使用基板載具的混合激光與等離子體蝕刻晶圓切割的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了切割半導體晶圓的方法，每一晶圓具有多個集成電路。方法包括以下步驟：在半導體晶圓上方形成掩模，所述掩模由覆蓋及保護集成電路的層組成。半導體晶圓由基板載具支撐。隨后用激光劃線工藝圖案化掩模，以提供具有間隙的圖案化掩模，從而曝露半導體晶圓在集成電路之間的區(qū)域。隨后在由基板載具支撐時穿過圖案化掩模中的間隙蝕刻半導體晶圓，以切割集成電路。
【專利說明】使用基板載具的混合激光與等離子體蝕刻晶圓切割
[0001]背景
[0002]I)領域
[0003]本發(fā)明的實施例關于半導體處理的領域，更具體關于切割半導體晶圓的方法，每一晶圓上具有多個集成電路。
[0004]2)先前技術描述
[0005]在半導體晶圓處理中，在由硅或其他半導體材料組成的晶圓(亦稱為基板)上形成集成電路。大體而言，利用半導電的、導電的或者絕緣的各種材料層來形成集成電路。使用各種熟知的工藝摻雜、沉積且蝕刻這些材料，以形成集成電路。每一晶圓經處理以形成大量個別區(qū)域，所述個別區(qū)域含有稱為晶片(dice)的集成電路。
[0006]在集成電路形成工藝之后，晶圓經“切割”，以將各個管芯(die)與彼此分隔，以進行封裝或以未封裝的形式在較大的電路內使用。用于晶圓切割的兩個主要技術為劃線及鋸切。在使用劃線的情況下，將具有金剛石尖端的劃線器沿著預先形成的刻線在整個晶圓表面上移動。這些刻線沿著晶片之間的空間延伸。此等空間通常稱為“街道”。金剛石劃線器沿著街道在晶圓表面中形成較淺的劃痕。在(諸如)用輥施加壓力之后，晶圓沿著刻線分離。晶圓中的斷裂遵循晶圓基板的晶格結構。劃線可用于厚度為約10密耳(千分之一英寸)或小于10密耳的晶圓。對于較厚的晶圓而言，鋸切目前為用于切割的較佳方法。
[0007]在使用鋸切的情況下，以每分鐘較高轉速旋轉的具有金剛石尖端的鋸子與晶圓表面接觸且沿著街道鋸切晶圓。將晶圓安裝于諸如粘接性膜的支撐部件上，所述粘接性膜在膜框架間拉伸，且將鋸子重復地施加于垂直街道與水平街道兩者。劃線或者鋸切存在的一個問題在于碎片及半圓鑿可沿著晶片的切斷的邊緣形成。此外，裂縫可形成且從晶片的邊緣傳播至基板中且使得集成電路不工作。碎片及裂縫尤其為劃線存在的問題，因為正方形管芯或矩形管芯的僅一側可沿晶體結構的〈110〉方向劃線。因此，管芯的另一側裂開產生鋸齒狀的分隔線。由于碎片及裂縫，所以在晶圓上的晶片之間需要額外間隔，以防止損壞集成電路，例如，將碎片及裂縫維持在距實際的集成電路某一距離處。作為間隔要求的結果，標準尺寸的晶圓上形成不了那么多的晶片，且浪費了原本可用于電路系統(tǒng)的晶圓面積(real estate)。使用鋸子加劇半導體晶圓上面積的浪費。鋸子的刀片為約15微米厚。因而，為保證圍繞鋸子進行的切割的裂縫及其他損壞不損害集成電路，晶片中的每一晶片的電路系統(tǒng)通常必須分隔三百微米至五百微米。此外，在切割之后，每一管芯需要實質的清潔，以移除由鋸切工藝產生的顆粒及其他污染物。
[0008]亦已使用等離子體切割，但等離子體切割亦可能具有限制。舉例而言，妨礙等離子體切割的實施的一個限制可能為成本。用于圖案化抗蝕劑的標準光刻操作可能使得實施成本過高。可能妨礙等離子體切割的實施的另一限制為在沿著街道切割時通常遭遇的金屬(例如，銅)的等離子體處理可產生生產問題或產量限制。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的實施例包括切割半導體晶圓的方法，每一晶圓上具有多個集成電路。[0010]在實施例中，一種切割具有多個集成電路的半導體晶圓的方法包括以下步驟:在半導體晶圓上方形成掩模，所述掩模由覆蓋及保護集成電路的層組成。半導體晶圓由基板載具支撐。隨后用激光劃線工藝圖案化掩模，以提供具有間隙的圖案化掩模，從而曝露半導體晶圓在集成電路之間的區(qū)域。隨后在由基板載具支撐時穿過圖案化掩模中的間隙蝕刻半導體晶圓，以切割集成電路。
[0011]在實施例中，一種蝕刻反應器包括:腔室；感應耦合等離子體(ICP)源，所述ICP源定位于腔室上方；以及終端受動器，所述終端受動器用于將基板載具移動進出腔室。
[0012]在實施例中，一種用于切割包括多個集成電路的半導體晶圓的系統(tǒng)包括:工廠界面(factory interface);以及激光劃線設備,所述激光劃線設備與工廠界面稱接且容納激光器。系統(tǒng)亦包括等離子體蝕刻反應器，所述等離子體蝕刻反應器與工廠界面耦接。等離子體蝕刻反應器包括腔室及終端受動器，所述終端受動器用于將基板載具移動進出腔室。
[0013]附圖簡述
[0014]圖1圖不根據本發(fā)明的實施例的待切割的半導體晶圓的俯視圖。
[0015]圖2圖示根據本發(fā)明的實施例的待切割的半導體晶圓的俯視圖，所述待切割的半導體晶圓上形成有切割掩模。
[0016]圖3為表示根據本發(fā)明的實施例的切割包括多個集成電路的半導體晶圓的方法中的操作的流程圖。
[0017]圖4A圖示根據本發(fā)明的實施例在執(zhí)行切割半導體晶圓的方法期間對應于圖3的流程圖的操作302的包括多個集成電路的半導體晶圓的橫截面圖。
[0018]圖4B圖示根據本發(fā)明的實施例在執(zhí)行切割半導體晶圓的方法期間對應于圖3的流程圖的操作304的包括多個集成電路的半導體晶圓的橫截面圖。
[0019]圖4C圖示根據本發(fā)明的實施例在執(zhí)行切割半導體晶圓的方法期間對應于圖3的流程圖的操作308的包括多個集成電路的半導體晶圓的橫截面圖。
[0020]圖5圖示根據本發(fā)明的實施例在飛秒范圍相對較長脈沖時間內使用激光脈沖的效應。
[0021]圖6圖示根據本發(fā)明的實施例藉由使用相對于常規(guī)切割更窄的街道來實現的半導體晶圓上的壓實，所述常規(guī)切割可受限于最小寬度。
[0022]圖7圖示根據本發(fā)明的實施例的形式自由的集成電路布置，所述形式自由的集成電路布置相對于柵格對準方法允許更密集的封裝，因此每晶圓具有更多管芯。
[0023]圖8圖示根據本發(fā)明的實施例的用于激光及等離子體切割晶圓或基板的工具布局的框圖。
[0024]圖9圖示根據本發(fā)明的實施例的適合于在切割工藝期間支撐薄的晶圓的基板載具的平面圖。
[0025]圖1OA及圖1OB分別圖示根據本發(fā)明的實施例的用于處理由基板載具支撐的薄的晶圓或基板的終端受動器的平面圖及側視圖。
[0026]圖1OC及圖1OD分別圖示根據本發(fā)明的實施例的支撐基板載具(右側)的終端受動器(左側)的平面圖及側視圖。
[0027]圖1lA及圖1lB分別圖示根據本發(fā)明的實施例的用于處理由基板載具支撐的薄的晶圓或基板的捕獲環(huán)的平面圖及側視圖。[0028]圖1lC及圖1lD分別圖示根據本發(fā)明的實施例的容納支撐基板載具的終端受動器的捕獲環(huán)的平面圖及側視圖。
[0029]圖1lE圖示根據本發(fā)明的實施例的蝕刻腔室內部的終端受動器與捕獲環(huán)之間的切換的移動順序。
[0030]圖12A及圖12B分別圖示根據本發(fā)明的實施例的可與基板載具相容地一起使用的蝕刻陰極的平面圖及側視圖。
[0031]圖12C及圖12D分別圖示根據本發(fā)明的實施例的經裝配蝕刻陰極、蓋環(huán)及捕獲環(huán)的平面圖及側視圖。
[0032]圖12E圖示根據本發(fā)明的實施例的經裝配蝕刻陰極、蓋環(huán)、捕獲環(huán)及基板載具(僅框架)的平面圖。
[0033]圖13A及圖13B分別圖示根據本發(fā)明的實施例的用于保護支撐薄的晶圓或基板的基板載具的保護板的平面圖及側視圖。
[0034]圖13C及圖13D分別圖示根據本發(fā)明的實施例的經裝配蝕刻陰極、蓋環(huán)、捕獲環(huán)、基板載具及保護板的平面圖及側視圖。
[0035]圖14圖示根據本發(fā)明的實施例的蝕刻反應器的橫截面圖。
[0036]圖15圖示根據本發(fā)明的實施例的示例性計算機系統(tǒng)的框圖。
【具體實施方式】
[0037]本文描述了切割半導體晶圓的方法，每一晶圓上具有多個集成電路。在以下描述中，闡述了眾多具體細節(jié)，諸如用于薄的晶圓的基板載具、劃線及等離子體蝕刻條件及材料規(guī)范，以提供本發(fā)明的實施例的徹底理解。本領域普通技術人員將顯而易見可在不具有這些具體細節(jié)的情況下實踐本發(fā)明的實施例。在其他情況下，未詳細描述諸如集成電路制造的熟知方面，以免不必要地使本發(fā)明的實施例難以理解。此外，應理解諸圖中圖示的各種實施例為說明性的表示且未必按比例繪制。
[0038]涉及初始激光劃線及后續(xù)等離子體蝕刻的混合晶圓或基板切割工藝可經實施用于管芯切割。激光劃線工藝可用以清潔地移除掩模層、有機及無機介電層及元件層。激光蝕刻工藝隨后可在晶圓或基板曝露或部分蝕刻之后終止。隨后可采用切割工藝的等離子體蝕刻部分來蝕刻穿過晶圓或基板塊(諸如，穿過塊(bulk)單結晶硅)，以產生管芯或芯片切害I]。晶圓或基板可為薄的(例如，厚度為約100微米或小于100微米)晶圓或基板，且晶圓或基板可在切割工藝期間由基板載具支撐。
[0039]根據本發(fā)明的實施例，本文描述的為在切割工藝中的等離子體蝕刻期間移送、支撐及保護基板載具的設備及方法，所述基板載具由薄的晶圓帶及帶框組成。舉例而言，設備可用以支撐及保護膜及膜框架免受蝕刻氣體影響，所述膜及所述膜框架用以固持薄的硅晶圓。與集成電路(IC)封裝有關的制造工藝可能需要使減薄硅晶圓被支撐且被安裝于諸如管芯附接膜之類的膜上。在一個實施例中，管芯附接膜亦由基板載具支撐且用以將薄的硅晶圓粘接至基板載具。
[0040]常規(guī)的晶圓切割方法包括基于完全機械分離的金剛石鋸切割、初始激光劃線及后續(xù)金剛石鋸切割，或納秒或皮秒激光切割。對于薄的晶圓或基板切割(諸如，50微米厚的塊硅切割)而言，常規(guī)方法僅產生不良的工藝質量。當切割來自薄的晶圓或基板的管芯時可能面臨的挑戰(zhàn)中的一些挑戰(zhàn)可包括不同層之間的微裂縫形成或分層、無機介電層的碎片、保持嚴格的鋸口寬度控制或精確的燒蝕深度控制。本發(fā)明的實施例包括可用于克服以上挑戰(zhàn)中的一個或更多個挑戰(zhàn)的混合激光劃線與等離子體蝕刻管芯切割方法。
[0041]根據本發(fā)明的實施例，激光劃線及等離子體蝕刻的組合用以將半導體晶圓切割成個別化或經切割集成電路。在一個實施例中，基于飛秒的激光劃線用作基本上的(若非全部地)非熱工藝。舉例而言，基于飛秒的激光劃線可經局部化而無熱損壞區(qū)域或具有可以忽略的熱損壞區(qū)域。在實施例中，本文的方法用以切割具有超低介電常數膜的集成電路。在使用常規(guī)切割的情況下，可能需要將鋸子減速，以適應這樣的低介電常數膜。此外，半導體晶圓現通常在切割之前減薄。因而，在實施例中，掩模圖案化及使用基于飛秒的激光的部分晶圓劃線、后面接著等離子體蝕刻工藝的組合現為實用的。在一個實施例中，用激光直接書寫可消除對于光抗蝕劑層的光刻圖案化操作的需要且可用極少的成本來實施。在一個實施例中，穿過通孔型的硅蝕刻用以在等離子體蝕刻環(huán)境中完成切割工藝。
[0042]因此，在本發(fā)明的方面中，激光劃線及等離子體蝕刻的組合可用以將半導體晶圓切割成經切割集成電路。圖1圖示根據本發(fā)明的實施例的待切割的半導體晶圓的俯視圖。圖2圖示根據本發(fā)明的實施例的待切割的半導體晶圓的俯視圖，所述待切割的半導體晶圓上形成有切割掩模。
[0043]參閱圖1，半導體晶圓100具有多個區(qū)域102，所述多個區(qū)域102包括集成電路。區(qū)域102由垂直的街道104及水平的街道106分隔。街道104及街道106為半導體晶圓的不含有集成電路的區(qū)域且設計為切割晶圓的位置。本發(fā)明的一些實施例涉及使用組合激光劃線與等離子體蝕刻技術，以沿著街道穿過半導體晶圓切割溝槽，以使得晶片被分隔成各個芯片或管芯。由于激光劃線與等離子體蝕刻工藝兩者皆為與晶體結構定向無關的，故待切割的半導體晶圓的晶體結構可對于實現穿過晶圓的垂直溝槽不重要。
[0044]參閱圖2，半導體晶圓100具有沉積于所述半導體晶圓100上的掩模200。在一個實施例中，以常規(guī)方式沉積掩模，以實現約4-10微米厚的層。用激光劃線工藝圖案化掩模200及半導體晶圓100的部分，以沿著街道104及街道106界定將切割半導體晶圓100的位置(例如，間隙202及間隙204)。半導體晶圓100的集成電路區(qū)域由掩模200覆蓋及保護。掩模200的區(qū)域206定位成使得在后續(xù)蝕刻工藝期間，集成電路未因為蝕刻工藝而降解。水平間隙204及垂直間隙202在區(qū)域206之間形成，以界定將在蝕刻工藝期間被蝕刻的區(qū)域，以最終切割半導體晶圓100。
[0045]圖3為表示根據本發(fā)明的實施例，切割包括多個集成電路的半導體晶圓的方法中的操作的流程圖300。圖4A至圖4C圖示根據本發(fā)明的實施例在執(zhí)行切割半導體晶圓的方法期間對應于流程圖300的操作的包括多個集成電路的半導體晶圓的橫截面圖。
[0046]參閱流程圖300的操作302及相應的圖4A，掩模402形成于半導體晶圓或基板404上方。掩模402由層組成，所述層覆蓋及保護形成于半導體晶圓404的表面上的集成電路406。掩模402亦覆蓋形成于集成電路406中的每一集成電路406之間的介入街道407。半導體晶圓或基板404由基板載具414支撐。
[0047]在實施例中，基板載具414包括由帶環(huán)圍繞的背襯帶層，所述背襯帶層的部分在圖4A中圖不為414。在一個此種實施例中，半導體晶圓或基板404設置于管芯附接膜416上，所述管芯附接膜416設置于基板載具414上，如圖4A中所示。[0048]根據本發(fā)明的實施例，形成掩模402的步驟包括以下步驟:形成層，所述層諸如(但不限于)光抗蝕劑層或I線圖案化層。舉例而言，諸如光抗蝕劑層的聚合物層可由原本適用于光刻工藝的材料組成。在一個實施例中，光抗蝕劑層由正光抗蝕劑材料組成，所述正光抗蝕劑材料諸如(但不限于)248納米(nm)抗蝕劑、193nm抗蝕劑、157nm抗蝕劑、極端紫外線(EUV)抗蝕劑或具有鄰迭氮萘醌(diazonaphthoquinine)敏化劑的酹醒樹脂基質。在另一實施例中，光抗蝕劑層由負光抗蝕劑材料組成，所述負光抗蝕劑材料諸如(但不限于)聚順式異戊二烯及聚乙烯肉桂酸酯。
[0049]在實施例中，半導體晶圓或基板404由適合耐受制造工藝的材料組成，可將半導體處理層適合地設置于所述材料上。舉例而言，在一個實施例中，半導體晶圓或基板404由基于IV族的材料組成，所述基于IV族的材料諸如(但不限于)結晶硅、鍺或硅/鍺。在特定實施例中，提供半導體晶圓404的步驟包括以下步驟:提供單晶硅基板。在特定實施例中，單晶硅基板摻雜有雜質原子。在另一實施例中半導體晶圓或基板404由II1-V族材料組成，所述II1-V族材料諸如用于發(fā)光二極體(LED)的制造的II1-V族材料基板。
[0050]在實施例中，半導體晶圓或基板404的厚度為約100微米或小于100微米。舉例而言，在一個實施例中，塊單結晶硅基板在被添加至管芯附接膜416之前從背側減薄。減薄可藉由背側研磨工藝執(zhí)行。在一個實施例中，塊單結晶硅基板減薄至厚度為處于約50-100微米范圍內。重要的是注意到，在實施例中，在激光燒蝕與等離子體蝕刻切割工藝之前執(zhí)行減薄。在實施例中，管芯附接膜416 (或能夠將減薄或薄的晶圓或基板接合至基板載具414的任何適合替代物)的厚度為約20微米。
[0051]在實施例中，半導體晶圓或基板404具有設置于所述半導體晶圓或基板404上或所述半導體晶圓或基板404中的半導體器件的陣列，作為集成電路406的部分。此等半導體器件的實例包括(但不限于)在硅基板中制造且在介電層中包住的存儲器器件或互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶體管。多個金屬互連可形成于器件或晶體管上方及周圍介電層中，且多個金屬互連可用以電氣耦接所述器件或晶體管，以形成集成電路406。組成街道407的材料可與用以形成集成電路406的那些材料類似或相同。舉例而言，街道407可由介電材料層、半導體材料層及金屬化層組成。在一個實施例中，街道407中的一個或更多個街道407包括類似于集成電路406的實際元件的測試元件。
[0052]參閱流程圖300的操作304及相應的圖4B，用激光劃線工藝圖案化掩模402，以提供具有間隙410的圖案化掩模408，從而曝露半導體晶圓或基板404在集成電路406之間的區(qū)域。在一個此種實施例中，激光劃線工藝為基于飛秒的激光劃線工藝。因而，激光劃線工藝用以移除最初形成于集成電路406之間的街道407的材料。根據本發(fā)明的實施例，用激光劃線工藝圖案化掩模402的步驟包括以下步驟:使溝槽412部分地形成到半導體晶圓404在集成電路406之間的區(qū)域之中，如圖4B中所示。
[0053]在實施例中，用激光劃線工藝圖案化掩模406的步驟包括以下步驟:使用具有處于飛秒范圍內的脈沖寬度的激光。具體而言，具有可見光譜加上紫外線(UV)及紅外線(IR)范圍(統(tǒng)稱為寬頻光譜)的波長的激光器可用以提供基于飛秒的激光，亦即具有量級為飛秒(10_15秒)的脈沖寬度的激光。在一個實施例中，燒蝕不與波長相關或基本上不是波長相關，因此適合于諸如掩模402的膜的復合膜、街道407及可能地半導體晶圓或基板404的部分。
[0054]圖5圖示根據本發(fā)明的實施例使用飛秒范圍內的激光脈沖相對于較長頻率的效果。參閱圖5，藉由使用具有處于飛秒范圍內的脈沖寬度(例如，在飛秒處理通孔500C的情況下為最小損壞至無損壞502C)，相對于較長脈沖寬度的激光(例如，在皮秒處理通孔500B的情況下的損壞502B及在納秒處理通孔500A的情況下的顯著損壞502A)減輕或消除了熱損壞問題。在形成通孔500C期間消除或減輕損壞可歸因于缺乏低能量的重新耦合(如基于皮秒的激光燒蝕所示)或熱平衡(如基于納秒的激光燒蝕所示)，如圖5中所示。
[0055]諸如脈沖寬度的激光參數選擇可對于開發(fā)成功的激光劃線及切割工藝十分關鍵，所述成功的激光劃線及切割工藝最小化碎片、微裂縫及分層，以實現清潔的激光劃線切口。激光劃線切口愈清潔，可愈平穩(wěn)地執(zhí)行蝕刻工藝，以進行最終管芯切割。在半導體器件晶圓中，不同材料類型(例如，導體、絕緣體、半導體)及厚度的許多功能層通常設置于所述半導體器件晶圓上。此等材料可包括(但不限于)諸如聚合物的有機材料、金屬或諸如二氧化硅及氮化硅之類的無機介電質。
[0056]相比之下，若在涉及(例如)無機介電質、有機介電質、半導體或金屬中的兩者或兩者以上的堆迭結構中選擇非最佳的激光參數，則激光燒蝕工藝可產生分層問題。舉例而言，激光穿透高能帶隙能量介電質(諸如，具有約9eV能帶隙的二氧化硅)而無可量測的吸收。然而，激光能量可在下層金屬層或硅層中被吸收，從而造成金屬層或硅層顯著汽化。汽化可產生高壓使覆蓋的二氧化硅介電層升離(lift-off)且潛在地引起嚴重的層間分層及微裂縫。在實施例中，盡管基于皮秒的激光輻照工藝在復合堆迭中產生微裂縫及分層，但基于飛秒的激光輻照工藝已表明不會產生相同材料堆迭的微裂縫或分層。
[0057]為了能夠直接燒蝕介電層，可需要發(fā)生介電材料的離子化，以使得所述介電材料藉由強烈地吸收光子而表現為類似于導電材料。所述吸收可在最終燒蝕介電層之前阻擋大部分激光能量穿透下層硅層或金屬層。在實施例中，無機介電質的離子化在激光強度高到足以在無機介電材料中弓I發(fā)光子離子化及沖擊離子化時是可行的。
[0058]根據本發(fā)明的實施例，適合的基于飛秒的激光工藝的特征在于通常在各種材料中產生非線性相互作用的高峰值強度(輻照度)。在一個此種實施例中，飛秒激光源具有約處于10飛秒至500飛秒范圍內的脈沖寬度，但脈沖寬度較佳地處于100飛秒至400飛秒范圍內。在一個實施例中，飛秒激光源具有約處于1570納米至200納米范圍內的波長，但波長較佳地處于540納米至250納米范圍內。在一個實施例中，激光器及相應光學系統(tǒng)在工作表面處提供約處于3微米至15微米范圍內的焦斑，但焦斑較佳地約處于5微米至10微米范圍內。
[0059]工作表面處的空間束分布(profile)可為單一模式(高斯型)或具有成形的頂帽分布。在實施例中,激光源具有約處于200kHz至IOMHz范圍內的脈沖重復率，但脈沖重復率較佳地約處于500kHz至5MHz范圍內。在實施例中，激光源在工作表面處輸送約處于0.5 μ J至100 μ J范圍內的脈沖能量，但脈沖能量較佳地約處于IuJ至5yJ范圍內。在實施例中，激光劃線工藝沿著工件表面以約處于500mm/秒至5m/秒范圍內的速度執(zhí)行，但速度較佳地約處于600mm/秒至2m/秒范圍內。
[0060]劃線工藝可僅執(zhí)行單次或執(zhí)行多次，但在實施例中，較佳地為執(zhí)行1-2次。在一個實施例中，工件中的劃線深度約處于5微米至50微米深的范圍內，劃線深度較佳地約處于10微米至20微米深的范圍內?？梢越o定脈沖重復率在一系列單一脈沖中或者一系列脈沖串中應用激光。在實施例中，所產生的激光束的鋸口寬度約處于在元件/硅界面處量測的2微米至15微米范圍內，但在硅晶圓劃線/切割時鋸口寬度較佳地約處于6微米至10微米范圍內。
[0061]可選擇具有益處及優(yōu)點的激光參數，所述益處及優(yōu)點諸如提供足夠高的激光強度，以實現無機介電質(例如，二氧化硅)的離子化且足以最小化在直接燒蝕無機介電質之前由下層損壞所引起的分層及碎片。另外，可選擇參數為工業(yè)應用提供有意義的工藝產量，同時具有精確受控的燒蝕寬度(例如，鋸口寬度)及深度。如以上所述，與基于皮秒的激光燒蝕工藝及基于納秒的激光燒蝕工藝相比較，基于飛秒的激光更適合于提供此等優(yōu)點。然而，甚至在基于飛秒的激光燒蝕的光譜中，某些波長可比其他波長提供更佳的性能。舉例而言，在一個實施例中，具有較接近或處于UV范圍內波長的基于飛秒的激光工藝比具有較接近或處于IR范圍內波長的基于飛秒的激光工藝提供更清潔的燒蝕工藝。在特定的此種實施例中，適合于半導體晶圓或基板劃線的基于飛秒的激光工藝基于具有約小于或等于540納米的波長的激光。在特定的此種實施例中，使用具有約小于或等于540納米的波長的激光的約小于或等于400飛秒的脈沖。然而，在替代性實施例中，使用雙重激光波長(例如，IR激光及UV激光的組合)。
[0062]參閱流程圖300的任選的操作306，根據本發(fā)明的實施例，用保護板覆蓋基板載具的部分。下文結合圖13A至圖13D更詳細地描述此保護板。在一個實施例中，下文亦結合圖13A至圖13D更詳細地描述保護板使半導體晶圓或基板404的至少一部分曝露。在特定實施例中，在激光劃線工藝后但在等離子體蝕刻工藝之前實施保護板，如流程圖300中所示。然而，在另一特定實施例中，在激光劃線工藝與等離子體蝕刻工藝兩者之前實施保護板。
[0063]參閱流程圖300的操作308及相應的圖4C，穿過圖案化掩模408中的間隙410蝕刻半導體晶圓或基板404，以切割集成電路406。根據本發(fā)明的實施例，蝕刻半導體晶圓404的步驟包括以下步驟:蝕刻用激光劃線工藝形成的溝槽412，以最終蝕刻完全穿過半導體晶圓或基板404,如圖4C中所不。
[0064]在實施例中，蝕刻半導體晶圓或基板404的步驟包括以下步驟:使用等離子體蝕刻工藝。在一個實施例中，使用穿過硅通孔型的蝕刻工藝。舉例而言，在特定實施例中，半導體晶圓或基板404的材料的蝕刻速率大于每分鐘25微米。超高密度等離子體源可用于管芯切割工藝的等離子體蝕刻部分。適合執(zhí)行此等離子體蝕刻工藝的處理腔室的實例為可購自 Applied Materials (Sunnyvale, CA, USA)的 Applied Centura ⑧ Silvia? 蝕刻系統(tǒng)。Applied Centura? Silvia?蝕刻系統(tǒng)組合電容性RFf禹合與感應性RFf禹合,此舉給出比僅用電容性耦合可能的情況對離子密度及離子能量更加獨立的控制，甚至具有由磁性增強提供的改良。所述組合實現離子密度從離子能量有效地去耦，以便實現相對較高密度的等離子體，甚至在很低壓力下亦不具有高的、具有潛在損壞性的DC偏壓電平。如此產生了特別寬的工藝窗口。然而，可使用能夠蝕刻硅的任何等離子體蝕刻腔室。在示例性實施例中，深的硅蝕刻用來以比常規(guī)硅蝕刻速率高約40%的蝕刻速率來蝕刻單結晶硅基板或晶圓404，同時維持基本上精確的分布控制及幾乎不含小滲穴的側壁。在特定實施例中，使用穿過硅通孔型的蝕刻工藝。所述蝕刻工藝基于從反應性氣體產生的等離子體，所述反應性氣體通常為氟基氣體，諸如，SF6, C4F8, CHF3、XeF2或能夠以相對迅速的蝕刻速率蝕刻硅的任何其他反應氣體。
[0065]在實施例中，切割可進一步包括管芯附接膜416的圖案化。在一個實施例中，藉由諸如(但不限于)激光燒蝕、干式蝕刻或濕式蝕刻的技術來圖案化管芯附接膜416。在實施例中，在切割工藝的激光劃線與等離子體蝕刻部分之后依順序圖案化管芯附接膜416，以提供管芯附接膜部分418，如圖4C中所示。在實施例中，在切割工藝的激光劃線與等離子體蝕刻部分之后移除圖案化掩模408，亦如圖4C中所示?？稍趫D案化管芯附接膜416之前、期間或之后移除圖案化掩模408。在實施例中，在半導體晶圓或基板404由基板載具414支撐時蝕刻半導體晶圓或基板404。在實施例中，亦在管芯附接膜416設置于基板載具414上時圖案化管芯附接膜416。
[0066]因此，再次參閱流程圖100及圖2A至圖2C，晶圓切割可藉由初始激光燒蝕穿過掩模、穿過晶圓街道(包括金屬化)且部分地燒蝕進入硅基板中來預成形?？稍陲w秒范圍內選擇激光脈沖寬度。隨后可藉由后續(xù)穿過硅深處的等離子體蝕刻來完成管芯切割。此外，執(zhí)行管芯附接膜的經曝露部分的移除，以提供經切割集成電路，每個所述經切割集成電路上具有管芯附接膜的部分。隨后可從基板載具414移除包括管芯附接膜部分的各個集成電路，如圖4C中所示。在實施例中，從基板載具414移除經切割集成電路，以進行封裝。在一個此種實施例中，圖案化管芯附接膜418保留在每一集成電路的背側上且被包括在最終封裝中。然而，在另一實施例中，在切割工藝期間或在切割工藝之后移除圖案化管芯附接膜414。
[0067]再次參閱圖4A至圖4C，多個集成電路406可藉由街道407分隔，所述街道407的寬度為約10微米或小于10微米。至少部分地歸因于激光的嚴格的分布控制，使用激光劃線方法(諸如，基于飛秒的激光劃線方法)可在集成電路的布局中實現此壓實。舉例而言，圖6圖示根據本發(fā)明的實施例藉由使用相對于常規(guī)切割更窄的街道來實現的半導體晶圓或基板上的壓實，所述常規(guī)切割受限于最小寬度。
[0068]參閱圖6，藉由使用相對于常規(guī)切割更窄的街道(例如，在布局602中寬度為約10微米或小于10微米)來實現半導體晶圓上的壓實，所述常規(guī)切割可限于最小寬度(例如，在布局600中寬度為約70微米或大于70微米)。然而，應理解，即使藉由基于飛秒的激光劃線工藝可實現，亦不可能始終希望將街道寬度減小至小于10微米。舉例而言，一些應用可能需要街道寬度為至少40微米，以在分隔集成電路的街道中制造虛擬元件或測試元件。
[0069]再次參閱圖4A至圖4C，多個集成電路406可以不受限制的布局布置于半導體晶圓或基板404上。舉例而言，圖7圖示形式自由的集成電路布置，所述形式自由的集成電路布置允許更密集的封裝。根據本發(fā)明的實施例，更密集的封裝相對于柵格對準方法可提供每晶圓更多的管芯。參閱圖7，形式自由的布局(例如，半導體晶圓或基板702上的不受限制的布局)允許更密集的封裝，因此相對于柵格對準方法(例如，半導體晶圓或基板700上的受限制布局)每晶圓具有更多管芯。在實施例中，激光燒蝕與等離子體蝕刻切割工藝的速度與管芯尺寸、布局或街道的數目無關。
[0070]單一工藝工具可經配置以執(zhí)行混合激光燒蝕與等離子體蝕刻切割工藝中的操作中的許多操作或所有操作。舉例而言，圖8圖示根據本發(fā)明的實施例，用于激光及等離子體切割晶圓或基板的工具布局的框圖。
[0071]參閱圖8，工藝工具800包括工廠界面802 (FI)，所述工廠界面802具有與所述工廠界面802耦接的多個裝卸機構(load lock) 804。群集工具806與工廠界面802耦接。群集工具806包括一個或更多個等離子體蝕刻腔室，諸如等離子體蝕刻腔室808。激光劃線設備810亦耦接至工廠界面802。在一個實施例中，工藝工具800的整體占據面積可為約3500毫米(3.5米)乘約3800毫米(3.8米)，如圖8中所示。
[0072]在實施例中，激光劃線設備810容納基于飛秒的激光?；陲w秒的激光可適合于執(zhí)行混合激光與蝕刻切割工藝的激光燒蝕部分，諸如上文所述的激光燒蝕工藝。在一個實施例中，可移動平臺亦被包括在激光劃線設備800中，所述可移動平臺經配置用于將晶圓或基板(或所述晶圓或基板的載具)相對于基于飛秒的激光移動。在特定實施例中，基于飛秒的激光亦可移動。在一個實施例中，激光劃線設備810的整體占據面積可為約2240毫米乘約1270毫米，如圖8中所示。
[0073]在實施例中，一個或更多個等離子體蝕刻腔室808經配置用于穿過圖案化掩模中的間隙蝕刻晶圓或基板，以切割多個集成電路。在一個此種實施例中，一個或更多個等離子體蝕刻腔室808經配置以執(zhí)行深的硅蝕刻工藝。在特定實施例中，一個或更多個等離子體蝕刻腔室 808 為可購自 Applied Materials (Sunnyvale, CA, USA)的 Applied Centur l RSilvia?蝕刻系統(tǒng)。蝕刻腔室可特定設計為用于深的硅蝕刻，所述深的硅蝕刻用以產生容納于單結晶硅基板或晶圓上或單結晶硅基板或晶圓中的經切割集成電路。在實施例中，高密度等離子體源包括在等離子體蝕刻腔室808中，以促進高的硅蝕刻速率。在實施例中，多于一個蝕刻腔室被包括在工藝工具800的群集工具806部分中，以實現切割工藝的高制造產量。
[0074]工廠界面802可為介接于具有激光劃線設備810的外部制造設施與群集工具806之間的適合大氣端口。工廠界面802可包括具有手臂或葉片的機器人，以將晶圓(或所述晶圓的載具)從儲存單元(諸如，前開式晶圓盒(front opening unified pod))移送至群集工具806或者激光劃線設備810中或上述兩者中。
[0075]群集工具806可包括適合于執(zhí)行切割方法中的功能的其他腔室。舉例而言，在一個實施例中，包括沉積腔室812，以代替額外蝕刻腔室。沉積腔室812可經配置用于在激光劃線晶圓或基板之前在晶圓或基板的器件層上或上方的掩模沉積。在一個此種實施例中，沉積腔室812適合于沉積光抗蝕劑層。在另一實施例中，包括濕/干站814，以代替額外蝕刻腔室。濕/干站可適合于在基板或晶圓的激光劃線與等離子體蝕刻切割工藝之后清潔殘留物及碎屑或移除掩模。在實施例中，計量站亦被包括作為工藝工具800的組件。
[0076]在本發(fā)明的方面中，薄的基板(例如，厚度為約100微米或小于100微米)容納于混合激光燒蝕與等離子體蝕刻切割工藝中。在一個此種實施例中，薄的基板被支撐于基板載具上。舉例而言，圖9圖示根據本發(fā)明的實施例的適合于在切割工藝期間支撐薄的晶圓的基板載具的平面圖。
[0077]參閱圖9，基板載具900包括由帶環(huán)904圍繞的背襯帶層902。諸如薄的晶圓或基板的晶圓或基板906由基板載具900的背襯帶902支撐。在一個實施例中，晶圓或基板906藉由管芯附接膜附接至背襯帶902。在一個實施例中，帶環(huán)904由不銹鋼組成。
[0078]在實施例中，切割工藝可容納于系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)經尺寸調整以接收諸如基板載具900的基板載具。在一個此種實施例中，諸如系統(tǒng)800的系統(tǒng)可容納薄的晶圓框架，而不影響系統(tǒng)占據面積，所述系統(tǒng)占據面積經尺寸調整以容納未由基板載具支撐的基板或晶圓。在一個實施例中，系統(tǒng)800經尺寸調整以容納直徑為300毫米的晶圓或基板。相同系統(tǒng)可容納約380毫米寬度乘380毫米長度的晶圓載具，如圖9中所示。
[0079]在本發(fā)明的方面中，在切割工藝期間基板載具容納于蝕刻腔室中。在實施例中，包括基板載具上的薄的晶圓或基板的總成經受等離子體蝕刻反應器而不影響(例如，蝕刻)膜框架(例如，帶環(huán)904)及膜(例如，背襯帶902)。此外，本發(fā)明的方面解決在蝕刻工藝期間移送及支撐由組合膜與膜框架(基板載具)支撐的晶圓或基板的問題。本發(fā)明的實施例可包括使用機器人終端受動器、捕獲環(huán)或保護板，下文描述所述機器人終端受動器、所述捕獲環(huán)或所述保護板的實例。
[0080]終端受動器可用以在切割工藝的蝕刻部分期間容納基板載具。舉例而言，圖1OA及圖1OB分別圖示根據本發(fā)明的實施例的用于處理由基板載具支撐的薄的晶圓或基板的終端受動器的平面圖及側視圖。
[0081]參閱圖1OA及圖10B，用于處理基板載具的終端受動器1000 (例如，機器人葉片)包括用于X-Y方向支撐的支撐邊緣1002、用于X方向的支撐的支撐邊緣1004及用于Z方向的支撐的支撐表面1006。亦包括校準環(huán)或準心環(huán)1008。圖1OC及圖1OD分別圖示根據本發(fā)明的實施例的支撐基板載具(右側)的終端受動器(左側)的平面圖及側視圖。
[0082]參閱圖1OC及圖10D，圖示支撐諸如上文所述的基板載具900的基板載具的終端受動器1000。在實施例中，機器人終端受動器1000在低氣壓(真空)下移送進出蝕刻反應器期間支撐膜框架總成(例如，基板載具900)。終端受動器1000包括沿X-Y-Z軸在重力的輔助下支撐基板載具的特征結構。終端受動器1000亦包括將終端受動器相對于處理工具的圓形特征結構(例如，蝕刻陰極中心或圓形硅晶圓的中心)校準及居中的特征結構。
[0083]捕獲環(huán)可用以在切割工藝的蝕刻部分期間容納基板載具。舉例而言，圖1lA及圖1lB分別圖示根據本發(fā)明的實施例的用于處理由基板載具支撐的薄的晶圓或基板的捕獲環(huán)的平面圖及側視圖。
[0084]參閱圖1lA及圖11B，捕獲環(huán)1100包括用于支撐基板載具的接收區(qū)域1102。框架1104圍繞接收區(qū)域1102?？蚣芸砂ㄟm合于移送工藝的特征結構，諸如銷接收特征結構1106 (例如，與孔相對的部分槽)及槽1108。捕獲環(huán)可經尺寸調整以將基板載具從機器人終端受動器移送至等離子體反應器。舉例而言，圖1lC及圖1lD分別圖示根據本發(fā)明的實施例的容納支撐基板載具的終端受動器的捕獲環(huán)的平面圖及側視圖。參閱圖1lC及圖11D，捕獲環(huán)1100容納終端受動器1000，所述終端受動器1000在槽1108中支撐基板載具900。
[0085]在實施例中，捕獲環(huán)1100可在基板載具的外邊緣上支撐膜框架或基板載具，且將基板載具移送離開機器人終端受動器且移送至蝕刻陰極上。因此，捕獲環(huán)1100經成形以從背側及外邊緣處理膜框架或基板載具而不干擾機器人終端受動器。在一個實施例中，所述方法向被支撐的薄的晶圓或基板提供很少機械應力至無機械應力。作為實例，圖1lE圖示根據本發(fā)明的實施例的蝕刻腔室內部的終端受動器與捕獲環(huán)之間的切換的移動順序。
[0086]參閱圖11E，位置I圖示有負載的終端受動器1000，所述有負載的終端受動器1000支撐基板載具900且定位于空的捕獲環(huán)1100上方。位置2圖示空的終端受動器1000，所述空的終端受動器1000定位于現支撐基板載具900的負載的捕獲環(huán)1100下方。因此在實施例中，將基板載具900從終端受動器1000移送至捕獲環(huán)1100藉由將捕獲環(huán)1100自終端受動器1000下方的位置(例如，位置I)移動至終端受動器1000上方的位置(例如，位置2)來執(zhí)行。
[0087]蝕刻陰極可經尺寸調整以在切割工藝的蝕刻部分期間容納基板載具。舉例而言，圖12A及圖12B分別圖示根據本發(fā)明的實施例的與基板載具一起使用的相容蝕刻陰極的平面圖及側視圖。
[0088]參閱圖12A及圖12B，蝕刻陰極1200由單一主體組成，所述單一主體包括外部較薄環(huán)部分1202及內部較厚圓柱形部分1204。蝕刻陰極1200可包括適合于移送工藝的特征結構，諸如銷接收特征結構1206(例如，與部分槽相對的孔)。在一個實施例中，蝕刻陰極1200受熱控制。在一個實施例中，蝕刻陰極1200既導電又導熱，且蝕刻陰極1200包括抗蝕刻介電涂層。
[0089]蓋環(huán)可與蝕刻陰極1200耦接，以支撐捕獲環(huán)且將捕獲環(huán)與蝕刻陰極1200的外部較薄環(huán)部分1202間隔開。舉例而言，圖12C及圖12D分別圖示根據本發(fā)明的實施例的經組裝的蝕刻陰極、蓋環(huán)及捕獲環(huán)的平面圖及側視圖。參閱圖12C及圖12D，捕獲環(huán)1100居中以部分地圍繞蝕刻陰極1200的內部較厚圓柱形部分1204。蓋環(huán)1210覆蓋蝕刻陰極1200的外部較薄環(huán)部分1202且將捕獲環(huán)1100與蝕刻陰極1200的外部較薄環(huán)部分1202間隔開。
[0090]圖12E圖示根據本發(fā)明的實施例的經組裝的蝕刻陰極、蓋環(huán)、捕獲環(huán)及基板載具(僅框架)的平面圖。參閱圖12E，捕獲環(huán)1100居中以部分地圍繞蝕刻陰極1200的內部較厚圓柱形部分1204。蓋環(huán)1210覆蓋蝕刻陰極1200的外部較薄環(huán)部分1202且將捕獲環(huán)1100與蝕刻陰極1200的外部較薄環(huán)部分1202間隔開?；遢d具(為清晰起見，僅圖示載具框架904)以蝕刻陰極1200的內部較厚圓柱形部分1204為中心。因此，在實施例中，蝕刻電極1200為適合在等離子體處理期間支撐基板載具的設備。在一個實施例中，基板載具由蝕刻電極的內部較厚圓柱形部分支撐。在一個實施例中，蝕刻電極經配置以允許與基板載具RF及熱耦合，以實現等離子體蝕刻。然而，在實施例中，與圖12E中所圖示的總成一致，蝕刻電極僅接觸基板載具的背襯帶部分而不接觸基板載具的框架。
[0091]保護板可用以在切割工藝的蝕刻部分期間保護基板載具的部分。舉例而言，圖13A及圖13B分別圖示根據本發(fā)明的實施例的用于保護支撐薄的晶圓或基板的基板載具的保護板的平面圖及側視圖。
[0092]參閱圖13A及圖13B，保護板1300經成形以保護基板載具的部分或區(qū)域，諸如基板載具的框架部分。在一個實施例中，保護板1300為具有中心孔隙1304的環(huán)形圈1302。環(huán)形圈1302可包括適合于移送工藝的特征結構，諸如銷接收特征結構1306 (例如，與孔相對的部分槽)。在一個實施例中，保護板1300用以在蝕刻工藝的持續(xù)時間覆蓋基板載具的框架部分，同時曝露背襯帶區(qū)域(例如，支撐晶圓或基板的區(qū)域)。在特定的此種實施例中，保護板覆蓋基板載具的框架且亦在等離子體蝕刻期間覆蓋基板載具的背襯帶或膜直至薄的晶圓或基板的邊緣，以防止蝕刻對基板載具未由所支撐晶圓或基板覆蓋的經曝露部分造成侵蝕。
[0093]圖13C及圖13D分別圖示根據本發(fā)明的實施例的經組裝蝕刻陰極、蓋環(huán)、捕獲環(huán)、基板載具及保護板的平面圖及側視圖。參閱圖13C及圖13D，捕獲環(huán)1100居中以部分地圍繞蝕刻陰極1200的內部較厚圓柱形部分1204。蓋環(huán)1210覆蓋蝕刻陰極1200的外部較薄環(huán)部分1202且將捕獲環(huán)1100與蝕刻陰極1200的外部較薄環(huán)部分1202間隔開。支撐晶圓或基板1350的基板載具900以蝕刻陰極1200的內部較厚圓柱形部分1204為中心。因此，在實施例中，蝕刻電極1200為適合在等離子體處理期間支撐基板載具的設備。在一個實施例中，基板載具900由蝕刻電極1200的內部較厚圓柱形部分1204支撐。保護環(huán)1300覆蓋基板載具900的至少一部分，同時曝露晶圓或基板1350以用于蝕刻工藝。[0094]包括保護板(諸如，保護環(huán))的示例性實施例如下。保護板總成包括保護板、舉升箍、耦接于舉升箍與保護板的間的三個或三個以上支撐銷。
[0095]舉升箍徑向朝外設置于支撐總成外部的處理容積中。舉升箍沿大體上水平方向安裝于機械軸(shaft)上。機械軸由致動器驅動，以將舉升箍在處理容積中垂直地移動。三個或三個以上支撐銷從舉升箍向上延伸且將保護板定位于支撐總成上方。三個或三個以上支撐銷可將保護板固定地附接至舉升箍。保護板隨著舉升箍在處理容積中垂直地移動，以便保護板可定位于基板上方的所需距離處和/或外部基板處理裝置(諸如，基板載具)可進入保護板與支撐總成之間的處理容積，以移送基板(例如，減薄半導體晶圓)。
[0096]三個或三個以上支撐銷可經定位以允許移送基板在支撐銷之間進出處理腔室。在一個實施例中，三個或三個以上支撐銷中的每一支撐銷定位于接近多個支撐腿中的一個支撐腿。
[0097]在一個實施例中，保護板為平坦板，所述平坦板的尺寸大于支撐總成的直徑且略小于腔室壁的內部大小，以便保護板可阻擋處理容積中的處理氣體或等離子體向下流動。在一個實施例中，腔室壁為圓柱形，且保護板可為圓盤，所述圓盤的外徑略小于腔室壁的內徑。在一個實施例中，保護板具有形成于中心區(qū)域附近的孔隙。保護板可定位成大體上平行于支撐總成的頂表面。可將孔隙與靜電夾盤的凸出部分對準。孔隙可提供處理氣體或活性物種的受限制路徑，所述受限制路徑將氣體向下導向將基板定位的凸出部分，從而控制基板或(或許最重要的是)基板載具的等離子體曝露。
[0098]孔隙的形狀可實質上類似于正在被處理的基板的形狀。舉例而言，孔隙的形狀可為圓形、方形、矩形、三角形、橢圓形、扁圓形、六邊形、八邊形或正在被處理的基板上的處理區(qū)域的任何適合形狀。在一個實施例中，孔隙略小于基板的頂表面，以向基板的邊緣提供保護。在一個實施例中，保護板與凸出部分的頂表面之間的距離可經調整以實現基板的所需等離子體曝露。在另一實施例中，孔隙的尺寸可經調整以實現基板的所需等離子體曝露。
[0099]或者，距離及孔隙的尺寸可一起經調整以實現基板的所需等離子體曝露。當孔隙的尺寸略小于基板的尺寸時，基板的邊緣可由保護板遮蔽免受自上方處理容積降下的處理氣體中的任何物種的影響。同樣地，當孔隙的尺寸基本上與基板的尺寸相同但小于支撐基板載具的尺寸時，基板載具可由保護板遮蔽免受自上方處理容積降下的處理氣體中的任何物種的影響。另一方面，距離的變化亦可改變保護板影響基板的方式。
[0100]在一個實施例中，保護板可移動地定位于離子-自由基遮蔽物下方及支撐總成上方。保護板可具有多個通孔，以容納正支撐離子-自由基遮蔽物的平板的多個支撐腿。
[0101]在處理期間，等離子體通常形成于處理容積中。等離子體中諸如自由基及離子的物種通過保護板的孔隙到達基板。保護板藉由以實體方式阻擋等離子體中的物種，來保護支撐基板載具免受等離子體中物種的撞擊。保護板可由與處理化學物質相容的材料形成。在一個實施例中，保護板由石英或陶瓷形成，諸如，氧化鋁、氧化釔(三氧化二釔)及K140 (可購自Kyocera的專有材料)等。在一個實施例中,保護板(及可能地本文所述的其他組件)由經涂覆金屬組成，所述經涂覆金屬諸如(但不限于)經陽極處理的鋁或鋁上經等離子體噴霧涂覆的氧化鋁。在特定的此種實施例中，包含經涂覆金屬可促進保護板(及/或本文所述的亦可由經涂覆金屬制造的其他組件)的電氣激勵。
[0102]在本發(fā)明的方面中，蝕刻反應器經配置以適應由基板載具支撐的薄的晶圓或基板的蝕刻。舉例而言，圖14圖示根據本發(fā)明的實施例的蝕刻反應器的橫截面圖。
[0103]參閱圖14，蝕刻反應器1400包括腔室1402。包括用于將基板載具1406移送至腔室1402及從腔室1402移送的終端受動器1404。感應耦合等離子體(ICP)源1408位于腔室1402上方。腔室1402進一步裝備有節(jié)流閥1410及渦輪分子泵1412。蝕刻反應器1400亦包括陰極總成1414 (例如，包括諸如蝕刻陰極1300的蝕刻陰極的總成)、捕獲環(huán)致動器1416 (例如，用于諸如捕獲環(huán)1100的捕獲環(huán))及保護板或保護環(huán)致動器1418 (例如，用于保護板1300)。
[0104]本發(fā)明的實施例可提供為計算機程序產品或軟件，所述計算機程序產品或軟件可包括機器可讀取介質，所述機器可讀取介質上儲存有指令，所述指令可用以對計算機系統(tǒng)(或其他電子裝置)編程，以執(zhí)行根據本發(fā)明的實施例的工藝。在一個實施例中，計算機系統(tǒng)與結合圖8描述的工藝工具800耦接或與結合圖14描述的蝕刻腔室1400耦接。機器可讀取介質包括用于儲存或傳輸按照可由機器(例如，計算機)讀取的形式的信息的任何機制。舉例而言，機器可讀取(例如，計算機可讀取)介質包括機器(例如，計算機)可讀取儲存介質(例如，只讀存儲器(“ROM”)、隨機存取存儲器(“RAM”)、磁盤儲存介質、光學儲存介質、快閃存儲器裝置等)、機器(例如，計算機)可讀取傳輸介質(電氣、光學、聲學或其他形式的傳播信號(例如，紅外線信號、數字信號等))等。
[0105]圖15圖示按照計算機系統(tǒng)1500的示例性形式的機器的示意圖，在所述計算機系統(tǒng)1500內可執(zhí)行用于使機器執(zhí)行本文所述的方法中的任何一個或更多方法的指令集。在替代性實施例中，機器可在局域網(LAN)、內部網、外部網或網際網中連接(例如，網絡連接)至其他機器。機器可以服務器或用戶端機器的身份在主從網路環(huán)境中操作或作為同級(peer)機器在同級間(或分散式的)網路環(huán)境中操作。機器可為個人計算機(PC)、平板PC、機上盒(STB)、個人數字助理(PDA)、行動電話、網路用具、服務器、網絡路由器、交換器或橋接器，或能夠執(zhí)行指定將由所述機器采取的動作的指令集(順序的或者相反)的任何機器。此外，盡管僅圖示單一機器，但術語“機器”亦應視為包括機器(例如，計算機)的任何集合，所述機器的任何集合個別地或共同地執(zhí)行指令集(或多個指令集)，以執(zhí)行本文所述的方法中的任何一個或更多個方法。
[0106]示例性計算機系統(tǒng)1500包括處理器1502、主存儲器1504 (例如，只讀存儲器(ROM)、快閃存儲器、諸如同步DRAM (SDRAM)或Rambus DRAM (RDRAM)的動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)等)、靜態(tài)存儲器1506 (例如，快閃存儲器、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)等)及輔助存儲器1518 (例如，數據儲存裝置)，上述各者經由總線1530與彼此通訊。
[0107]處理器1502代表一個或更多個通用處理裝置，諸如，微處理器、中央處理單元等。更特定言之，處理器1502可為復雜指令集計算(CISC)微處理器、精簡指令集計算(RISC)微處理器、極長指令字(VLIW)微處理器、實施其他指令集的處理器或實施指令集的組合的處理器。處理器1502亦可為一個或更多個專用處理裝置，諸如，專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、數字信號處理器(DSP)、網絡處理器等。處理器1502經配置以執(zhí)行用于執(zhí)行本文所述的操作的處理邏輯1526。
[0108]計算機系統(tǒng)1500可進一步包括網路接口裝置1508。計算機系統(tǒng)1500亦可包括視頻顯示單元1510(例如，液晶顯示器(LCD)、發(fā)光二極體顯示器(LED)或陰極射線管(CRT))、字母數字輸入裝置1512 (例如，鍵盤)、光標控制裝置1514 (例如，鼠標)及信號產生裝置1516 (例如，揚聲器)。
[0109]輔助存儲器1518可包括機器可存取儲存介質(或更具體而言計算機可讀取儲存介質)1531，實施本文所述的方法或功能中的任何一個或更多方法或功能的一個或更多個指令集(例如，軟件1522)儲存在所述機器可存取儲存介質1531上。軟件1522亦可在由計算機系統(tǒng)1500執(zhí)行所述軟件1522期間完全地或至少部分地常駐于主存儲器1504內和/或處理器1502內，主存儲器1504及處理器1502亦構成機器可讀取儲存介質?？蛇M一步經由網絡接口裝置1508在網絡1520上傳輸或接收軟件1522。
[0110]盡管機器可存取儲存介質1531在示例性實施例中圖示為單一介質，但術語“機器可讀取儲存介質”應視為包括儲存一個或更多個指令集的單一介質或多個介質(例如，集中式或分布式數據庫和/或相關聯的高速緩存及服務器)。術語“機器可讀取儲存介質”亦應視為包括能夠儲存或編碼指令集的任何介質，所述指令集用于由機器執(zhí)行且使機器執(zhí)行本發(fā)明的方法中的任何一個或更多方法。術語“機器可讀取儲存介質”因此應視為包括(但不限于)固態(tài)存儲器及光學介質與磁性介質。
[0111]根據本發(fā)明的實施例，機器可存取儲存介質上儲存有指令，所述指令使數據處理系統(tǒng)執(zhí)行切割具有多個集成電路的半導體晶圓的方法。所述方法包括以下步驟:在半導體晶圓上方形成掩模，所述掩模由覆蓋及保護集成電路的層組成。半導體晶圓由基板載具支撐。隨后用激光劃線工藝圖案化掩模，以提供具有間隙的圖案化掩模，從而曝露半導體晶圓在集成電路之間的區(qū)域。隨后在由基板載具支撐時穿過圖案化掩模中的間隙蝕刻半導體晶圓，以切割集成電路。
[0112]因此，已揭示切割半導體晶圓的方法，每一晶圓具有多個集成電路。根據本發(fā)明的實施例，方法包括以下步驟:在半導體晶圓上方形成掩模，所述掩模包括覆蓋及保護集成電路的層，且所述半導體晶圓由基板載具支撐。所述方法亦包括以下步驟:用激光劃線工藝圖案化掩模，以提供具有間隙的圖案化掩模，從而曝露半導體晶圓在集成電路之間的區(qū)域。所述方法亦包括以下步驟:在由基板載具支撐時穿過圖案化掩模中的間隙蝕刻半導體晶圓，以切割集成電路。在一個實施例中，所述方法進一步包括以下步驟:在蝕刻之前，用保護板覆蓋基板載具的部分，所述保護板使半導體晶圓的至少一部分曝露。在一個實施例中，半導體晶圓的厚度為約100微米或小于100微米。
【權利要求】
1.一種切割包括多個集成電路的半導體晶圓的方法，所述方法包括以下步驟: 在所述半導體晶圓上方形成掩模，所述掩模包括覆蓋及保護所述集成電路的層，且所述半導體晶圓由基板載具支撐； 用激光劃線工藝圖案化所述掩模，以提供具有間隙的圖案化掩模，從而曝露所述半導體晶圓在所述集成電路之間的區(qū)域；以及 在由所述基板載具支撐時穿過所述圖案化掩模中的所述間隙蝕刻所述半導體晶圓，以切割所述集成電路。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括以下步驟: 在所述蝕刻步驟之前，用保護板覆蓋所述基板載具的一部分，所述保護板使所述半導體晶圓的至少一部分曝露。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，用所述保護板覆蓋的步驟在所述蝕刻步驟之前但在所述激光劃線工藝之后執(zhí)行。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，用所述保護板覆蓋的步驟在所述激光劃線工藝與所述蝕刻步驟兩者之前執(zhí)行。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基板載具包括由帶環(huán)圍繞的背襯帶層。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述半導體晶圓設置于管芯(die)附接膜上，所述管芯附接膜設置于所述基板載具上，所述方法進一步包括以下步驟: 在所述管芯附接膜設置于所述基板載具上時圖案化所述管芯附接膜。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，用所述激光劃線工藝圖案化所述掩模的步驟包括以下步驟:用基于飛秒的激光劃線工藝圖案化所述掩模。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述半導體晶圓的厚度為約100微米或小于100微米。
9.一種蝕刻反應器，所述蝕刻反應器包括: 腔室； 感應耦合等離子體(ICP)源，所述ICP源定位于所述腔室上方；以及 終端受動器，所述終端受動器用于將基板載具移送進出所述腔室。
10.如權利要求9所述的蝕刻反應器，其特征在于，所述蝕刻反應器進一步包括: 保護板致動器，所述保護板致動器與所述腔室耦接； 陰極總成，所述陰極總成與所述腔室耦接；以及 捕獲環(huán)致動器，所述捕獲環(huán)致動器與所述腔室耦接。
11.如權利要求9所述的蝕刻反應器，其特征在于，所述蝕刻反應器進一步包括: 節(jié)流閥，所述節(jié)流閥與所述腔室耦接；以及 渦輪分子泵，所述渦輪分子泵與所述腔室耦接。
12.一種用于切割包括多個集成電路的半導體晶圓的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 工廠界面(factory interface)； 激光劃線設備，所述激光劃線設備與所述工廠界面耦接且包括激光器；以及等離子體蝕刻反應器，所述等離子體蝕刻反應器與所述工廠界面耦接，所述等離子體蝕刻反應器包括腔室及終端受動器，所述終端受動器用于將基板載具移送進出所述腔室。
13.如權利要求12所述的系統(tǒng)， 其特征在于，所述等離子體蝕刻反應器進一步包括:保護板致動器，所述保護板致動器與所述腔室耦接； 陰極總成，所述陰極總成與所述腔室耦接；以及 捕獲環(huán)致動器，所述捕獲環(huán)致動器與所述腔室耦接。
14.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述等離子體蝕刻反應器進一步包括: 節(jié)流閥，所述節(jié)流閥與所述腔室耦接；以及 渦輪分子泵，所述渦輪分子泵與所述腔室耦接。
15.如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述激光劃線設備經配置以執(zhí)行半導體晶圓的集成電路之間的街道的激光燒蝕，且其中所述等離子體蝕刻反應器經配置以在所述激光燒蝕之后蝕刻所述 半導體晶圓，以切割所述集成電路。
【文檔編號】H01L21/301GK103703545SQ201280033929
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年5月31日 優(yōu)先權日:2011年6月15日
【發(fā)明者】S·辛格, B·伊頓, A·庫瑪, 類維生, J·M·霍爾登, M·R·亞拉曼希里, T·J·伊根 申請人:應用材料公司