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隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，為了在有限的面積內(nèi)形成很多器件，技術(shù)正在向多層結(jié)構(gòu)發(fā)展，要想形成多層結(jié)構(gòu)，將形成比現(xiàn)有的更多的薄膜層，這時(shí)晶片背面也會(huì)堆積膜。如果在背面有膜的情況下進(jìn)行batch方式的潤(rùn)濕工序，背面的膜會(huì)脫落，污染晶片正面。特別是Cu如果受到全面污染，就會(huì)成為嚴(yán)重的問(wèn)題。 目前，在枯葉式設(shè)備中，冷卻晶片背面膜的方法是翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)晶片進(jìn)行蝕刻工藝的話，蝕刻均勻度最好在1%以下，但是，如果一面進(jìn)行工程，工程時(shí)間將增加一倍，為了減少工序時(shí)間，對(duì)在進(jìn)行頂面工序的同時(shí)進(jìn)行背面工序的方法進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
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圖1
圖1是一種300毫米枯葉式裝置的模擬圖，包括可以蝕刻晶片背面的噴嘴，晶片背面與噴嘴的距離約為1.5厘米，晶片固定為6艘，工藝進(jìn)行，主軸頭最多可旋轉(zhuǎn)2000RPM，使用的晶片是 300毫米。
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圖2
圖2是為晶片背面蝕刻制作的噴嘴，噴嘴由藥液噴射部分和DIW噴射部分各組成，藥液噴射孔直徑為0.7毫米，孔與孔之間的間距設(shè)計(jì)各不相同，孔的間距是根據(jù)300毫米晶片的面積設(shè)計(jì)的，實(shí)驗(yàn)中使用的晶片是SiaN4在硅晶片上沉積約2000A，用于蝕刻的 藥液使用HF 49%，為了提高蝕刻效果，藥液的溫度上升到60℃，?藥液的流量為1L/min，進(jìn)行了蝕刻評(píng)價(jià)，工藝中DIW為1L/min。 在蝕刻工藝中，為了提高均勻度，在晶片中央部分噴射氮?dú)?/span>，氮?dú)鈿怏w噴射3~30LPM，在最后階段的干燥過(guò)程中也噴射氮?dú)?，希望縮短干燥過(guò)程時(shí)間。
蝕刻工藝時(shí)間為30秒和60秒工藝，用30秒的工藝?yán)鋮s，觀察形態(tài)，修改噴嘴的形狀，最終評(píng)價(jià)用60秒的工藝?yán)鋮s，查看了蝕刻量和均勻度，SiaN4膜的蝕刻量約為每分鐘1000安以上，實(shí)驗(yàn)前后的結(jié)果測(cè)量是K- 用MAC公司的ST-6000測(cè)量了SiaN4膜的厚度，在晶片直徑方向上從3毫米內(nèi)到5毫米間測(cè)量了60點(diǎn)，了解了厚度的分布情況。
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圖3
實(shí)驗(yàn)首先制作了雙面蝕刻用噴嘴，調(diào)整藥液噴射噴嘴的間距和氮?dú)鈿怏w噴射量后進(jìn)行圖3，銀噴嘴中間噴射的氮?dú)怏w噴射量不同的SiaN4膜的蝕刻量和膜厚分布。圖3(a)是有11個(gè)藥液噴射孔的噴嘴，冷卻30秒的結(jié)果。蝕刻結(jié)果表明，在沒(méi)有藥液噴射孔的位置上，蝕刻不良，根據(jù)氮?dú)怏w量，中間部分的蝕刻量存在差異，氮?dú)鈿怏w噴射量為20LPM時(shí)，食角量的偏差為85 a，平均食角量為443A，均勻度為9.6%。圖3(b)是有13個(gè)藥液噴射孔的諾茲羅，冷卻30秒的結(jié)果，隨著氮?dú)怏w噴射量的變化，中間部分的食角量發(fā)生了變化，在食角量較小的部分添加了藥液噴射孔，增加了中間部分的食角量，氮?dú)怏w分射量為15LPM時(shí)，食死量偏差為42A，平均食死量為436A，均勻度為4.8%。
圖4是通過(guò)改變噴嘴中噴射藥液的孔的位置進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果。圖4(a)的結(jié)果是蝕刻60秒后的結(jié)果，食角量的偏差約為199A，平均食角量約為1052A， 均勻度約為9.5%，噴嘴中央噴射了30LPM氮?dú)?，但口感不均勻。圖4(b)的結(jié)果是，(a)的結(jié)果中，在食死量較小的位置添加一個(gè)藥液噴射孔，從噴嘴中心噴射氮?dú)怏w33LPM，從而提高食死量，平均識(shí)字量為1023A，體食角偏差為86A，均勻度為4.21%。噴嘴中藥液噴射孔的位置與蝕刻均勻度密切相關(guān)，位置調(diào)節(jié)可提高均勻度。
本研究確定藥液的流量和流速是冷卻晶片背面SiaN%膜的重要變量，另外，通過(guò)分析它們的相關(guān)性，達(dá)到了目標(biāo)食角量1000A和均勻度5%，在枯葉式系統(tǒng)中，可以了解晶片背面的蝕刻結(jié)果和噴嘴設(shè)計(jì)中需要考慮的事項(xiàng)。首先，根據(jù)晶片的位置，離心力的大小不同，所以藥液的噴射量必須不同。特別是300毫米晶片面積大，離心力的梯度很大。因此，不同位置與晶片接觸的藥液量和時(shí)間會(huì)有所不同，濕食方法根據(jù)與藥液接觸的時(shí)間，食角量會(huì)有所不同，所以要根據(jù)基板的面積和轉(zhuǎn)速控制噴嘴噴射的藥液量。第二，高溫的藥液比常溫的藥液反應(yīng)性高，因此細(xì)微的茶葉中的食死量也出現(xiàn)了顯著的差異。據(jù)認(rèn)為，晶片中央噴射氮?dú)怏w有兩種效果:降低藥液溫度，減少食角量，以及將藥液發(fā)送到邊框，通過(guò)控制前面提到的各種變量，制作了能使晶片背面冷卻的噴嘴，使SiaN的膜在60秒內(nèi)冷卻了1000A以上，得到了均勻度為4.21%的結(jié)果。