TW201403708A - 電漿噴流蝕刻裝置以及經由電漿噴流蝕刻移除樣本之封裝部分的方法 - Google Patents

電漿噴流蝕刻裝置以及經由電漿噴流蝕刻移除樣本之封裝部分的方法 Download PDF

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Cornelis Ignatius Maria Beenakker
jia-qi Tang
Johannes Bernardus Jozef Schelen
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Stichting Materials Innovation Inst M2I
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Abstract

一種藉由基於微波諧振誘發式電漿噴流(44)的蝕刻來對電子或半導體樣本(46)解除封裝(亦即，移除封裝或封裝體)的電漿蝕刻器裝置(1)及對應方法。所述電漿噴流產生於微波諧振腔(6)中且射向所述樣本(46)。所提出的裝置及方法在所述樣本(46)的頂部上使用液體罩幕層(58)以限制所述電漿噴流(44)且改良蝕刻準確性。

Description

電漿噴流蝕刻裝置以及經由電漿噴流蝕刻移除樣本之封裝部分的方法
本發明是關於電漿蝕刻器裝置以及經由電漿噴流蝕刻來移除樣本(例如積體電路、離散半導體(discrete semiconductor)裝置或發光二極體)的封裝部分的方法。此外，本發明是關於具有用於執行所提出的方法的指令的電腦程式產品。
對半導體裝置的塑膠封裝體解除封裝是移除形成晶片的封裝的模製化合物以便暴露晶片的內部組件的製程。術語「半導體裝置」在本文中指廣泛類別的功能裝置，包含積體電路(複雜電路及功能)、離散電子裝置(例如具有簡單功能的單個二極體)、發光二極體(LED)、微機電系統(MEMS)等。
此模製化合物的典型組成物由環氧樹脂(10重量%至30重量%)、矽石填料(70重量%至90重量%)以及少量的偶聯劑、 硬化劑、脫模劑、阻燃劑等形成。解除封裝製程較佳應(例如)藉由光學顯微術(optical microscopy)、掃描電子顯微術(scanning electron microscopy；SEM)或光子發射顯微術(photo emission microscopy)而將(矽)電路晶粒、金屬接合線以及(鋁)接合襯墊保持完整，以允許晶粒經受進一步故障分析。金已用作接合線材料許多年。然而，時下，積體電路產業正自金線接合轉變為銅線接合。使用(例如)熱硝酸(HNO3)以及硫酸(H2SO4)的習知酸性解除封裝方法不適用於涉及銅線接合的樣本。雖然適用於對涉及銅線接合的半導體封裝體解除封裝的在真空腔室中進行電漿蝕刻的許多方法是已知的，但此等已知方法需要極長的處理時間，以便移除模製化合物中的任何矽石填料。
在參考文獻【1】中，Tang等人揭露一種電漿蝕刻器裝置，其適用於基於聚焦的電漿噴流蝕刻來蝕刻掉具有銅線接合的積體電路的塑膠封裝。此已知電漿蝕刻器包括電磁(EM)微波(MW)輻射源以及所謂的Beenakker MW諧振腔，在所述Beenakker MW諧振腔中，形成了由EM MW輻射誘發的常駐波場型(闡述於參考文獻【2】中)。諧振腔內所產生的常駐MW的可觀的電場振幅允許由諧振腔的中心處所引入的氣體混合物形成電漿氣體。此微波誘發式電漿(microwave induced plasma；MIP)在朝向半導體晶片的方向上經由排放導管而自Beenakker腔射出。所射出的電漿氣體(亦即，電漿流出物或噴流)導致晶片封裝的蝕刻，藉此移除塑膠模製物且暴露電路晶粒。已知的基於Beenakker腔的電漿蝕刻 裝置省卻了對經由濕式酸性蝕刻及/或雷射剝蝕技術來預先處理電路封裝的需要。在基於Beenakker腔的電漿蝕刻製程完成之後，所得的經解除封裝的電路(亦即，封裝被剝離的電路晶粒)保持功能，且隨後可經受故障分析。
雖然來自已知Beenakker腔的排放導管的電漿噴流可被引導至樣本表面的選定的區域(此在濕式酸性蝕刻方法中不可行)，但使用已知裝置的電漿噴流蝕刻方法的準確性以及可再現性仍低於所要程度。
需要提供具有改良的蝕刻準確性的電漿蝕刻器裝置。
根據第一態樣，提供一種電漿蝕刻器裝置，用於產生電漿噴流且經由蝕刻來移除樣本的封裝部分，其中電漿蝕刻器裝置包括：微波諧振腔，其可連接至微波源，且微波諧振腔經配置以經由來自微波源的微波輻射而誘發電磁常駐波，且以將自氣體源接收的氣體保留於諧振腔內，且以自氣體產生電漿，其中諧振腔包括用於將電漿以電漿噴流的形式排放的電漿排放導管；樣本固持器，用於將樣本保留於距排放導管樣本距離處，且使樣本表面朝向排放導管，以使得在使用期間，電漿噴流沿著預定流動軌跡而被引導向樣本表面，以便經由蝕刻來移除封裝部分。電漿蝕刻器裝置的特徵在於樣本固持器設有罩幕產生器，罩幕產生器用於在樣本表面處且在電漿噴流的流動軌跡內塗覆液體罩幕層，以便 將電漿噴流限制於樣本表面上的蝕刻區域。
根據本發明的此態樣所提出的裝置，其允許藉由基於電漿噴流的蝕刻來對電子或半導體裝置解除封裝，亦即，消除封裝的模製化合物。所提出的裝置以非破壞性方式來實現樣本的完全解除封裝，所述非破壞性方式將電路晶粒、接合線以及接合襯墊保持完整。此非破壞性解除封裝允許晶粒經受進一步故障分析，例如發現結構缺陷或電氣缺陷。
在所提出的裝置中，提供「罩幕產生器」，罩幕產生器在本文中指用於在蝕刻期間在樣本表面處且在電漿噴流的流動軌跡內塗覆液體罩幕層，以將電漿噴流限制或聚焦於樣本表面上的減小的蝕刻區域的構件。若此液體層塗覆於樣本表面的頂部上，則撞擊表面的電漿氣流將局部吹走此液體，藉此在此液體罩幕層中形成局部化的球形孔或空穴。在電漿氣體的足夠高的流出速率或通量下，撞擊氣體噴流將足夠強以使球形空穴穿透液體罩幕且與樣本表面形成近圓形的界面(亦即，減小的蝕刻區域)。在此圓形區域或蝕刻區域處，電漿氣體與樣本表面直接接觸，從而導致封裝的蝕刻。藉由液體罩幕層而將電漿噴流聚焦於蝕刻區域中的能力極大地增強電漿蝕刻製程的可控制性。
在不存在此液體罩幕的情況下，離開排放導管且被引導向樣本表面的電漿氣流將在撞擊於樣本表面上之後側向流動，從而導致電漿氣體未直接指向的相對大的相鄰樣本區域的不良蝕刻。藉由控制液體罩幕層，可以一種可控制的方式來限制電漿噴 流，此方式使得樣本表面僅在減小的蝕刻區域內被所限制的電漿噴流局部蝕刻掉，而剩餘樣本表面保持由液體罩幕覆蓋且有效保護。
取決於液體的類型以及環境溫度，液體罩幕亦可充當冷卻劑，以將樣本(例如半導體封裝體)的整體溫度保持相對低，且避免對樣本晶粒的熱損壞，而經受電漿蝕刻的樣本表面部分的溫度將由電漿噴流局部升高至促進達成令人滿意的蝕刻速率的程度。
在使用所提出的裝置的電漿蝕刻製程中，具有1400sccm的氬氣(Ar)、20sccm的氧氣(O2)以及10sccm的四氟化碳(CF4)(其中，「sccm」表示標準狀態立方公分/分鐘，亦即，在0℃以及1個大氣壓下的立方公分/分鐘)的組成物的電漿流的典型電漿溫度可處於300℃至600℃的範圍中，而若使用水罩幕(water mask)，則典型的所得半導體封裝體樣本溫度可保持於40℃至100℃的範圍中。所提出的電漿蝕刻裝置極有效於控制蝕刻溫度，可在整個蝕刻製程期間使蝕刻溫度保持低於臨界溫度。此與已知雷射剝蝕(ablation)裝置及方法形成對比，在雷射剝蝕裝置及方法中，過量熱的產生阻礙了使製程適用於移除模製化合物的最後100微米而不對晶粒造成熱損壞。
藉由在所提出的電漿蝕刻器裝置中仔細選擇及/或控制所塗覆的液體罩幕層，可達成各種額外的製程控制效應(process control effects)。
用於罩幕層的液體可為透明或不透明的，其中的任何用於罩幕層的液體可提供辨別及/或特性化蝕刻區域的不同額外優點。
此外，用於罩幕層的液體應較佳為不燃的，或應至少具有實質上高於操作期間的電漿噴流的溫度的點燃溫度，「實質上高於」此處意謂即使電漿噴流溫度的典型波動亦不足以點燃罩幕液體。
此外，用於罩幕層的液體應較佳相對於樣本為基本上化學惰性的，「基本上惰性」此處意謂蝕刻製程的典型時間標度顯著短於液體造成樣本表面分解(例如藉由腐蝕或溶解)所需的時間。
針對20毫米×7毫米×2.5毫米的大小且具有含有50立方毫米的材料的封裝的樣本，當前提出的電漿蝕刻裝置的典型時間標度或持續時間為約20分鐘。若在所提出的裝置的操作期間未滿足選定的罩幕液體的上述條件，則在蝕刻製程期間，損壞樣本的風險將顯著增加，而此為所不希望的。
然而，亦可結合化學反應性罩幕液體(例如酸)來使用根據本發明此態樣所提出的電漿蝕刻器裝置，(例如)以對具有實質上化學惰性的晶粒及接合線的樣本電路解除封裝。
一般而言，應選擇與樣本特性相容的罩幕液體，以使得根據本發明的電漿蝕刻器裝置可有效地用於移除各種電子封裝體的封裝。
根據此態樣的裝置可(例如)用於移除LED封裝體的LED 晶粒上的矽膠(silicone)透鏡，用於移除積體電路的塑膠外殼等。
根據一實施例，MW源形成電漿蝕刻器裝置的一部分。此MW源經配置以產生在諧振腔中誘發常駐波場型的EM MW輻射。
在替代實施例中，MW源可並非電漿蝕刻器裝置的整體部分，而是可具有連接構件，此連接構件用於連接至諧振腔，且充當將所產生的MW輻射供應至諧振腔的MW波導。在任一狀況下，在使用期間需要使電漿蝕刻器裝置以某一方式連接至MW輻射源。
根據一實施例，液體罩幕產生器包括罩幕控制器，此罩幕控制器用於結合以下各者中的至少一者的改變而調整液體罩幕層的厚度：來自氣體源的氣體的氣體流率以及來自電漿排放導管的電漿的電漿流率。
藉由罩幕控制器，可在蝕刻期間動態地調整液體罩幕層的厚度，藉此調節蝕刻區域的大小。罩幕控制器可經組態以回應於經由排放導管朝向樣本表面流出的改變的電漿氣體流率，而自動調整罩幕層的厚度。藉由適當地校準包含罩幕產生器的所提出的電漿蝕刻器裝置，可在蝕刻期間將蝕刻區域一直保持為所要的大小，即使蝕刻速率藉由改變電漿噴流的流率、溫度、組成物等而增大或減小亦是如此。此外，此自動調整可提供用於在氣體流出速率或類似參數超過可預期對樣本造成損壞的預先界定的程度的狀況下保護樣本的措施。
根據一實施例，電漿蝕刻器裝置包括提供有氣流控制器的氣體源，此氣流控制器用於調整供應至諧振腔的氣體流率及/或氣體組成物。
氣流控制器可用於調整供應至諧振腔的氣體的流率(通量)且因此調整經由排放導管向樣本表面流出的電漿氣體的流率。
此將導致蝕刻區域的大小的調節，蝕刻區域的大小對於(大致上)圓形蝕刻區域而言，可由蝕刻區域的直徑來定義。
若根據另一實施例，將罩幕控制器以及氣流控制器組合設置，則罩幕控制器可經組態以回應於由氣流控制器設定的氣體流率及/或電漿流率的所接收的輸入，而動態地調整罩幕的厚度。
在替代或其他實施例中，氣流控制器可用於動態地調整氣體的組成物。以此方式，可更改自氣體源供應至諧振腔的氣體中的各種氣體成分的比率，以便改變組成物，且因此改變所產生的電漿的蝕刻速率。舉例而言，電漿解除封裝製程的各種階段可需要不同的氣體組成物，如下文關於本發明的第二態樣所解釋。
根據一實施例，罩幕產生器包括超音波換能器，超音波換能器經配置以在使用期間在液體罩幕層內產生超音波。
在解除封裝製程期間由超音波換能器在罩幕層內產生的超音波將產生空化力(cavitation forces)，此空化力輔助解離自樣本移除的模製化合物中的矽石填料。自樣本表面移除矽石填料集塊使總模製物移除速率增大，且減少用於對樣本解除封裝所需的時間。在解除封裝製程的不同階段，可選擇性地應用液體罩幕層內 的超音波產生，此可另外與氣體組成物的調整來組合，如下文關於本發明的第二態樣所解釋。
根據一實施例，電漿蝕刻器裝置包括經配置以監視蝕刻區域的光學監視單元。
光學監視單元使得可以經由視覺檢驗來進行蝕刻製程的連續且即時的成像。蝕刻製程的即時成像使得可準確地逐層解除樣本的封裝。舉例而言，來自光學監視單元的影像可在電漿蝕刻期間清楚展示接合線以及所暴露的晶粒部分，此資訊可用作對使用者及/或任何所提供蝕刻製程控制的反饋。迄今為止，僅在完成蝕刻製程之後經由成像(例如經由SEM成像)來達成解除封裝結果的檢驗。可在使用期間，藉由具有觀看區域以及指向蝕刻區域的光軸的電荷耦合裝置(charged coupled device；CCD)來有效地實施根據此實施例的即時光學監視單元。光軸應較佳相對於電漿噴流流動軌跡成銳角非零度角，以避免電漿噴流的阻擋或干擾蝕刻製程。
根據一實施例，電漿蝕刻器裝置包括受控載物台，受控載物台經組態以在蝕刻期間至少在垂直於電漿噴流的流動軌跡的平面中相對於排放導管而動態地重新定位樣本表面。
受控載物台實現在垂直平面中的相對於排放導管的樣本表面的動態重新定位，以使得可隨意重新定位發生樣本表面的蝕刻的蝕刻區域。此防止電漿噴流聚焦於特定樣本蝕刻區域過久。此外，受控載物台可經組態以進行預定運動，使得能夠以預定的 圖案(pattern)自動蝕刻樣本，同時仍實現由使用者經由電腦控制而進行的間歇性干預。因此，掃描路線以及速度可為指定的且經程式化的，以使得可達成精確的局部化控制以及高解除封裝可再現性。
根據另一實施例，受控載物台經組態以在蝕刻期間動態地調整樣本表面與排放導管之間的垂直距離。
經由受控載物台而動態調整樣本表面與排放導管之間的垂直距離，此動態調整將導致蝕刻區域中撞擊樣本的電漿噴流的焦點的輕微改變。此焦點的輕微改變將在蝕刻期間對樣本中的局部溫度以及對蝕刻區域的大小造成輕微影響。動態垂直調整因此提供用於控制蝕刻製程的準確性以及非破壞性性質的額外自由度。
根據一實施例，液體罩幕產生器經配置以產生較佳包括水、更佳包括蒸餾水的透明液體罩幕層。
透明液體罩幕層的使用實現蝕刻操作期間的整個樣本表面的監視。不僅可觀察被直接蝕刻的樣本的蝕刻區域，而且可觀察保持由液體罩幕層覆蓋的樣本的區域。此允許蝕刻器裝置的使用者追蹤蝕刻期間的整個樣本的條件。此外，可提供處理單元，處理單元組態有用於監視且追蹤樣本條件的自動視覺檢驗演算法。有利地，可連續評估整個樣本表面且與所暴露的表面的局部蝕刻結果作比較。
將(蒸餾)水用作罩幕層在解除封裝的應用中是較佳的， 此將避免與解除封裝製程中所涉及的任何成分(例如氧、氟、矽晶粒、鋁接合襯墊及/或銅接合線)的化學反應。
根據一實施例，液體罩幕產生器經配置以產生對比液體罩幕層，且其中光學監視單元經配置以記錄蝕刻區域及/或電漿噴流與對比液體罩幕之間的邊界區域。
在另一實施例中，對比液體是由不透明液體罩幕層所形成，不透明液體罩幕層包括在水中的膠狀顆粒的不透明膠體(例如乳液)。在又一實施例中，對比液體罩幕層可(例如)藉由將墨水添加至水中而為部分透明的。
在其他實施例中，可藉由動態地操作罩幕控制器而在蝕刻製程期間改變液體罩幕層的不透明性或透射特性。
藉由使用不透明液體罩幕層，可準確識別電漿噴流、所暴露的樣本表面與液體罩幕層之間的邊界區域以及蝕刻區域。此允許設有自動視覺檢驗演算法的蝕刻裝置的處理單元監視此邊界區域以及蝕刻區域，且估計其大小及其相對於樣本表面的位置。預測模型可用於在蝕刻製程期間動態地評估且預測此蝕刻區域的蝕刻效率。可動態地調整控制參數(亦即，氣體通量、組成物、罩幕厚度、樣本距離)作為回應。以在製程期間改良蝕刻結果。
根據一實施例，電漿蝕刻器裝置包括處理單元，處理單元經組態以回應於光學監視單元所記錄的蝕刻區域及/或電漿噴流與液體罩幕之間的邊界區域的預定條件，而相對於電漿排放導管來自動控制樣本的位置。
蝕刻區域及/或邊界區域的預定條件可為大小、形狀性質(例如曲率)、反射性、顏色等中的一者或多者。根據其他實施例，處理單元與以下裝置組件中的至少一者進行信號通信：氣流控制器、MW源、光學監視單元、具有罩幕控制器的罩幕產生器、超音波換能器以及載物台。處理單元與此等裝置組件中的任一者之間的信號通信允許處理單元自動控制各別組件的所描述的功能及/或自此等組件接收資訊(例如量測資料、組件設定、組件狀態)。
根據另一實施例，處理單元經組態以光學辨別蝕刻區域及/或邊界區域，且調整氣體流率、電漿流率、罩幕厚度以及樣本表面與電漿排放導管之間的垂直距離中的任一者。
根據一實施例，MW源經配置以產生頻率處於2.4千兆赫至2.5千兆赫的範圍中的電磁微波輻射，且電磁微波輻射較佳為2.45千兆赫。
居中於2.45千兆赫的所指示的EM頻帶已在國際上廣泛用作非通信式裝置亦能夠自由操作且產生EM輻射的頻率範圍。以此EM頻帶操作的裝置(如用於MW爐或類似MW輻射源的磁控管)相對容易獲得且易於與已知的MW諧振腔整合，此已知的MW諧振腔適合且經最佳化以用於所提出的裝置及方法。MW諧振腔較佳具有最佳化的尺寸，以使EM波諧振居中於指定的頻帶上。參見例如參考文獻【2】所述的Beenakker腔。
根據一實施例，電漿蝕刻器裝置中的氣體包括稀有氣體，且較佳為氬氣或氦氣，且其中MW諧振腔經配置以在大氣條 件下維持自氣體產生電漿氣體。
由於氬氣或氦氣的價格相對低且容易點燃電漿，因此較佳選擇氬氣或氦氣作為用於產生電漿的主要氣體成分中的一者。
根據一實施例，MW諧振腔是由所謂的Beenakker腔來形成，Beenakker腔在先前技術中是已知的(參見參考文獻【2】)，且極適用於在大氣條件下產生作為蝕刻劑的電漿。此適用性省卻了對在真空條件下執行蝕刻製程以及提供且控制精密的真空設置組件的需要。其他大氣壓電漿源可用於所提出的蝕刻裝置及方法。此等腔的實例為所謂的Surfatron腔以及Evenson腔。與其他大氣壓電漿噴流源相比，Beenakker腔的MW場以及電漿特性指示：出於所提出的解除封裝的目的，此類型的腔的使用將產生最佳結果。
根據第二態樣，且根據上文關於電漿蝕刻器裝置所述的優點以及效應，提供一種使用根據第一態樣的電漿蝕刻器裝置來移除半導體裝置的封裝部分的方法，此方法包括：將半導體裝置置放於電漿蝕刻器裝置的固持器中；將氣體自氣體源供應至電漿蝕刻器裝置的諧振腔中；藉由來自微波產生器的微波輻射，在諧振腔內誘發常駐微波；在諧振腔內自氣體產生電漿；經由電漿排放導管而將電漿噴流引導向半導體裝置的封裝體表面，以便經由蝕刻來移除封裝部分。此方法的特徵在於：藉由電漿蝕刻器裝置中所設置的罩幕產生器，在封裝體表面上塗覆液體罩幕層，以便將電漿噴流限制於樣本表面上的蝕刻區域；以及藉由所限制的電 漿噴流經由選擇性蝕刻來移除半導體裝置的封裝部分。
所提出的方法提供用於移除半導體裝置的封裝的非破壞性製程。藉此蝕刻掉且移除樣本封裝的模製化合物，而不損壞半導體裝置的功能部分或晶粒，從而實現仍具有功能的晶粒的後續故障分析。
根據實施例且根據上文所述的優點以及效應，此方法包括：結合以下各者中的至少一者的改變而動態地調整液體罩幕層的厚度：來自氣體源的氣體的氣體流率以及來自電漿排放導管的電漿的電漿流率。
根據另一實施例，此方法包括：光學監視電漿噴流、液體罩幕與封裝體表面之間的蝕刻區域及/或邊界區域；回應於蝕刻區域及/或邊界區域的預定條件，動態地調整氣體流率、液體罩幕層的罩幕厚度以及半導體裝置與排放導管之間的樣本距離中的至少一者。
根據一實施例，此方法包括：將具有包括Ar、O2以及CF4的第一氣體組成物的氣體自氣體源供應至諧振腔中，以產生第一電漿噴流；以及將第一電漿噴流引導向半導體裝置的封裝體表面，以經由選擇性蝕刻來移除具有第一層厚度的第一封裝部分。
塑膠半導體封裝體的模製化合物的兩種主要成分為環氧樹脂(10重量%至30重量%)以及矽石填料(70重量%至90重量%)。電漿噴流中的氧自由基與環氧樹脂反應，而氟自由基與矽石填料反應。氧氣電漿蝕刻在樣本表面上留下無法容易移除的一 層矽石集塊殘餘物。此矽石層阻礙由電漿噴流進行的模製化合物的進一步蝕刻。四氟化碳電漿僅蝕刻矽石填料，因此模製化合物的蝕刻速率極低。僅在氧氣與四氟化碳兩者添加至電漿中時，方可達成高蝕刻速率。樣本模製化合物中的環氧樹脂被完全蝕刻，而矽石填料僅在表面上被蝕刻，以使得集塊結構變得鬆散。來自電漿噴流的脈衝將有效地自樣本表面吹走所蝕刻的矽石填料。根據另一實施例，相對於一個單位(亦即，100%)的O2/CF4蝕刻劑氣體混合物(在包括Ar、O2以及CF4的氣體組成物中)，針對CF4的CF4的百分比介於30%與60%之間。舉例而言，電漿噴流可由1400sccm的氬氣流以及21sccm的總O2/CF4氣流構成。因為模製材料為複合物，所以必須同時蝕刻環氧樹脂與矽石填料兩者以便達成高組合蝕刻速率。相對於一個單位的O2/CF4蝕刻劑氣體混合物的此較佳CF4百分比範圍將產生最佳模製化合物蝕刻速率。相對於此最佳範圍的CF4百分比的偏離會降低蝕刻速率。低CF4的添加有利於環氧樹脂蝕刻，而高CF4的添加有利於矽石蝕刻。將CF4添加至O2電漿中增大環氧樹脂蝕刻速率且將O2添加至CF4電漿中增大二氧化矽蝕刻速率的效應亦促進由Ar/O2/CF4混合物電漿進行的模製化合物蝕刻。LED晶粒上的透鏡的組合物是矽膠，而矽膠含有與無機矽元素化學鍵結的有機基團。類似於模製化合物蝕刻，純O2電漿或純CF4電漿導致極低蝕刻速率。僅在O2與CF4兩者添加至電漿中時，方可達成高蝕刻速率。對於矽膠蝕刻的O2與CF4添加的最佳比率可由於所使用的某些矽膠中的不同組成 物而變化，但針對CF4可處於60%至90%的範圍內。
根據另一實施例，此方法中所使用的電漿蝕刻器裝置包括超音波換能器，超音波換能器用於在液體罩幕層內產生超音波，其中除以下步驟之外：將具有包括Ar、O2以及CF4的第一氣體組成物的氣體自氣體源供應至諧振腔中，以產生第一電漿噴流；以及將第一電漿噴流引導向半導體裝置的樣本表面，以經由選擇性蝕刻來移除具有第一層厚度的第一封裝部分；此方法更包括：隨後將具有包括Ar以及O2但排除CF4的第二氣體組成物的氣體自氣體源供應至諧振腔中，以便產生第二電漿噴流；將第二電漿噴流引導向半導體裝置的表面，以經由選擇性蝕刻來移除具有第二層厚度的第二封裝部分；以及使用超音波換能器而在液體罩幕層內產生超音波，以自表面解離矽石填料集塊層(agglomerate layer)。
為了防止對晶粒上的任何部分過度蝕刻，且特定言之，為了防止通常設置於晶粒的頂表面上的Si3N4鈍化層的過度蝕刻，應以以下次序執行解除封裝的方法：在此方法實施例的初始動作中，將具有包括Ar、O2以及CF4的第一氣體組成物的氣體用於電漿蝕刻，以移除晶粒的頂部上的第一層模製化合物。較佳地，第一層厚度相對大，例如約300微米至1毫米。較佳地，所提出的方法應在晶粒的頂部上的剩餘模製化合物具有約50微米的第二層厚度時停止。模製化合物的臨界第二層厚度被發現為30微米，且低於此值，將發生Si3N4鈍化層的Ar/O2/CF4電漿過度蝕刻。在 後續動作中，將具有包括Ar以及O2但排除CF4的第二氣體組成物的氣體用於剩餘模製化合物的電漿蝕刻。因為僅O2電漿用於蝕刻，所以由於氟(F)原子的缺乏，模製化合物中的環氧樹脂被移除，但矽石填料(SiO2)作為集塊層留下。改良的電漿蝕刻製程藉由添加O2電漿蝕刻接著進行超音波清潔步驟而成功避免Si3N4以及Si的過度蝕刻。結果，樣本半導體封裝體在蝕刻之後保留完全電氣功能性。使用第二電漿噴流進行蝕刻且產生超音波的動作可交替且重複若干次或同時執行，直至達成所要解除封裝結果為止。
根據一替代實施例，超音波清潔的最後動作替代為以下動作：首先將樣本自樣本固持器移除，且轉移至未必形成電漿蝕刻器裝置的部分的獨立樣本固持器。此獨立樣本固持器包括將浸漬處理(部分處理)的樣本的液體封閉的容器。此處，第二樣本固持器包括獨立超音波換能器，獨立超音波換能器用於在獨立樣本固持器的液體層內產生超音波，以自電路表面解離矽石填料集塊層。因為此替代實施例需要重新定位在樣本固持器之間的樣本而使此實施例被視為次等的。將超音波換能器與裝置中的液體罩幕整合及對應方法被視為較有效的。
根據另一實施例，此方法中所使用的電漿蝕刻器裝置亦包括光學監視單元，光學監視單元用於監視蝕刻區域，且此方法包括在超音波的產生期間觀察樣本表面，以便監視自電路表面解離矽石填料集塊層。
藉由在超音波產生的動作期間監視樣本表面，可在解除封裝製程期間即時評估樣本的清潔結果，此改良解除封裝速率以及準確性。
根據第三態樣，提供一種電腦程式產品，經組態以在載入於電腦配置上時提供用於執行根據第二態樣的方法的指令。
此外，根據第四態樣，提供一種電腦可讀媒體，包括根據第三態樣的電腦程式產品。
一般而言，所提出的電漿蝕刻器裝置及方法所提供的高蝕刻速率以及選擇性、低漏磁場(stray field)、電漿噴流的良好局部化控制以及即時成像能力使得此等特性極適用於有效地對銅線接合的半導體封裝體解除封裝，以進行後續故障分析以及品質控制。
藉由使用液體罩幕層而聚焦電漿噴流的能力自身被視為本發明概念。因此，根據可為分割申請案的標的的態樣，提供一種電漿蝕刻器裝置，用於產生用於蝕刻樣本的表面的電漿噴流，電漿蝕刻器裝置包括：樣本固持器，用於保留樣本，以使得在使用期間，電漿噴流沿著預定流動軌跡被引導向樣本表面以蝕刻樣本表面，電漿蝕刻器裝置的特徵在於樣本固持器設有罩幕產生器，罩幕產生器用於在樣本表面處且在電漿噴流的流動軌跡內塗覆液體罩幕層，以便將電漿噴流限制於樣本表面上的所聚焦的蝕刻區域。
此電漿蝕刻器裝置可經進一步界定及/或擴充以如上文關 於根據第一態樣的裝置實施例所述的任何技術特徵，以達成類似效應。
同樣地，根據可為分割申請案的標的的另一態樣，提供一種用於使用此電漿蝕刻器裝置來蝕刻樣本表面的方法，此方法包括：將樣本置放於電漿蝕刻裝置的固持器中；產生電漿噴流且將電漿噴流引導向樣本表面，以便經由蝕刻來移除封裝部分。此方法的特徵在於：藉由罩幕產生器而將液體罩幕層塗覆於樣本表面上，以便將電漿噴流限制於樣本表面上的所聚焦的蝕刻區域，且藉由所限制的電漿噴流而選擇性地蝕刻此所聚焦的蝕刻區域中的樣本表面。
此電漿蝕刻方法亦可經進一步界定及/或擴充以如上文關於根據第二態樣的方法實施例所述的任何特徵或動作，以達成類似效應。
現將參看示意性附圖僅按照舉例方式來描述實施例，在附圖中，對應參考數字表示對應部分。附圖僅意欲出於說明目的，且並不用於限制申請專利範圍所界定的範疇或保護範圍。
1‧‧‧電漿蝕刻器裝置
2‧‧‧微波源(MW產生器)
4‧‧‧微波天線
5‧‧‧微波波導(同軸線纜)
6‧‧‧微波諧振腔
7‧‧‧Beenakker腔
8‧‧‧氣體源
10‧‧‧氣流控制器
12‧‧‧氣體供應導管
14‧‧‧電漿排放導管
16‧‧‧樣本固持器
20‧‧‧罩幕產生器
22‧‧‧罩幕控制器
24‧‧‧受控載物台
26‧‧‧超音波換能器
28‧‧‧超音波
30‧‧‧光學監視單元(CCD)
32‧‧‧處理器單元
33‧‧‧電腦配置
34‧‧‧輸入/輸出裝置
36‧‧‧電腦可讀媒體
38‧‧‧資料網路
44‧‧‧電漿噴流
46‧‧‧樣本
48‧‧‧封裝(模製物)
50‧‧‧第一封裝部分
51‧‧‧第二封裝部分
52‧‧‧樣本表面
53‧‧‧引線框架
54‧‧‧半導體晶粒
55‧‧‧引線指
56‧‧‧(銅)接合線
57‧‧‧鈍化層
58‧‧‧液體罩幕層
D1‧‧‧樣本距離
D2‧‧‧罩幕厚度
D3‧‧‧排放管道長度
D4‧‧‧第一層厚度
D5‧‧‧第二層厚度
S‧‧‧垂直平面
F‧‧‧流動軌跡
O‧‧‧光軸
Ab‧‧‧邊界區域
Ae‧‧‧蝕刻區域
Φg‧‧‧氣體流率(通量)
Φp‧‧‧電漿流率(通量)
e‧‧‧蝕刻區域直徑
i‧‧‧管道內徑
o‧‧‧管道外徑
圖1示意性地繪示根據第一態樣的電漿蝕刻器裝置的實施例。
圖2繪示圖1所示的實施例的部分放大側視圖。
圖3示意性地繪示以根據實施例的裝置及方法來解除封裝的樣本的側視圖。
圖1繪示根據本發明的第一態樣的電漿蝕刻器裝置1的實施例的示意性側視圖，電漿蝕刻器裝置1用於產生電漿噴流44且經由蝕刻來移除樣本46的封裝部分。所繪示的電漿蝕刻器裝置1包括電磁(EM)微波(MW)輻射源或產生器2以及MW諧振腔6，MW諧振腔6藉由包括同軸線纜的MW波導5而連接至MW源2。天線4設置於MW諧振腔6內，以將MW輻射耦合至諧振腔室中以產生常駐波EM場。如參考文獻【4】所述，天線4的設計用以藉由減少功率反射而使EM耦合效率最佳化。在此實施例中，MW源2經配置以產生頻率處於2.4千兆赫至2.5千兆赫的範圍(2.45千兆赫的中心頻率)中的EM MW輻射。由MW源2提供至MW天線4的典型MW功率介於40瓦至200瓦的範圍中，以便產生用於維持電漿的EM MW輻射。
MW諧振腔6是由Beenakker腔7形成，具有扁平圓柱諧振腔室，此扁平圓柱諧振腔室經組態以自接收自MW源2的MW輻射以2450兆赫以TM010圓柱橫向磁場模式誘發EM MW場諧振(描述於參考文獻【2】中)。圓柱諧振腔室包括氣體供應導管12，氣體供應導管12位於圖1中上側所示的第一中心區域中。在諧振腔7內，將自氣體產生電漿。Beenakker腔7允許在大氣條件下維 持自氣體產生電漿，從而避免對真空產生組件的需要。在中心區域的相對(下)處，Beenakker腔7設有電漿排放導管14，電漿排放導管14用於將電漿以電漿噴流44的形式排放。電漿噴流44藉由排放導管14沿著預定流動軌跡F而被引導向半導體封裝體表面52。在所示的實施例中，氣體供應導管12以及電漿排放導管14整體形成為延伸穿過Beenakker腔7的中心的氣體管道。此管道可例如包括鋁土或石英，且可具有6毫米的管道外徑o以及1.2毫米的管道內徑i(繪示於圖2中)。電漿排放管道部分14的排放管道長度D3為約14毫米，且整個氣體管道的總管道長度為約10公分(未繪示)。氣體管道12、14實際上將Beenakker腔7內流動的氣體與形成腔的諧振腔室的中空結構所封閉的剩餘空穴隔離。氣體供應導管12經由結合至氣體供應導管12中的多個氣體導管而與多個氣體源8流體連通。在圖1中，氣體源8由用於預定組成物(例如Ar、O2、CF4)的加壓氣體的容器所形成。來自源8的各種氣體的個別氣體流率可經由針對每一氣體源8設置的個別氣流控制器10來控制。供應至諧振腔6且自個別氣流的混合產生的總氣流Φg的氣體組成物可藉由氣流控制器10的協調操作來調節。
電漿蝕刻器裝置1具有樣本固持器16，樣本固持器16定位於距電漿排放導管14的垂直距離D1處。樣本固持器16提供用於將樣本46(此處繪示為積體電路54)固持於距排放導管14的垂直距離D1處且使樣本表面52面向排放導管14的表面。樣本 固持器16形成用於保留浸漬有樣本46的液體罩幕層58的收容器。樣本固持器16具有罩幕產生器20，罩幕產生器20用於在樣本46的頂部上且在電漿噴流44的流動軌跡F內塗覆液體罩幕層58。此液體罩幕層58用於限制電漿噴流44，此限制方式使得僅在電漿噴流44與樣本表面52之間建立相對小的界面，此界面稱為蝕刻區域Ae。罩幕產生器20包含罩幕控制器22，罩幕控制器22用於在蝕刻製程期間調節罩幕層58的厚度D2。罩幕控制器22經組態以結合來自氣體源8的氣體的氣體流率Φg及/或來自電漿排放導管14的電漿的電漿流率Φp的改變來調整厚度D2。罩幕產生器20亦設有超音波換能器26，超音波換能器26經配置以在電漿蝕刻方法的執行期間在液體罩幕層58內產生超音波。
樣本固持器16安裝於可控制載物台24上，可控制載物台24經組態以動態地調整固持電路54的樣本固持器16的位置，且因此在電漿蝕刻方法的執行期間相對於排放導管14來動態地重新定位樣本表面52。所示的可控制載物台24允許在所有三個維度上在樣本表面52與排放導管14之間進行相對移動，亦即，在垂直於電漿噴流44的流動軌跡F的平面S中的相對運動，以及在樣本表面52與排放導管14之間的垂直距離D1的變化。
電漿蝕刻器裝置1包括由CCD形成的光學監視單元30，光學監視單元30用於在蝕刻製程期間即時監視封裝體表面52。藉由CCD 30，可將樣本表面52的暴露部分與電漿噴流44之間的蝕刻區域Ae成像。且可由CCD 30將電漿噴流44與液體罩幕58之 間的截頭半球形邊界區域Ab成像。
圖1所示的蝕刻器裝置1的實施例亦包括作為電腦配置33的部分的處理器單元32。處理器32與受控載物台24、氣流控制器10、MW源2、CCD 30、超音波換能器26以及具有罩幕控制器22的罩幕產生器20進行信號通信。回應於光學監視單元30所觀測的蝕刻區域Ae及/或邊界區域Ab的預定條件，處理單元32經組態以相對於電漿排放導管14來自動控制樣本46的位置。此外，處理單元32經組態以光學辨別蝕刻區域Ae及/或邊界區域Ab，且調整氣體流率Φg、電漿流率Φp、罩幕厚度D2以及樣本表面52與電漿排放導管14之間的垂直距離D1中的任一者。
電腦程式可載入於電腦配置33上以提供用於執行如下所述的方法的指令。此電腦程式可儲存於電腦可讀媒體36上。處理器單元亦可經由資料網路38及/或經由所連接的輸入/輸出裝置34而發送及/或接收其他資訊或指令。
在用於移除積體電路46或LED的封裝部分50的方法的實施例中，使用如上所述的電漿蝕刻器裝置1。此方法包括以下動作：將積體電路46置放於電漿蝕刻器裝置的固持器16中；將氣體自氣體源8供應至電漿蝕刻器裝置1的諧振腔6中；藉由來自MW產生器2的MW輻射，在諧振腔6內誘發常駐MW；在諧振腔內自氣體產生電漿；沿著預定流動軌跡F經由電漿排放導管14而將電漿噴流44引導向封裝體表面52，以便經由蝕刻來移除封裝部分；藉由電漿蝕刻器裝置1中所設置的罩幕產生器20，在封裝 體表面52上塗覆液體罩幕層58，以便將電漿噴流44限制於封裝體表面52上的蝕刻區域Ae；以及藉由所限制的電漿噴流經由選擇性蝕刻來移除積體電路的封裝部分。
此方法實施例更包括：結合以下各者的改變而調整液體罩幕層58的厚度D2：來自氣體源8的氣體的氣體流率Φg，或來自電漿排放導管14的電漿的電漿流率Φp。若樣本表面52定向為垂直於電漿噴流44的流動軌跡F，則蝕刻區域Ae將為圓形的(至少在不存在樣本阻礙的情況下)且可藉由蝕刻區域直徑e來描述。若罩幕厚度D2例如藉由罩幕控制器22的適當設定而保持恒定，則氣體流率Φg的增大預期會導致蝕刻區域直徑e的(大致上)線性增大。一般而言，較厚的液體罩幕58需要較大的氣體流率Φg以獲得類似蝕刻區域直徑e。對於1.2毫米的排放管道內徑i、14毫米的排放管道長度D3、6毫米的樣本距離D1、由水組成的液體罩幕層58以及作為氣流Φg的主要成分的氬氣而言，發現蝕刻區域直徑e(以毫米為單位)、水層厚度D2(以毫米為單位)以及氣流Φg(以sccm為單位)之間的以下近似線性關係：D2=1.10毫米：e=0.12．(Φg-400)；D2=2.15毫米：e=0.028．(Φg-1000)；D2=2.70毫米：e=0.018．(Φg-1020)。
所述方法實施例更包括：光學監視電漿噴流44、液體罩幕58與樣本表面52之間的蝕刻區域Ae及/或邊界區域Ab；回應於蝕刻區域Ae及/或邊界區域Ab的預定條件，動態地調整氣體流 率Φg、液體罩幕層58的罩幕厚度D2以及積體電路46與排放導管14之間的樣本距離D1中的至少一者。
於此方法實施例中，使用電漿蝕刻器裝置1的樣本固持器16中所設置的超音波換能器26。執行以下動作：將具有包括Ar、O2以及CF4的第一氣體組成物的氣體自氣體源8供應至諧振腔6中，以便產生第一電漿噴流44；將第一電漿噴流44引導向積體電路46的封裝體表面52，以便經由選擇性蝕刻來移除具有預定厚度的第一封裝部分50；隨後將具有包括Ar以及O2但排除CF4的第二氣體組成物的氣體自氣體源8供應至諧振腔6中，以便產生第二電漿噴流44'；將第二電漿噴流44'引導向積體電路46的封裝體表面52，以便經由選擇性蝕刻來移除具有剩餘厚度的第二封裝部分50'；以及使用超音波換能器26而在液體罩幕層58內產生超音波，以自樣本表面52解離矽石填料集塊層。
塑膠IC封裝體的模製化合物的兩種主要成分為環氧樹脂(10重量%至30重量%)以及矽石填料(70重量%至90重量%)。添加至氬電漿中的氧氣產生原子氧，原子氧與有機材料(如光阻以及環氧樹脂)有效地反應。添加至氬電漿中的CF4氣體產生原子氟，原子氟與含矽材料反應，形成揮發性SiF4，從而允許移除矽石填料。僅在氧氣與四氟化碳兩者添加至電漿中時，方可達成高蝕刻速率。相對於一個單位(亦即，100%)的O2/CF4蝕刻劑氣體混合物(在包括Ar、O2以及CF4的氣體組成物中)，CF4的比率選自30%至60%的範圍。此處，電漿噴流可由1400sccm的氬氣 流以及21sccm的總O2/CF4氣流構成。
另一電漿蝕刻方法實施例用於避免Si3N4鈍化層57的蝕刻。在初始方法動作中，Ar/O2/CF4混合物電漿用於在晶粒54的頂部上快速移除具有約300微米的第一層厚度D4的厚模製化合物層，此可花費約4分鐘。在此動作之後會暴露出接合線56，而未暴露出晶粒54。具有約50微米的第二層厚度D5的剩餘模製化合物充當下伏Si3N4鈍化層57的保護層。在另一方法實施例的其他動作中，Ar/O2混合物電漿用於選擇性地蝕刻掉剩餘模製化合物中的環氧樹脂，此可花費約2分鐘。因為未使用含氟氣體，所以未蝕刻Si3N4以及SiO2，從而產生由矽石層覆蓋的未受損的晶粒54以及鈍化層57。已自模製化合物移除環氧樹脂之後留下的殘餘矽石填料並不以粉末形式顯現，而是形成集塊層，而此集塊層無法容易由電漿噴流44的脈衝移除。另一方法實施例的剩餘動作涉及藉由在液體層中進行超音波清潔而移除矽石集塊的剩餘層的安全且清潔的方式，此可花費約10秒鐘。液體層58中所產生的空化(cavitation)能夠將矽石集塊有效地解離為粉末，從而留下晶粒54以及接合線56的清潔表面。矽晶粒54、Si3N4鈍化層57以及銅接合線56在解除封裝之後保持未受損，且處於優良條件以進行進一步故障分析。改良的電漿蝕刻製程之後的銅線56的表面是平滑的。
若在初始Ar/O2/CF4蝕刻動作之後的模製化合物的阻擋層的厚度變得小於30微米，則氟自由基將穿透模製化合物層且抵達下伏Si3N4鈍化層。在Ar/O2/CF4電漿蝕刻之後，表面模製化合 物層為多孔的，此是因為環氧樹脂被氧自由基部分移除，而矽石填料被較慢地移除且留在表面上。氟自由基流經此等孔且導致Si3N4的過度蝕刻，即使一層鬆散結構的模製化合物仍留在晶粒的頂部上亦是如此。在電漿蝕刻約6分鐘之後，Si3N4鈍化層57、Si晶粒54、23微米的銅線接合56(以及鋁接合襯墊)暴露而無損壞。
上文描述意欲為說明性的而非限制性的。對於熟習此項技術者而言，將顯而易見的是，可設計本發明的替代及等效實施例並付諸實踐，而不偏離下文所述的申請專利範圍的範疇。
此外，根據可為分割申請案的標的的替代態樣中的一者，提供電漿蝕刻器裝置1，用於產生電漿噴流44且經由蝕刻來移除樣本46的封裝部分，其中電漿蝕刻器裝置1包括：MW諧振腔6，可連接至MW源2，用於在諧振腔內自MW輻射誘發EM常駐波，且其中諧振腔經配置以保留自氣體源8接收的氣體，且自氣體產生電漿，其中諧振腔包括用於排放電漿噴流44的電漿排放導管14；樣本固持器16，用於將樣本46保持於樣本表面52與排放導管14之間成垂直距離D1處，且使樣本表面52面向排放導管14，以使得在使用期間，電漿噴流沿著預定流動軌跡F而被引導向樣本表面，以便經由蝕刻來移除封裝部分50。電漿蝕刻器裝置1的特徵在於電漿蝕刻器裝置1包括受控載物台24，受控載物台24經組態以在蝕刻期間至少在垂直於電漿噴流44的流動軌跡F的平面S中相對於排放導管14而動態地重新定位樣本表面52，且電漿蝕刻器裝置1包括光學監視單元30，光學監視單元30經配置 以在使用期間監視電漿噴流44與樣本表面52之間的蝕刻區域Ae。
有利地，藉由以光學監視單元30以及受控載物台24擴充已知的基於Beenakker腔的電漿蝕刻裝置，極大地增強對以所提出的電漿蝕刻器裝置達成的電漿蝕刻方法的製程控制。藉由引入光學監視單元30以及受控載物台24，可在視覺上連續且即時地檢驗蝕刻製程，且若已滿足經由視覺檢驗而偵測的預定蝕刻準則，則動態地隨意重新定位樣本表面52，或若偵測到預期故障，則直接調整或停止所述製程。以此方式，蝕刻期間的故障的發生可立即被偵測到，使樣本46的過度蝕刻(例如對像是半導體晶粒54的功能樣本組件)造成損壞)極大地減少，所蝕刻的區域更均勻，且蝕刻製程的可再現性顯著改良。藉由根據此替代態樣的電漿蝕刻器裝置1，可經由單個準確控制的製程來蝕刻掉電路的封裝的完整頂表面，而不損壞晶粒且不需要任何其他蝕刻設備(如雷射剝蝕裝置或酸性蝕刻裝置)。如在上文關於根據第一態樣的電漿蝕刻器裝置的實施例所述而提供的所有技術特徵亦可存在於此替代態樣中，以達成相同效應。作為實例，根據此替代態樣的電漿蝕刻器裝置可包括樣本固持器16，樣本固持器16設有罩幕產生器20，罩幕產生器20用於在樣本表面52處且在電漿噴流44的流動軌跡內塗覆液體罩幕層58，以便將電漿噴流限制於樣本表面52上的減小的蝕刻區域Ae。
引用清單
【1】2011年，中國上海，第12屆國際電子封裝技術和高 密度封裝研討會，TANG J.等人的「用銅線接合對塑膠IC封裝體進行用於故障分析的解除封裝」的論文集第888至892頁，。
【2】1976年，Spectrochimica Acta，第31B卷，第483至486頁，BEENAKKER C.I.M.的用於在大氣壓力下的氦氣和氬氣中操作的微波誘導式電漿的腔」。
【3】2006年，中國上海，第7屆國際電子封裝技術研討會，LI Q.等人的用於積體電路故障分析的新型解除封裝技術」論文集第1至5頁。
【4】2010年，第11屆國際電子封裝技術和高密度封裝研討會，，TANG J.等人的「用於積體電路封裝故障分析的微波誘導式電漿系統最佳化」論文集第1034至1038頁。
1‧‧‧電漿蝕刻器裝置
2‧‧‧微波源(MW產生器)
4‧‧‧微波天線
5‧‧‧微波波導(同軸線纜)
6‧‧‧微波諧振腔
7‧‧‧Beenakker腔
8‧‧‧氣體源
10‧‧‧氣流控制器
12‧‧‧氣體供應導管
14‧‧‧電漿排放導管
16‧‧‧樣本固持器
20‧‧‧罩幕產生器
22‧‧‧罩幕控制器
24‧‧‧受控載物台
26‧‧‧超音波換能器
30‧‧‧光學監視單元(CCD)
32‧‧‧處理器單元
33‧‧‧電腦配置
34‧‧‧輸入/輸出裝置
36‧‧‧電腦可讀媒體
38‧‧‧資料網路
44‧‧‧電漿噴流
46‧‧‧樣本
48‧‧‧封裝(模製物)
52‧‧‧樣本表面
58‧‧‧液體罩幕層
D1‧‧‧樣本距離
D2‧‧‧罩幕厚度
D3‧‧‧排放管道長度
Φg‧‧‧氣體流率(通量)
Φp‧‧‧電漿流率(通量)

Claims (18)

  1. 一種電漿蝕刻器裝置(1)，用於產生電漿噴流(44)且經由蝕刻來移除樣本(46)的封裝部分，其中所述電漿蝕刻器裝置包括：微波諧振腔(6)，可連接至微波源(2)，且經配置以經由來自所述微波源的微波輻射而誘發電磁常駐波，且以將自氣體源(8)接收的氣體保留於所述諧振腔內，且以自所述氣體產生電漿，其中所述諧振腔包括用於將所述電漿以電漿噴流(44)的形式排放的電漿排放導管(14)；樣本固持器(16)，用於將所述樣本(46)保留於距所述排放導管樣本距離(D1)處，且使樣本表面(52)面向所述排放導管，以使得在使用期間，所述電漿噴流沿著預定流動軌跡(F)而被引導向所述樣本表面(52)，以便經由蝕刻來移除所述封裝部分；其特徵在於所述樣本固持器(16)設有罩幕產生器(20)，所述罩幕產生器(20)用於在所述樣本表面處且在所述電漿噴流的所述流動軌跡內塗覆液體罩幕層(58)，以便將所述電漿噴流限制於所述樣本表面上的蝕刻區域(Ae)。
  2. 如申請專利範圍中任一項所述的電漿蝕刻器裝置(1)，其中所述液體罩幕產生器(20)包括罩幕控制器(22)，所述罩幕控制器(22)用於結合以下各者中的至少一者的改變而調整所述液體罩幕層(58)的厚度(D2)： 來自所述氣體源(8)的氣體的氣體流率(Φg)，以及來自所述電漿排放導管(14)的電漿的電漿流率(Φp)。
  3. 如申請專利範圍第1項或2項所述的電漿蝕刻器裝置(1)，其中所述罩幕產生器(20)包括超音波換能器(26)，所述超音波換能器(26)經配置以在使用期間在所述液體罩幕層(58)內產生超音波。
  4. 如申請專利範圍任一項所述的電漿蝕刻器裝置(1)，包括光學監視單元(30)，所述光學監視單元(30)經配置以監視所述蝕刻區域(Ae)。
  5. 如申請專利範圍中任一項所述的電漿蝕刻器裝置(1)，包括受控載物台(24)，所述受控載物台(24)經組態以在蝕刻期間至少在垂直於所述電漿噴流(44)的所述流動軌跡(F)的平面(S)中相對於所述排放導管(14)而動態地重新定位所述樣本表面(52)。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的電漿蝕刻器裝置(1)，其中所述受控載物台(24)經組態以在蝕刻期間動態地調整所述樣本表面(52)與所述排放導管(14)之間的所述垂直距離(D1)。
  7. 如申請專利範圍中任一項所述的電漿蝕刻器裝置，其中所述液體罩幕產生器(20)經配置以產生較佳包括水、更佳包括蒸餾水的透明液體罩幕層。
  8. 如申請專利範圍第4項至6項中任一項所述的電漿蝕刻器裝置，其中所述液體罩幕產生器(20)經配置以產生對比液體 罩幕層，且其中所述光學監視單元(30)經配置以記錄所述電漿噴流與所述對比液體罩幕之間的所述蝕刻區域(Ae)及/或邊界區域(Ab)。
  9. 如申請專利範圍中任一項所述的電漿蝕刻器裝置，包括處理單元(32)，所述處理單元(32)經組態以回應於所述光學監視單元(30)所記錄的所述蝕刻區域(Ae)或所述電漿噴流與所述液體罩幕之間的邊界區域(Ab)的預定條件而相對於所述電漿排放導管(14)來自動控制所述樣本(46)的位置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的電漿蝕刻器裝置，其中所述處理單元(32)經組態以光學辨別所述蝕刻區域(Ae)及/或所述邊界區域(Ab)，且調整所述氣體流率(Φg)、所述電漿流率(Φp)、所述罩幕厚度(D2)以及所述樣本表面(52)與所述電漿排放導管(14)之間的所述垂直距離(D1)中的任一者。
  11. 如申請專利範圍中任一項所述的電漿蝕刻器裝置(1)，其中所述微波源(2)經配置以產生頻率處於2.4千兆赫至2.5千兆赫的範圍中且較佳為2.45千兆赫的電磁微波輻射。
  12. 如前述申請專利範圍中任一項所述的電漿蝕刻器裝置(1)，其中所述氣體包括稀有氣體，較佳為氬氣或氦氣，且其中所述微波諧振腔(6)經配置以在大氣條件下維持自所述氣體產生電漿氣體。
  13. 一種使用如申請專利範圍第1至12項中任一項所述的電漿蝕刻器裝置(1)來移除半導體裝置(46)的封裝部分的方法， 所述方法包括：將所述半導體裝置(46)置放於所述電漿蝕刻器裝置的固持器(16)中；將氣體自氣體源(8)供應至所述電漿蝕刻器裝置(1)的諧振腔(6)中；藉由來自微波產生器(2)的微波輻射，在所述諧振腔(6)內誘發常駐微波；在所述諧振腔內自所述氣體產生電漿；經由所述電漿排放導管(14)而將電漿噴流(44)引導向所述半導體裝置(46)的封裝體表面(52)，以便經由蝕刻來移除所述封裝部分；其特徵在於藉由所述電漿蝕刻器裝置(1)中所設置的罩幕產生器(20)，在所述封裝體表面(52)上塗覆液體罩幕層(58)，以便將所述電漿噴流限制於所述電路表面上的蝕刻區域(Ae)；以及藉由所述所限制的電漿噴流經由選擇性蝕刻來移除所述半導體裝置的封裝部分(50)。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，包括：結合以下各者中的至少一者的改變而動態地調整所述液體罩幕層(58)的厚度(D2)：來自所述氣體源(8)的氣體的氣體流率(Φg)，以及來自所述電漿排放導管(14)的電漿的電漿流率(Φp)。
  15. 如申請專利範圍第13或14項所述的方法，包括：光學監視所述電漿噴流(44)、所述液體罩幕(58)與所述封裝體表面(52)之間的所述蝕刻區域(Ae)及/或邊界區域(Ab)；回應於所述蝕刻區域(Ae)及/或所述邊界區域(Ab)的預定條件，動態地調整氣體流率(Φg)、所述液體罩幕層(58)的所述罩幕厚度(D2)以及所述半導體裝置(46)與所述排放導管(14)之間的所述樣本距離(D1)中的至少一者。
  16. 如申請專利範圍第13項至15項中任一項所述的方法，其中所述所使用的電漿蝕刻器裝置(1)包括如申請專利範圍第3項所述的超音波換能器(26)，所述超音波換能器(26)經配置以在所述液體罩幕層(58)內產生超音波，所述方法包括：將具有包括Ar、O2以及CF4的第一氣體組成物的氣體自所述氣體源(8)供應至所述諧振腔(6)中，以便產生第一電漿噴流(44)；將所述第一電漿噴流(44)引導向所述半導體裝置(46)的所述封裝體表面(52)，以便經由選擇性蝕刻來移除具有第一層厚度(D4)的第一封裝部分(50)；隨後將具有包括Ar以及O2但排除CF4的第二氣體組成物的氣體自所述氣體源(8)供應至所述諧振腔(6)中，以便產生第二電漿噴流(44')；將所述第二電漿噴流(44')引導向所述半導體裝置(46)的所述封裝體表面(52)，以便經由選擇性蝕刻來移除具有第二層厚 度(D5)的第二封裝部分(51)；以及使用所述超音波換能器(26)而在所述液體罩幕層(58)內產生超音波，以自所述封裝體表面(52)解離矽石填料集塊層。
  17. 一種電腦程式產品，經組態以在載入於電腦配置(33)上時提供用於執行如申請專利範圍第13至16項中任一項所述的方法的指令。
  18. 一種電腦可讀媒體(36)，包括如申請專利範圍第17項所述的電腦程式產品。
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