晶片处理方法技术

一种晶片处理方法，配置用于对半导体晶片进行等离子处理的处理腔、用于在处理腔中产生等离子的装置和用于在其上承载半导体晶片以便对半导体晶片进行等离子处理的晶片平台，其中给晶片平台施加用于给半导体晶片施加偏置电压的高频电压和用于在半导体晶片和晶片平台之间产生电压差的直流电压，其中晶片平台可以改变为具有不同功能的晶片平台，以便处理半导体晶片。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造技术，尤其涉及晶片的温度控制，这种温度控制是在半导体制造装置中处理半导体晶片所需要的。
技术介绍
这些年来，通过半导体制造技术处理的晶片的直径变得越来越大，以至到8到12英寸的范围内。这是因为要增加从单个晶片获得的芯片数量以便减小制造成本。然而，结果是，这样的事实已经迫使半导体设备的制造者用巨大的投资来发展能够制造大直径晶片的装置。然而，一方面，鉴于与顺序生产线中其它装置的关系，在实际情况中，由于出现客户定购的所有装置并不总是那些能够处理大直径晶片的装置，因此需要设计、评估和生产用于客户希望的每个尺寸的晶片的新装置，导致半导体设备制造者任务繁重。此外，这些年来由于半导体芯片集成度的快速增加，需要的加工精度变得越来越严格，因此，处理过程中晶片温度的控制已经越来越重要了。例如，在需要高的纵横比的刻蚀工序中为了实现各向异性刻蚀，采用由有机聚合物保护侧壁的同时进行刻蚀的工序，但是在此工序中作为保护膜的有机聚合物的形成的程度随着温度变化。因此，如果处理中晶片的温度分布不均匀，侧壁上的保护膜的形成程度在晶片的表面内变得不均匀，结果，产生刻蚀形状不均匀的问题。此外，除了这样的事实，由于如上所述晶片的直径变得越来越大，使得输入晶片的热量越来越大，即，例如，在12英寸直径的晶片的生产线上刻蚀内层介质的工序中，施加给晶片的偏置功率高达3kW，因此，使晶片表面的温度分布均匀是一个非常重要的技术课题。顺便说一下，在等离子加工中，通过静电吸盘的方式使晶片被吸附并保持在平台上，在此平台处，为了确保晶片和平台之间的热传导，惯常使用引入用于热传导的气体(通常使用氦)来冷却的方法。此外，尽管静电吸盘的结构会随着装置的规格作各种变化，但是在一般的例子中，使用高热传导率的金属例如铝作为基层，它的外表面用厚度不大于大约1mm的陶瓷膜覆盖，使由外部温度调节单元控制的温度调节媒体流过基层以便调节温度。在此平台处，控制的温度范围根据使用的工艺而变化。对于用于支撑晶片的平台的温度来说，需要在宽范围例如从-40摄氏度到高达大约100摄氏度的高温范围内稳定地工作。即，已经提出严格的要求，以至于即使在从低温到高温的宽范围内将一些热量输入给等离子处理装置中的晶片平台，也应该在具有大直径的晶片上实现均匀的温度分布。顺便说一下，在实际静电吸盘结构中，总的来说，它从晶片的外周边伸出几毫米，因此，晶片外围附近的冷却不充分，是导致晶片表面温度分布恶化的主要原因。这样，传统上已经提出了几个将经过静电吸盘和晶片背侧表面之间的氦气引入的方法和其压力最佳化的想法。然而，在传统上提出的特定方法中，由于吸盘具有使具有特定尺寸的晶片最佳化的特定的结构，因此，必须整体上另外进行再设计静电吸盘和安装吸盘的装置的较低部分的结构。这样，工作效率已经非常低。应注意，作为传统例子，在JP-A-7-249586中公开了改进晶片表面上温度分布的方法，它公开了这样的结构，第一和第二气体通道，这两个通道在较低电极外围附近的外表面处和其内的多个位置处开口，双系统中的两个气体通道分别与第一和第二气体供应及排放装置连接，以便将氦气供应到彼此独立气体通道中来冷却半导体晶片。不确切地说，已经充分考虑了晶片处理功能的变化，在抑制成本方面产生了问题。即，在传统技术中，由于对于具有某种特定尺寸的晶片来说使结构最佳化，因此如果此结构用于具有不同尺寸的晶片就变得非常的不足，结果，产生了不能抑制成本升高的问题。此外，由于传统技术需要气体供应和排出装置，这些装置在晶片外围和晶片内围附近的位置之间彼此独立，改变晶片处理功能是复杂且昂贵的。此外，在传统的技术中，需要将流入到晶片外围附近的氦气的压力设定到高值，高达大约30乇，因此，静电吸盘的吸引力必须设定到与上述压力匹配的值。结果，成本进一步增加。这里估计会出现误吸引。极大地腐蚀了处理的晶片，因此，产生了由修复工作引起的负担变得更沉重的问题。即，不可避免地要增加吸引力。下面将参考图9和10对传统技术的固有问题作详细说明，图9显示了先有技术的用于处理8英寸晶片的晶片处理装置的例子，图10是用于处理12英寸晶片的晶片处理装置的例子。首先将说明图9所示的先有技术。在图9所示的装置中，将刻蚀气体引入真空室9，如图所示，通过调节在涡轮分子泵13的上部提供的阀门12的开启程度，将真空室9内的压力设定到适当的值。此外，平行的平面型上电极100位于真空室9的上部，并且与高频电源8连接，以便施加具有例如13.56MHz频率的高频电压来产生等离子体6，晶片1暴露于等离子体6以便对晶片1进行刻蚀。这里，在图9所示的情况中，晶片1的直径为8英寸，在形成于晶片平台上的凸部上设置晶片，凸部具有190mm的直径并且位于与上电极10相对的位置上。其上设置晶片的凸部直径比200mm(8英寸)的晶片1的直径小的原因是保护晶片平台40的外表面免受等离子体6的影响。在这种情况下，晶片平台40具有240mm的直径，由彼此钎焊的铝质下覆盖层42和基层41构成的部件构成，在其外表面上具有通过喷涂形成的由陶瓷作为主成份制成且厚1mm的介质膜21。晶片平台40借助于螺钉19固定到固定在法兰5上的绝缘部件7上，与真空室9电绝缘。在这种设置中，在220mm直径的位置处沿圆周设置12个螺钉19。在晶片平台40的中心形成引入氦气的通孔14，并且用陶瓷基座43覆盖晶片平台40以便保护其外周边。此外，同心温度调节槽15形成在晶片平台40中，并与引入口44和排出口45连通，引入口44和排出口45穿过法兰5和绝缘部件，并且通过它们将温度调节槽15连接到管线46、47。为了即使像-40摄氏度低温的冷却剂流过也能防止露水的出现，每个管线46、47都具有双管结构，内管线48、49真空隔热。这里应注意在离中心具有100mm距离的位置提供上述引入口44和排出口45。推杆50起到剥离附着到晶片平台40上的晶片1的作用，因此，它的构成是配合未示出的机械手和伸缩软管51的伸缩运动而上下运动。推杆50的数量是三个，位于50mm半径的位置上。然后，在高频电源20借助于绝缘连接部分18与法兰50电绝缘的条件下，将晶片平台40连接到高频电源20，因此，可以给其施加例如频率为800kHz的偏置电压。这样，为了进行各向异性刻蚀或增加刻蚀速度，使偏置电位作用于晶片1以便有效地引入离子，从而有可能增强刻蚀的进行。然而，由于离子注入产生热，如果将离子注入晶片，会将晶片加热到高温。因此，如上所述，使已经调节到预定温度的冷却剂从外部温度调节机构穿过形成在晶片40中的温度调节槽15。然而，即使在正常的刻蚀条件下，处理室或真空室9的压力也是低的，即不高于几个Pa。因此，晶片1和晶片平台40之间的热阻高，使得不能得到充分的冷却效果。这样，将具有相当高热传导性的惰性气体例如氦气通过通孔14引入到晶片1和晶片平台40之间，目的在于提高热传导性。应注意根据由连接到管线23的压力计测得的值，通过流速控制器25调节气体的压力。应注意为了防止晶片通过气体的压力从晶片平台40跑开，将直流电源22的直流电流施加给晶片平台40，以便静电吸附晶片1，所述气体压力设定在大约500Pa至3kPa的范围内。即，由于晶片1与等离子体接触，它保持与真空室9基本上一样的电位，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理晶片的方法，配置用于对半导体晶片进行等离子处理的处理腔、用于在处理腔中产生等离子的装置和用于在其上承载半导体晶片以便对半导体晶片进行等离子处理的晶片平台，给晶片平台施加用于给半导体晶片施加偏置电压的高频电压和用于在半导体晶片和晶片平台之间产生电压差的直流电压。

【技术特征摘要】
JP 2002-2-18 040373/20021.一种处理晶片的方法，配置用于对半导体晶片进行等离子处理的处理腔、用于在处理腔中产生等离子的装置和用于在其上承载半导体晶片以便对半导体晶片进行等离子处理的晶片平台，给晶片平台施加用于给半导体晶片施加偏置电压的高频电压和用于在半导体晶片和晶片平台之间产生电压差的直流电压。2.一种处理晶片的方法，配置用于对半导体晶片进行等离子处理的处理腔、用于在处理腔中产生等离子的装置和用于在其上承载半导体晶片以便对半导体晶片进行等离子处理的晶片平台，给晶片平台施加用于给半导体晶片施加偏置电压的高频电压和用于在半导体晶片和晶片平台之间产生电压差的直流电压，温度调节媒体流过形成在晶片平台中的温度调节槽，以便控制晶片平台的温度。3.如权利要求1或2所述的方法，其中监测半导体晶片的温度、温度调节媒体的温度和晶片平台的温度，以便控制晶片处理。4.如权利要求1所述的方法，其中晶片平台具有用于附着到晶片处理装置上的附着部分，在多个晶片平台之间，此附着部分通用，构成晶片平台以便将晶片平台改变为具有不同功能的晶片平台。5.如权利要求4所述的方法，其中为了在结构上安装具有不同功能的多个晶片平台中任何一个，构成的晶片平台，能从固定晶片平台的结构分离，在多个晶片平台之间，共用用于将晶片平台固定到该结构上的装置、需要在该结构和...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅野诚一郎，川原博宣，末広满，金井三郎，增田俊夫，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：JP[日本]