TWI713757B - 電漿切割製程之控制方法 - Google Patents

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Abstract

根據本發明，提供了一種偵測與一電漿切割製程之一最終階段相關的一狀態之方法，其包含下列步驟：提供一非金屬基材，其具有數個界定於其上之切割道；沿著該切割道電漿蝕刻該基材，其中在該電漿蝕刻期間，監測從該切割道之至少一部分發出之紅外線發射量，以便將從該切割道發出之紅外線發射量的增加，視為該電漿切割操作進入該最終階段；以及偵測由該監測的紅外線發射量認定之與該電漿切割之該最終階段相關的該狀態。

Description

電漿切割製程之控制方法
發明領域
本發明有關一種偵測與電漿切割製程之最終階段相關的狀態之方法。本發明亦有關相關的裝置。
發明背景
電漿切割是一種使用電漿蝕刻方法單顆化晶粒之廣為人知的技術。通常，晶粒是由諸如矽之半導體材料形成以及用於電子之應用。電漿切割之過程，可能因為放熱化學反應、離子轟擊以及電漿之發射而產生大量的熱。此外，通常會將電漿蝕刻室加熱至典型地約60℃之高溫，以確保副產物是揮發性的。然後再抽走該揮發性副產物。特別是在使用氟基電漿之矽蝕刻方面，Si+4F→SiF4反應之生成焓為1.615MJ/mol。此是極度放熱的，因此會產生大量的熱負載。
其它半導體基材之切割可能亦具有高的相關熱預算。例如，使用氯基電漿化學切割GaAs晶圓，可能因為切割過程期間施加於晶圓之連續RF功率而具有高的熱預算。對於150mm直徑之晶圓，此可能為數百瓦的 量級。此熱負載是氯化鎵(211kJ/mol)以及氯化砷(123kJ/mol)之正生成焓以外的額外熱負載。
因為電漿切割過程相關的高溫，常需要冷卻基材。一般是使用靜電或機械方法或結合二種方法將基材夾到冷卻的壓盤上。通常是用膠帶將基材安裝在框架上。用於此目的之膠帶，典型地由具有一或多種黏著層形成於其上之聚合材料形成。需小心注意是要保持聚合安裝膠帶冷卻，以避免變形或‘燃燒’。‘燃燒’可能發生在當膠帶被加熱超過其熱塑性(玻璃)轉變點時，或發生在當膠帶與電漿內之活性物質之間產生化學反應時，或發生在當膠帶分解成組成聚合化合物時。在後一種情況下，該組成聚合化合物中之一些可能相變成液相。此外，熱負載可能會引起釋氣，其會在膠帶下產生受困氣體包而出現氣泡以及引發‘燃燒’狀態。因此，因膠帶變形以及‘燃燒’引起之損害可能會十分的嚴重。在電漿切割過程期間可能會發生貼合的框架之前側與背側二者之嚴重的損害。再者，釋氣會增加晶圓背側之壓力，而此可能引起晶圓鬆脫。鬆脫的晶圓失去與壓盤之溫度控制表面的接觸，而快速地過熱。此可能導致膠帶熔解。與壓盤鬆脫之狀況，可能很難用諸如氦冷卻劑氣體洩漏或電容感應之習知方法檢測。在沒有機械剛性之減薄，可能是單離化晶圓之情況下，局部鬆脫是可能的。
為了測定電漿切割終點，已知可監測光學發射。亦已知可使用單離化突破之終點偵測，自動將蝕刻 製程調整至較低能的蝕刻速率或‘軟著路(soft landing)’模式。然而，此方法具有根本上的缺陷。這是因為光學發射終點技術僅可發出單離化事件本身之訊號。此對適當地防止膠帶在製程中過度加熱而言太慢了，因為會引起膠帶燃燒之高溫已經在切割過程之早期發生。
一個解決此問題之方法是在終點之前，將蝕刻調整至低能、低蝕刻速率或‘軟著路’之模式。依據標稱晶圓厚度以及預期的蝕刻速率評估進行調整之點。之後使用較低的蝕刻速率直到單顆化終點。單顆化可用光學偵測，且需要時進一步施用自動製程調節。但此方法並不特別令人滿意，因為其是以估計為基礎。特別是，假如晶圓厚度不一致時，則此方法較不理想。假如晶圓厚度不一致，則蝕刻時間將會變化，而此會導致啟動‘軟著路’模式之評估點不正確。例如，在典型的研磨後切割(DAG)之施用方面，大塊矽蝕刻速率為22微米/分，低蝕刻速率將為約16微米/分，而‘軟著路’蝕刻速率將為約6微米/分之量級。對於設定在22微米/分下蝕刻至標的深度95微米，之後轉換至蝕刻速率6微米/分之100微米厚的晶圓，電漿切割過程需花5.2分鐘。然而，假如晶圓對晶圓之厚度變化為105±5微米，則最厚的晶圓需花6.8分鐘進行蝕刻。假如啟動軟著路模式之啟動點設定為確保最薄的晶圓能獲得令人滿意的處理，那麼在使用低蝕刻速率期間，將延長對該最厚的晶圓處理之時間。從製造觀點來看，這樣是不理想的。在後端電子封裝產業中，有許多的應用類型，且 需處理許多不同厚度的晶圓。因此可在高速下蝕刻到終點之系統最為理想。
因此，真的需要有可在切割道上單顆化突破之前，偵測電漿切割製程何時進入其最終階段之需求。之後可據此調整該製程狀態。雖然該需求是安裝在貼合框架上之基材特別需要的，但該需求亦可施用於不是安裝在貼合框架上之基材。為了達到最大的熱管理以及其它製程考慮，通常是希望實際調整電漿切割製程之最終階段中之製程狀態。
此外有在不需要昂貴的光學發射光譜儀之情況下，偵測晶圓切割製程之終點之需求。非常需要提供預測終點而不是直接偵測終點發生時之方法，或除直接偵測終點發生時之外提供預測終點之方法。此使得某些操作(諸如以上所述者)能夠在切割製程完成之前進行。然而，目前還沒有可使用實驗數據預測電漿切割點之終點之可用的技術。
發明概要
本發明，在其至少一些實施例中，克服以上所提及之問題、需求以及願望中一些或全部。
根據本發明之第一態樣，提供了一種偵測與一電漿切割製程之一最終階段相關的一狀態之方法，其包含下列步驟：提供一非金屬基材，其具有數個界定於其上之切割 道；沿著該切割道電漿蝕刻該基材，其中在該電漿蝕刻期間，監測從該切割道之至少一部分發出之紅外線發射量，以便將從該切割道發出之紅外線發射量的增加，視為該電漿切割操作進入該最終階段；以及偵測由該監測的紅外線發射量認定之與該電漿切割之該最終階段相關的該狀態。
本發明人已知道從切割道發出之紅外線發射量可為電漿切割製程接近終點之極佳的指標。令人驚訝的是，從切割道發出之紅外線發射量可作為電漿切割製程之最終階段的有效指標。這是因為，如之前所述，在電漿切割製程期間，因為諸如電漿本身之來源以及另外施用於電漿蝕刻室以確保副產物揮發之熱而有大量的熱產生。
可因應該狀態之偵測，改變至少一個製程參數。可改變該製程變數，以調整電漿蝕刻。例如，可將電漿蝕刻調整至減低蝕刻該基材之速率。熟悉此技藝之人士應能理解，為了達到所需的電漿蝕刻之調整，有許多的製程參數可以改變。例如，可藉由調整耦合至該電漿之功率來降低蝕刻該基材之速率。此可為RF功率或其它可驅動電漿之適合形式的功率。亦可調整其它熟悉此技藝之人士已知之製程變數，諸如氣流。
可改變製程變數，以控制與電漿切割製程相關的溫度。通常是改變製程變數，以調整電漿蝕刻。然而，原則上，可改變其它製程變數，以控制與該電漿切割 製程相關的溫度。例如，可將該基材安裝於一基材支撐物上。該基材支撐物可被冷卻。改變的製程變數可為冷卻該基材支撐物。
可因應該狀態之偵測，停止該電漿蝕刻。
該狀態可為接近該終點。
該狀態可為該終點。可根據從切割道發出之紅外線發射量的增加之觀察，事先預測該終點。可藉由比較從切割道發出之紅外線發射量的增加與一數值模型，預測該終點。
選擇性地，可從該監測的紅外線發射量直接偵測該終點。在此等實施例中，被視為進入該最終階段之從該切割道發出之該紅外線發射量之增加後，可能接著紅外線發射量之減少。該紅外線發射量之減少可直接指示該終點。
該基材可用膠帶貼合在一框架上。該框架可安裝在一基材支撐物如壓盤上。可因應該狀態之偵測，改變一製程變數。在此等實施例中，可改變該製程變數，以控制該膠帶之溫度。可改變該製程變數，以維持該膠帶之溫度低於一上限。該上限可設定成可避免熱對該膠帶導致損害，如燃燒、起泡或釋氣。
該基材可在不使用框架或膠帶配置之情況下，安裝在一基材支撐物如壓盤上。
該基材可為一半導體基材。
該基材可為矽。
該基材可為GaAs、GaN、InP或SiC。
選擇性地，該基材可為一介電基材。該基材可為一玻璃或由環氧樹脂材料形成之基材。
該電漿蝕刻可使用循環蝕刻沈積製程進行。該循環蝕刻沈積製程可為一般已知的方法，如最初於US 5501893中所描述之‘波希法(Bosch process)’。
該紅外線發射量可簡單地用高溫計監測。此是極具成本效益的解決方法。此外，監測基材之整個表面或基材之部分表面是可能的。可監測基材之相對小部分的表面(但大於個別晶粒之面積)，其可避免準確對準的要求。
選擇性地，可使用紅外線攝影機監測該紅外線發射量。該紅外線攝影機可為CCD陣列。這樣可以獲得更多的細節。可監測晶圓之整個表面或基材之部分表面。亦能提供從該基材之中心至邊緣之蝕刻均一性之改善資訊。
該狀態可為一故障狀態。該故障狀態可為該基材與該基材支撐物鬆脫、鈍化層之破壞或該切割道之底部處停止層之突破。
該狀態可能與該基材上蝕刻之均一度相關。該狀態可能與從該基材之邊緣至中心的蝕刻之均一度相關。在此等實施例中，可監測從該基材之實質上整體發出之紅外線發射量。
通常，該基材具有形成於其上之一遮罩， 其界定該切割道。該遮罩可由任何適合的材料，諸如鋁，形成。
令人驚訝地，本發明同樣可應用於具一或多個背側金屬(BSM)層附著於其上之基材以及不具有背側金屬化之基材。從監測紅外線發射量來偵測與該電漿切割相關的狀態，似乎不受背側金屬化之存在的影響。
根據本發明之第二態樣，提供了一種電漿切割裝置，其包含：一室；一基材支撐物，其用於支撐具有切割道之類的一非金屬基材；一電漿產生器，其用於在一室中產生適合沿著該切割道蝕刻該基材之電漿；一紅外線偵測器，其用於監測從該切割道之至少一部分發出之紅外線發射量；以及一狀態偵測器，其配置成可偵測由該監測的紅外線發射量認定之與該電漿切割製程之一最終階段相關的一狀態。
該紅外線偵測器可為一高溫計或一紅外線攝影機。
該裝置可另外包含一控制器，其用於因應該狀態之偵測，改變至少一個製程變數。通常，該狀態偵測器以及該控制器包含一電腦或其它微處理器為主的元件。該狀態偵測器以及該控制器可包在單一電腦或其它微 處理器為主的元件內。
雖然已於上文中描述了本發明，但其延伸至以上或下列說明、圖式或申請專利範圍所述之特徵之任一組合。例如，任何與本發明之第一態樣相關的特徵，亦與本發明之第二態樣一起揭露，反之亦然。熟悉此技藝之人士應能理解，本發明之第二態樣之狀態偵測器和/或控制器，可適當地裝配成可進行與本發明之第一態樣相關所述之製程步驟。
10:裝置
12:室
14:晶圓裝載槽
16:壓盤
18:晶圓
20:感應線圈
22:電漿
24、134:紅外線偵測器
26:通道
28:控制器
120、130:晶圓基材
122、130c:切割道
130a:大塊基材材料
130b:遮罩
132:膠帶
136:溝結構
t:剩餘厚度
150:溫度曲線
160:時間相關的溫度
182、180:訊號
170、172、174:高溫計訊號
現在將參照附圖說明本發明之方法以及裝置之實施例，其中：圖1顯示本發明之裝置；圖2是具有切割道之基材晶圓之平面視圖；圖3顯示切割道中剩餘材料之偵測，以及包括基材之一部分的橫截面視圖；圖4顯示蝕刻前緣接近單離化之(a)矽剩餘10微米、(b)矽剩餘2微米以及(c)矽剩餘0.2微米時，從FEM模型獲得之切割道附近的溫度分佈；圖5顯示蝕刻前緣接近時，從FEM模型獲得之切割道下方矽晶圓背面處的溫度；圖6顯示在循環蝕刻沈積製程期間，從FEM模型獲得之切割道下方矽晶圓背面處溫度為時間函數之圖；圖7顯示循環蝕刻沈積製程之蝕刻步驟期間高溫計之訊號；以及 圖8顯示電漿切割製程期間獲得之高溫計(實線)以及光學發射(虛線)之訊號。
較佳實施例之詳細說明
圖1顯示本發明之電漿切割裝置，大體上以10表示。該裝置10包含一室12，其具有一晶圓裝載槽14，該室12之內部容納一壓盤16，其上可負載一工作件如晶圓18。圖1所示之該壓盤16，處於該基材之電漿切割期間所採用之升高的位置。該壓盤可在此升高的位置與一較低的位置之間移動。採用該壓盤之該較低的位置，是為通過該晶圓裝載槽接收該基材。該室12之四周環繞一感應線圈20。該感應線圈20透過業界熟知之一阻抗匹配電路(未示出)連接至一RF功率產生器(未示出)。適合的蝕刻氣體透過一氣體入口系統(未示出)施加於該室12，而於該線圈20上施加該RF功率會在該室12中產生一電漿22。使用適合的真空排氣系統移除氣體。
該裝置10另外包含一紅外線偵測器24，其安裝成可在該電漿切割製程期間，監測從該基材18發出之紅外線發射量。方便起見，該紅外線偵測器24可安裝在該室12之頂部上或上方。然而，原則上，該紅外線偵測器可安裝在別的地方，只要其位在適合監測從該基材18發出之紅外線發射量之位置即可。在圖1所示之實施例中，該紅外線偵測器是安裝在該室12之頂部形成之一通道26之一端。亦可考慮其它安裝該紅外線偵測器之方 法，像是直接將該紅外線偵測器24安裝在該室12之上表面。該紅外線偵測器24可為任何適合的形式，然而實驗證明使用高溫計或紅外線攝影機如CCD陣列具有優勢。該裝置10另外包含一控制器28。該控制器會接收該紅外線偵測器24之輸出並處理該輸出，以便偵測與該電漿切割製程之該最終階段相關的狀態。該控制器28辨識該狀態之操作方法詳述於下。在辨識到一狀態時，該控制器可進行調整或以其它方式控制該裝置之一或多個操作。特別是，一旦偵測到與該電漿切割製程之該最終階段相關的狀態，即可調整或中止該電漿切割製程。該控制器28可包含或連接至一適合的圖形用戶界面，以便顯示與該電漿切割製程相關的訊息。此訊息可包括已偵測到該狀態之指示。
圖2(a)是晶圓基材120之平面視圖。該晶圓基材120具有形成於其上表面之一遮罩，其由適合的材料如鋁形成。該遮罩界定出數個切割道122。各切割道122對應於該遮罩中之線性間隙，其使下面的基材材料曝露於該電漿22。通常是沈積一遮罩，界定出實質上如圖2中所示之數個切割道，即在一方向上延伸之數個共線切割道以及在一正交方向上延伸之數個共線切割道。如此，獲得一交叉方格圖案的切割道。圖2(b)以及2(c)顯示該晶圓基材120之詳細的部分表面。更特別地，圖2(b)顯示其中二個共線切割道與二個垂直切割道交叉之區域。圖2(c)顯示單一切割道與一垂直切割道的相交點。該紅外線偵測器可配 置成或安裝成可監測該晶圓基材120之整個上表面或僅監測晶圓基材120之一部分。例如，可特別監測圖2(b)所示之部分或圖2(c)所示之部分。可以使用適合的光學元件，以便可用紅外線偵測器監測到所欲的區域。
圖3顯示電漿切割製程進行期間一晶圓基材130之一部分的橫截面圖。該晶圓基材130包含一大塊基材材料130a以及形成於其上之一遮罩130b，其用於界定一切割道130c。該晶圓基材130安裝在一膠帶132上，其將該晶圓基材130貼合至一框架(未示出)。在一些實施例中，該大塊基材材料130a之後表面上具有一背側金屬薄層(達5微米)。該背側金屬可安裝在該膠帶132上。亦如圖3所示的是一紅外線偵測器134。該紅外線偵測器134安裝用以監測從該切割道130c發出之紅外線發射量。該晶圓基材130安裝在一適合的裝置中，如圖1所示之裝置。該紅外線偵測器134形成此裝置之一部分。圖3顯示該電漿切割製程之相當部分已經完成後之該切割道130c的外觀之半示意圖。該切割道130c已經實質上蝕刻至形成一溝結構。該溝結構136之底面對應於該製程中蝕刻點之前緣。在圖3所示之範例中，該切割道130c中剩下相對小的待蝕刻材料之剩餘厚度(t)。
已建立一個FEM(有限元素法)模型於在切割道中剩下相對小的待蝕刻基材之剩餘厚度(t)時，更詳細的檢驗該電漿切割製程。圖4顯示切割道附近溫度分佈的圖像序列。更特別地，圖4中所示之結果大致上對應於 圖2(c)中所示之基材中二個互相垂直的切割道截取的部分。為FEM模型之目的，已假設為矽基材。圖4(a)顯示當切割道中矽厚度剩下10微米時之溫度分佈。可看見大量的熱擴散至相鄰的晶粒。圖2(b)顯示當切割道中矽厚度剩下2微米時之溫度分佈。可看見熱傳遞至周圍晶粒之效率極低。圖4(c)顯示當切割道中僅剩下200nm之矽層時之溫度分佈。可看見熱傳遞至相鄰晶粒的量極少且相反的熱通量集中在該切割道中。互相垂直的切割道之間之交叉點引起特別高的熱通量。該FEM是以在不同蝕刻深度處一致的熱負載為基礎。矽蝕刻之速率以及因此在蝕刻前緣處產生之總熱負載，在所有的情況下是相同的。無意受特定理論或推測之約束，但一般認為圖4中所示之結果可能很容易解釋。矽是一種相對好的熱導體，因此在圖4(a)中，在電漿切割製程期間產生的熱十分有效率地擴散至相鄰的晶粒。隨著蝕刻之進行，在切割道中剩下的矽厚度減少。一般認為此限制了熱傳導至周圍晶粒之效率。換句話說，剩餘的矽之橫向熱傳導率隨著剩下的矽厚度的減少而減低。圖5顯示該蝕刻前緣接近該矽晶圓之後表面時，該矽晶圓之背後的溫度。當該蝕刻前緣達到該晶圓之背表面時，到達該單顆化點。使用用於產生圖4所示之結果之相同的FEM模型，來產生圖5所示之溫度曲線150。很清楚地，當該切割道中剩下的矽之厚度接近零時，直接在該切割道下之局部溫度大幅增加。溫度升高之速率在矽剩下約1.5微米時增加，而在矽剩下約500-600nm時大幅增加。
圖4以及5顯示矽蝕刻期間之時間平均溫度。使用切換蝕刻製程(其中使用環循蝕刻沈積步驟)，情況甚至更為複雜，因為熱負載以及蝕刻前緣溫度會隨著交替的蝕刻以及沈積循環。此顯示在圖6中，其顯示在循環(波希法)矽蝕刻製程期間，直接在該蝕刻前緣下方之矽晶圓的背面處之時間相關的溫度160。該結果是以上述之FEM模型為基礎，具有任意振幅之週期性時間相關的熱負載。
本發明人已經意識到電漿切割製程之最終階段，直到以及包括單顆化終點，可通過監測從切割道發出之紅外線發射量而選擇性偵測。令人驚訝地，在電漿切割室內從其它高能熱源如電漿本身發出之背景熱發射量下，可達到靈敏的偵測。甚至更令人驚訝的是，可使用諸如高溫計之相對簡單以及便宜的元件進行此等目的。選擇性地，紅外線攝影機可提供極佳的結果。該紅外線偵測器可監測從切割道發出之即時紅外線發射量。可監測晶圓之平均晶圓溫度或特定區域中或特定切割道中之溫度。選擇性地，該裝置可監測在視野中任何地方記錄的預設最高溫度。本發明人已經意識到當蝕刻前緣接近單離化點時，切割道中之溫度會大幅升高，指出正進入電漿切割製程之最終階段。此外，此現象使得能夠藉由監測從切割道發出之紅外線發射量而非常靈敏的偵測到最終階段。將來自該紅外線偵測器之訊號回饋於該控制器。一旦已偵測到某狀態，該控制器可將該製程切換到另一模式。此觸發狀態可 以是該道中剩下待蝕刻之材料的某個厚度。此是可能的，因為在切割道中偵測到之局部溫度，是該道中剩下的材料之函數，而不是蝕刻深度之函數。因此，該控制器可從該紅外線偵測器產生之訊號，辨識在該切割道中剩下多少待蝕刻的材料。例如，該控制器可比較該輸出訊號與一數值模型。該製程所切換之模式，可使用較不嚴苛的蝕刻條件，減少熱負載。例如，可使用較低的蝕刻速率。選擇性地，可完全中止蝕刻，以便在該切割道之底部留下少量的材料。
假如容許蝕刻進行到該切割道中之材料完全被蝕刻掉之單離化點，則該切割道中之溫度會急劇下降。此是因為單離化一旦完成，則很少或不會有化學放熱反應發生，故晶圓之溫度會降低。此可用作為從該切割道發出之紅外線發射量偵測終點的方法。該終點之偵測，可用於觸發結束該製程。此代表另一種光學發射為主的終點偵測之終端偵測方法。基於成本、簡便以及使用相同硬體進行終點指示以及其它製程狀態之有利條件之理由，使用紅外線發射量直接偵測該終點是有利的。已完成使用光學發射為主的終點偵測以及基於從切割道發出之紅外線發射量之偵測的實驗。圖8顯示光學發射訊號182以及使用高溫計獲得之訊號180。二組訊號之間觀察到良好的一致性。特別是，二組訊號均在時間大約250秒時指出二個分開的切割製程之單離化終點。熟悉此技藝之讀者應能理解，到達該終點後，許多製程會進行‘過度蝕刻’步驟以便 清除來自該切割特徵件之殘餘材料。然而，過度蝕刻中實現之化學能，是該主大塊蝕刻中實現之一小部分。據此，一旦到達該終點時，仍可預期紅外線發射量之可識別的減少。
再者，本發明可用於在終點實際發生之前事先預測該終點。該終點預測可在直接終點偵測外進行或取代該直接終點偵測。這是本發明非常有利的一面。本發明能夠偵測某些與電漿切割製程之最終階段相關的狀態，諸如偵測切割道中材料之某剩餘厚度。由此，使用適合的工具，諸如數值模型、查找表或人工智慧，可導出終點之時間。該終點的預測可修改成蝕刻進程。如上所述，一旦偵測到一指定狀態，即可改變製程變數，以及任何這樣的製程變數的改變可在預測該終點時考慮進去。
亦可做到故障偵測。圖7顯示切換(循環)蝕刻沈積製程之蝕刻步驟期間獲得之高溫計訊號。高溫計訊號170(藍色數據)對應於成功的夾住晶圓/膠帶/框架至一冷卻的靜電吸盤。高溫計訊號170對應於晶圓/膠帶/框架與靜電吸盤部分脫離。高溫計訊號174對應於晶圓/膠帶/框架與靜電吸盤完全脫離。在成功的夾持之情況下，環循中各個別的蝕刻期間溫度之升高，實際上應隨著溫度增加而下降。溫度隨著蝕刻時間進行而增加。當晶圓/膠帶/框架部分脫離時，會失去熱接觸且在一個別蝕刻深度期間發生大幅的溫度升高。在完全脫離之情況下，發生大量的熱耗散，其在個別的蝕刻步驟期間仍表現較大的溫度升高。 在此情況下，有膠帶完全熔解之嚴重風險。本發明可用於偵測熱耗散之發生。偵測到脫離和/或熱耗散時，控制器可使蝕刻製程停止以及開始適當的恢復動作。當切割道側壁上之鈍化層發生破壞時，或當特徵底部處之停止層突破時，會發生另一種故障。在此等情況下會發生化學加熱，其可藉由監測紅外線發射量偵測。此亦可被該控制器標記為製程故障。
電漿室內之基材晶圓的熱監測是可能的，因為大部分的訊號來自從該基材發出之紅外線輻射。此意指該基材之材料以及表面不如預期的那麼重要。例如，在此所呈現之數據是從具有鋁遮罩覆蓋大約75%的晶圓表面積之晶圓獲得。然而，使用高溫計作為紅外線偵測器仍可清楚地辨識波希製程蝕刻之循環。基材之表面材料以及紅外線偵測器之視角，確實會對訊號的背景層造成改變，因為係從該室的壁反射。此可能使得從該紅外線發射量導出絕對基材溫度時變得困難。然而，在許多之情況下，像是故障，終點以及均一性偵測並不需要絕對溫度。
許多針對以上所述之方法以及裝置之修改是可能的。例如，如上所述，切割道下方基材背面之局部溫度會隨著蝕刻前緣接近單顆化點而升高。此作用在當該切割特徵之側邊尺寸增加時更強。對於非常窄的切割道，溫度峰值可能低於指定紅外線偵測器之靈敏位準。此可藉由在該基材之紅外線偵測器的視野內中包含一測試結構克服。如此，可提供更容易偵測的局部溫度改變。本發明同 樣地可應用於具有或不具有一或多種背側金屬(BSM)層黏附於其上之基材。雖然本發明例示說明有關承載在膠帶以及框架配置上之基材，但此不是本發明之態樣限制。相反的，本發明可應用於沒有使用膠帶以及框架配置之系統，像是基材直接承載在壓盤或其它基材支撐物上之系統。
10:裝置
12:室
14:晶圓裝載槽
16:壓盤
18:晶圓
20:感應線圈
22:電漿
24:紅外線偵測器
26:通道
28:控制器

Claims (20)

  1. 一種一電漿切割製程之控制方法，其包含下列步驟：提供一非金屬基材，其具有經劃設之數個切割道；沿著該等切割道電漿蝕刻該非金屬基材；在該電漿蝕刻期間，監測從該非金屬基材之該等切割道之至少一部分發出之紅外線輻射發射量，以偵測由於從該等切割道發出之紅外線輻射發射量而導致之紅外線輻射之一增加；以及在沿著該等切割道單顆化該非金屬基材之前，判斷在偵測到該紅外線輻射之該增加時存在與該電漿切割製程之一最終階段相關的一狀態。
  2. 如請求項1之方法，其中因應該狀態係存在之該判斷，在沿著該等切割道單顆化該非金屬基材之前，改變至少一個製程變數。
  3. 如請求項2之方法，其中改變該製程變數以調整該電漿蝕刻。
  4. 如請求項3之方法，其中調整該電漿蝕刻以降低該非金屬基材之一蝕刻速率。
  5. 如請求項2之方法，其中改變該製程變數以控制與該電漿切割製程相關之一溫度。
  6. 如請求項2之方法，其中因應該狀態係存在之該判斷，停止該電漿蝕刻。
  7. 如請求項1之方法，其中該狀態是接近該 電漿切割製程之一終點。
  8. 如請求項1之方法，其中該狀態是該電漿切割製程之一終點。
  9. 如請求項8之方法，其中該終點係直接從經監測之紅外線輻射發射量來判斷。
  10. 如請求項9之方法，其中該監測包含在偵測該紅外線輻射之該增加以直接判斷該電漿切割製程之該終點之後，偵測由於從該等切割道發出之紅外線輻射發射量而導致之紅外線輻射之一減少。
  11. 如請求項1之方法，其中根據從該等切割道發出之紅外線輻射的該增加，事先預測該電漿切割製程之一終點。
  12. 如請求項11之方法，其中藉由比較經偵測之紅外線輻射之該增加與一數值模型，預測該終點。
  13. 如請求項1之方法，其中該非金屬基材係用一膠帶貼合在一框架上。
  14. 如請求項13之方法，其中因應與該電漿切割製程之該最終階段相關的該狀態係存在之該判斷，改變至少一製程變數以控制該膠帶之一溫度。
  15. 如請求項1之方法，其中該非金屬基材是一半導體基材。
  16. 如請求項15之方法，其中該非金屬基材是矽、GaAs、GaN、InP或SiC。
  17. 如請求項1之方法，其中該電漿蝕刻製程 是一循環蝕刻及沈積製程。
  18. 如請求項1之方法，其中實施該方法係無須使用專用於產生從該非金屬基材發出之任何紅外線輻射的一輻射源照射該非金屬基材及監測以控制該電漿切割製程。
  19. 如請求項1之方法，其中該電漿蝕刻從該非金屬基材的一第一表面朝向該非金屬基材之相對的一第二表面穿過該非金屬基材進行，且其中將一膠帶貼合至該非金屬基材之該第二表面，其中於該電漿蝕刻期間曝露該膠帶之前，偵測該紅外線輻射之該增加以判斷該狀態係存在，以及因應該狀態係存在之該判斷，於該電漿蝕刻期間曝露該膠帶之前，改變至少一製程變數。
  20. 如請求項1之方法，其中該電漿蝕刻從該非金屬基材的一第一表面朝向該非金屬基材之相對的一第二表面穿過該非金屬基材進行，其中於該電漿蝕刻期間達到該非金屬基材之該第二表面之前，偵測該紅外線輻射之該增加以判斷該狀態係存在，以及因應該狀態係存在之該判斷，於該電漿蝕刻期間達到該非金屬基材之該第二表面之前，改變至少一製程變數。
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