applying a compressive stress or a shear stress to the substrate crystal. Also, during processing, processing waste, abrasive particles,
Foreign matter such as grinding particles or crystal particles is mixed in and causes damage. Furthermore, in machining, a damaged layer is formed to a certain depth on the processed surface of the wafer, and a post-process of wet etching using a chemical solution is added to remove this, making the process complicated and costly There are disadvantages. In addition, the above-mentioned foreign matter remains on the back surface of the chip, which reduces the contact area with the assembled heat dissipating member, resulting in a disadvantage that effective heat dissipation cannot be achieved. In this way, the process of reducing the thickness of the wafer by machining contaminates the entire wafer with polishing liquid, adhesive, etc., so a well-established advanced cleaning technology is indispensable, and the disadvantage of increasing the cost is is there. In the method of uniformly thinning the substrate crystal by wet etching, it is particularly important to protect the wafer surface, and the etching rate is low, so that the productivity is poor. Therefore, the present invention provides a method and an apparatus for uniformly thinning a substrate crystal by high-speed etching by plasma etching, which is dry etching, and simplifies the process by a processing method in which processing distortion does not remain in the substrate crystal; An object of the present invention is to supply a semiconductor element or an integrated circuit chip having excellent heat radiation characteristics at a high yield and at a low cost.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明では、反応ガスを
流して、高周波の交流電磁場によりプラズマ室でイオン
やラジカルを発生させ、ラジカルの活性種ガスを供給管
で導いて気相化学反応によって半導体ウエーハの基板結
晶をエッチングする方法を基本としている。本発明では
活性種ガス供給管の先端にあるエッチングノズルの形状
とこの周辺に排気ヘッドや送気ノズルを付加した構成に
より局部的なエッチング領域のエッチング特性を改善し
て、効率よく加工することを特徴としている。半導体ウ
エーハの表面積が前記、エッチングノズルの口径よりも
大きい場合にはこのどちらかを相対的に掃引することに
よって、ウエーハ全面にわたってのエッチングが達成さ
れる。ラジカルの活性種ガスは半導体結晶に加工歪みを
残さないので、この後、薬液によるウエットエッチング
工程が不要となり、工程が簡略化できる特徴がある。半
導体ウエーハの種類によって反応ガスが選択され、例え
ば、Siにはハロゲン化合物ガスのSF6、NF3、C
F4、C2F6、CCl4、CBrF3等またはこれを
含む混合ガスが、GaAsには主に塩素または臭素系の
Cl2、HCl、SiCl4、Br2、HBr、BCl
3、CCl4、CBrF3等のガスまたはこれを含む混
合ガスが反応ガスとして使われる。本発明のプラズマエ
ッチング装置は以上述べたエッチング部の他に、効率よ
く処理を行うために、ウエーハ搬送機構や試料交換室を
備えて装置が構成されている。また、排気ガスを処理す
る除外装置も具備されている。
In the present invention, ions and radicals are generated in a plasma chamber by a high-frequency alternating-current electromagnetic field by flowing a reaction gas, and a radical active species gas is guided by a supply pipe to perform a gas phase chemical reaction. It is based on a method of etching a substrate crystal of a semiconductor wafer. In the present invention, it is possible to improve the etching characteristics of a local etching region by using a shape of an etching nozzle at the tip of an active species gas supply pipe and a structure in which an exhaust head and an air supply nozzle are added to the periphery thereof, thereby enabling efficient processing. Features. When the surface area of the semiconductor wafer is larger than the diameter of the etching nozzle, etching is performed over the entire surface of the wafer by relatively sweeping either one of them. Since the radical active species gas does not leave any processing strain in the semiconductor crystal, a wet etching process using a chemical solution is not required thereafter, and the process can be simplified. The reaction gas is selected according to the type of the semiconductor wafer. For example, for Si, halogen compound gas SF6, NF3, C
F4, C2F6, CCl4, CBrF3 or the like or a mixed gas containing the same is mainly used for GaAs, and chlorine or bromine-based Cl2, HCl, SiCl4, Br2, HBr, BCl
A gas such as 3, CCl4, CBrF3, or a mixed gas containing the same is used as a reaction gas. The plasma etching apparatus of the present invention is provided with a wafer transfer mechanism and a sample exchange chamber in order to perform processing efficiently in addition to the etching section described above. An exclusion device for treating exhaust gas is also provided.

【0005】[0005]

【発明実施の形態】実施例1 図1と図2は本発明によるプラズマエッチング装置の一
実施例である。図1は装置全体の構成の概略図である。
ガス供給装置14から反応ガス供給管3によりSF6と
水素ガスの混合ガスをプラズマ発生室に注入する。マイ
クロ波発振器1で発生したマイクロ波が導波管2を通り
プラズマ発生室で吸収され、前記、混合ガスが活性化さ
れ、プラズマ活性領域6が形成される。活性種ガスは活
性種ガス供給管13を通ってエッチングノズル4で絞り
込まれて密度の高い局部ビームとなって半導体ウエーハ
5の表面に供給されるためにこの構成ではエッチングレ
ートは大幅に速くなる特徴がある。半導体ウエーハ5
は、はじめ試料交換室11に挿入され、ここから搬送機
構15によりエッチング室9の移動台8に固定セットさ
れる。移動台8は試料移動機構7によってX−Y方向あ
るいはX−θ方向に可動することができる。エッチング
ノズル4からでた活性種ガスによる局部ビームと移動台
8の移動機構によって半導体ウエーハ5を全面にわたっ
て均一な厚みにエッチングすることが可能になる。排気
部はエッチング室9、排気ヘッド16、試料交換室11
および搬送室10にそれぞれゲートバルブ18を介して
配管され、各々が排気される。エッチング室9と排気ヘ
ッド16から出た排気ガスはガス処理装置17を経て、
除害して排気される。図2はエッチングノズル24周辺
の詳細図である。エッチングノズル24は活性種ガス供
給管23と結合部22によって高気密に固定され、ま
た、エッチングノズル24の交換が容易に行える構成で
ある。また、この周辺に吸引作用のある排気ヘッド26
を配備し、浮遊するガスを排気口27を経て効果的に排
気する構成になっている。エッチングノズル24は絞っ
た先端の絞り口24−1にビーム整形部24−2を設け
た構造である。これはエッチングを効率よく行う目的の
構成で、半導体ウエーハ25とエッチングノズル24の
空隙に活性種ガスが閉じ込められるような構成をとるよ
うに設計されている。この整形部の形状は、活性種ガス
流量、排気ヘッドの有無、真空度および空間のギャップ
などの要因を考慮して最適化されるものである。また、
ガスを放出するエッチングノズル先端の断面形状は円形
であってもよいが、全体の厚さを高速に削減する目的に
は楕円や方形あるいは、帯状の形状の方が処理時間の短
縮にとって優れている。半導体ウエーハの裏面を均一に
高速で薄層化する目的には例えば約1mm幅、長さ約6
0mmの細長い帯状の断面形状のノズルから帯状の局部
ビームで掃引すると丸状ビームに比べて掃引時間が大幅
に短縮される効果がある。このようなエッチングノズル
24を多数個設けた構成のプラズマエッチング装置の構
造では掃引が一方向だけでよくなるので、試料の加工を
流れ作業による連続処理が可能となるため、さらなる生
産性の向上がはかれる特徴がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIGS. 1 and 2 show an embodiment of a plasma etching apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration of the entire apparatus.
A mixed gas of SF6 and hydrogen gas is injected into the plasma generation chamber from the gas supply device 14 through the reaction gas supply pipe 3. The microwave generated by the microwave oscillator 1 passes through the waveguide 2 and is absorbed in the plasma generation chamber, and the mixed gas is activated to form the plasma active region 6. Since the active species gas is narrowed down by the etching nozzle 4 through the active species gas supply pipe 13 and supplied as a high-density local beam to the surface of the semiconductor wafer 5, the etching rate is greatly increased in this configuration. There is. Semiconductor wafer 5
Is first inserted into the sample exchange chamber 11, from which it is fixedly set on the movable table 8 of the etching chamber 9 by the transport mechanism 15. The moving table 8 can be moved in the XY direction or the X-θ direction by the sample moving mechanism 7. The semiconductor wafer 5 can be etched to a uniform thickness over the entire surface by the local beam generated by the active species gas from the etching nozzle 4 and the moving mechanism of the moving table 8. The exhaust unit includes an etching chamber 9, an exhaust head 16, and a sample exchange chamber 11.
The pipes are respectively connected to the transfer chamber 10 via a gate valve 18, and each is exhausted. Exhaust gas discharged from the etching chamber 9 and the exhaust head 16 passes through a gas processing device 17 and
Exhausted after harm. FIG. 2 is a detailed view around the etching nozzle 24. The etching nozzle 24 is fixed in a highly airtight manner by the active species gas supply pipe 23 and the connecting portion 22, and has a configuration in which the etching nozzle 24 can be easily replaced. In addition, an exhaust head 26 having a suction action is provided around this.
Is provided, and the floating gas is effectively exhausted through the exhaust port 27. The etching nozzle 24 has a structure in which a beam shaping section 24-2 is provided at a narrowed aperture 24-1 at the narrowed tip. This is a configuration for the purpose of performing etching efficiently, and is designed to have a configuration in which an active species gas is confined in a gap between the semiconductor wafer 25 and the etching nozzle 24. The shape of the shaping section is optimized in consideration of factors such as the flow rate of the active species gas, the presence or absence of an exhaust head, the degree of vacuum, and the gap of the space. Also,
The cross-sectional shape of the tip of the etching nozzle that emits gas may be circular, but for the purpose of reducing the overall thickness at a high speed, an elliptical, rectangular, or band-like shape is better for reducing the processing time. . For the purpose of uniformly thinning the back surface of the semiconductor wafer at a high speed, for example, a width of about 1 mm and a length of about 6
Sweeping with a local beam in a band shape from a nozzle having an elongated band-like cross-sectional shape of 0 mm has an effect of greatly shortening the sweep time as compared with a round beam. In the structure of the plasma etching apparatus having a configuration in which a large number of such etching nozzles 24 are provided, the sweep can be performed in only one direction, so that the sample can be processed continuously by a flow operation, thereby further improving the productivity. There are features.

【0006】実施例2 本発明によるエッチングノズルの他の実施例を図3で説
明する。本エッチングノズルは活性種ガス供給管と結合
部によって高気密に固定されている。この実施例である
エッチングノズルは側断面形状から分かるようにエッチ
ングガスを絞る絞り口34−1はエッチングノズルの最
先端ではなく、内部に位置している。また、放出された
ガスを整形するビーム整形部34−2は角度が付いてい
ることが特徴である(同図a)。また、整形する領域に
は調節部品34−3を付加してビーム形状を細かに調整
することができる構造が特徴である(同図b)。このよ
うなエッチングノズルは一体部品で作られる場合が多い
が、多数部品を組み立てて作ってもよい。
Embodiment 2 Another embodiment of the etching nozzle according to the present invention will be described with reference to FIG. The present etching nozzle is fixed in a highly airtight manner by an active species gas supply pipe and a joint. In the etching nozzle of this embodiment, as can be seen from the side cross-sectional shape, the aperture 34-1 for narrowing the etching gas is not located at the tip of the etching nozzle, but is located inside. Further, the beam shaping unit 34-2 for shaping the released gas is characterized by having an angle (FIG. 7A). In addition, a feature is that a beam shape can be finely adjusted by adding an adjusting component 34-3 to the shaping area (FIG. 2B). Such an etching nozzle is often made of an integral part, but may be made by assembling a large number of parts.

【0007】実施例3 本発明による別の実施例であるエッチングノズルとこの
周辺の構成例を図4、図5で説明する。本エッチングノ
ズルは活性種ガス供給管と結合部によって高気図5で説
明する。本エッチングノズルは活性種ガス供給管と結合
部によって高気密に固定されている。図4の実施例では
細く絞った帯状の先端形状をもつエッチングノズル44
と、これに対抗させて排気ヘッド46を配備した構成を
基本としている。排気ヘッド46は排気ポンプによって
排気されており、このために半導体ウエーハ45上に放
出された活性種ガスおよびエッチング化合物等はほとん
どが吸引、排気される。この構造によって例えば塩素系
ガスのように金属を腐食しやすいエッチングガスの場合
にはエッチング室全体にガスが拡散されるのを抑えてい
るので、金属製の試料移動機構等に完全な表面処理が不
要になり低コスト化、長寿命化できる効果がある。ま
た、エッチング化合物等の異物がウエーハ表面に残りに
くくなったため、加工の歩留りが向上した。浮遊ガスが
半導体ウエーハに長時間停滞しなくなったので、マスク
を用いて異方性エッチングが行えるようになった。図5
の実施例では細く絞った帯状の先端形状をもつエッチン
グノズル54に近接して送気ノズル57と排気ヘッド5
6を具備した構成を基本としている。図のようにこれら
の配置は真ん中にエッチングノズル54があることが好
ましい。送気ノズル57からHe、Ar、N2及びH2
などのガス58がウエーハに吹き付けられる。これを具
備することによって、図4で示した構造よりも積極的に
エッチングノズル54からでたガスを排気ヘッドに回収
することが可能になる。送気ノズル57のガスは半導体
ウエーハ55のエッチングによる温度上昇を抑えウエー
ハを冷却する重要な役割もある。図5ではエッチングノ
ズル部分における基本の構成を示したもので、実際は各
部品の形状やこれらを配置する角度等は実験的に最適に
なるよう変形できることは言うまでもない。以上、図4
と図5の実施例で示した様に本発明はエッチングノズル
の形状を帯状にすることによって構成されたエッチング
局部の構造が特徴である。ここで述べたエッチングノズ
ルにはビーム整形部が具備されていてもいなくてもよ
い。
Third Embodiment An etching nozzle according to another embodiment of the present invention and an example of a configuration around the etching nozzle will be described with reference to FIGS. The present etching nozzle will be described with reference to FIG. The present etching nozzle is fixed in a highly airtight manner by an active species gas supply pipe and a joint. In the embodiment of FIG. 4, the etching nozzle 44 has a narrow narrow band-shaped tip.
And a configuration in which an exhaust head 46 is provided in opposition thereto. The exhaust head 46 is evacuated by an exhaust pump. Therefore, most of the active species gas, the etching compound, and the like released onto the semiconductor wafer 45 are sucked and exhausted. With this structure, in the case of an etching gas that easily corrodes a metal such as a chlorine-based gas, the gas is suppressed from diffusing throughout the etching chamber. This has the effect of reducing the cost and lengthening the service life. Further, since the foreign matters such as the etching compound hardly remain on the wafer surface, the processing yield was improved. Since the floating gas does not stay on the semiconductor wafer for a long time, anisotropic etching can be performed using a mask. FIG.
In the embodiment, the air supply nozzle 57 and the exhaust head 5 are located in the vicinity of the etching nozzle 54 having a narrow band-shaped tip.
6 is basically provided. As shown, these arrangements preferably have an etching nozzle 54 in the middle. He, Ar, N2 and H2 from the air supply nozzle 57
Gas 58 is blown onto the wafer. By providing this, it becomes possible to collect the gas discharged from the etching nozzle 54 to the exhaust head more positively than the structure shown in FIG. The gas of the air supply nozzle 57 also has an important role of suppressing a temperature rise due to the etching of the semiconductor wafer 55 and cooling the wafer. FIG. 5 shows the basic configuration of the etching nozzle portion, and it goes without saying that the shape of each component and the angle at which these components are arranged can be changed experimentally to be optimal. FIG.
As shown in FIG. 5 and the embodiment of FIG. 5, the present invention is characterized by the structure of the local etching portion formed by making the shape of the etching nozzle into a band shape. The etching nozzle described here may or may not include the beam shaping unit.

【0008】実施例4 本発明によるエッチング装置により半導体ウエーハの裏
面を薄く削ってペレットに加工する製造方法の一実施例
を図6で説明する。半導体ウエーハは現在、Si、Ga
As及びInP等の材料結晶が主に使われているが、H
BT(ヘテロ構造接合型トランジスタ)を集積した高出
力増幅器の半導体素子回路61を持つGaAs結晶の半
導体ウエーハ65(a)は放熱特性の改善のため約30
ミクロンの厚さに薄くする必要があるので、ここでは半
導体ウエーハ65の裏面を薄くしてペレット63に加工
する製造方法の例を述べる。半導体ウエーハ65の表面
を接着テープ69に固定し、これを支持板68で補強す
る(b)。半導体ウエーハ65の裏面を本発明によるプ
ラズマエッチング装置を用いてエッチングする。プラズ
マエッチング装置のエッチングノズル64と先端のビー
ム整形部64−2及び半導体ウエーハ65の部分を
(c)に示す。エッチングノズル64の形状はこの例に
限定されるものではない。ウエーハ全面はウエーハ移動
機構により最適送りモードでエッチングされ、半導体ウ
エーハ65の裏面が無歪みで均一に加工される。エッチ
ングガスにはSiCl4と水素の混合ガスを用いる。こ
の後、半導体ウエーハ65上にはペレットを補強するた
めにAu系の金属層66が被着され、分離線62の所で
切断される(d)。接着テープ69を伸長、拡張させ、
半導体ウエーハのチップがペレットに分離される
(e)。これから分かるように本発明により裏面を薄く
する方法は、完全にドライプロセスであり、半導体ウエ
ーハを洗浄したり、張り付けて取り外しする工程が省略
でき、著しく工数を低減できる特徴がある。これは特に
割れやすい化合物半導体を極薄に加工する工程にとって
最適な処理法であり、従来に比して大幅な歩留り向上が
はかれる。また、エッチング工程中でも膜厚をモニタで
きるので、高精度の加工が達成できる特徴がある。な
お、半導体ウエーハ65の裏面はプロセス中にホトレジ
スト等の有機物で汚染されている場合が多いので、本発
明によるプラズマエッチング装置の中で最初に酸素ガス
を主体としたガスでこれを除去する工程を付加すること
ができる。以上、半導体ウエーハの裏面を薄く加工する
例をGaAsで述べたが、SiやInP等の結晶材料の
加工も同様に本発明のプラズマエッチング装置で行える
ことを付言する。
Embodiment 4 An embodiment of a manufacturing method for shaving the back surface of a semiconductor wafer thinly into a pellet by using an etching apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. Semiconductor wafers are currently available in Si, Ga
Material crystals such as As and InP are mainly used.
A GaAs semiconductor wafer 65 (a) having a semiconductor device circuit 61 of a high-power amplifier in which a BT (heterostructure junction transistor) is integrated has a size of about 30 to improve heat radiation characteristics.
Since it is necessary to reduce the thickness to a micron, an example of a manufacturing method in which the back surface of the semiconductor wafer 65 is thinned and processed into the pellet 63 will be described here. The surface of the semiconductor wafer 65 is fixed to an adhesive tape 69, which is reinforced by a support plate 68 (b). The back surface of the semiconductor wafer 65 is etched using the plasma etching apparatus according to the present invention. (C) shows the etching nozzle 64 of the plasma etching apparatus, the beam shaping part 64-2 at the tip and the semiconductor wafer 65. The shape of the etching nozzle 64 is not limited to this example. The entire surface of the wafer is etched in the optimum feed mode by the wafer moving mechanism, and the back surface of the semiconductor wafer 65 is uniformly processed without distortion. A mixed gas of SiCl4 and hydrogen is used as an etching gas. Thereafter, an Au-based metal layer 66 is applied on the semiconductor wafer 65 to reinforce the pellet, and is cut at the separation line 62 (d). Extend and expand the adhesive tape 69,
The semiconductor wafer chips are separated into pellets (e). As can be seen from the above description, the method of thinning the back surface according to the present invention is a completely dry process, and has a feature that the steps of cleaning or attaching and removing the semiconductor wafer can be omitted, and the number of steps can be significantly reduced. This is an optimal processing method particularly for a process of processing a compound semiconductor which is fragile to an extremely thin thickness, and can greatly improve the yield as compared with the conventional method. Further, since the film thickness can be monitored even during the etching step, there is a feature that high-precision processing can be achieved. Since the back surface of the semiconductor wafer 65 is often contaminated with an organic substance such as a photoresist during the process, a step of first removing this with a gas mainly containing oxygen gas in the plasma etching apparatus according to the present invention is required. Can be added. In the above, the example of processing the back surface of the semiconductor wafer thinly has been described with GaAs.

【0009】[0009]

【発明の効果】(1)エッチングノズルの形状と、この
周辺に配備した排気ヘッドおよび送気ガスの構成により
均一なビームを得ることができ、均一でかつ高速の半導
体ウエーハのエッチングが短時間で出来るようになっ
た。 (2)本発明の装置により半導体ウエーハの裏面の薄層
加工がドライプロセスでできるようになり、これによっ
て半導体ウエーハの洗浄工程や張り付けて取り外しする
工程が不要になり大幅な工程の短縮がはかれた。 (3)本方法によると結晶に加工歪みがないので、極め
て薄い厚さまで高歩留りで形成することができ、特に割
れやすい化合物半導体の裏面加工に有効であることがわ
かった。
(1) A uniform beam can be obtained by the configuration of the etching nozzle and the configuration of the exhaust head and the gas supply gas provided around the nozzle, and uniform and high-speed etching of the semiconductor wafer can be performed in a short time. I can do it. (2) The apparatus of the present invention enables the thin layer processing of the back surface of a semiconductor wafer to be performed by a dry process, thereby eliminating the need for a cleaning step of the semiconductor wafer or a step of attaching and removing the semiconductor wafer, thereby greatly reducing the number of steps. Was. (3) According to the present method, since the crystal has no processing distortion, it can be formed with a high yield to an extremely thin thickness, and it has been found that it is particularly effective for processing the back surface of a compound semiconductor which is easily broken.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1であるプラズマエッチング装
置の全体構成の概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram of an overall configuration of a plasma etching apparatus that is Embodiment 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施例1であるプラズマエッチング装
置のエッチングノズルの側面図。
FIG. 2 is a side view of an etching nozzle of the plasma etching apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例2である他のエッチングノズル
の側面図。
FIG. 3 is a side view of another etching nozzle which is Embodiment 2 of the present invention.

【図4】本発明の実施例3である別のエッチングノズル
の主要部の斜視図。
FIG. 4 is a perspective view of a main part of another etching nozzle which is Embodiment 3 of the present invention.

【図5】本発明の実施例3である別のエッチングノズル
の主要部の斜視図。
FIG. 5 is a perspective view of a main part of another etching nozzle that is Embodiment 3 of the present invention.

【図6】本発明の実施例4であるプラズマエッチング装
置を用いて半導体ウエーハの裏面を薄層化してペレット
に分割するまでの製造方法の主要工程における素子の側
面図。
FIG. 6 is a side view of an element in a main step of a manufacturing method from thinning a back surface of a semiconductor wafer to dividing into a pellet by using a plasma etching apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マイクロ波発振器 2…導波管 3…反応ガス供給管 4、24、34、44、54、64…エッチングノズル 5、25、45、55、65…半導体ウエーハ 6…プラズマ発生領域 7…試料移動機構 8、28…移動台 9…エッチング室 10…搬送室 11…試料交換室 12、22、32…結合部 13、23、33…活性種ガス供給管 14…ガス供給装置 15…搬送機構 16、26、46、56…排気ヘッド 17…排気装置及びガス処理装置 18…ゲートバルブ 19…ガス排気管 20…制御装置 21、61…半導体素子回路 24−1、34−1…絞り口 24−2、34−2、54−2、64−2…ビーム整形
部 27、47…排気口 29…ウエーハ保持部 34−3…調整部品 41、51…活性種ガス 49、59…排気ガス 57…送気ノズル 58…送気ガス 62…分離線 63…ペレット 66…金属層 69…接着テープ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microwave oscillator 2 ... Waveguide 3 ... Reactive gas supply pipe 4, 24, 34, 44, 54, 64 ... Etching nozzle 5, 25, 45, 55, 65 ... Semiconductor wafer 6 ... Plasma generation area 7 ... Sample Moving mechanism 8, 28 ... Moving table 9 ... Etching chamber 10 ... Transport chamber 11 ... Sample exchange chamber 12, 22, 32 ... Coupling part 13, 23, 33 ... Active species gas supply pipe 14 ... Gas supply device 15 ... Transport mechanism 16 , 26, 46, 56: Exhaust head 17: Exhaust device and gas processing device 18: Gate valve 19: Gas exhaust pipe 20: Control device 21, 61: Semiconductor element circuit 24-1, 34-1: Restriction port 24-2 , 34-2, 54-2, 64-2 ... Beam shaping unit 27, 47 ... Exhaust port 29 ... Wafer holding unit 34-3 ... Adjustment parts 41, 51 ... Active species gas 49, 59 ... Exhaust gas 57 ... Sending Gas nozzle 58 ... Gas supply gas 62 ... Separation line 63 ... Pellet 66 ... Metal layer 69 ... Adhesive tape

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Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料の表面および裏面をドライエッチン
グにより平坦化あるいは薄層化する加工において、プラ
ズマ室で発生した活性種ガスを活性種ガス供給管で導
き、エッチングノズルの先端からこのビームを試料に当
てて、部分的にエッチングし、試料を移動させながら、
試料全面にわたって所望の加工を行う装置であって、上
記、エッチングノズルにはビーム整形部あるいはビーム
整形部とビーム調整部品を具備して構成されていること
を特徴としたプラズマエッチング装置。
In a process of flattening or thinning the front and back surfaces of a sample by dry etching, an active species gas generated in a plasma chamber is guided by an active species gas supply pipe, and the beam is supplied from the tip of an etching nozzle to the sample. , And partially etch, while moving the sample,
An apparatus for performing desired processing over the entire surface of a sample, wherein the etching nozzle includes a beam shaping unit or a beam shaping unit and a beam adjusting component.
【請求項2】 前記エッチングノズルの先端における断
面形状は楕円、方形あるいは帯状であることを特徴とし
た請求項1記載のプラズマエッチング装置。
2. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the tip of the etching nozzle is an ellipse, a square, or a band.
【請求項3】 前記エッチングノズルの先端に対向させ
てガスを吸引するための排気ヘッドを配置してなる構成
を特徴とした請求項1と2記載のプラズマエッチング装
置。
3. The plasma etching apparatus according to claim 1, wherein an exhaust head for sucking a gas is arranged to face a tip of said etching nozzle.
【請求項4】 前記エッチングノズルの周辺には前記排
気ヘッドとHe、N2、Ar、H2等のガスを吹き付け
るための送気ノズルを配備した構成により試料の加工を
行うことを特徴とした請求項1、2、3記載のプラズマ
エッチング装置。
4. The processing of a sample is performed by using a configuration in which the exhaust head and an air supply nozzle for blowing a gas such as He, N2, Ar, or H2 are provided around the etching nozzle. The plasma etching apparatus according to any one of 1, 2, and 3.
【請求項5】 前記エッチングノズルの構成を多数個配
列して試料の加工を行うことを特徴とした請求項1、
2、3、4記載のプラズマエッチング装置。
5. A sample is processed by arranging a large number of said etching nozzles.
The plasma etching apparatus according to 2, 3, or 4.
【請求項6】 半導体ウエーハのエッチングにあたり、
請求項1、2、3、4、5記載のいずれかのプラズマエ
ッチング装置を用い、エッチングガスとしてハロゲン化
合物ガスまたはハロゲン化合物ガスを含む混合ガスによ
りプラズマ発生室で活性種ガスを発生させて半導体ウエ
ーハに導いてこれをエッチングする方法。
6. In etching a semiconductor wafer,
7. A semiconductor wafer using the plasma etching apparatus according to claim 1, wherein an active species gas is generated in a plasma generation chamber by a halogen compound gas or a mixed gas containing a halogen compound gas as an etching gas. How to etch this.
【請求項7】 前記半導体ウエーハはGaAs等の化合
物半導体であって、この基板結晶の加工において、エッ
チングガスとしてCl2、HCl、SiCl4、Br
2、HBr、BCl3、CCl4、CBrF3等を主体
とすることを特徴とした請求項6記載のエッチングする
方法。
7. The semiconductor wafer is a compound semiconductor such as GaAs. In processing the substrate crystal, Cl2, HCl, SiCl4, Br is used as an etching gas.
7. The etching method according to claim 6, wherein the etching mainly comprises HBr, BCl3, CCl4, CBrF3, or the like.
【請求項8】 前記半導体ウエーハはSiであって、こ
の基板結晶の加工において、エッチングガスとしてSF
6、NF3、CF4、C2F6、CCl4、CBrF3
等を主体とすることを特徴とした請求項6記載のエッチ
ングする方法。
8. The semiconductor wafer is made of Si, and in the processing of the substrate crystal, SF is used as an etching gas.
6, NF3, CF4, C2F6, CCl4, CBrF3
7. The etching method according to claim 6, wherein the etching is mainly performed.
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