JP2017529702A - プラズマダイシングのための近接接触カバーリング - Google Patents

Abstract

複数の集積回路を有する半導体ウエハのダイシング方法が記載される。一実施形態では、エッチングプロセスの間にキャリア及び基板アセンブリを保護するためのカバーリングが、キャリア及び基板アセンブリの基板の直径よりも小さい直径を有する内側開口部を含む。外側フレームが、内側開口部を取り囲む。外側フレームは、キャリア及び基板アセンブリの基板の最も外側の部分を受け入れるための斜角（ｂｅｖｅｌ）を有する。【選択図】図４Ｂ

Description

本発明の実施形態は、半導体処理の分野に関し、特に、各ウエハがその上に複数の集積回路を有する、複数の半導体ウエハをダイシングするための方法及びキャリアに関する。

半導体のウエハ処理では、集積回路が、シリコン又は他の半導体材料から成る（基板とも呼ばれる）ウエハ上に形成される。一般的には、半導電性、導電性、又は絶縁性の何れかである様々な材料の層が、集積回路を形成するために用いられる。これらの材料は、集積回路を形成するために、様々な周知のプロセスを用いて、ドープされ、堆積され、エッチングされる。各ウエハは処理されて、ダイとして知られる集積回路が含まれた多数の個別領域を形成する。

集積回路形成プロセスに続き、ウエハは、パッケージングのため、又は、より大きな回路の中でパッケージングされていない形態で使用されるために、個々のダイを互いから分離するよう「ダイシングされ（ｄｉｃｅｄ）」る。ウエハをダイシングするために使用される２つの主な技法は、スクライビング（ｓｃｒｉｂｉｎｇ）とソーイング（ｓａｗｉｎｇ）である。スクライビングでは、予め形成されたスクライブラインに沿って、ウエハ表面の端から端まで、先端がダイヤモンドのスクライバが移動する。このスクライブラインは、ダイ間のスペースに沿って延びている。これらの空間（スペース）は、一般的に「ストリート」と呼ばれる。ダイアモンドスクライバにより、ストリートに沿ってウエハ表面内に浅いキズ（ｓｃｒａｔｃｈ）が形成される。ローラなどで圧力が加えられると、ウエハは、スクライブラインに沿って分離する。ウエハの割れ目は、ウエハ基板の結晶格子構造に従う。スクライビングは、厚さがおよそ１０ミル（１インチの千分の一）以下のウエハに対して使用され得る。もっと厚いウエハに対しては、現時点では、ソーイングが好ましいダイシング方法である。

ソーイングでは、高いＲＰＭ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）で回転している、先端がダイヤモンドの切断ソー（ｓａｗ）が、ウエハ表面と接触し、ストリートに沿ってウエハを切断する。ウエハはフィルムフレームに張り渡された接着フィルムなどの支持部材の上に載せられ、切断ソーが、垂直ストリートと水平ストリートの両方に繰り返し当たる。スクライビングとソーイングの何れにおいても問題となるのは、ダイの切断されたエッジに沿ってチップと溝（ｇｏｕｇｅ）が形成され得ることである。これに加えて、亀裂が形成されてダイのエッジから基板の中まで伝播し、集積回路が動作不能になる可能性もある。結晶構造の＜１１０＞方向では、正方形又は長方形のダイの片側しかスクライビングできないため、スクライビングに関してはチップ形成と亀裂形成が特に問題となる。その結果、ダイの別の側が切り裂かれ、結果的に分離線はぎざぎざになる。チップ及び亀裂の形成による集積回路への損傷を防ぐために、例えば、チップ及び亀裂が実際の集積回路からある距離に保たれるようにウエハ上のダイ間に余分な間隔が必要となる。間隔要件の結果として、標準サイズのウエハにあまり多くのダイを形成することができず、さもなければ回路のために使用できるはずのウエハの面積が無駄になる。切断ソーを使用すると、半導体ウエハの面積が更に無駄になってしまう。切断ソーの刃には、約１５ミクロンの厚さがある。このため、切断ソーによって生じた切断部周囲の亀裂やその他の損傷によって集積回路が悪影響を受けないように、多くの場合３００〜５００ミクロンで各ダイの回路を分離しなければならない。更に、切断後、各ダイを十分に洗浄して、ソーイングプロセスで生じた粒子及び他の汚染物質を取り除く必要がある。

プラズマダイシングも使用されてきたが、これにも限界があり得る。例えば、プラズマダイシングの実施を阻む制約の1つは、コストであり得る。レジストをパターニングするための標準的なリソグラフィ工程の実施費用は、高額になり得る。プラズマダイシングの実施を阻む可能性がある別の制約の１つは、ストリートに沿ったダイシングにおいて通常見られる金属（銅など）のプラズマ処理が、製造上の問題又はスループットの限界を引き起こし得るということである。

本発明の実施形態は、半導体ウエハをダイシングする方法及びそのための装置を含む。

一実施形態では、エッチングプロセスの間にキャリア及び基板アセンブリを保護するためのカバーリングが、キャリア及び基板アセンブリの基板の直径よりも小さい直径を有する内側開口部を含む。外側フレームが、内側開口部を取り囲む。外側フレームは、キャリア及び基板アセンブリの基板の最も外側の部分を受け入れるための斜角（ｂｅｖｅｌ）を有する。

別の一実施形態では、その上に複数の集積回路を有する前面を有する半導体ウエハをダイシングする方法が、基板キャリア上の半導体ウエハであって、集積回路を覆ったパターニングされたマスクを有し、集積回路の間
にスクライブラインを有する、半導体ウエハを提供することを含む。該方法は、半導体ウエハ及び基板キャリアの上にカバーリングを載置することも含む。カバーリングは、半導体ウエハの直径よりも小さい直径を有する内側開口部を有する。カバーリングは、内側開口部を取り囲む外側フレームも有する。外側フレームは、半導体ウエハの最も外側の部分を受け入れるための斜角を有する。該方法は、スクライブラインを通じて半導体ウエハをプラズマエッチングし、集積回路を個片化することも含む。

別の一実施例では、プラズマエッチングチャンバが、キャリア及び基板アセンブリを支持するための基板処理領域を含む。プラズマエッチングチャンバは、基板処理領域の上方で可動に配置されたカバーリングも含む。カバーリングは、エッチングプロセスの間に、キャリア及び基板アセンブリを保護するためのものである。カバーリングは、キャリア及び基板アセンブリの基板の直径よりも小さい直径を有する内側開口部を含む。カバーリングは、内側開口部を取り囲む外側フレームであって、エッチングプロセスの間にキャリア及び基板アセンブリの基板の最も外側の部分を受け入れるための斜角を有する、外側フレームも含む。

本発明の一実施形態による、ダイシングされる半導体ウエハの上面を示す。 本発明の一実施形態による、その上に形成されたダイシングマスクを有する、ダイシングされる半導体ウエハの上面を示す。 従来の半導体キャリアによって支持された半導体基板の断面図を示す。 従来の半導体キャリアによって支持された半導体基板の対応する平面図を示す。 本発明の一実施形態による、基板キャリアの上方に配置された、近接接触カバーリングの断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図４Ａの基板キャリア上に降ろされた、図４Ａの近接接触カバーリングの断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図４Ｂのアセンブリの平面図を示す。 本発明の一実施形態による、近接接触カバーリング形状の例示的な選択肢の断面図を示す。 本発明の別の一実施形態による、基板キャリア上に降ろされた別の近接接触カバーリングの断面図を示す。 発明の別の一実施形態による、図６Ａのアセンブリの平面図を示す。 本発明の一実施形態による、エッチングリアクタの断面図を示す。 本発明の一実施形態による、複数の集積回路を含む半導体ウエハをダイシングする方法の工程を表しているフローチャートである。 本発明の一実施形態による、図８のフローチャートの工程８０２に相当する、半導体ウエハをダイシングする方法を実行中の、複数の集積回路を含む半導体ウエハの断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図８のフローチャートの工程８０４に相当する、半導体ウエハをダイシングする方法を実行中の、複数の集積回路を含む半導体ウエハの断面図を示す。 本発明の一実施形態による、図８のフローチャートの工程８０６及び８０８に相当する、半導体ウエハをダイシングする方法を実施中の、複数の集積回路を含む半導体ウエハの断面図を示す。 本発明の一実施形態による、ウエハ又は基板のレーザダイシング及びプラズマダイシングのためのツールレイアウトのブロック図を示す。 本発明の一実施形態による、例示的なコンピュータシステムのブロック図を示す。

各ウエハがその上に複数の集積回路を有する、複数の半導体ウエハをダイシングする方法及びそのためのキャリアが説明される。下記の説明では、本発明の実施形態が完全に理解されるよう、薄型ウエハ用基板キャリア、スクライビング及びプラズマエッチングの条件、並びに材料レジームなどの、多数の具体的な詳細が記述される。本発明の実施形態が、これらの具体的な詳細なしに実施可能であることは当業者には明らかであろう。その他の場合、本発明の実施形態が不必要に不明瞭とならないよう、集積回路の製造などの既知の態様については詳細に説明していない。更に、図に示す様々な実施形態は、実例の提示であり、必ずしも縮尺どおりには描かれていないことを理解されたい。

本明細書で説明される１以上の実施形態は、プラズマダイシングに適用される近接接触カバーリングを対象とする。１以上の実施形態は、半導体集積回路製造の間に使用されるプラズマダイシングプロセスのハードウェア内で明示され得る。

文脈を提供すると、集積回路デバイスが３００ｍｍシリコンウエハなどの半導体基板上に形成された後で、個別のデバイスは、個片化又は単に「ダイシング」として知られるプロセスによって、半導体基板から分離されなければならない。ウエハは、後の処理のためのピッキング及び製品へのパッケージングの前に、「チップ」と呼ばれる個別のデバイスへ「ダイシング」されることになっている。スクライビング及びブレーク、機械的なソーイング、レーザ切断、及びプラズマダイシングを含む、基板をチップへダイシングするための様々なアプローチが存在する。本明細書で説明される実施形態は、プラズマダイシング処理に特に適しているだろう。

更なる文脈を提供すると、プラズマダイシングの間に、上側に仕上げられて薄くされたデバイスを有し且つ任意選択的に底側に付けられたメタライゼーションを有する基板は、ダイシングテープに塗布された接着剤によってダイシングテープに取り付けられている。ダイシングテープは、金属又はプラスチックのダイシングリングに取り付けられる。リングは、ウエハの外周の周りのテープを支持する。リングとウエハの両方が、同じ側からダイシングテープに取り付けられる。ダイシングプロセスが完了した後で、ダイシングテープは、ダイシングされたチップを適所で支持し続ける。チップは、半導体基板からダイシングされたものである。その後、ダイシングフレームが、テープから個別のダイをピックすることができる装置へ搬送される。容易なダイのピックを伴う安全な搬送を促進するために、しばしば、「ＵＶ解放ダイシングテープ」が採用される。ダイに対するテープの接着剤の接着性は、紫外線（ＵＶ）光に晒されたときに低減される。通常、ダイシングの後に、ピッキングマシンが、ダイピックの直前に、ピックされるべきダイの下のＵＶ解放ダイシングテープの一部分だけを曝露し得る。マシンがテープからダイをピックするときに、接着力がほとんどなく、ダイが損傷される可能性がほとんどない状態で持ち上げられるように、曝露は、ＵＶダイシングテープを硬化させる。

しかし、プラズマダイシングの目的に対して、ＵＶ解放テープの使用は、問題をもたらし得る。何故ならば、ダイシングプラズマは、ＵＶ解放接着剤を硬化させ得る紫外線光の自然源だからである。したがって、ダイ、特に基板の周縁にあるダイは、プラズマエッチングチャンバの内側へ移動することが自由になり、全てのデバイスの全損及びプラズマチャンバの故障を含む、ダイシングプロセスの壊滅的な失敗をもたらす。本明細書で説明される１以上の実施形態の利点は、上述の問題に対する解決策を提供し得る。その問題とは、従来のＵＶ解放テープの使用が、実際、死活的な欠点を有し得ることである。

最も一般的な文脈では、本明細書で説明される実施形態が、特に、個片化のための少なくとも１つのプラズマエッチングプロセスを含む、個片化アプローチに適している。そのような一実施形態では、個片化が、プラズマエッチングプロセスによって、完全に達成されるのでないとしても、大きな影響を受ける。しかし、別の一実施形態では、最初のレーザスクライビングと、それに続くプラズマエッチングを含む、ハイブリッドなウェハ又は基板ダイシングプロセスが、ダイを個片化するために実施される。レーザスクライビングプロセスは、マスク層、有機及び無機の誘電体層、及びデバイス層を、クリーンに除去するために使用され得る。ウエハ又は基板が曝露されると、又はそれらが部分的にエッチングされると、その後、レーザエッチングプロセスは終了し得る。その後、バルク単結晶シリコンなどのウエハ又は基板のバルクを貫通エッチングして、ダイ又はチップの個片化又はダイシングを引き起こすために、ダイシングプロセスのプラズマエッチング部分が用いられ得る。一実施形態では、少なくとも個片化プロセスのエッチング部分の間に、ウエハ又は基板が、基板キャリアによって支持され、近接接触カバーリングによって保護される。

したがって、本発明の一実施形態によれば、半導体ウエハを個別の即ち個片化された集積回路にダイシングするために、レーザスクライビングとプラズマエッチングとの組み合わせが使用される。一実施形態では、完全にではなくとも基本的に非熱的なプロセスとして、フェムト秒ベースのレーザスクライビングが使用される。例えば、フェムト秒ベースのレーザスクライビングは、熱損傷ゾーンを全く伴わないか、ごくわずかしか伴わずに、局所集中され得る。一実施形態では、本明細書のアプローチが、超低誘電率フィルムを有する、個片化される集積回路に使用される。従来型のダイシングでは、かかる低誘電率フィルムに適応するために、切断ソーは低速化される必要があり得る。更に現在では、多くの場合、半導体ウエハはダイシングの前に薄型加工される。そのため、一実施形態では、マスクパターニングと、フェムト秒ベースのレーザを用いる部分的なウエハスクライビングとの組み合わせに続いて、プラズマエッチングプロセスを行うことが、今のところ実際的である。一実施形態では、レーザによる直接描画は、フォトレジスト層のリソグラフィパターニング工程の必要性をなくすことが可能であり、且つ、非常にわずかなコストで実施され得る。一実施形態では、プラズマエッチング環境でダイシングプロセスを完遂するために、貫通ビアタイプのシリコンエッチングが使用される。例示的な目的で、図１は、本発明の一実施形態による、ダイシングされるべき半導体ウエハの上面を示している。図２は、本発明の一実施形態による、その上に形成されたダイシングマスクを有する、ダイシングされるべき半導体ウエハの上面を示す。

図１を参照すると、半導体ウエハ１００は、集積回路を含む複数の領域１０２を有する。領域１０２は、垂直ストリート１０４及び水平ストリート１0６によって分離される。ストリート１０４及び１０６は、集積回路を含まない半導体ウエハの領域であり、それに沿ってウエハがダイシングされるところの場所として設計されている。本発明のある実施形態は、複数のダイが個別のチップやダイに分離されるように、ストリートに沿って半導体ウエハを貫通するトレンチを切るため、レーザスクライビングとプラズマエッチング技法との組み合わせを使用することを含む。レーザスクライビングとプラズマエッチングプロセスの両方は、結晶構造の配向に依存しないため、ウエハを貫通する垂直トレンチを実現するのに、ダイシングされるべき半導体ウエハの結晶構造は関与しない。

図２を参照すると、半導体ウエハ１００は、半導体ウエハ１００上に堆積されたマスク２００を有する。一実施形態では、マスクが、約４〜１０ミクロンの厚さの層を実現するために、従来型の方式で堆積されている。一実施形態において、マスク２００及び半導体ウエハ１００の一部分は、半導体ウエハ１００がダイシングされるストリート１０４及び１０６に沿った場所（例えば、間隙２０２及び２０４）を画定するため、レーザスクライビングプロセスによってパターニングされる。半導体ウエハ１００の集積回路領域は、マスク２００によって覆われ保護されている。マスク２００の領域２０６は、その後のエッチングプロセス中に集積回路がエッチングプロセスによって劣化しないように位置決めされる。エッチングプロセス中にエッチングされ、半導体ウエハ１００を最終的にダイシングする領域を画定するため、領域２０６の間に水平の間隙２０４及び垂直の間隙２０２が形成される。本発明の一実施形態によれば、レーザスクライビング及び／又はプラズマエッチングプロセスのうちの一方又は双方の間に、半導体ウエハ１００はウエハキャリアによって支持される。

上述のように、半導体基板は、ＵＶ解放ダイシングテープによって、ダイシングフレームに取り付けられ得る。図３Ａと図３Ｂは、それぞれ、従来の半導体キャリアによって支持された半導体基板の断面図と対応する平面図を示す。

図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、基板キャリア３００は、テープリング又はフレーム３０４によって取り囲まれた支持テープ（ｂａｃｋｉｎｇ ｔａｐｅ）又はダイシングテープ３０２の層を含む。ウエハ又は基板３０６は、基板キャリア３００のダイシングテープ３０２によって支持される。基板キャリア３００のアセンブリは、図３Ａで描かれているように、基板支持体３０８によって、（ウエハ又は基板３０６を含む）基板キャリア３００を支持することによって、処理され得る。

再び図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、ダイシングテープ３０２の上側（ウエハ又は基板側）は、ＵＶ硬化性接着剤の存在のために粘着性を有する。ＵＶ硬化性接着剤は、ウエハ又は基板３０６を容易に適所に保持し、ウエハ又は基板３０６が、搬送されダイシングされることを可能にする。

再び図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、テープフレーム（ダイシングリング）、テープ、及び基板が、ダイシングプラズマに晒されるならば、ダイシングプラズマからの紫外線（ＵＶ）放射は、テープ上の接着剤が硬化し解放することをもたらすようである。結局、その後、基板のエッジは、解放され始め、それは、基板の厚さ、基板内の引張又は圧縮応力、及び解放が生じる時間までウエハがダイシングされた所の深さに応じて、幾つかの現象のうちの１以上をもたらし得る。例えば、基板（例えば、上側デバイス及びパッシベーション層）の上端フィルム内の正味の引張応力の状態の下で、基板の周縁のエッジが、テープから持ち上がる可能性がある。基板の周縁の大きな一部分がダイシングテープから取り付け解除されるまで、新しく持ち上げられた基板の下の接着剤はＵＶ光に晒され続ける。更に、一旦、個片化が完了すると、個別のダイは、解放され、チャンバ内の周辺で移動する可能性もあり、それは、壊滅的な失敗をもたらし得る。

本発明の一実施形態によれば、保護カバーリングが、プラズマダイシングチャンバの部分として、プラズマ処理チャンバの中へ導入される。一実施例として、図４Ａは、本発明の一実施形態による、基板キャリアの上方に配置された、近接接触カバーリングの断面図を示す。

図４Ａを参照すると、図３Ａ及び図３Ｂとの関連で説明されたキャリアなどの、基板キャリア４００が、ウエハ又は基板４０６を支持するために使用される。基板キャリア４００は、テープリング又はフレーム４０４によって取り囲まれた支持テープ又はダイシングテープ４０２の層を含む。ウエハ又は基板４０６は、基板キャリア４００のダイシングテープ４０２によって支持される。基板キャリア４００のアセンブリは、図４Ａで描かれているように、基板支持体４０８によって、（ウエハ又は基板４０６を含む）基板キャリア４００を支持することによって、処理され得る。

再び図４Ａを参照すると、図３Ａの場合のように、一実施形態では、ダイシングテープ４０２の上側（ウエハ又は基板側）が、ＵＶ硬化性接着剤の存在のために粘着性を有する。ＵＶ硬化性接着剤は、ウエハ又は基板４０６を容易に適所に保持し、ウエハ又は基板４０６が搬送されダイシングされることを可能にする。他の実施形態では、ＵＶ硬化性ダイシングテープの代わりに、ＵＶ硬化性ではないダイシングテープが使用されることに留意されたい。

基板支持体４０８は、ヘリウムで冷却された静電チャック又は受動的な機械的チャックなどのチャックであり得る。したがって、一実施形態において、図４Ａの基板、キャリア、及び支持体アセンブリは、ＵＶ解放ダイシングテープ４０２によってダイシングフレーム４０４に取り付けられ支持体４０８上に保持された、サンプル基板４０６を含む。特定の一実施形態では、ウエハ又は基板４０６が、ダイシングテープ４０２に直接的に取り付けられる。しかし、別の特定の一実施形態では、ウエハ又は基板４０６が、仲介するダイ取り付けフィルムによって、ダイシングテープ４０２に取り付けられる。

再び図４Ａを参照すると、近接接触カバーリング４１０は、ウエハ又は基板４０６及びキャリア４００アセンブリの上方に配置されている。断面図から見られるように、近接接触カバーリング４１０は、外側フレーム４１２及び内側開口部４１４を含む。そのような一実施形態では、外側フレーム４１２は環状のフレームであり、内側開口部４１４は円形の開口部である。特定の一実施形態では、断面で見ると、フレームが、上側の幅（Ｗ１）と、内側開口部４１４から凹んだような下側の幅（Ｗ２）とを有する。近接接触カバーリング４１０の結果としての形状は、張り出している表面４１８及び周縁の表面４２０を有する斜角４１６を含むように表され得る。したがって、特定の一実施形態では、図４Ａで描かれているように、内側開口部４１４が、下側の直径（Ｄ２）よりも小さい上側の直径（Ｄ１）を有する。一実施形態では、外側フレーム４１２が、ステンレススチール又は耐熱材料から成る。

プラズマ処理のための準備として、近接接触カバーリングは、基板支持体によって支持されたダイシングフレームアセンブリ上に降ろされ得る。例えば、図４Ｂは、本発明の一実施形態による、図４Ａの基板キャリア上に降ろされた、図４Ａの近接接触カバーリングの断面図を示す。

図４Ｂを参照すると、近接接触カバーリング４１０は、キャリア４００及びウエハ又は基板４０６のアセンブリ上に降ろされている。描かれているように、一実施形態において、近接接触カバーリング４１０は、最終的には、外側フレーム４１２がダイシングテープ４０２と接触する（テープとフレームの接触４２２）ことをもたらすように降ろされる。これも描かれているように、一実施形態において、近接接触カバーリング４１０を降ろすことは、斜角４１６の張り出している表面４１８が、ウエハ又は基板４０６の上側表面と接触する（基板とフレームの接触４２４）ことをもたらす。これは描かれていないが、一実施形態では、近接接触カバーリング４１０を降ろすことは、斜角４１６の周縁の表面４２０が、ウエハ又は基板４０６の周縁の表面と（すなわち、それ自身がウエハ又は基板４０６の斜めにされたエッジとして表され得る場所４２６において）接触することをもたらす。更に、描かれてはいないが、一実施形態では、近接接触カバーリング４１０を降ろすことは、テープリング又はフレーム４０４が、近接接触カバーリング４１０と接触し、及び/又は近接接触カバーリング４１０によって覆われることをもたらす。

一実施形態では、近接接触カバーリング４１０が、ダイシングテープ４０２（すなわち、テープとフレームの接触４２２で）、ウエハ又は基板４０６の上側表面（すなわち、基板とフレームの接触４２４で）、ウエハ又は基板４０６の周縁表面（すなわち、場所４２６で）、又はテープリング若しくはフレーム４０４、のうちの１つだけと実際に接触し得ることが理解される。しかし、他の実施形態では、近接接触カバーリング４１０が、ダイシングテープ４０２（すなわち、テープとフレームの接触４２２で）、ウエハ又は基板４０６の上側表面（すなわち、基板とフレームの接触４２４で）、ウエハ又は基板４０６の周縁表面（すなわち、場所４２６で）、又はテープリング若しくはフレーム４０４のうちの２以上、可能性としては全てと実際に接触する。実際の接触が行われない場所では、近接接触カバーリング４１０が、それらの場所に近接すると考えられる。

恐らくより一般的には、近接接触カバーリング４１０が、一旦、降ろされると、（１）基板前面、（２）基板の周縁における斜角領域、（３）（ＵＶ解放ダイシングテープであり得る）解放ダイシングテープ、又は（４）基板キャリアのフレームと、近接するように、可能性としては接触するように表され得る。一実施形態では、プラズマ処理の間にプラズマによって生成される紫外線放射からテープの４０２の接着剤を保護するために、プラズマ処理に先立って、近接カバーリング４１０が、基板キャリア４００及びウエハ又は基板４０６アセンブリ上に降ろされる。更に、一実施形態では、基板又は基板の斜角との接触が行われるときに、近接接触カバーリング４１０が、基板のエッジの周りでダイシングテープと基板との間のポジティブな接触を維持するように作用し得る。近接接触カバーリング４１０をキャリアアセンブリに対して運ぶことを説明する際に、「降ろされる」又は「降ろす」という表現への言及は、相対的なものであり、キャリア４００／基板４０６アセンブリを近接接触カバーリング４１０に向けて持ち上げ、又はキャリア４００／基板４０６アセンブリを近接接触カバーリング４１０に向けて持ち上げ且つ近接接触カバーリング４１０をキャリア４００／基板４０６アセンブリに向けて降ろすことの両方を、実際に意味し得ることが理解される。

図４Ｃは、本発明の一実施形態による、図４Ｂのアセンブリの平面図を示す。図４Ｃを参照して、上から下へ見ると、ウエハ又は基板４０６の一部分が、近接接触カバーリング４１０によって覆われている。そのような一実施形態では、ウエハ又は基板４０６の最大０．５〜１．５ミリメートルが、ウエハ又は基板４０６の周囲の周りで覆われている。覆われている部分は、この領域がダイ領域として使用されないので、ウエハ又は基板４０６の除外領域と称され得る。

図４Ｂの図と一貫している図４Ｃでは、上から下へ見ると、ダイシングテープ４０２の一部分が曝露されている。しかし、他の実施形態では、近接接触カバーリング４１０が、ダイシングテープ４０２の全てを覆う。更に別の実施形態では、プラズマ処理の間にキャリアテープ及び／又はフレームを保護するために、更なるシャドウリングが、近接接触カバーリング４１０と併せて使用される。

したがって、一実施形態では、エッチングプロセスの間にキャリア４００及び基板４０６アセンブリを保護するためのカバーリング４１０が、キャリア４００及び基板４０６アセンブリの基板４０６の直径よりも小さい直径（Ｄ１）を有する内側開口部を含む。外側フレーム４１２が、内側開口部４１４を取り囲む。外側フレーム４１２は、キャリア４００及び基板４０６アセンブリの基板４０６の最も外側の部分を受け入れるための斜角４１６を有する。

近接接触カバーリング４１０の外側フレーム４１２の断面図を再び参照すると、下側斜角領域のために描かれている輪郭は、それほど限定されていない。例えば、図５は、本発明の一実施形態による、近接接触カバーリング形状の例示的な選択肢の断面図を示す。

基準として、図５の部分（ａ）を参照すると、図４Ａ及び図４Ｂの外側フレーム４１２の輪郭が描かれている。図５で示されるように、外側フレーム４１２の輪郭４１２は、張り出している表面４１８（水平）及び周縁の表面４２０（垂直）を有する、斜角４１６を含む。一実施形態では、輪郭（ａ）が、基板の上面、テープ、又はそれらの両方との接触を可能にする、単純な輪郭である。

別の一実施形態では、図５の部分（ｂ）を参照すると、外側フレームの輪郭４１２ｂが斜角４１６ｂを含む。斜角４１６ｂは、水平な張り出した表面４１８ｂ、及び突出した傾斜の表面５０２によって接合された、垂直な周縁の表面４２０ｂを有する。一実施形態では、輪郭（ｂ）が、基板の上面、テープ、及び基板の斜角領域のうちの何れか又は全てとの接触を可能にする。

更に別の一実施形態では、図５の部分（ｃ）を参照すると、外側フレームの輪郭４１２ｃが斜角４１６ｃを含む。斜角４１６ｃは、水平な張り出した表面４１８ｃ、及び凹んだ傾斜の表面５０４によって接合された、垂直な周縁の表面４２０ｃを有する。近接接触カバーリングの外側フレームの輪郭からの、他の形状が適切であり得ることも理解されるだろう。一実施形態では、輪郭（ｃ）が、基板の上面、テープの表面、又はそれらの両方との接触を可能にし、ライトトラップ（ｌｉｇｈｔ ｔｒａｐ）領域５０６の更なる強化を有する。ライトトラップ領域５０６では、カバーリングの下へ漏れる光が、捕えられ、ライトトラップ領域５０６内での複数の反射を介して消散され得る。

何れにせよ、一実施形態では、近接接触カバーリングの外側フレームが、ステンレススチールから成る。しかし、別の一実施形態では、近接接触カバーリングの外側フレームが、耐熱プラスチックから成る。後者の実施形態の特定の一実施例では、外側フレームが、ボリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）から成り得る。一実施形態では、近接接触カバーリングが、完全にではないにせよ実質的にＵＶ放射線を透過しない材料から成る。すなわち、近接接触カバーリングは、その上に衝突する実質的に全てのＵＶ放射線を遮断し得る。

上述されたように、近接接触カバーリングは、基板キャリアフレームの一部分又は全部を覆って延在するようにサイズ決定され、プラズマ処理の間に、基板キャリアフレーム及びテープのための更なる保護を提供し得る。一実施例として、図６Ａは、本発明の別の一実施形態による、基板キャリア上に降ろされた別の近接接触カバーリングの断面図を示し、図６Ｂは、本発明の別の一実施形態による、図６Ａのアセンブリの平面図を示す。

図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、図４Ａ〜図４Ｃとの関連で説明された、基板キャリア４００／基板４０６アセンブリが、それらを覆うように降ろされた近接接触カバーリング６００を有するように描かれている。近接接触カバーリング６００は、ウエハ又は基板４０６の最も外側の領域を覆う一部分６０６を有し、その内側開口部６０４は、ウエハ又は基板４０６の残りの部分を曝露している。近接接触カバーリング６００の別の一部分６０２は、基板キャリア４００のテープフレーム４０４を覆っている。一般的に示されるのみであるが、一実施形態では、一部分６０６が、図５との関連で説明された斜角を有する特徴を含み得る。

図６Ａ及び図６Ｂを再び参照すると、使用される際に、近接接触カバーリング６００は、エッジ除外ゾーンでウエハ又は基板４０６と近接するように又は接触するように運ばれる。近接接触カバーリング６００は、ダイシングテープ４０２のための保護を提供するように、さもなければ、ウエハ又は基板４０６とダイシングテープフレーム４０４との間に晒されるようにも示されている。一実施形態では、その配置が、ＵＶへの曝露からテープを保護することを可能にし、一方、それと同時に、基板キャリア４００のダイシングテープ４０２とフレーム４０４に対して更なる熱保護を提供する。

本発明の１以上の実施形態によれば、プラズマ処理の間の基板キャリアアセンブリに対する近接接触カバーリングの近接又は実際の接触の程度は、精密な位置制御を用いた駆動機構によって制御される。例えば、一実施形態では、エンコーダ及びリニアガイドを有するサーボモータが採用されて、そのような制御を提供する。一実施形態では、ウエハと近接接触カバーリングとの間の距離が、プラズマ処理の部分的な要素として扱われ、ゼロ間隔（接触）から数百ミクロンの間隔までの何れかで制御される。

本実施形態の一態様では、エッチングリアクタが、基板キャリアによって支持され近接接触カバーリングによって保護されたウエハ又は基板のエッチングに適応するように構成される。例えば、図１１は、本発明の一実施形態による、エッチングリアクタの断面図を示す。

図７を参照すると、エッチングリアクタ７００は、チャンバ７０２を含む。エンドエフェクタ７０４は、基板キャリア７０６をチャンバ７０２に出し入れするよう搬送するために含まれる。誘導結合されたプラズマ（ＩＣＰ）の供給源７０８は、チャンバ７０２の上側部分において位置決めされる。チャンバ７０２には、スロットルバルブ７１０とターボ分子ポンプ７１２とが更に設けられる。エッチングリアクタ７００は、カソードアセンブリ７１４も含む。

近接接触カバーリングアセンブリ７１５は、基板又はウエハキャリア７０６を収容する領域の上方に含まれる。一実施形態では、近接接触カバーリングアセンブリ７１５は、テープフレームリフトを含む。一実施形態では、近接接触カバーリングアセンブリ７１５が、図４Ａ〜図４Ｃ、図５、図６Ａ、及び図６Ｂとの関連で説明された、近接接触カバーリングであり、又はそれを含む。近接接触カバーリングアクチュエータ７１８が、近接接触カバーリングを移動させるために含まれ得る。そのような一実施形態では、近接接触カバーリングアクチュエータ７１８が、テープフレームリフト及び近接接触カバーリングに連結されている、単一のリフトフープを動かす。基板キャリアリフト機構を動かすためのアクチュエータ７１６などの他のアクチュエータも含まれ得る。更に別の実施形態では、プラズマ処理の間にキャリアテープ及び／又はフレームを保護するために、更なるシャドウリングが、近接接触カバーリングアセンブリ７１５と併せて使用される。

一実施形態では、エンドエフェクタ７０４が、基板キャリアを扱うようにサイズ決定されたロボットブレードである。そのような一実施形態では、ロボット式エンドエフェクタ７０４が、準大気圧（真空）下でエッチングリアクタに出入りするよう搬送されている間に、フィルムフレームアセンブリ（例えば、上述された基板キャリア４００）を支持する。エンドエフェクタ７０４は、重力に助けられつつＸ‐Ｙ‐Ｚ軸方向に基板キャリアを支持するための特徴を含む。エンドエフェクタ７０４は、処理ツールの円形特徴（例えば、双極静電チャックの中心、又は円形シリコンウエハの中心）に対してエンドエフェクタを較正し、センタリングするための特徴も含む。

別の一態様において、図８は、本発明の一実施形態による、複数の集積回路を含む半導体ウエハをダイシングする方法の工程を表すフローチャート８００である。図９Ａ〜図９Ｃは、本発明の一実施形態による、フローチャート８００の工程に相当する、半導体ウエハをダイシングする方法を実行中の、複数の集積回路を含む半導体ウエハの断面図を示す。

フローチャート８００の任意選択的な工程８０２、及び、それに相当する図９Ａを参照すると、半導体ウエハ又は基板９０４上にマスク９０２が形成される。マスク９０２は、半導体ウエハ９０４の表面上に形成された集積回路９０６を覆って保護する層から成る。マスク９０２は、集積回路９０６の各々の間に形成された、介在するストリート９０７も覆う。上述された基板キャリア４００などの基板キャリア９１４（そのテープ部分だけが描かれている）によって、半導体ウエハ又は基板９０４が支持されている。一実施形態では、基板キャリア９１４が、支持テープの層を含む。支持テープの一部分は、図９Ａの９１４として描かれ、（図示せぬ）テープリング又はフレームによって取り囲まれている。そのような一実施形態では、図９Ａで示されるように、半導体ウエハ又は基板９０４が、基板キャリア９１４上に配置されたダイ付着フィルム９１６上に配置される。

本発明の一実施形態によれば、マスク９０２を形成することは、フォトレジスト層又はｉ線パターニング層などの層を形成することを含むが、それらに限定されるものではない。例えば、フォトレジスト層などのポリマー層は、リソグラフィプロセスで使用するのに好適なそれ以外の材料から成っていてもよい。一実施形態では、フォトレジスト層が、２４８ナノメートル（ｎｍ）レジスト、１９３ｎｍレジスト、１５７ｎｍレジスト、極紫外光（ＥＵＶ）レジスト、又はジアゾナフトキノン感作物質を有するフェノール樹脂マトリクスなどの、ポジ型フォトレジスト材料から成るが、それらに限定されるものではない。別の一実施形態では、フォトレジスト層が、ポリシスイソプレン及びポリビニルシンナメートなどの、ネガ型フォトレジスト材料から成るが、それらに限定されるものではない。

別の一実施形態では、マスク９０２が水溶性マスク層である。一実施形態では、水溶性マスク層が、水性の媒体に容易に溶解可能である。例えば、一実施形態では、水溶性マスク層が、アルカリ性溶液、酸性溶液、又は脱イオン水のうちの１以上に可溶な材料から成る。一実施形態では、水溶性マスク層が、摂氏約５０〜１６０度の範囲内での加熱などの加熱プロセスに晒される際にも、その水溶性を維持する。例えば、一実施形態では、水溶性マスク層が、レーザ及びプラズマエッチング個片化プロセスで使用されるチャンバ条件に晒された後も、水溶液に可溶である。一実施形態では、水溶性マスク層が、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、デキストラン、ポリメタクリル酸、ポリエチレンイミン、又はポリエチレンオキシドなどの、材料から成るが、それらに限定されるものではない。ある具体的な一実施形態では、水溶性マスク層が、毎分約１〜１５ミクロンの範囲内の、より詳細には毎分約１．３ミクロンの水溶液中のエッチング速度を有する。

別の一実施形態では、マスク９０２が、ＵＶ硬化性マスク層である。一実施形態では、マスク層が、UV硬化層の接着性を少なくとも約８０％低減させるＵＶ光に対する感受性を有する。そのような一実施形態では、ＵＶ層が、ポリ塩化ビニル又はアクリル系材料から成る。一実施形態では、ＵＶ硬化層が、ＵＶ光に晒されると接着特性が弱まる材料又は材料のスタックから成る。一実施形態では、ＵＶ硬化性接着フィルムが、約３６５ｎｍのＵＶ光に感応する。そのような一実施形態では、この感受性が、ＬＥＤ光を用いて硬化を実行することを可能にする。

一実施形態では、半導体ウエハ又は基板９０４は、製造プロセスに耐えるのに適し、且つ、その上に半導体処理層が適切に堆積され得る、材料から成る。例えば、一実施形態では、半導体ウエハ又は基板９０４が、結晶シリコン、ゲルマニウム、又はシリコン／ゲルマニウムなどの、ＩＶ族系材料から成るが、それらに限定されるものではない。ある具体的な一実施形態では、半導体ウエハ９０４を提供することが、単結晶シリコン基板を提供することを含む。特定の一実施形態において、単結晶シリコン基板は、不純物原子がドープされている。別の一実施形態では、半導体ウエハ又は基板９０４が、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造に使用されるＩＩＩ‐Ｖ族材料基板などの、ＩＩＩ‐Ｖ族材料から成る。

一実施形態では、半導体ウエハ又は基板９０４が、約３００ミクロン以下の厚さを有する。例えば、一実施形態では、バルク単結晶シリコン基板が、ダイ付着フィルム９１６に取り付けられる前に、裏側から薄型加工（ｔｈｉｎｎｅｄ）される。薄型加工（ｔｈｉｎｎｉｎｇ）は、裏側研削プロセスによって実行され得る。一実施形態では、バルク単結晶シリコン基板が、約５０〜３００ミクロンの範囲内の厚さまで薄型加工される。一実施形態では、薄型加工がレーザアブレーション及びプラズマエッチングのダイシングプロセスの前に実行されることに、留意することが重要である。一実施形態では、ダイ付着フィルム９１６（又は薄型加工された若しくは薄型のウエハ若しくは基板を、基板キャリア９１４に接合可能な任意の適切な代替物）が、約２０ミクロンの厚さを有する。

一実施形態では、半導体ウエハ又は基板９０４が、表面又は内部に配置された半導体デバイスのアレイを集積回路９０６の一部分として有する。そのような半導体デバイスの例には、シリコン基板で製造されて誘電体層内に封入されたメモリデバイス又は相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）トランジスタが含まれるが、それらに限定されるものではない。複数の金属インターコネクトが、デバイス又はトランジスタ上、及び誘電体層周囲に形成され、デバイス又はトランジスタを電気的に連結して集積回路９０６を形成するのに用いられ得る。ストリート９０７を形成している材料は、集積回路９０６を形成するのに用いられる材料と同様、又は同一であってもよい。例えば、ストリート９０７は、誘電体材料の層、半導体材料の層、及びメタライズ層から成り得る。一実施形態では、ストリート９０７のうちの１以上が、集積回路９０６の実際のデバイスと同様の試験デバイスを含む。

フローチャート８００の任意選択的な工程８０４及びそれに相当する図９Ｂを参照すると、マスク９０２は、間隙９１０を有するパターニングされたマスク９０８を提供するために、レーザスクライビングプロセスを用いてパターニングされ、集積回路９０６の間の半導体ウエハ又は基板９０４の領域を曝露させる。そのような一実施形態では、レーザスクライビングプロセスが、フェムト秒ベースのレーザスクライビングプロセスである。レーザスクライビングプロセスは、集積回路９０６の間に元々形成されているストリート９０７の材料を除去するために使用される。本発明の一実施形態によれば、図９Ｂで描かれているように、レーザスクライビングプロセスを用いてマスク９０２をパターニングすることは、集積回路９０６の間の半導体ウエハ９０４の領域に部分的に入り込むように、トレンチ９１２を形成することを含む。

一実施形態では、レーザスクライビングプロセスを用いてマスク９０２をパターニングすることは、フェムト秒範囲内のパルス幅を有するレーザを使用することを含む。具体的には、フェムト秒ベースのレーザ、すなわち、フェムト秒（１０^−１５秒）単位のパルス幅を有するレーザを提供するために、可視スペクトルに紫外線（ＵＶ）及び赤外線（ＩＲ）を加えた範囲（全部合わせて広帯域光学スペクトル）の波長を有するレーザが使用され得る。一実施形態では、アブレーションが、波長に依存しないか又は基本的に依存せず、したがって、マスク９０２、ストリート９０７、及び可能性としては、半導体ウエハ又は基板９０４の一部分のフィルムなどの複合フィルムに適する。フェムト秒範囲内のパルス幅を有するレーザを使用することによって、熱損傷の問題が緩和又は解消され得る。損傷の解消又は緩和は、（ピコ秒ベースのレーザアブレーションに見られるような）低エネルギー再結合又は（ナノ秒ベースのレーザアブレーションに見られるような）熱平衡がないためであり得る。

クリーンなレーザスクライビング切断を実現するために、チッピング、微小亀裂、及び剥離を最小限に抑えるレーザスクライビングとダイシングとのプロセスを成功させるには、パルス幅などのレーザパラメータの選択が重要になり得る。レーザスクライビング切断がクリーンになるほど、最終的なダイ個片化のために実行され得るエッチングプロセスがより円滑になる。半導体デバイスのウエハには、典型的にはその上に、種々の材料タイプ（導体、絶縁体、半導体など）及び厚さの、多くの機能層が配置される。かかる材料は、ポリマーなどの有機材料、金属、又は二酸化ケイ素及び窒化ケイ素といった無機誘電体を含み得るが、それらに限定されるものではない。

対照的に、最適でないレーザパラメータが選択された場合、例えば、無機誘電体、有機誘電体、半導体、又は金属のうちの２つ以上を含む積層構造において、レーザアブレーションプロセスは、剥離問題を引き起こし得る。例えば、レーザは、測定可能なほど吸収されることなく、高バンドギャップエネルギー誘電体（約９ｅＶのバンドギャップを有する二酸化ケイ素など）を貫通する。しかし、レーザエネルギーは下にある金属又はシリコンの層で吸収され、金属又はシリコンの層の著しい気化を引き起こし得る。この気化は、上にある二酸化ケイ素誘電体層を持ち上げる高い圧力を発生させることがあり、深刻な層間剥離及び微小亀裂を引き起こす可能性がある。一実施形態では、ピコ秒ベースのレーザ照射プロセスが、複合スタック内の微小亀裂及び剥離につながる一方、フェムト秒ベースのレーザ照射プロセスは、同一の材料スタックの微小亀裂又は剥離につながらないことが実証されている。

誘電体層の直接的なアブレーションを可能にするために、誘電体材料が強力に光子を吸収することによって導電性材料と同様の働きをするように、誘電体材料のイオン化が起こる必要があり得る。この吸収は、レーザエネルギーの大部分が、誘電体層の最終的なアブレーションの前に、下にあるシリコン又は金属の層まで貫通することを妨げ得る。一実施形態では、レーザ強度が、光子によるイオン化を開始し、無機誘電体材料内でのイオン化に影響を与えるのに十分なほど高い場合に、無機誘電体のイオン化が実現可能となる。

本発明の一実施形態により、適切なフェムト秒ベースのレーザプロセスは、様々な材料における非線形相互作用に通常つながる高いピーク強度（放射照度）によって特徴付けられる。そのような一実施形態では、フェムト秒レーザ源は、約１０フェムト秒から５００フェムト秒までの範囲内、但し、好ましくは１００フェムト秒から４００フェムト秒までの範囲内の、パルス幅を有する。一実施形態では、フェムト秒レーザ源が、約１５７０ナノメートルから２００ナノメートルまでの範囲内、但し、好ましくは約５４０ナノメートルから２５０ナノメートルまでの範囲内の、波長を有する。一実施形態では、レーザ及びそれに対応する光学システムが、約３ミクロンから１５ミクロンまでの範囲内、但し、好ましくは約５ミクロンから１０ミクロンまでの範囲内の焦点を、加工面に提供する。

加工面における空間ビーム形状は、シングルモード（ガウシアン）であり得るか、又はトップハット型に形作られた形状を有し得る。一実施形態では、レーザ源が、約２００ｋＨｚから１０ＭＨｚまでの範囲内、但し、好ましくは約５００ｋＨｚから５ＭＨｚまでの範囲内の、パルス繰り返し率を有する。一実施形態では、レーザ源が、約０．５μＪから１００μＪまでの範囲内、但し、好ましくは約１μＪから５μＪまでの範囲内のパルスエネルギーを、加工面に供給する。一実施形態では、レーザスクライビングプロセスが、被加工物の表面に沿って、約５００ｍｍ／秒から５ｍ／秒までの範囲内、但し、好ましくは約６００ｍｍ／秒から２ｍ／秒までの範囲内のスピードで進む。

スクライビングプロセスは、単一パスのみで、又は複数パスで行われ得るが、一実施形態では、好ましくは１〜２パスで行われる。一実施形態では、被加工物のスクライビング深さが、約５ミクロンから５０ミクロンまでの範囲内、好ましくは約１０ミクロンから２０ミクロンまでの範囲内の深さである。レーザは、所与のパルス繰り返し率の一連の単一パルス、又は一連のパルスバーストの何れかで、照射され得る。一実施形態では、生成されたレーザビームのカーフ幅は約２ミクロンから１５ミクロンまでの範囲内であるが、シリコンウエハのスクライビング／ダイシングにおいては、（デバイス／シリコンのインターフェースで測定されると）好ましくは約６ミクロンから１０ミクロンまでの範囲内となる。

レーザパラメータは、例えば、無機誘電体（二酸化ケイ素など）のイオン化を実現し、且つ、無機誘電体の直接アブレーションの前に下層の損傷によって生じる剥離及びチッピングを最小限に抑えるのに十分なほどに高いレーザ強度を提供するというような、利益及び利点でもって選択され得る。また、パラメータは、産業上の応用に、有意義なプロセススループットを、正確に制御されたアブレーションの幅（カーフ幅など）及び深さと共に提供するように選択され得る。上述のように、フェムト秒ベースのレーザは、ピコ秒ベース及びナノ秒ベースのレーザアブレーションプロセスと比較すると、かかる利点を提供するのにはるかに適している。しかし、フェムト秒ベースのレーザアブレーションスペクトルにおいても、ある特定の波長は他の波長よりも良好な性能を提供し得る。例えば、一実施形態では、ＵＶ範囲内か又はそれに近い波長を有するフェムト秒ベースのレーザプロセスが、ＩＲ範囲内か又はそれに近い波長を有するフェムト秒ベースのレーザプロセスよりも、クリーンなアブレーションプロセスを提供する。かかる具体的な実施形態では、半導体ウエハ又は基板のスクライビングに適するフェムト秒ベースのレーザプロセスは、約５４０ナノメートル以下の波長を有するレーザに基づくものである。かかる特定の実施形態では、約５４０ナノメートル以下の波長を有するレーザの、約４００フェムト秒以下のパルスが使用される。しかし、代替的な一実施形態では、デュアルレーザ波長（ＩＲレーザとＵＶレーザとの組み合わせなど）が使用される。

フローチャート８００の工程８０６を参照すると、半導体ウエハ又は基板９０４の一部分が、例えば、プラズマエッチング中に、基板キャリア９１４のテープ及びテープフレームを保護するために、及び／又は半導体ウエハ又は基板９０４を固定するために、近接接触カバーリングで覆われる。一実施形態では、近接接触カバーリングが、図４Ｃ及び図６Ｂとの関連で上述されたように、半導体ウエハ又は基板９０４の一部分（但し、全部ではない）を曝露させたままにしておく。一実施形態では、近接接触カバーリングが、図４Ａ〜図４Ｃ、図５、図６Ａ、及び図６Ｂとの関連で説明された、近接接触カバーリングのうちの１以上と同じであり又はそれらに類似する。更に別の実施形態では、プラズマ処理の間にキャリアテープ及び／又はフレームを保護するために、更なるシャドウリングが、近接接触カバーリングと併せて使用される。

フローチャート８００の工程８０８、及びそれに相当する図９Ｃを参照すると、半導体ウエハ又は基板９０４は、その後、集積回路９０６を個片化するために、パターニングされたマスク９０８内の間隙９１０を通じてエッチングされる。本発明の一実施形態によれば、半導体ウエハ９０４をエッチングすることは、レーザスクライビング処理によって形成されたトレンチ９１２を延長するようにエッチングし、図９Ｃで示されるように、最終的に半導体ウエハ又は基板９０４を完全に貫通するようにエッチングすることを含む。

一実施形態では、半導体ウエハ又は基板９０４をエッチングすることが、プラズマエッチングプロセスを使用することを含む。一実施形態では、シリコン貫通ビア式のエッチングプロセスが使用される。例えば、ある具体的な一実施形態では、半導体ウエハ又は基板９０４の材料のエッチング速度は、毎分２５ミクロンを上回る。超高密度プラズマ源が、ダイ個片化プロセスのプラズマエッチング部分に使用され得る。このようなプラズマエッチングプロセスを実施するのに好適な処理チャンバの例は、米国カリフォルニア州サニーベールのアプライドマテリアルズ社から販売されているＡｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）Ｓｌｉｖｉａ（米国登録商標）エッチングシステムである。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）Ｓｌｉｖｉａ（米国登録商標）エッチングシステムは、容量性及び誘導性ＲＦ結合を組み合わせ、これにより、容量性結合のみで可能になるよりも更にイオン密度とイオンエネルギーを独立して制御することができ、それと共に磁気強化による改善も得られる。この組み合わせは、イオン密度をイオンエネルギーから有効に切り離すことで、非常な低圧においても、高い（損傷を与える可能性もある）ＤＣバイアスレベルを伴わずに、比較的高密度のプラズマを実現することを可能にする。並外れて広いプロセスウインドウが得られる。しかし、シリコンをエッチングすることが可能な任意のプラズマエッチングチャンバが使用され得る。例示的な一実施形態では、基本的に正確な形状制御と、実質的にスカロップ（ｓｃａｌｌｏｐ）を有しない側壁とを維持しつつ、単結晶シリコンの基板又はウエハ１３０４を従来のシリコンエッチング速度の約４０％よりも速いエッチング速度でエッチングするために、ディープシリコンエッチングが使用される。ある具体的な実施形態では、シリコン貫通ビア式のエッチングプロセスが使用される。エッチング処理は、一般的に、例えば、ＳＦ_６、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＨＦ_３、ＸｅＦ_２などのフッ素ベースのガスである反応ガス、又は比較的エッチング速度が速いシリコンをエッチングすることができる何らかの他の反応ガスから生成されるプラズマに基づいている。しかし、一実施形態では、スカロップ輪郭の形成を伴うボッシュ式プロセスが使用される。

一実施形態では、個片化が、ダイ付着フィルム９１６のパターニングを更に含み得る。一実施形態では、ダイ付着フィルム９１６が、レーザアブレーション、ドライ（プラズマ）エッチング、又は湿式エッチングなどの技法によってパターニングされるが、それらに限定されるものではない。一実施形態では、図９Cで示されるように、ダイ付着フィルム部分９１８を提供するために、個片化プロセスのレーザスクライビング及びプラズマエッチング部分の後に続いて、ダイ付着フィルム９１６がパターニングされる。一実施形態では、図９Ｃで示されるように、パターニングされたマスク９０８が、個片化プロセスのうちのレーザスクライブ及びプラズマエッチング部分の後に除去される。パターニングされたマスク９０８は、ダイ付着フィルム９１６のパターニングの前、パターニング中、又はパターニングの後に除去され得る。一実施形態では、半導体ウエハ又は基板９０４が、基板キャリア９１４によって支持されている間、且つ、近接接触カバーリングによって保護されている間にエッチングされる。一実施形態では、ダイ付着フィルム９１６が、基板キャリア９１４上に配置されている間、且つ、半導体ウエハ又は基板９０４が、近接接触カバーリングによって保護されている間にもパターニングされる。

したがって、フローチャート８００及び図９Ａ〜図９Ｂを再び参照すると、ウエハダイシングは、最初のレーザアブレーションによって、マスクを貫通し、ウエハストリート（メタライゼーションを含む）を貫通して、部分的にシリコン基板内へと実行され得る。レーザパルス幅は、フェムト秒範囲内で選択され得る。その後、ダイ個片化は、後続のシリコン貫通ディーププラズマエッチングによって完遂され得る。一実施形態では、ダイシングプロセスのエッチング部分の間に、近接接触カバーリングが実装される。更に、各々がその下にダイ付着フィルムの一部分を有する、個片化された集積回路を提供するために、ダイ付着フィルムの曝露された部分の除去が実行され得る。その後、図９Ｃで示されるように、ダイ付着フィルム部分を含む個別の集積回路が、基板キャリア９１４から取り外され得る。一実施形態では、個片化された集積回路が、パッケージングのために基板キャリア９１４から取り外される。そのような一実施形態では、パターニングされたダイ付着フィルム９１８は、各集積回路の裏側に保持され、最終パッケージングに含まれる。しかし、別の一実施形態では、パターニングされたダイ付着フィルム９１８は、個片化プロセス中に又は個片化プロセス後に除去される。

単一のプロセスツールが、レーザアブレーションとプラズマエッチングとのハイブリッドの個片化プロセスにおける多くの又は全ての工程を実行するよう構成され得る。例えば、図１０は、本発明の一実施形態による、ウエハ又は基板のレーザ及びプラズマダイシングのためのツールレイアウトのブロック図を示している。

図１０を参照すると、プロセスツール１０００は、複数のロードロック１００４が連結されているファクトリインターフェース１００２（ＦＩ）を含む。クラスタツール１００６は、ファクトリインターフェース１００２に連結されている。クラスタツール１００６は、プラズマエッチングチャンバ１００８などの１以上のプラズマエッチングチャンバを含む。レーザスクライブ装置１０１０も、ファクトリインターフェース１００２に連結されている。一実施形態では、プロセスツール１０００の全体の設置面積が、図１０で描かれているように、近似的に３５００ミリメートル（３．５メートル）掛ける近似的に３８００ミリメートル（３．８メートル）であり得る。

一実施形態では、１以上のプラズマエッチングチャンバ１００８が、複数の集積回路を個片化するために、パターニングされたマスク内の間隙を通じてウエハ又は基板をエッチングするよう構成される。そのような一実施形態では、１以上のプラズマエッチングチャンバ１００８が、ディープシリコンエッチングプロセスを実行するよう構成される。具体的な一実施形態では、１以上のプラズマエッチングチャンバ１００８が、米国カリフォルニア州サニーベールのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから市販されているＡｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標） Ｓｉｌｖｉａ（米国登録商標）エッチングシステムである。エッチングチャンバは、単結晶シリコン基板又はウエハ上に、又はその中に収納される個片化された集積回路を製造するために使用される、ディープシリコンエッチング用に特別に設計され得る。一実施形態では、シリコンエッチング速度を高めるために、高密度プラズマ源がプラズマエッチングチャンバ１００８内に含まれる。一実施形態では、個片化又はダイシングプロセスの高い製造スループットを可能にするために、２つ以上のエッチングチャンバが、プロセスツール１０００のクラスタツール１００６部分に含まれる。本発明の一実施形態によれば、エッチングチャンバ８０８のうちの少なくとも１つに、図４Ａ〜図４Ｃ、図５、図６Ａ、及び図６Ｂとの関連で上述された近接接触カバーリングなどの、近接接触カバーリングが装備される。

一実施形態では、レーザスクライビング装置１０１０は、フェムト秒ベースのレーザを収納する。フェムト秒ベースのレーザは、上述のレーザアブレーションプロセスのような、レーザとエッチングとのハイブリッドの個片化プロセスのうちのレーザアブレーション部分の実行に適し得る。一実施形態では、フェムト秒ベースのレーザに対してウエハ又は基板（又はそのキャリア）を移動させるよう構成された、可動な載台もレーザスクライビング装置１０００に含まれる。ある具体的な一実施形態では、フェムト秒ベースのレーザも移動可能である。一実施形態では、図１０で示されるように、レーザスクライビング装置１０１０の全体設置面積が、約２２４０ミリメートル掛ける約１２７０ミリメートルであり得る。

ファクトリインターフェース１００２は、レーザスクライビング装置１０１０を備えた外部製造設備とクラスタツール１００６との間のインターフェースとなるのに適切な大気ポートであり得る。ファクトリインターフェース１００２は、ストレージユニット（前面開口型統一ポッドなど）からクラスタツール１００６又はレーザスクライビング装置１０１０の何れかへ又はその両方へと、ウエハ（又はそのキャリア）を搬送するためのアーム又はブレードを備えたロボットを含み得る。

クラスタツール１００６は、個片化の方法における機能の実行に適する、他のチャンバも含み得る。例えば、一実施形態では、追加のエッチングチャンバの代わりに堆積チャンバ１０１２が含まれる。堆積チャンバ１０１２は、ウエハ又は基板のレーザスクライビングの前に、ウエハ又は基板のデバイス層の上又は上方にマスクを堆積させるように構成され得る。そのような一実施形態では、堆積チャンバ１０１２は、水溶性のマスク層の堆積に適する。別の一実施形態では、更なるエッチングチャンバの代わりに湿式／乾式ステーション１０１４が含まれる。湿式／乾式ステーションは、基板又はウエハのレーザスクライビングとプラズマエッチングとの個片化プロセスの後に、残留物及び断片を洗浄すること、又は水溶性マスクを除去することに適し得る。一実施形態では、プロセスツール１０００の構成要素として、計測ステーションも含まれる。

図７及び図１０を集合的に参照すると、一実施形態では、個片化プロセスが、基板キャリア４００などの基板キャリアを受容するようサイズ決定されたシステム内で行われ得る。そのような一実施形態では、システム７００又は１０００などのシステムが、（さもなければ、基板キャリアによって支持されない基板又はウエハに適応するよう別様にサイズ決定される）そのシステムの設置面積に影響を与えることなく、ウエハフレームに適応可能である。一実施形態では、そのような処理システムが、３００ミリメートルの直径のウエハ又は基板に適応するようサイズ決定される。図３Ｂ、図４Ｃ、及び図６Ｂで描かれているように、同一のシステムが、幅約３８０ミリメートル掛ける長さ約３８０ミリメートルのウエハキャリアに適応し得る。しかし、システムは、４５０ミリメートルのウエハ又は基板、又はより詳細には、４５０ミリメートルのウエハ又は基板キャリアを扱うよう設計され得ることを認識されたい。

本発明の実施形態は、指示命令が記憶されているマシン可読媒体を含み得るコンピュータプログラム製品又はソフトウェアとして提供されてよく、それらの指示命令は、本発明の実施形態によるプロセスを実行するようコンピュータシステム（又は他の電子デバイス）をプログラミングするために使用され得る。一実施形態では、コンピュータシステムが、図７との関連で説明されたプロセスツール７００、又は図１０との関連で説明されたプロセスツール１０００に連結される。マシン可読媒体は、マシン（例えば、コンピュータ）によって可読な形態で情報を記憶又は伝送するための、任意の機構を含む。例えば、マシン可読（例えば、コンピュータ可読）媒体は、マシン（例えば、コンピュータ）可読記憶媒体（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなど)、マシン（例えば、コンピュータ）可読伝送媒体（電気的形態、光学的形態、音響的形態、又はその他の伝播される信号の形態（例えば、赤外線信号、デジタル信号など））などを含む。

図１１は、（終点検出などの）本明細書に記載される１以上の任意の方法をマシンに実行させるための指示命令セットが実行され得る、コンピュータシステム１１００の例示的な形態を採るマシンを概略的に示している。代替的な実施形態で、マシンは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、エクストラネット、インターネットで他のマシンに接続され得る。マシンは、クライアント・サーバネットワーク環境においてサーバ又はクライアントマシンとして、或いはピアツーピア（又は分散）ネットワーク環境においてピアマシンとして動作し得る。このマシンは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブ・アプライアンス、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ又はブリッジ、又は当該マシンによって行われるべき動作を特定する（順次の又はその他の）指示命令セットを実行することができる任意のマシンであってもよい。更に、単一のマシンのみを示したが、「マシン」という語は、本明細書に記載される１以上の任意の方法を実施するために、指示命令セット（又は複数の指示命令セット）を独立的に、又は連携的に実行するマシンの任意の集合体を含むと理解されたい。

例示的なコンピュータシステム１１００は、バス１１３０を介して互いに通信する、プロセッサ１１０２、メインメモリ１１０４（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）又はランバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）等といったダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）など）、スタティックメモリ１１０６（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）、及び補助記憶装置１１１８（例えば、データ記憶デバイス）を含む。

プロセッサ１１０２は、マイクロプロセッサ、中央処理装置などといった、１以上の汎用処理デバイスのことである。より詳細には、プロセッサ１１０２は、複合命令セット演算（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小指示命令セット演算（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、他の指示命令セットを実装するプロセッサ、又は指示命令セットの組み合わせを実装するプロセッサでありうる。プロセッサ１１０２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどの、１以上の特殊用途処理デバイスでもあり得る。プロセッサ１１０２は、本書に記載の工程を実行するための処理論理１１２６を実行するよう構成される。

コンピュータシステム１００、ネットワークインターフェースデバイス１１０８を更に含み得る。コンピュータシステム１１００は、ビデオディスプレイユニット１１１０（液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオードディスプレイ（LED）、又は陰極線管（ＣＲＴ）など）、英数字入力デバイス１１１２（キーボードなど）、カーソル制御デバイス１１１４（マウスなど）、及び、信号生成デバイス１１１６（スピーカなど）も含み得る。

補助記憶装置１１１８は、本書に記載の方法又は機能のうちの任意の１以上を具現化する指示命令の１以上のセット（ソフトウェア１１２２など）が記憶されているマシンアクセス可能記憶媒体（又はより具体的には、コンピュータ可読記憶媒体）１１３２を含み得る。このソフトウェア１１２２は、コンピュータシステム１１００によって実行されている間、完全に又は少なくとも部分的に、メインメモリ１１０４及び／又はプロセッサ１１０２の中に常駐してもよく、メインメモリ１１０４及びプロセッサ１１０２も、マシン可読記憶媒体を構成し得る。このソフトウェア１１２２は、更に、ネットワークインターフェースデバイス１１０８を介してネットワーク１１２０上で送信又は受信され得る。

マシンアクセス可能記憶媒体１１３２は、例示的な一実施形態では単一媒体であると示されているが、「マシン可読記憶媒体」という用語は、指示命令の１以上のセットを保存する単一媒体又は複数の媒体（例えば、集中データベース又は分散データベース、及び／又はそれに関連付けられたキャッシュ及びサーバ）を含むと解釈すべきである。「マシン可読記憶媒体」という用語は、マシンによって実行される指示命令のセットを記憶すること、又は符号化することが可能であり、且つ、本発明の方法のうちの任意の１以上をマシンに実行させる、任意の媒体を含むとも、解釈すべきである。したがって、「マシン可読記憶媒体」という用語は、固体メモリ、光媒体、及び磁気媒体を含むが、それらに限定されないと解釈すべきである。

本発明の一実施形態により、マシンアクセス可能記憶媒体には、複数の集積回路を有する半導体ウエハをダイシングする方法をデータ処理システムに実行させる指示命令が、記憶されている。

かくして、複数の集積回路を有する半導体ウエハをダイシングする方法及びそのためのキャリアが開示された。

Claims (15)

1. エッチングプロセスの間にキャリア及び基板アセンブリを保護するためのカバーリングであって、
   前記キャリア及び基板アセンブリの基板の直径よりも小さい直径を有する内側開口部、並びに
   前記内側開口部を取り囲む外側フレームであって、前記キャリア及び基板アセンブリの前記基板の最も外側の部分を受け入れるための斜角を有する、外側フレームを備える、カバーリング。
2. 前記斜角が、張り出した表面と周縁の表面を備える、請求項１に記載のカバーリング。
3. 前記斜角の前記張り出した表面が、前記キャリア及び基板アセンブリの前記基板の前記最も外側の部分の上側表面と接触するためのものである、請求項２に記載のカバーリング。
4. 前記斜角の前記周縁の表面が、前記キャリア及び基板アセンブリの前記基板の前記最も外側の部分の周縁の表面と接触するためのものである、請求項２に記載のカバーリング。
5. 前記斜角が、前記斜角の前記張り出した表面と前記周縁の表面とを接合させる突出した傾斜の表面を更に備え、前記突出した傾斜の表面が、前記キャリア及び基板アセンブリの前記基板の前記最も外側の部分の斜面と接触するためのものである、請求項２に記載のカバーリング。
6. 前記斜角が、前記斜角の前記張り出した表面と前記周縁の表面とを接合させる、凹んだ傾斜の表面を更に備える、請求項２に記載のカバーリング。
7. 前記凹んだ傾斜の表面が、前記外側フレームのライトトラップ領域を提供するためのものである、請求項６に記載のカバーリング。
8. 前記外側フレームが、実質的に紫外線放射を透過しない材料を含む、請求項１に記載のカバーリング。
9. 上に複数の集積回路を有する前面を備えた半導体ウエハをダイシングする方法であって、
   基板キャリア上に、前記半導体ウエハであって、前記集積回路を覆うパターニングされたマスクを有し、前記集積回路の間にスクライブラインを有する、半導体ウエハを提供すること、
   前記半導体ウエハ及び前記基板キャリア上に、カバーリングであって、前記半導体ウエハの直径よりも小さい直径を有する内側開口部を備え、前記内側開口部を取り囲み且つ前記半導体ウエハの最も外側の部分を受け入れるための斜角を有する外側フレームを有する、カバーリングを載置すること、並びに
   前記スクライブラインを通じて前記半導体ウエハをプラズマエッチングし、前記集積回路を個片化することを含む、方法。
10. 前記カバーリングが、前記プラズマエッチングの間に生成された紫外線放射から、前記基板キャリアのダイシングテープの一部分を保護する、請求項９に記載の方法。
11. 前記カバーリングが、前記プラズマエッチングの間に、前記基板キャリアのダイシングテープの紫外線硬化を抑制する、請求項９に記載の方法。
12. キャリア及び基板アセンブリを支持するための基板処理領域、及び
    前記基板処理領域上に移動可能に配置されたカバーリングであって、エッチングプロセスの間に、前記キャリア及び基板アセンブリを保護するためのものである、カバーリングを備え、前記カバーリングが、
    前記キャリア及び基板アセンブリの基板の直径よりも小さい直径を有する内側開口部と、
    前記内側開口部を取り囲む外側フレームであって、前記エッチングプロセスの間に、前記キャリア及び基板アセンブリの前記基板の最も外側の部分を受け入れるための斜角を有する、外側フレームとを備える、プラズマエッチングチャンバ。
13. 前記カバーリングの前記斜角が、張り出した表面及び周縁の表面を備え、前記斜角の前記張り出した表面が、前記キャリア及び基板アセンブリの前記基板の前記最も外側の部分の上側表面と接触するためのものであり、前記斜角の前記周縁の表面が、前記キャリア及び基板アセンブリの前記基板の前記最も外側の部分の周縁の表面と接触するためのものである、請求項１２に記載のプラズマエッチングチャンバ。
14. 前記カバーリングの前記斜角が、前記斜角の前記張り出した表面と前記周縁の表面とを接合させる突出した傾斜の表面を更に備え、前記突出した傾斜の表面が、前記キャリア及び基板アセンブリの前記基板の前記最も外側の部分の斜面と接触するためのものである、請求項１３に記載のプラズマエッチングチャンバ。
15. 前記カバーリングの前記斜角が、前記斜角の前記張り出した表面と前記周縁の表面とを接合させる凹んだ傾斜の表面を更に備え、前記凹んだ傾斜の表面が、前記外側フレームのライトトラップ領域を提供するためのものである、請求項１３に記載のプラズマエッチングチャンバ。
    

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