本發(fā)明的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體處理領(lǐng)域，且更更具體地涉及切割半導(dǎo)體晶片的方法，每一晶片具有多個(gè)集成電路。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體晶片處理中，在由硅或其他半導(dǎo)體材料構(gòu)成的晶片(也稱為基板)上形成集成電路。大體而言，利用半導(dǎo)電的、導(dǎo)電的或絕緣的多種材料的層形成集成電路。使用各種熟知工藝摻雜、沉積及蝕刻這些材料以形成集成電路。每一晶片經(jīng)處理以形成眾多含有集成電路的各個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域被稱為管芯。

在集成電路形成工藝之后，“切割”晶片以使各個(gè)管芯彼此分離以便封裝或以未封裝形式用于較大電路內(nèi)。用于晶片切割的兩種主要技術(shù)為劃線及鋸切。在使用劃線情況中，沿預(yù)形成的劃割線跨越晶片表面移動(dòng)金剛石鑲頭劃線器。這些劃割線沿管芯之間的空間延伸。這些空間通常被稱為“劃道(street)”。金剛石劃線器沿劃道在晶片表面中形成淺劃痕。在諸如利用輥施加壓力后，晶片沿劃割線分離。晶片的斷裂遵循晶片基板的晶格結(jié)構(gòu)。劃線可用于厚度約10密耳(千分之一英寸)或更小的晶片。對(duì)于較厚晶片，鋸切是目前用于切割的優(yōu)先方法。

在使用鋸切情況中，以高的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)的金剛石鑲頭鋸接觸晶片表面，并沿劃道鋸切晶片。將晶片安裝在支撐構(gòu)件(諸如，跨越膜框拉伸的黏合膜)上，并將鋸反復(fù)應(yīng)用于豎直與水平劃道兩者。劃線或鋸切的一個(gè)問(wèn)題在于可能沿管芯的斷裂邊緣形成碎屑及槽。另外，裂紋可能形成且從管芯邊緣傳播至基板內(nèi)，并導(dǎo)致集成電路不起作用。碎裂及開(kāi)裂尤其是伴隨著劃線的問(wèn)題，因?yàn)閮H可對(duì)正方形或矩形管芯的一側(cè)按晶體結(jié)構(gòu)的<110>方向劃線。因此，管芯的另一側(cè)的斷裂產(chǎn)生鋸齒狀分離線。由于碎裂及開(kāi)裂，晶片上的管芯之間要求額外間距，以防止損壞集成電路，例如，使碎屑及裂紋與實(shí)際集成電路保持距離。由于間隔要求，所以在標(biāo)準(zhǔn)尺寸的晶片上形成的管芯不多，且浪費(fèi)了本可用于電路系統(tǒng)的晶片使用面積。鋸的使用加重了半導(dǎo)體晶片上的使用面積浪費(fèi)。鋸刃大約15微米厚。因此，為確保由鋸產(chǎn)生的切口周?chē)拈_(kāi)裂及其他損壞不損害集成電路，通常必須將每一管芯的電路系統(tǒng)分離三百至五百微米。此外，在切割后，每一管芯需要大量清潔以移除產(chǎn)生自鋸切工藝的顆粒及其他污染物。

也已經(jīng)使用等離子體切割，但等離子體切割也可具有限制。例如，妨礙等離子體切割實(shí)施的一個(gè)限制可以是成本。用于圖案化抗蝕劑的標(biāo)準(zhǔn)光刻操作可導(dǎo)致實(shí)施成本過(guò)高?？赡芊恋K等離子體切割實(shí)施的另一限制在于在沿劃道切割常見(jiàn)金屬(例如，銅)時(shí)對(duì)這些常見(jiàn)金屬的等離子體處理可產(chǎn)生生產(chǎn)問(wèn)題或產(chǎn)量限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例包括切割半導(dǎo)體晶片的方法，每一晶片上具有多個(gè)集成電路。

在一實(shí)施例中，切割具有多個(gè)集成電路的半導(dǎo)體晶片的方法涉及將基板載體所支撐的基板引入等離子體蝕刻腔室中。基板在其上具有經(jīng)圖案化掩模，該經(jīng)圖案化掩模覆蓋集成電路并暴露基板的劃道?；遢d體具有背側(cè)。該方法還涉及在等離子體蝕刻腔室的夾盤(pán)上支撐基板載體的背側(cè)的至少一部分。該方法還涉及冷卻基板載體的基本上全部的背側(cè)，該冷卻涉及通過(guò)夾盤(pán)至少冷卻基板載體的背側(cè)的第一部分。該方法還涉及在執(zhí)行冷卻基板載體的基本上全部的背側(cè)的同時(shí)經(jīng)由劃道等離子體蝕刻基板以切單(singulate)集成電路。

在另一實(shí)施例中，等離子體蝕刻腔室包括安置于等離子體蝕刻腔室的上部區(qū)域中的等離子體源。將冷卻夾盤(pán)安置在等離子體源下方，該冷卻夾盤(pán)用于支撐基板載體的第一部分。冷卻同心環(huán)圍繞冷卻夾盤(pán)，該冷卻同心環(huán)用于支撐基板載體的第二部分。冷卻夾盤(pán)與冷卻同心環(huán)一起用于冷卻基板載體的基本上全部的背側(cè)。

在另一實(shí)施例中，等離子體蝕刻腔室包括安置于等離子體蝕刻腔室的上部區(qū)域中的等離子體源。將冷卻夾盤(pán)安置在等離子體源下方，該冷卻夾盤(pán)用于支撐及冷卻基板載體的基本上全部的背側(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的待切割的半導(dǎo)體晶片的俯視平面圖。

圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的其上形成有切割掩模的待切割的半導(dǎo)體晶片的俯視平面圖。

圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適合于在切單工藝期間支撐晶片的基板載體的平面圖。

圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的(a)由冷卻擴(kuò)大的夾盤(pán)或(b)由冷卻同心夾盤(pán)環(huán)與冷卻夾盤(pán)對(duì)所支撐的基板載體。

圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖3的基板載體，該基板載體具有上覆的主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件，或者具有這兩者，并且具有下層冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)。

圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在等離子體腔室中用于熱耗散的主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)的斜視圖，其中該主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)相對(duì)于所示蝕刻陰極定位且相對(duì)于所示晶片支撐件設(shè)定尺寸。

圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖6的支撐設(shè)備的等離子體暴露耦合器的放大視圖。

圖8圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖6的支撐設(shè)備的饋通波紋管的放大視圖。

圖9圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的等離子體熱屏蔽件的斜俯視圖及斜仰視圖。

圖10圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的定位于遮蔽環(huán)的頂表面上的圖9的等離子體熱屏蔽件的放大傾斜橫截面視圖。

圖11圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的蝕刻反應(yīng)器的橫截面視圖。

圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的切割包括多個(gè)集成電路的半導(dǎo)體晶片的方法中的操作的流程圖。

圖13A圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在執(zhí)行切割半導(dǎo)體晶片的方法期間的包括多個(gè)集成電路的半導(dǎo)體晶片的橫截面視圖，該視圖對(duì)應(yīng)于圖12的流程圖的操作1202。

圖13B圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在執(zhí)行切割半導(dǎo)體晶片的方法期間的包括多個(gè)集成電路的半導(dǎo)體晶片的橫截面視圖，該視圖對(duì)應(yīng)于圖12的流程圖的操作1204。

圖13C圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在執(zhí)行切割半導(dǎo)體晶片的方法期間的包括多個(gè)集成電路的半導(dǎo)體晶片的橫截面視圖，該視圖對(duì)應(yīng)于圖12的流程圖的操作1210。

圖14圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用處于飛秒范圍內(nèi)的激光脈沖的效應(yīng)對(duì)比使用較長(zhǎng)脈沖時(shí)間的效應(yīng)。

圖15圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通過(guò)使用較窄劃道實(shí)現(xiàn)的半導(dǎo)體晶片的壓實(shí)性對(duì)比可受限于最小寬度的常規(guī)切割的壓實(shí)性。

圖16圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的允許較致密填充且因此允許更多的每晶片的管芯的自由形式集成電路排列對(duì)比柵格對(duì)準(zhǔn)方法。

圖17圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于激光及等離子體切割晶片或基板的工具布置的框圖。

圖18圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明描述切割半導(dǎo)體晶片的方法及設(shè)備，每一晶片具有多個(gè)集成電路。在下文描述中，闡述眾多特定細(xì)節(jié)，諸如用于薄晶片的基板載體、劃線與等離子體蝕刻條件及材料范圍，以便提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的透徹理解。對(duì)熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者將顯而易見(jiàn)的是，可在無(wú)這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。在其他情況中，并未詳細(xì)描述諸如集成電路制造的熟知的方面，以免不必要地模糊本發(fā)明的實(shí)施例。此外，應(yīng)理解，圖式中所示的各個(gè)實(shí)施例為說(shuō)明性表示，且不一定按比例繪制。

本文所描述的一或更多個(gè)實(shí)施例針對(duì)在等離子體切割期間經(jīng)由晶片框架支撐環(huán)冷卻的切割膠帶熱管理。一或更多個(gè)實(shí)施例針對(duì)混合式激光劃線及等離子體蝕刻管芯切單工藝。

為了提供情境，在等離子體切割安裝于帶框上的晶片期間，抵抗切割膠帶熱損傷或劣化的熱管理對(duì)于確保成功的等離子體蝕刻處理可能是關(guān)鍵的。等離子體處理期間的過(guò)度加熱可導(dǎo)致切割膠帶開(kāi)裂、燒毀或畸變，或者導(dǎo)致諸如切割膠帶與支撐框架之間的黏合劣化的其他問(wèn)題。此類(lèi)問(wèn)題可造成蝕刻工藝失敗或毀滅性的晶片損壞。當(dāng)前實(shí)踐涉及安放于等離子體蝕刻腔室中的支撐夾盤(pán)上的晶片或基板的冷卻。通過(guò)將夾盤(pán)溫度維持在零攝氏度或零攝氏度以下(例如，諸如處于約-10℃的溫度)來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻。

在基板或晶片處于載體上的情況中，支撐晶片或基板的載體的部分位于冷卻夾盤(pán)上。然而，切割膠帶于晶片或基板邊緣與帶框之間的部分(以及帶框)靜置于未冷卻的同心支撐環(huán)上。因此，通常通過(guò)在晶片或基板上方添加屏蔽環(huán)來(lái)阻擋來(lái)自等離子體的熱輻射，且該熱輻射覆蓋框架及晶片邊緣與框架之間的已暴露的切割膠帶。然而，此屏蔽環(huán)可不足以獨(dú)立地保護(hù)載體或切割膠帶的已暴露部分避免熱損傷或劣化。另外，具有不同耐久性的多種類(lèi)型的載體或切割膠帶可經(jīng)歷各種蝕刻工藝用于切單。因此，本文所描述的一或更多個(gè)實(shí)施例提供寬泛且穩(wěn)妥的方法以便在晶片或基板切單的等離子體蝕刻期間保護(hù)切割或載體膠帶。

本文所描述的一或更多個(gè)實(shí)施例通過(guò)自基板載體的切割或載體膠帶及框架移除熱負(fù)荷來(lái)解決熱管理。在一實(shí)施例中，自基板或晶片載體背側(cè)移除熱負(fù)荷。在一個(gè)特定實(shí)施例中，維持支撐晶片夾盤(pán)的典型尺寸且與夾盤(pán)組合使用冷卻同心支撐環(huán)。支撐環(huán)的冷卻溫度可不一定與夾盤(pán)的冷卻溫度一樣低，例如，可大約處于0至-10攝氏度范圍內(nèi)。在另一特定實(shí)施例中，夾盤(pán)經(jīng)擴(kuò)大至適合于支撐晶片、膠帶及框架的直徑。冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)，包括支撐載體框架的區(qū)域及切割膠帶于晶片與框架之間的部分。因此，更概括而言，本文所描述的一或更多個(gè)實(shí)施例針對(duì)通過(guò)冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)來(lái)背側(cè)冷卻基板載體框架及膠帶。

在示例性應(yīng)用中，且為了提供進(jìn)一步情境，晶片或基板管芯切單工藝涉及在具有黏合劑的柔性聚合物膠帶上置放薄化晶片或基板。隨后將柔性聚合物膠帶附著至支撐性帶框環(huán)。在一些方面中，切單的管芯的可靠拾取及置放運(yùn)動(dòng)的唯一剛性形式為帶框。然而，帶框的徑向位置通常位于諸如用于等離子體蝕刻腔室中的夾盤(pán)的正常范圍之外。另外，膠帶與帶框?qū)νǔ２粦?yīng)暴露于超過(guò)膠帶及黏合劑的可允許溫度的溫度。為解決上述問(wèn)題中的一或更多者，根據(jù)本文所描述的一或更多個(gè)實(shí)施例，夾盤(pán)或夾盤(pán)與同心環(huán)對(duì)的總體設(shè)計(jì)提供晶片或基板載體整個(gè)區(qū)域的背側(cè)冷卻。

在本揭示內(nèi)容的一方面中，可實(shí)施涉及初始激光劃線及后續(xù)等離子體蝕刻的混合式晶片或基板切割工藝，以便管芯切單。可使用激光劃線工藝以清潔地移除掩模層、有機(jī)與無(wú)機(jī)電介質(zhì)層及裝置層。隨后，在晶片或基板的暴露或部分蝕刻之后，可終止激光蝕刻工藝。隨后，可采用切割工藝中的等離子體蝕刻部分以蝕刻穿過(guò)晶片或基板的塊體，諸如穿過(guò)塊狀單晶硅，以產(chǎn)生管芯或芯片的切單或切割。在一個(gè)實(shí)施例中，在切割工藝的蝕刻部分期間實(shí)施冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大的夾盤(pán)。在一實(shí)施例中，在切單工藝期間，包括在切單工藝的蝕刻部分期間，通過(guò)具有帶框的基板載體支撐晶片或基板。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，本文所描述為在切單工藝中的等離子體蝕刻期間冷卻基板載體的帶框及已暴露的膠帶區(qū)域的一或更多種設(shè)備及方法。例如，一種設(shè)備可用于支撐及冷卻薄膜框架，該薄膜框架用于在框架所支撐的膠帶上固持薄硅晶片。與集成電路(IC)封裝相關(guān)的制造工藝可需要薄化硅晶片被支撐且安裝在諸如管芯附著膜的膜上。在一個(gè)實(shí)施例中，管芯附著膜也由基板載體來(lái)支撐且使用該管芯附著膜將薄硅晶片粘附至基板載體。

為了提供進(jìn)一步情境，常規(guī)晶片切割方法包括基于純機(jī)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(duì)于薄晶片或薄基板切單，諸如厚度為50微米的塊狀硅切單，常規(guī)方法僅產(chǎn)生較差的工藝質(zhì)量。當(dāng)從薄晶片或薄基板切單管芯時(shí)可面對(duì)的一些挑戰(zhàn)可包括微裂紋形成或在不同層之間的層離、無(wú)機(jī)電介質(zhì)層的碎裂、保持嚴(yán)格的切口寬度控制或精確的剝蝕深度控制。本發(fā)明的實(shí)施例包括一種混合式激光劃線及等離子體蝕刻管芯切單方法，該方法可用于克服上述挑戰(zhàn)中的一或更多者。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，使用激光劃線與等離子體蝕刻的組合將半導(dǎo)體晶片切割成個(gè)別化或切單的集成電路。在一個(gè)實(shí)施例中，將基于飛秒的激光劃線用作基本上(若非完全)非熱工藝。例如，基于飛秒的激光劃線可以是局部進(jìn)行而不含有熱損傷區(qū)域或僅含有可忽略的熱損傷區(qū)域。在一實(shí)施例中，本文中的方法用于具有超低介電常數(shù)膜的切單集成電路。利用常規(guī)切割，可能需要放慢鋸的速度以適應(yīng)此種低介電常數(shù)膜。此外，經(jīng)常在切割之前使半導(dǎo)體晶片薄化。因此，在一實(shí)施例中，利用基于飛秒的激光的掩模圖案化及部分晶片劃線的組合及隨后的等離子體蝕刻工藝目前十分實(shí)用。在一個(gè)實(shí)施例中，利用激光的直接刻畫(huà)可消除對(duì)光阻層的光刻圖案化操作的需求，且可在非常低的成本下實(shí)施。在一個(gè)實(shí)施例中，使用穿孔類(lèi)型硅蝕刻在等離子體蝕刻環(huán)境中完成切割工藝。

因此，在本發(fā)明的一方面中，可使用激光劃線與等離子體蝕刻的組合將半導(dǎo)體晶片切割成切單的集成電路。圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的待切割的半導(dǎo)體晶片的俯視平面圖。圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的其上形成有切割掩模的待切割的半導(dǎo)體晶片的俯視平面圖。

參看圖1，半導(dǎo)體晶片100具有多個(gè)區(qū)域102，這些區(qū)域包括集成電路。區(qū)域102由豎直劃道104及水平劃道106分離。劃道104及106是半導(dǎo)體晶片中不含集成電路且經(jīng)設(shè)計(jì)為將切割晶片所沿的位置的區(qū)域。本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及使用組合激光劃線及等離子體蝕刻技術(shù)以沿劃道穿過(guò)半導(dǎo)體晶片切割溝槽，以使得將管芯分離成單獨(dú)的芯片或管芯。由于激光劃線及等離子體蝕刻工藝兩者皆獨(dú)立于晶體結(jié)構(gòu)定向，待切割的半導(dǎo)體晶片的晶體結(jié)構(gòu)可能對(duì)實(shí)現(xiàn)穿過(guò)晶片的豎直溝槽并不重要。

參看圖2，半導(dǎo)體晶片100具有掩模200，該掩模沉積在半導(dǎo)體晶片100上。在一個(gè)實(shí)施例中，以常規(guī)方式沉積掩模以實(shí)現(xiàn)約4-10微米厚度的層。在一個(gè)實(shí)施例中，利用激光劃線工藝圖案化掩模200及半導(dǎo)體晶片100的一部分，以沿劃道104及106界定位置(例如，縫隙202及204)，在這些劃道處將切割半導(dǎo)體晶片100。掩模200覆蓋且保護(hù)半導(dǎo)體晶片100的集成電路區(qū)域。掩模200的區(qū)域206經(jīng)定位以使得在后續(xù)蝕刻工藝期間，這些集成電路不因蝕刻工藝而劣化。在區(qū)域206之間形成水平縫隙204及縫隙202以界定在蝕刻工藝期間將被蝕刻的區(qū)域，以便最終切割半導(dǎo)體晶片100。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在切割工藝的蝕刻部分期間實(shí)施冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)。

如上文簡(jiǎn)要論及，在管芯切單工藝(例如，混合式激光燒蝕及等離子體蝕刻切單方案)的等離子體蝕刻部分期間，由基板載體支撐用于切割的基板。例如，圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適合于在切單工藝期間支撐晶片的基板載體的平面圖。

參看圖3，基板載體300包括由膠帶環(huán)或框架304圍繞的襯帶層302。由基板載體300的襯帶302支撐晶片或基板306。在一個(gè)實(shí)施例中，由管芯附著膜使晶片或基板306粘附至襯帶302。在一個(gè)實(shí)施例中，膠帶環(huán)304由不銹鋼構(gòu)成。

在一實(shí)施例中，可在系統(tǒng)中容納切單工藝，該系統(tǒng)經(jīng)尺寸設(shè)定成接收基板載體，諸如基板載體300。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，下文將更詳細(xì)描述的系統(tǒng)(諸如系統(tǒng)1700)可容納晶片框架，而不影響系統(tǒng)占用面積，該系統(tǒng)占用面積在其他情況下經(jīng)尺寸設(shè)定成容納未被基板載體所支撐的基板或晶片。在一個(gè)實(shí)施例中，這種處理系統(tǒng)經(jīng)尺寸設(shè)定成容納300毫米直徑的晶片或基板。相同系統(tǒng)可容納約380毫米寬乘以380毫米長(zhǎng)的晶片載體，如圖3所描繪。然而，應(yīng)了解，系統(tǒng)可經(jīng)設(shè)計(jì)以處置450毫米晶片或基板，或更具體地，450毫米晶片或基板載體。

在本發(fā)明的一方面中，一或更多個(gè)實(shí)施例針對(duì)冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，在等離子體蝕刻工藝期間，由冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)來(lái)冷卻基板載體。在示例中，圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的(a)由冷卻放大夾盤(pán)或(b)由冷卻同心夾盤(pán)環(huán)與冷卻夾盤(pán)對(duì)所支撐的基板載體。

參看圖4的左側(cè)，晶片/晶片載體對(duì)400與晶片屏蔽環(huán)402耦接。晶片/晶片載體對(duì)400包括由晶片或基板載體404所支撐的基板(晶片)410。晶片或基板載體404包括帶框406，該帶框支撐載體或切割膠帶408。在一個(gè)實(shí)施例中，將載體或切割膠帶408黏附至上覆的帶框406，如圖4中所描繪。在一個(gè)實(shí)施例中，晶片屏蔽環(huán)402包括具有中央開(kāi)口414的環(huán)形環(huán)412，如圖4中橫截面所示。

參看圖4的右側(cè)，在路徑(a)中，晶片/晶片載體對(duì)400及晶片屏蔽環(huán)402組件位于冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)420上。在路徑(b)中，晶片/晶片載體對(duì)400及晶片屏蔽環(huán)402組件位于冷卻同心夾盤(pán)環(huán)424與冷卻夾盤(pán)422對(duì)上。

在(a)或(b)兩種情況的任一者中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在等離子體處理期間冷卻晶片或基板載體404的基本上全部的背側(cè)。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，晶片或基板載體404包括外部帶框406和支撐切割膠帶408，以及冷卻基板載體的基本上全部的背側(cè)涉及冷卻帶框406及晶片或基板410。在特定此類(lèi)實(shí)施例中，參看圖4的路徑(b)，在帶框406與圍繞冷卻夾盤(pán)422的冷卻同心夾盤(pán)環(huán)424之間安置切割膠帶408。切割膠帶408經(jīng)進(jìn)一步安置在基板410與冷卻夾盤(pán)422之間。在另一特定實(shí)施例中，參看圖4的路徑(a)，在帶框406與擴(kuò)大冷卻夾盤(pán)420之間并且還在基板410與擴(kuò)大冷卻夾盤(pán)420之間安置切割膠帶408。在兩種情況中，在實(shí)施例中，由晶片屏蔽環(huán)(或遮蔽環(huán))402保護(hù)晶片或基板載體404的前側(cè)的一部分且可能地保護(hù)基板410的最外部部分。

再次參看圖4且在下文中將更詳細(xì)地描述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，切割具有多個(gè)集成電路的半導(dǎo)體晶片的方法涉及將基板載體所支撐的基板引入等離子體蝕刻腔室中。基板在其上具有經(jīng)圖案化的掩模，該經(jīng)圖案化的掩模覆蓋集成電路并暴露基板的劃道?；遢d體具有背側(cè)。在等離子體蝕刻腔室的夾盤(pán)(例如，夾盤(pán)420或夾盤(pán)422)上支撐基板載體的背側(cè)的至少一部分?；遢d體的基本上全部的背側(cè)被冷卻，該冷卻涉及由夾盤(pán)來(lái)冷卻基板載體的背側(cè)的至少第一部分。在冷卻基板載體的基本上全部的背側(cè)的同時(shí)，經(jīng)由劃道來(lái)等離子體蝕刻基板以切單集成電路。

再次參看圖4的路徑(a)，在實(shí)施例中，冷卻夾盤(pán)420為擴(kuò)大冷卻夾盤(pán)(與用于直接支撐晶片或基板而非支撐晶片或基板載體的普通處理夾盤(pán)相比較)，具有至少與晶片或基板載體404的背側(cè)一樣大的支撐面積。因此，冷卻晶片或基板載體404的基本上全部的背側(cè)涉及僅利用冷卻夾盤(pán)420冷卻晶片或基板載體404的基本上全部的背側(cè)。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，在等離子體處理(諸如等離子體蝕刻)期間，將擴(kuò)大冷卻夾盤(pán)420維持在至少低至約-10攝氏度的溫度。

再次參看圖4的路徑(b)，在實(shí)施例中，冷卻同心環(huán)424及冷卻夾盤(pán)422一起提供至少與晶片或基板載體404的背側(cè)一樣大的支撐面積。因此，冷卻晶片或基板載體404的基本上全部的背側(cè)涉及利用冷卻同心環(huán)424與冷卻夾盤(pán)422的組合來(lái)冷卻晶片或基板載體404的基本上全部的背側(cè)。也就是說(shuō)，冷卻夾盤(pán)422冷卻晶片或基板載體404的第一內(nèi)部部分，及冷卻同心環(huán)424冷卻晶片或基板載體404的第二外部部分。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，在等離子體處理(諸如等離子體蝕刻)期間，將夾盤(pán)冷卻422維持在至少低至約-10攝氏度的溫度，且將冷卻同心夾盤(pán)環(huán)424維持在大約處于0至-10攝氏度范圍內(nèi)的溫度。

再次參看圖4的路徑(a)與(b)兩者，在實(shí)施例中，通過(guò)熱傳送流體回路提供擴(kuò)大冷卻夾盤(pán)420或冷卻同心環(huán)424與冷卻夾盤(pán)422對(duì)的冷卻。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，將熱傳送流體回路熱耦接至散熱器(例如，冷卻器)以從夾盤(pán)/同心環(huán)對(duì)的夾盤(pán)移除熱量。熱傳遞液體可以是現(xiàn)有技術(shù)中所采用的任何技術(shù)，例如Fluorinert(3M有限公司)或Galden(Solvey Solexis有限公司)(例如，在0℃-20℃范圍內(nèi)操作的Galden HT135)的商標(biāo)名下所知的全氟聚醚。

更概括而言，應(yīng)了解，在等離子體蝕刻工藝期間，晶片的溫度通常受靜電夾盤(pán)控制。晶片屏蔽環(huán)充當(dāng)對(duì)框架及膠帶對(duì)的熱阻障層。然而，取決于給定應(yīng)用中所采用的特定膠帶及蝕刻工藝配方(特別是工藝時(shí)間)，晶片屏蔽環(huán)可不足以阻擋熱量傳送至該環(huán)下方的框架及膠帶。在此情況中，膠帶和/或框架可變得過(guò)熱，以致于引發(fā)膠帶損壞或膠帶與框架的層離或者減小膠帶與框架之間的黏性?？蚣芘c晶片之間的膠帶的此類(lèi)損壞可引發(fā)蝕刻工藝失敗及導(dǎo)致晶片損壞。膠帶與框架的層離是另一關(guān)鍵性切割故障。膠帶與框架之間的黏合減小可例如在用于管芯拾取的膠帶膨脹操作期間引發(fā)膠帶從框架剝離。因此，在本文所描述的一或更多個(gè)實(shí)施例中，在支撐環(huán)上施加溫度控制以使得支撐環(huán)被維持在零攝氏度(0℃)以下，該支撐環(huán)的溫度可與所圍繞夾盤(pán)的溫度相同(或略高)。在另一實(shí)施例中，延伸夾盤(pán)直徑以便能夠固持并冷卻整個(gè)帶框上晶片組件。在任一種情況中，在實(shí)施例中，在蝕刻處理期間實(shí)施膠帶及框架的冷卻以免潛在的膠帶損壞/劣化。

在本發(fā)明的另一方面中，本文所描述的一或更多個(gè)實(shí)施例針對(duì)等離子體蝕刻腔室中用于熱耗散的主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)。實(shí)施例可包括等離子體及基于等離子體的工藝、熱管理、主動(dòng)冷卻及熱耗散。本文所描述的一或更多個(gè)實(shí)施例針對(duì)等離子體腔室中用于熱耗散的等離子體熱屏蔽件。實(shí)施例可包括等離子體及基于等離子體的工藝、熱管理、等離子體產(chǎn)生物質(zhì)的掩模及熱耗散。主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件中的任一者或兩者的應(yīng)用可包括管芯切單，但其他高功率蝕刻工藝或差異蝕刻化學(xué)品可受益于本文所描述的實(shí)施例。等離子體熱屏蔽件可被獨(dú)立用作低成本被動(dòng)組件，或可與主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)組合作為熱屏蔽件以改良等離子體條件。在后者情況中，等離子體熱屏蔽件被有效用作等離子體蝕刻工藝中的摻雜劑源。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在等離子體蝕刻工藝期間連同主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者實(shí)施冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)。

例如，在實(shí)施例中，在基板載體上包括晶片或基板的組件經(jīng)受等離子體蝕刻反應(yīng)器，而不影響(例如，蝕刻)膜框架(例如，膠帶環(huán)304)及膜(例如，襯帶302)。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，在切割工藝的蝕刻部分期間實(shí)施主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者。在示例中，圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖3的基板載體，該基板載體具有上覆主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者，并具有下層冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)。

參看圖5，在俯視透視圖中，由主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者(所有可選項(xiàng)目在圖5中皆表示為500)覆蓋包括襯帶層302及膠帶環(huán)或框架304的基板載體300。主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者500包括環(huán)部分502及內(nèi)部開(kāi)口504。在一個(gè)實(shí)施例中，也由主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者500覆蓋所支撐晶片或基板306的一部分(特別地，主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者500的部分506覆蓋晶片或基板506的一部分)。在特定此類(lèi)實(shí)施例中，主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者500的部分506覆蓋晶片或基板306的最外部分的約1-1.5mm。所覆蓋部分可被稱為晶片或基板306的排除區(qū)，因?yàn)閷⒂行У仄帘未藚^(qū)域免于等離子體工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，在冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)(未示出)上支撐基板載體，同時(shí)利用主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者覆蓋該基板載體。

在第一此類(lèi)方面中，現(xiàn)更詳細(xì)地描述等離子體腔室中用于熱耗散的示例性主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)，該主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)可如描述與冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)一起使用或可經(jīng)修改以容納冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)。在實(shí)施例中，主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)可經(jīng)實(shí)施以在晶片載體所支撐的晶片的處理期間降低工藝套組遮蔽環(huán)的溫度。通過(guò)降低遮蔽環(huán)的溫度，可減輕原本將在升高的溫度下所發(fā)生的管芯切單膠帶的損壞或燒毀。例如，已損壞或已燒毀的管芯切單膠帶通常導(dǎo)致晶片或基板不可恢復(fù)。此外，當(dāng)帶框達(dá)到升高的溫度時(shí)，粘附膠帶可變損壞。盡管本文在管芯切單的蝕刻處理期間的膠帶及框架保護(hù)的情境中進(jìn)行描述，但是使用主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)可提供其他工藝益處，這些其他工藝益處可包括產(chǎn)量增加。例如，可通過(guò)放松工藝條件(諸如RF功率減小)以其他方式實(shí)現(xiàn)溫度降低，但此需要增加工藝時(shí)間，而工藝時(shí)間的增加對(duì)產(chǎn)量不利。

圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在等離子體腔室中用于熱耗散的主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)的斜視圖，其中該主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)相對(duì)于所示蝕刻陰極定位且相對(duì)于所示晶片載體設(shè)定尺寸。

參看圖6，用于等離子體腔室的支撐設(shè)備600包括定位于主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604下方的陰極602。具有膠帶302及框架304且支撐基板的晶片306的晶片或基板支撐件300出于設(shè)定尺寸的角度而被圖示于主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604上方。此晶片或基板支撐件可如上文關(guān)于圖3所描述。在使用中，晶片或基板支撐件/載體300實(shí)際上被定位于主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604與陰極602之間。支撐設(shè)備600也可包括電動(dòng)化組件614及外殼616，也在圖6中描繪。在實(shí)施例中，支撐陰極為或包括冷卻同心夾盤(pán)環(huán)/夾盤(pán)對(duì)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)。

再次參看圖6，由饋通波紋管606用冷卻劑氣體或液體供應(yīng)主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604，冷卻劑氣體或液體饋送至等離子體暴露的耦合器608中。在實(shí)施例中，由三個(gè)豎直柱610相對(duì)于固定陰極升高或降低主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604，這些豎直柱可經(jīng)升高以用于將基板或晶片載體300引入至陰極602，且隨后經(jīng)降低以將基板或晶片載體300夾持至適當(dāng)位置中。三個(gè)豎直柱610將主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604粘附至下方圓環(huán)605。圓環(huán)605經(jīng)連接至電動(dòng)化組件614，并提供主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604的豎直運(yùn)動(dòng)及定位。

基板或晶片載體300可靜置在多個(gè)襯墊上，這些襯墊位于主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604與陰極602之間。出于說(shuō)明性目的，描繪一個(gè)此類(lèi)襯墊612。然而，應(yīng)了解，襯墊612實(shí)際上位于主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604下方或底下，且通常使用一個(gè)以上的襯墊(諸如四個(gè)襯墊)。在實(shí)施例中，主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604由鋁構(gòu)成，具有硬陽(yáng)極化表面或陶瓷涂層。在實(shí)施例中，主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604經(jīng)尺寸設(shè)定成在等離子體處理期間從自頂向下視角來(lái)看完全覆蓋帶框304、膠帶302及基板306的最外部區(qū)域，如關(guān)聯(lián)圖5所描述。在一個(gè)特定此類(lèi)實(shí)施例中，遮蔽環(huán)至晶片的前邊緣為約0.050英寸高。

圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖6的支撐設(shè)備600的等離子體暴露的耦合器608的放大視圖。參看圖7，將饋通波紋管的終止端描繪為耦接至等離子體暴露的耦合器608。將一對(duì)流體連接件720(諸如供應(yīng)與回流線路對(duì))圖示為進(jìn)入/退出主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604。將等離子體暴露的耦合器608描繪為基本上透明，以便出于說(shuō)明性目的展現(xiàn)該對(duì)流體連接件720。在實(shí)施例中，該對(duì)流體連接件720提供到內(nèi)部流體通道的入口/出口，該內(nèi)部流體通道循環(huán)穿過(guò)主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，該對(duì)流體連接件720實(shí)現(xiàn)冷卻流體或氣體在等離子體處理期間穿過(guò)主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)的連續(xù)流動(dòng)。在特定實(shí)施例中，冷卻通道基本上行進(jìn)環(huán)形主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)的主體的整個(gè)中間圓周。

在實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)此類(lèi)連續(xù)流動(dòng)的能力可提供對(duì)遮蔽環(huán)優(yōu)良的溫度控制，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)夾持至主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604的基板載體的帶框及膠帶的溫度控制(例如，減少的溫度暴露)。帶框及膠帶的此保護(hù)是對(duì)由物理上阻擋等離子體到達(dá)基板或晶片載體的帶框及膠帶所提供的保護(hù)的附加。輸送流體的遮蔽環(huán)(本文被稱為主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604)與被動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)不同，被動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)可僅僅通過(guò)與散熱器或冷卻腔室壁接觸而被冷卻。

再次參看圖7，在實(shí)施例中，等離子體暴露的耦合器608是上方主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604與下方饋通波紋管606之間的固定長(zhǎng)度連接件。所提供的耦接意欲暴露于等離子體工藝中且允許遠(yuǎn)離等離子體工藝定位饋通波紋管606。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，耦接是饋通波紋管606與主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604之間的真空連接。

圖8圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖6的支撐設(shè)備600的饋通波紋管606的放大視圖。參看圖8，饋通波紋管606圖示具有外部波紋管830，該外部波紋管具有內(nèi)部套筒832。提供連接件834用于耦接至腔室主體。饋通波紋管606的下開(kāi)口可容納用于冷卻主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604的冷卻劑的供應(yīng)與回流線路。在一個(gè)實(shí)施例中，外部波紋管830為金屬，內(nèi)部套筒832為不銹鋼保護(hù)性套筒，以容納供應(yīng)與回流線路的軟管，將連接件834設(shè)定尺寸為NW40連接件。

在實(shí)施例中，饋通波紋管606允許處于真空中的主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604的豎直運(yùn)動(dòng)。由電動(dòng)化組件提供此運(yùn)動(dòng)，該電動(dòng)化組件提供必需的豎直定位。饋通波紋管必須具有對(duì)此運(yùn)動(dòng)范圍的允許量。在一個(gè)實(shí)施例中，饋通波紋管606在任一端處具有真空連接件，例如，一端處的真空定心O形環(huán)密封件及另一端處的O形環(huán)密封件。在一個(gè)實(shí)施例中，饋通波紋管606的內(nèi)部部分具有保護(hù)性掩模以允許流體線路通過(guò)而不損害回旋。饋通波紋管606及等離子體暴露的耦合器608一起提供用于冷卻劑流體的供應(yīng)與回流線路的路徑。在退出主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604之后和/或在進(jìn)入主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604之前，可經(jīng)由流體冷卻器(未描繪)傳遞冷卻劑流體。

在實(shí)施例中，主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604能夠耗散大量等離子體熱量且在短時(shí)間內(nèi)耗散。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)604經(jīng)設(shè)計(jì)以能夠在連續(xù)處理基礎(chǔ)上將遮蔽環(huán)自大于260攝氏度的溫度降低至小于120攝氏度。在實(shí)施例中，在真空至大氣連接可用的情況下，可在腔室中冷卻和/或豎直移動(dòng)內(nèi)部等離子體暴露的組件。

因此，在實(shí)施例中，主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)組件包括以下主要部件：饋通波紋管、等離子體暴露的耦合件、輸送流體的遮蔽環(huán)、流體供應(yīng)與回流線路及流體冷卻器。主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)也可具有等離子體屏蔽作為主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)上方的等離子體保護(hù)蓋，諸如下文關(guān)聯(lián)圖9及圖10所描述。主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)具有內(nèi)部流體通道以允許已冷卻流體流動(dòng)且移除等離子體感應(yīng)的熱量。關(guān)于尺寸設(shè)定，主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)可具有相對(duì)于常規(guī)遮蔽環(huán)約八分之一英寸的數(shù)量級(jí)的增加厚度，以便容納冷卻通道。在實(shí)施例中，流體通道經(jīng)設(shè)計(jì)以使得在主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)發(fā)展到將損壞膠帶或極大地升高晶片或基板載體的帶框溫度的溫度之前移除此熱量。在一個(gè)實(shí)施例中，流體自身為非RF導(dǎo)電的，以免吸引RF功率離開(kāi)等離子體或?qū)F功率吸引至冷卻器。在一個(gè)實(shí)施例中，主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)能夠承受高RF功率且不遭受等離子體侵蝕。供應(yīng)與回流流體線路被連接至主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)且在等離子體暴露的耦合器及饋通波紋管內(nèi)部延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，流體線路為非RF導(dǎo)電的且能夠運(yùn)送0攝氏度以下的流體溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，相關(guān)聯(lián)的冷卻器能夠供應(yīng)0攝氏度以下的流體且具有充足體積容量以迅速耗散產(chǎn)生的等離子體熱量。

在實(shí)施例中，主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)組件經(jīng)設(shè)計(jì)以使得無(wú)流體漏泄或?yàn)R出可被引入到安放組件的工藝腔室中?？梢瞥鲃?dòng)冷卻遮蔽環(huán)用于組裝及維護(hù)。部件或套組可經(jīng)分組為：(1)具有內(nèi)部屏蔽件的NW40尺寸波紋管，該波紋管包括用于流體線路的真空饋通管及內(nèi)部屏蔽件；(2)等離子體暴露的耦合器，若需要，該等離子體暴露的耦合器可以是交換套組部分；(3)具有鋁核心及陽(yáng)極化或陶瓷涂層的主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)；(4)低溫流體線路，包括單體式流體連接件線路。額外硬件可包括特定設(shè)計(jì)用于主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)的二級(jí)冷卻器。

在第二此類(lèi)方面中，現(xiàn)更詳細(xì)地描述等離子體腔室中用于熱耗散的示例性等離子體熱屏蔽件，該等離子體熱屏蔽件可如描述與冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)一起使用或可經(jīng)改良以容納冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)。等離子體熱屏蔽件可與標(biāo)準(zhǔn)遮蔽環(huán)一起被用作低成本被動(dòng)部件，用于使用常規(guī)遮蔽環(huán)來(lái)等離子體蝕刻的基板載體的熱保護(hù)。另一方面，等離子體熱屏蔽件可與上文所描述的主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)一起使用。

作為示例，圖9圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的等離子體熱屏蔽件的斜俯視圖及斜仰視圖。

參看圖9的俯視圖，等離子體熱屏蔽件900為具有內(nèi)部開(kāi)口901的環(huán)形環(huán)。在實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件900經(jīng)尺寸設(shè)定且形狀設(shè)定成與等離子體處理腔室中所包括的遮蔽環(huán)兼容(例如，由嵌套在遮蔽環(huán)的頂表面上)。例如，在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，俯視圖中所示的等離子體熱屏蔽件900的表面是在處理期間暴露于等離子體中的表面。俯視圖的表面包括第一上表面區(qū)域902，該第一上表面區(qū)域經(jīng)升高到第二上表面區(qū)域904上方。由傾斜區(qū)域906分別耦接第一上表面902及第二上表面904。

參看圖9的仰視圖，等離子體熱屏蔽件900具有在處理期間未暴露于等離子體中的底表面。仰視圖的表面包括第一下表面區(qū)域912，該第一下表面區(qū)域位于第二下表面區(qū)域914下方。由傾斜區(qū)域916分別耦接第一下表面912及第二下表面914。大體而言，從更高水平的視角，在實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件900的底表面互換上表面的一般構(gòu)形。然而，如關(guān)聯(lián)圖10所描述，可移除等離子體熱屏蔽件900的底表面的一些區(qū)域以便熱耗散應(yīng)用。

圖10圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的安置于遮蔽環(huán)1000的頂表面上的圖9的等離子體熱屏蔽件900的放大傾斜橫截面視圖。

參看圖10，將等離子體熱屏蔽件900嵌套在遮蔽環(huán)1000的上表面上(在實(shí)施例中，該遮蔽環(huán)為關(guān)聯(lián)圖6至圖8所描述的主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán))。上表面部分902、904及906如上文關(guān)于圖9所描述。然而，在圖10的放大視圖中，可看到，等離子體熱屏蔽件900的底表面部分912、914及916在其中具有凹陷部分。在圖10所示特定示例中，在底表面的區(qū)域914與916之間形成第一縫隙或空腔1052，且在底表面的區(qū)域912與916之間形成第二縫隙或空腔1052。效果是，留下三個(gè)突出部分或接觸特征1050，這些突出部分或接觸特征升高等離子體熱屏蔽件900的底表面中的大部分以離開(kāi)遮蔽環(huán)1000的頂表面。在實(shí)施例中，三個(gè)突出部分或接觸特征1050延伸整個(gè)環(huán)形長(zhǎng)度，以在嵌套于遮蔽環(huán)1000的上表面上時(shí)提供用于等離子體熱屏蔽件900的嵌套支撐。

在實(shí)施例中，三個(gè)突出部分或接觸特征1050升高等離子體熱屏蔽件900的底表面中的大部分以離開(kāi)遮蔽環(huán)1000的頂表面約十六分之一英寸的高度。因此，第一縫隙或空腔及第二縫隙或空腔1052具有約十六分之一英寸的高度。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，表面914及912的變薄區(qū)域具有約十六分之一英寸的剩余厚度。然而，應(yīng)了解，縫隙或空腔1052的尺寸(作為高度維度)提供自下層遮蔽環(huán)間隔熱量與在等離子體熱屏蔽件中具有足夠材料用于吸收熱量之間的權(quán)衡。因此，可根據(jù)應(yīng)用改變縫隙的高度。此外，突出或接觸部分1050之間的凹陷部分的程度及位置經(jīng)歷相同權(quán)衡。在一個(gè)實(shí)施例中，凹陷的等離子體熱屏蔽件900的底表面的表面積量大約處于85％-92％范圍內(nèi)。在實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件900由材料構(gòu)成，該材料諸如但不限于氧化鋁(Al₂O₃)、氧化釔(Y₂O₃)、氮化硅(SiN)或碳化硅(SiC)。在一個(gè)實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件900由工藝敏感材料構(gòu)成且可充當(dāng)?shù)入x子體工藝的摻雜物源。在實(shí)施例中，可將等離子體熱屏蔽件900視為用于防止下層遮蔽環(huán)與熱表面接觸或充當(dāng)下層遮蔽環(huán)的熱量偏轉(zhuǎn)器的外部裝置。

在實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件900及遮蔽環(huán)1000被安裝為兩個(gè)獨(dú)立組件。在一個(gè)實(shí)施例中，遮蔽環(huán)1000表面與等離子體熱屏蔽件900阻障層兩者皆由氧化鋁構(gòu)成，其中盡管材料為相同的，但等離子體熱屏蔽件900提供離開(kāi)遮蔽環(huán)1000的表面的熱耗散。在實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件900阻擋熱傳遞到達(dá)與基板或晶片載體的帶框接觸的遮蔽環(huán)1000。在實(shí)施例中，關(guān)于功率分配，可在遮蔽環(huán)1000的最薄區(qū)段下方定位膠帶自載體敞開(kāi)的區(qū)域。遮蔽環(huán)1000的所得最低質(zhì)量區(qū)域可能是溫度最高的。因此，在實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件900經(jīng)設(shè)計(jì)以在此區(qū)域中相對(duì)于等離子體熱屏蔽件900的其余部分具有更大的質(zhì)量及更小的縫隙，即，將更大比例的質(zhì)量添加至載體的膠帶區(qū)域。

因此，在實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件橫截面上為位于現(xiàn)有遮蔽環(huán)的頂部上的陶瓷殼。在一個(gè)實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件的材料是與遮蔽環(huán)相同的材料且覆蓋遮蔽環(huán)的整個(gè)頂表面。等離子體熱屏蔽件的頂表面與下方遮蔽環(huán)可以是共形的或可以不為共形的。在一個(gè)實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件的頂表面為連續(xù)表面且底側(cè)已移除材料區(qū)域以減小至遮蔽環(huán)的傳導(dǎo)。在實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件與遮蔽環(huán)之間的觸點(diǎn)有關(guān)于阻止等離子體進(jìn)入已移除區(qū)域以及安裝對(duì)準(zhǔn)。應(yīng)了解，已移除區(qū)域不可過(guò)大以致于在已移除區(qū)域中產(chǎn)生大量等離子體。在等離子體環(huán)境中，將由等離子體產(chǎn)生的熱量傳送至等離子體熱屏蔽件。等離子體熱屏蔽件溫度升高，發(fā)熱，并將熱量輻射至下方遮蔽環(huán)。然而，僅由來(lái)自等離子體熱屏蔽件的輻射能而非通過(guò)直接等離子體接觸來(lái)加熱遮蔽環(huán)。

在實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件為單個(gè)被動(dòng)部件?？尚薷牡入x子體熱屏蔽件的形狀及材料用于不同的工藝條件。在實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件可用于將遮蔽環(huán)的溫度降低處于100-120攝氏度范圍內(nèi)的因子。等離子體熱屏蔽件也可被用作工藝化學(xué)修改的差異材料蓋，從而基本上提供摻雜劑源至等離子體工藝。

在實(shí)施例中，等離子體熱屏蔽件與主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)一起使用。因此，本文所描述的用于在等離子體處理期間保護(hù)基板或晶片載體的可能組件包括主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)、其上具有等離子體熱屏蔽件的遮蔽環(huán)或其上具有等離子體熱屏蔽件的主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)。在全部三種情境中，從平面視角來(lái)看，將具有暴露的內(nèi)部區(qū)域的保護(hù)性環(huán)形環(huán)提供用于載體的等離子體處理。在實(shí)施例中，結(jié)合上述三種情境之一來(lái)實(shí)施冷卻同心夾盤(pán)環(huán)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)。

在本發(fā)明的一方面中，蝕刻反應(yīng)器經(jīng)配置以適應(yīng)基板載體所支撐的薄晶片或基板的蝕刻。例如，圖11圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的蝕刻反應(yīng)器的橫截面視圖。

參看圖11，蝕刻反應(yīng)器1100包括腔室1102。包括終端受動(dòng)器1104以便傳送基板載體1106進(jìn)出腔室1102。在腔室1102的上部分定位電感耦合的等離子體(ICP)源1108。腔室1102進(jìn)一步配備有節(jié)流閥1110及渦輪分子泵1112。蝕刻反應(yīng)器1100也包括陰極組件1114(例如，包括蝕刻陰極或蝕刻電極的組件)。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，陰極組件1114包括冷卻同心夾盤(pán)環(huán)與夾盤(pán)對(duì)或包括冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)。

在容納基板或晶片載體1106的區(qū)域上方包括遮蔽環(huán)組件1115。在實(shí)施例中，遮蔽環(huán)組件1115包括帶框升降裝置。在實(shí)施例中，遮蔽環(huán)組件1115為主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)、其上具有等離子體熱屏蔽件的遮蔽環(huán)或其上具有等離子體熱屏蔽件的主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)中的一個(gè)?？砂ㄕ诒苇h(huán)致動(dòng)器1118以便移動(dòng)遮蔽環(huán)。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，遮蔽環(huán)致動(dòng)器1118移動(dòng)單升降環(huán)箍，該單升降環(huán)箍經(jīng)耦接至帶框升降裝置及遮蔽環(huán)。也可包括其他致動(dòng)器，諸如致動(dòng)器1116。

在實(shí)施例中，終端受動(dòng)器1104為機(jī)器人葉片(robot blade)，該機(jī)器人葉片經(jīng)尺寸設(shè)定成搬運(yùn)基板載體。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，機(jī)器人終端受動(dòng)器1104在次大氣壓(真空)下傳送進(jìn)出蝕刻反應(yīng)器期間支撐膜框架組件(例如，基板載體300)。終端受動(dòng)器1104包括在重力輔助下于X-Y-Z軸上支撐基板載體的特征。終端受動(dòng)器1104也包括相對(duì)于處理工具的圓形特征(例如，蝕刻陰極中心或圓形硅晶片中心)校準(zhǔn)終端受動(dòng)器并使其定心的特征。

在一個(gè)實(shí)施例中，陰極組件1114的蝕刻電極經(jīng)配置以允許RF及與基板載體的熱耦合，以實(shí)現(xiàn)等離子體蝕刻。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，陰極組件包括冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)。然而，在實(shí)施例中，蝕刻電極僅接觸基板載體的襯帶部分且并未接觸基板載體的框架。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，陰極組件包括圍繞蝕刻電極或夾盤(pán)(也可經(jīng)冷卻)的冷卻同心夾盤(pán)環(huán)。

在實(shí)施例中，遮蔽環(huán)1115包括保護(hù)性環(huán)形環(huán)、升降環(huán)箍及耦接于升降環(huán)箍與保護(hù)性環(huán)形環(huán)之間的三個(gè)支撐銷(xiāo)，如關(guān)聯(lián)圖6所描述。在支撐組件的徑向外部的處理體積中安置升降環(huán)箍。在軸上以基本上水平的定向安裝升降環(huán)箍。由致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)該軸以在處理體積中豎直移動(dòng)升降環(huán)箍。三個(gè)支撐銷(xiāo)自升降環(huán)箍向上延伸且將保護(hù)性環(huán)形環(huán)定位在支撐組件上方。三個(gè)支撐銷(xiāo)可將保護(hù)性環(huán)形環(huán)固定地粘附至升降環(huán)箍。在處理體積中利用升降環(huán)箍豎直移動(dòng)保護(hù)性環(huán)形環(huán)，使得可在基板上方的期望距離處定位保護(hù)性環(huán)形環(huán)，和/或外部基板搬運(yùn)裝置(諸如基板載體)可進(jìn)入保護(hù)性環(huán)形環(huán)與支撐組件之間的處理體積以傳送基板。三個(gè)支撐銷(xiāo)可經(jīng)安置以允許傳送基板載體進(jìn)出支撐銷(xiāo)之間的處理腔室。

在另一方面中，圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的切割包括多個(gè)集成電路的半導(dǎo)體晶片的方法中的操作的流程圖1200。圖13A至圖13C圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在執(zhí)行切割半導(dǎo)體晶片的方法期間的包括多個(gè)集成電路的半導(dǎo)體晶片的橫截面視圖，視圖對(duì)應(yīng)于流程圖1200的操作。

參看流程圖1200的可選操作1202，及對(duì)應(yīng)的圖13A，在半導(dǎo)體晶片或基板1304上方形成掩模1302。掩模1302由半導(dǎo)體晶片1304的表面上所形成的覆蓋保護(hù)集成電路1306的層構(gòu)成。掩模1302也覆蓋集成電路1306的各者之間所形成的介入劃道1307。由基板載體1314支撐半導(dǎo)體晶片或基板1304。

在實(shí)施例中，基板載體1314包括由膠帶環(huán)或框架(未示出)圍繞的襯帶層，將該層的一部分描繪為圖13A中的1314。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，在安置于基板載體1314上的管芯附著膜1316上安置半導(dǎo)體晶片或基板1304，如圖13A所描繪。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，形成掩模1302包括形成一層，該層諸如但不限于光阻層或I線圖案化層。例如，諸如光阻層的聚合物層可由以其他方式適用于光刻工藝的材料構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，光阻層由正性光阻材料構(gòu)成，該正性光阻材料諸如但不限于248納米(nm)抗蝕劑、193nm抗蝕劑、157nm抗蝕劑、超紫外線(extreme ultra-violet；EUV)抗蝕劑或具有重氮萘醌敏化劑的酚醛樹(shù)脂基質(zhì)。在另一實(shí)施例中，光阻層由負(fù)性光阻材料構(gòu)成，該負(fù)性光阻材料諸如但不限于聚順異戊二烯及聚乙烯基肉桂酸酯。

在另一實(shí)施例中，掩模1302為水溶性掩模層。在實(shí)施例中，水溶性掩模層在水介質(zhì)中可輕易溶解。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，水溶性掩模層由可溶于堿性溶液、酸性溶液或去離子水中的一或更多者的材料構(gòu)成。在實(shí)施例中，水溶性掩模層在暴露于加熱工藝(諸如大約處于50-160攝氏度范圍內(nèi)的加熱)后保持水溶性。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在暴露于激光及等離子體蝕刻切單工藝中所使用的腔室條件下后，水溶性掩模層可溶于水性溶液中。在一個(gè)實(shí)施例中，水溶性掩模層由一材料構(gòu)成，該材料諸如而不限于聚乙烯醇、聚丙烯酸、葡聚糖、聚甲基丙烯酸、聚乙烯亞胺或聚氧化乙烯。在特定實(shí)施例中，水溶性掩模層在水性溶液中具有大約處于1-15微米/分鐘范圍內(nèi)的蝕刻速率，且更具體地，具有大約1.3微米/分鐘的蝕刻速率。

在另一實(shí)施例中，掩模1302為紫外線固化掩模層。在實(shí)施例中，掩模層具有對(duì)紫外光的易感性，該易感性使可紫外線固化層的黏合度減小至少約80％。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，紫外線層由聚氯乙烯或丙烯酸基材料構(gòu)成。在實(shí)施例中，可紫外線固化層由具有黏合特性的材料或材料堆疊構(gòu)成，該黏合特性在暴露于紫外光后減弱。在實(shí)施例中，紫外線固化黏合膜對(duì)大約365nm紫外光敏感。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，此敏感性實(shí)現(xiàn)使用LED光來(lái)執(zhí)行固化。

在實(shí)施例中，半導(dǎo)體晶片或基板1304由材料構(gòu)成，該材料適合于經(jīng)受制造工藝，且半導(dǎo)體處理層可適宜地安置在該材料之上。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體晶片或基板1304由基于IV族的材料構(gòu)成，該材料諸如但不限于結(jié)晶硅、鍺或硅/鍺。在特定實(shí)施例中，提供半導(dǎo)體晶片1304包括提供單晶硅基板。在特定實(shí)施例中，單晶硅基板摻雜有雜質(zhì)原子。在另一實(shí)施例中，半導(dǎo)體晶片或基板1304由III-V族材料構(gòu)成，諸如例如在發(fā)光二極管(LED)的制造中使用的III-V族材料基板。

在實(shí)施例中，半導(dǎo)體晶片或基板1304具有約300微米或更小的厚度。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在將塊狀單晶硅基板黏附至管芯附著膜1316前，自背側(cè)使該硅基板薄化?？赏ㄟ^(guò)背側(cè)研磨工藝執(zhí)行此薄化操作。在一個(gè)實(shí)施例中，塊狀單晶硅基板經(jīng)薄化至大約處于50-300微米范圍內(nèi)的厚度。應(yīng)注意，在實(shí)施例中，在激光燒蝕及等離子體蝕刻切割工藝之前執(zhí)行此薄化操作很重要。在實(shí)施例中，管芯附著膜1316(或能夠?qū)⒔?jīng)薄化或薄的晶片或基板黏接至基板載體1314的任何適宜替代物)具有約20微米的厚度。

在實(shí)施例中，在半導(dǎo)體晶片或基板1304上或中安置有作為集成電路1306的一部分的半導(dǎo)體器件的陣列。此類(lèi)半導(dǎo)體器件的示例包括但不限于制造在硅基板中且封裝在介電層中的內(nèi)存裝置或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶體管。多個(gè)金屬互連件可在這些裝置或晶體管上方及在周?chē)慕殡妼又行纬?，并可用于電性耦接這些裝置或晶體管以形成集成電路1306。制成劃道1307的材料可與用于形成集成電路1306的那些材料類(lèi)似或相同。例如，劃道1307可由介電材料層、半導(dǎo)體材料層及金屬化材料層構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，劃道1307中的一或更多者包括類(lèi)似于集成電路1306的實(shí)際裝置的測(cè)試裝置。

參看流程圖1200的可選操作1204及對(duì)應(yīng)的圖13B，利用激光劃線工藝圖案化掩模1302以提供具有縫隙1310的經(jīng)圖案化掩模1308，從而暴露集成電路1306之間的半導(dǎo)體晶片或基板1304的區(qū)域。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，激光劃線工藝為基于飛秒的激光劃線工藝。使用激光劃線工藝移除最初形成于集成電路1306之間的劃道1307的材料。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用激光劃線工藝圖案化掩模1302包括使溝槽1312部分地形成于半導(dǎo)體晶片1304中介于集成電路1306之間的區(qū)域內(nèi)，如圖13B中所描繪。

在實(shí)施例中，利用激光劃線工藝圖案化掩模1302包括使用具有飛秒范圍內(nèi)脈沖寬度的激光。特定而言，可使用波長(zhǎng)處于可見(jiàn)光譜加紫外線(UV)及紅外線(IR)范圍(總稱為寬帶光譜)內(nèi)的激光來(lái)提供基于飛秒的激光，即脈沖寬度在飛秒(10-15秒)數(shù)量級(jí)的激光。在一個(gè)實(shí)施例中，燒蝕并非或基本上并非相關(guān)于波長(zhǎng)，且因此，燒蝕適合于復(fù)雜膜，諸如掩模1302的膜、劃道1307的膜，及在可能情況下的半導(dǎo)體晶片或基板1304的一部分的膜。

圖14圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用處于飛秒范圍內(nèi)的激光脈沖的效應(yīng)對(duì)比使用較長(zhǎng)頻率的效應(yīng)。參看圖14，與使用較長(zhǎng)脈沖寬度(例如，通孔1400B經(jīng)皮秒處理后得到損傷1402B，及通孔1400A經(jīng)納秒處理后得到顯著損傷1402A)相比，通過(guò)使用具有處于飛秒范圍內(nèi)的脈沖寬度的激光使熱損傷問(wèn)題得以減緩或消除(例如，通孔1400C經(jīng)飛秒處理后損傷最小化至無(wú)損傷1402C)。在通孔1400C的形成期間，損傷的消除或減緩可歸因于缺乏低能重耦(如基于皮秒的激光燒蝕所見(jiàn))或熱平衡(如基于納秒的激光燒蝕所見(jiàn))，如圖14中所描繪。

諸如脈沖寬度的激光參數(shù)選擇對(duì)開(kāi)發(fā)成功的激光劃線及切割工藝而言可能至關(guān)重要，該工藝使碎裂、微裂紋及分層最小化，以便實(shí)現(xiàn)干凈的激光劃線切口。激光劃線切口愈干凈，可在最終管芯切單時(shí)執(zhí)行的蝕刻工藝便愈光滑。在半導(dǎo)體器件晶片中，通常在晶片上安置不同材料類(lèi)型(例如，導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體)及厚度的眾多功能層。此類(lèi)材料可包括但不限于諸如聚合物的有機(jī)材料、金屬或諸如二氧化硅及氮化硅的無(wú)機(jī)電介質(zhì)。

相比而言，若選擇非最佳激光參數(shù)，則在涉及例如無(wú)機(jī)電介質(zhì)、有機(jī)電介質(zhì)、半導(dǎo)體或金屬中的兩者或更多者的堆疊結(jié)構(gòu)中，激光燒蝕工藝可引發(fā)層離問(wèn)題。例如，激光穿透高帶隙能量電介質(zhì)(諸如具有約9eV帶隙的二氧化硅)，而無(wú)可測(cè)量的吸收。然而，下層金屬層或硅層可吸收激光能，從而導(dǎo)致該金屬層或硅層的顯著汽化。汽化可產(chǎn)生高壓而抬起上覆二氧化硅介電層，并潛在地導(dǎo)致嚴(yán)重的層間層離及微裂縫。在實(shí)施例中，盡管基于皮秒的激光輻射工藝導(dǎo)致復(fù)雜堆疊中的微裂縫及層離，但基于飛秒的激光輻射工藝已經(jīng)證實(shí)不會(huì)導(dǎo)致相同材料堆疊的微裂縫或?qū)与x。

為了能夠直接燒蝕介電層，可能需要發(fā)生介電材料的離子化以使得它們通過(guò)強(qiáng)力吸收光子而與導(dǎo)電材料表現(xiàn)類(lèi)似。此吸收可阻擋多數(shù)激光能，以免其在最終燒蝕介電層之前穿透至下層硅層或金屬層。在實(shí)施例中，當(dāng)激光強(qiáng)度高至足以起始無(wú)機(jī)介電材料中的光子離子化及沖擊離子化時(shí)，無(wú)機(jī)電介質(zhì)的離子化是可行的。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，適宜的基于飛秒的激光工藝由高峰值強(qiáng)度(輻射照度)來(lái)表征，該高峰值強(qiáng)度通常導(dǎo)致各種材料中的非線性相互作用。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，飛秒激光源具有大約處于10飛秒至500飛秒范圍內(nèi)的脈沖寬度，但較佳的脈沖寬度處于100飛秒至400飛秒范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，飛秒激光源具有大約處于1570納米至200納米范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，但優(yōu)選的波長(zhǎng)處于540納米至250納米范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，激光及對(duì)應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)在工作表面提供大約處于3微米至15微米范圍內(nèi)的焦點(diǎn)，但優(yōu)選的焦點(diǎn)大約處于5微米至10微米范圍內(nèi)。

位于工作表面處的空間光束輪廓可以是單模(高斯)或具有頂帽型輪廓。在實(shí)施例中，激光源具有大約處于200kHz至10MHz范圍內(nèi)的脈沖重復(fù)率，但優(yōu)選的脈沖重復(fù)率大約處于500kHz至5MHz范圍內(nèi)。在實(shí)施例中，激光源在工作表面處輸送大約處于0.5uJ至100uJ范圍內(nèi)的脈沖能，但優(yōu)選的脈沖能大約處于1uJ至5uJ范圍內(nèi)。在實(shí)施例中，激光劃線工藝以大約處于500mm/sec至5m/sec范圍內(nèi)的速度沿工作件表面執(zhí)行，但優(yōu)選的速度大約處于600mm/sec至2m/sec范圍內(nèi)。

可僅僅以單次通過(guò)執(zhí)行或以多次通過(guò)執(zhí)行劃線工藝，但在實(shí)施例中，優(yōu)選為執(zhí)行1至2次通過(guò)。在一個(gè)實(shí)施例中，工件中的劃線深度處于約5微米至50微米深的范圍內(nèi)，優(yōu)選地處于10微米至20微米深的范圍內(nèi)。可按給定脈沖重復(fù)率以單脈沖列或脈沖串列應(yīng)用激光。在實(shí)施例中，所產(chǎn)生的激光束切口寬度大約處于2微米至15微米范圍內(nèi)，但在硅晶片劃線/切割中優(yōu)選的切口寬度大約處于6微米至10微米范圍內(nèi)，這些切口寬度在裝置/硅接口處測(cè)得。

可選擇具有益處及優(yōu)勢(shì)的激光參數(shù)，諸如提供足夠高的激光強(qiáng)度以實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)電介質(zhì)(例如，二氧化硅)的離子化及在直接燒蝕無(wú)機(jī)電介質(zhì)之前使由下層損壞導(dǎo)致的層離及碎裂最小化。并且，可選擇參數(shù)以提供具有精確控制燒蝕寬度(例如，切口寬度)及深度的有意義的工藝產(chǎn)量以便工業(yè)應(yīng)用。如上所述，與基于皮秒及基于納秒的激光燒蝕工藝相比，基于飛秒的激光更適合于提供這些優(yōu)勢(shì)。然而，即使在基于飛秒的激光燒蝕光譜中，某些波長(zhǎng)可提供比其他波長(zhǎng)更佳的效能。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，與基于飛秒的具有更接近紅外線范圍或處于紅外線范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的激光工藝相比，基于飛秒的具有更接近紫外線范圍或處于紫外線范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的激光工藝提供更清潔的燒蝕工藝。在特定此類(lèi)實(shí)施例中，適合于半導(dǎo)體晶片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(zhǎng)的激光。在特定此類(lèi)實(shí)施例中，使用大約小于或等于400飛秒的脈沖的激光，其具有約小于或等于540納米的波長(zhǎng)。然而，在替代實(shí)施例中，使用雙激光波長(zhǎng)(例如，紅外線激光與紫外線激光的組合)。

參看流程圖1200的可選操作1206，利用保護(hù)蓋覆蓋基板的一部分，例如以在等離子體蝕刻期間保護(hù)基板載體1314的膠帶及帶框。在一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)蓋為遮蔽環(huán)，該遮蔽環(huán)暴露出半導(dǎo)體晶片或基板1304的一部分而非全部，如上文關(guān)聯(lián)圖5所描述。

參看流程圖1200的操作1208，由冷卻同心夾盤(pán)環(huán)與夾盤(pán)對(duì)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)支撐基板載體1314的帶框。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，使用冷卻同心夾盤(pán)環(huán)與夾盤(pán)對(duì)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)(諸如上文與圖4關(guān)聯(lián)所描述)支撐遮蔽罩下方的基板載體1314的帶框。在一個(gè)實(shí)施例中，遮蔽罩為低接觸遮蔽罩。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使冷卻劑穿過(guò)冷卻同心夾盤(pán)環(huán)與夾盤(pán)對(duì)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)流動(dòng)來(lái)從基板及帶框下方實(shí)現(xiàn)冷卻。

根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例，再次參看操作1206及1208，利用主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者覆蓋基板載體1314的一部分，為切割工藝的蝕刻部分作準(zhǔn)備。在一個(gè)實(shí)施例中，主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者被包括在等離子體蝕刻腔室內(nèi)。

參看流程圖1200的操作1210及對(duì)應(yīng)的圖13C，隨后經(jīng)由經(jīng)圖案化掩模1308中的縫隙1310來(lái)蝕刻半導(dǎo)體晶片或基板1304，以切單集成電路1306。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，蝕刻半導(dǎo)體晶片1304包括蝕刻以延伸利用激光劃線工藝形成的溝槽1312，及最終蝕刻完全貫穿半導(dǎo)體晶片或基板1304，如圖13C中所描繪。

在實(shí)施例中，蝕刻半導(dǎo)體晶片或基板1304包括使用等離子體蝕刻工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，使用硅通孔型蝕刻工藝。例如，在特定實(shí)施例中，對(duì)半導(dǎo)體晶片或基板1304的材料的蝕刻速率大于25微米/分鐘?？稍诠苄厩袉喂に嚨牡入x子體蝕刻部分中使用超高密度等離子體源。適合于執(zhí)行此種等離子體蝕刻工藝的工藝腔室示例為AppliedSilviaTM蝕刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)可購(gòu)自美國(guó)加利福尼亞州森尼維耳市的應(yīng)用材料公司。AppliedSilviaTM蝕刻系統(tǒng)結(jié)合電容式及電感式RF耦合，從而提供可能比僅使用電容式耦合，甚至比利用由磁性增強(qiáng)所提供的改良更為獨(dú)立的離子密度及離子能控制。此組合實(shí)現(xiàn)離子密度與離子能的有效解耦，以便實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高密度的等離子體，且該等離子體即使在極低壓力下也不具有潛在損傷性的高直流偏壓位準(zhǔn)。此特征導(dǎo)致工藝窗口格外寬。然而，可使用任何能夠蝕刻硅的等離子體蝕刻腔室。在示例性實(shí)施例中，使用深層硅蝕刻以蝕刻單晶硅基板或晶片1304，所用蝕刻速率比常規(guī)硅蝕刻速率高約40％，同時(shí)保持基本上精確的輪廓控制及幾乎無(wú)扇形的側(cè)壁。在特定實(shí)施例中，使用硅通孔型蝕刻工藝。蝕刻工藝基于由反應(yīng)性氣體所產(chǎn)生的等離子體，該反應(yīng)氣體一般為基于氟的氣體，例如SF₆、C₄F₈、CHF₃、XeF₂，或任何其他能夠以相對(duì)較快的蝕刻速率蝕刻硅的反應(yīng)物氣體。然而，在一個(gè)實(shí)施例中，使用涉及扇形輪廓形成的Bosch工藝。

在實(shí)施例中，切單可進(jìn)一步包括管芯附著膜1316的圖案化。在一個(gè)實(shí)施例中，由一種技術(shù)圖案化管芯附著膜1316，該技術(shù)諸如但不限于激光燒蝕、干式(等離子體)蝕刻或濕式蝕刻。在實(shí)施例中，在切單工藝的激光劃線及等離子體蝕刻部分后依次圖案化管芯附著膜1316，以提供管芯附著膜部分1318，如圖13C中所描繪。在實(shí)施例中，在切單工藝的激光劃線及等離子體蝕刻部分后移除經(jīng)圖案化掩模1308，也如圖13C中所描繪?？稍诠苄靖街?316的圖案化之前、期間或之后移除經(jīng)圖案化的掩模1308。在實(shí)施例中，半導(dǎo)體晶片或基板1304在被安置在基板載體1314上時(shí)被蝕刻。在實(shí)施例中，管芯附著膜1316也在被安置在基板載體1314上時(shí)被圖案化。

因此，再次參看流程圖1200及圖13A至圖13C，可由初始激光燒蝕，穿過(guò)掩模層、穿過(guò)晶片劃道(包括金屬化材料)且部分進(jìn)入硅基板來(lái)預(yù)執(zhí)行晶片切割?？稍陲w秒范圍內(nèi)選擇激光脈沖寬度?？呻S后由后續(xù)穿透硅深層等離子體蝕刻完成管芯切單。在一個(gè)實(shí)施例中，在切割工藝的蝕刻部分期間實(shí)施冷卻同心夾盤(pán)環(huán)與夾盤(pán)對(duì)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)。在一個(gè)相同或不同實(shí)施例中，在切割工藝的蝕刻部分期間實(shí)施主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者。另外，執(zhí)行管芯附著膜的已暴露部分的移除來(lái)提供切單集成電路，每一集成電路上具有管芯附著膜的一部分。隨后可從基板載體1314移除包括管芯附著膜部分的各個(gè)集成電路，如圖13C中所描繪。在實(shí)施例中，從基板載體1314移除切單集成電路以便封裝。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，經(jīng)圖案化的管芯附著膜1318保留在每一集成電路的背側(cè)上，并被包括在最終封裝中。然而，在另一實(shí)施例中，在切單工藝期間或在切單工藝后移除經(jīng)圖案化的管芯附著膜1314。

再次參看圖13A至圖13C，可由劃道1307分離多個(gè)集成電路1306，這些劃道具有約10微米或更小的寬度。激光劃線方法(諸如基于飛秒的激光劃線方法)的使用可實(shí)現(xiàn)集成電路布置中的這種壓實(shí)性，至少部分歸因于激光的嚴(yán)格輪廓控制。例如，圖15圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通過(guò)使用較窄劃道實(shí)現(xiàn)的半導(dǎo)體晶片或基板的壓實(shí)性對(duì)比可受限于最小寬度的常規(guī)切割。

參看圖15，由使用較窄劃道(例如，在布置1502中約10微米或更小的寬度)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體晶片或基板的壓實(shí)性對(duì)比可受限于最小寬度(例如，在布置1500中約70微米或更大的寬度)的常規(guī)切割的壓實(shí)性。然而，應(yīng)理解，可未必總是期望將劃道寬度減小至10微米以下，即便是由基于飛秒的激光劃線工藝實(shí)現(xiàn)也如此。例如，一些應(yīng)用可需要至少40微米的劃道寬度，以便在分離集成電路的劃道中制造虛設(shè)或測(cè)試裝置。

再次參看圖13A至圖13C，可在非限制性布置中在半導(dǎo)體晶片或基板1304上排列多個(gè)集成電路1306。例如，圖16圖示允許更致密封裝的自由形式集成電路排列。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，更致密封裝對(duì)比柵格對(duì)準(zhǔn)方法可提供更多的每晶片的管芯。參看圖16，與柵格對(duì)準(zhǔn)方法(例如，半導(dǎo)體晶片或基板1600上的非限制性布置)相比，自由形式布置(例如，半導(dǎo)體晶片或基板1602上的非限制性布置)允許更致密的封裝且因此允許更多的每晶片的管芯。在實(shí)施例中，激光燒蝕及等離子體蝕刻切單工藝的速度與管芯尺寸、布置或劃道數(shù)目無(wú)關(guān)。

單個(gè)工藝工具可經(jīng)配置以執(zhí)行混合式激光燒蝕及等離子體蝕刻切單工藝中的許多或全部操作。例如，圖17圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于激光及等離子體切割晶片或基板的工具布置的框圖。

參看圖17，工藝工具1700包括工廠接口1702(factory interface；FI)，該工廠接口具有與其耦接的多個(gè)負(fù)載鎖1704。群集工具1706與工廠接口1702耦接。群集工具1706包括一或更多個(gè)等離子體蝕刻腔室，諸如等離子體蝕刻腔室1708。激光劃線設(shè)備1710也耦接至工廠接口1702。在一個(gè)實(shí)施例中，工藝工具1700的總占用面積可以是約3500毫米(3.5米)乘以約3800毫米(3.8米)，如圖17中所描繪。

在實(shí)施例中，激光劃線設(shè)備1710容納基于飛秒的激光器?；陲w秒的激光器可適合于執(zhí)行混合式激光及蝕刻切單工藝中的激光燒蝕部分，諸如上文所描述的激光燒蝕工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，激光劃線設(shè)備1700中也包括可移動(dòng)平臺(tái)，該可移動(dòng)平臺(tái)經(jīng)配置用于相對(duì)于基于飛秒的激光移動(dòng)晶片或基板(或晶片或基板的載體)。在特定實(shí)施例中，基于飛秒的激光也是可移動(dòng)的。在一個(gè)實(shí)施例中，激光劃線設(shè)備1710的總占用面積可以是約2240毫米乘以約1270毫米，如圖17中所描繪。

在實(shí)施例中，一或更多個(gè)等離子體蝕刻腔室1708經(jīng)配置用于經(jīng)由經(jīng)圖案化掩模中的縫隙蝕刻晶片或基板，以切單多個(gè)集成電路。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，一或更多個(gè)等離子體蝕刻腔室1708經(jīng)配置以執(zhí)行深層硅蝕刻工藝。在特定實(shí)施例中，一或更多個(gè)等離子體蝕刻腔室1708是Centura SilviaTM蝕刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)可購(gòu)自美國(guó)加利福尼亞州森尼維耳市的應(yīng)用材料公司。蝕刻腔室可經(jīng)特定設(shè)計(jì)以用于深層硅蝕刻，該蝕刻用于產(chǎn)生切單集成電路，這些集成電路被安放在單晶硅基板或晶片之上或之中。在實(shí)施例中，在等離子體蝕刻腔室1708中包括高密度等離子體源以促進(jìn)高硅蝕刻速率。在實(shí)施例中，在工藝工具1700的群集工具1706部分中包括一個(gè)以上的蝕刻腔室，以實(shí)現(xiàn)切單或切割工藝的高制造產(chǎn)量。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，蝕刻腔室中的一或更多者配備有冷卻同心夾盤(pán)環(huán)與夾盤(pán)對(duì)或冷卻擴(kuò)大夾盤(pán)組件。在一個(gè)相同或不同實(shí)施例中，蝕刻腔室中的一或更多者配備有主動(dòng)冷卻遮蔽環(huán)或等離子體熱屏蔽件或兩者。

工廠接口1702可以是適合的大氣端口，該端口在外部制造設(shè)施與激光劃線設(shè)備1710及群集工具1706之間建立接口。工廠接口1702可包括具有手臂或葉片的機(jī)器人以用于將晶片(或晶片的載體)自存儲(chǔ)單元(諸如前開(kāi)口式晶片盒)移送至群集工具1706或激光劃線設(shè)備1710或兩者內(nèi)。

群集工具1706可包括適合于執(zhí)行切單方法中的功能的其他腔室。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，包括沉積室1712，以代替額外蝕刻腔室。沉積室1712可經(jīng)配置用于在晶片或基板的激光劃線前在晶片或基板的裝置層上或上方進(jìn)行掩模沉積。在一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例中，沉積室1712適合于沉積水溶性掩模層。在另一實(shí)施例中，包括潤(rùn)濕/干燥站1714，以代替額外蝕刻腔室。潤(rùn)濕/干燥站可適合于在基板或晶片的激光劃線及等離子體蝕刻切單工藝之后清潔殘余物及碎片，或移除水溶性掩模。在實(shí)施例中，也包括計(jì)量站作為工藝工具1700中的部件。

本發(fā)明的實(shí)施例可作為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或軟件而提供，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或軟件可包括機(jī)器可讀取介質(zhì)，在該介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或軟件可用于程序化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(或其他電子裝置)以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與關(guān)聯(lián)圖17所描述的工藝工具1700耦接或與關(guān)聯(lián)圖11所描述的蝕刻腔室1100耦接。機(jī)器可讀取介質(zhì)包括任何以機(jī)器(例如，計(jì)算機(jī))可讀取的形式存儲(chǔ)或傳輸信息的機(jī)構(gòu)。例如，機(jī)器可讀取(例如，計(jì)算機(jī)可讀取)介質(zhì)包括機(jī)器(例如，計(jì)算機(jī))可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，只讀存儲(chǔ)器(“ROM”)、隨機(jī)存取內(nèi)存(“RAM”)、磁盤(pán)存儲(chǔ)介質(zhì)、光存儲(chǔ)介質(zhì)、閃存裝置等)、機(jī)器(例如，計(jì)算機(jī))可讀取傳輸介質(zhì)(電信號(hào)、光信號(hào)、聲信號(hào)或其他形式的傳播信號(hào)(例如，紅外線信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等))等。

圖18圖示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1800的示例性形式的機(jī)器的圖解表示，可在該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行指令集以用于引發(fā)該機(jī)器執(zhí)行本文所描述的方法中的任何一或更多者。在替代實(shí)施例中，可在局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、外部網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)中將機(jī)器連接(例如，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接)至其他機(jī)器。該機(jī)器可作為主從式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的服務(wù)器或客戶端機(jī)器操作，或作為同級(jí)間(或分布式)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的同級(jí)機(jī)器操作。該機(jī)器可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)、平板PC、機(jī)頂盒(STB)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、蜂窩式電話、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)路由器、交換機(jī)或網(wǎng)橋，或任何能夠執(zhí)行指令集(按順序或以其他方式)的機(jī)器，該指令集指定將由彼機(jī)器所采取的動(dòng)作。進(jìn)一步地，盡管僅圖示單個(gè)機(jī)器，但術(shù)語(yǔ)“機(jī)器”也應(yīng)被視為包括機(jī)器(例如，計(jì)算機(jī))的任何集合，這些機(jī)器單獨(dú)或共同執(zhí)行一個(gè)指令集(或多個(gè)指令集)以執(zhí)行本文所描述的方法中的任何一或更多者。

示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1800包括處理器1802、主存儲(chǔ)器1804(例如，只讀存儲(chǔ)器(ROM)、閃存、諸如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)等)、靜態(tài)存儲(chǔ)器1806(例如，閃存、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(static random access memory；SRAM)等)及二級(jí)存儲(chǔ)器1818(例如，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置)，上述各者經(jīng)由總線1830與彼此通訊。

處理器1802表示一或更多個(gè)通用處理裝置，諸如微處理器、中央處理單元或類(lèi)似者。更具體地，處理器1802可以是復(fù)雜指令集計(jì)算(CISC)微處理器、精簡(jiǎn)指令集計(jì)算(RISC)微處理器、超長(zhǎng)指令字(VLIW)微處理器、實(shí)施其他指令集的處理器或?qū)嵤┲噶罴M合的處理器。處理器1802也可以是一或更多個(gè)專用處理裝置，諸如專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可程序化門(mén)陣列(FPGA)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、網(wǎng)絡(luò)處理器或類(lèi)似者。處理器1802經(jīng)配置以執(zhí)行處理邏輯1826，該處理邏輯用于執(zhí)行本文所描述的操作。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1800可進(jìn)一步包括網(wǎng)絡(luò)接口裝置1808。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1800也可包括視頻顯示單元1810(例如，液晶顯示器(LCD)、發(fā)光二極管顯示器(LED)或陰極射線管(CRT))、文數(shù)字輸入設(shè)備1812(例如，鍵盤(pán))、光標(biāo)控制裝置1814(例如，鼠標(biāo))及信號(hào)產(chǎn)生裝置1816(例如，揚(yáng)聲器)。

二級(jí)存儲(chǔ)器1818可包括機(jī)器可存取存儲(chǔ)介質(zhì)(或更具體地，計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì))1832，在該介質(zhì)上存儲(chǔ)有一或更多個(gè)指令集(例如，軟件1822)，這些指令集具體實(shí)現(xiàn)本文所描述的方法或功能中的任何一或更多者。軟件1822也可完全或至少部分位于主存儲(chǔ)器1804內(nèi)和/或在由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1800執(zhí)行該軟件期間位于處理器1802內(nèi)，主存儲(chǔ)器1804及處理器1802也組成機(jī)器可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)?？山?jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口裝置1808在網(wǎng)絡(luò)1820上進(jìn)一步傳輸或接收軟件1822。

盡管機(jī)器可存取存儲(chǔ)介質(zhì)1832在示例性實(shí)施例中展示為單個(gè)介質(zhì)，但術(shù)語(yǔ)“機(jī)器可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)”應(yīng)被視為包括存儲(chǔ)一或更多個(gè)指令集的單個(gè)介質(zhì)或多個(gè)介質(zhì)(例如，集中式或分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，和/或關(guān)聯(lián)高速緩存及服務(wù)器)。術(shù)語(yǔ)“機(jī)器可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)”也應(yīng)被視為包括任何能夠存儲(chǔ)或編碼指令集的介質(zhì)，該指令集由該機(jī)器執(zhí)行，并引發(fā)該機(jī)器執(zhí)行本發(fā)明的方法中的任何一或更多者。因此，術(shù)語(yǔ)“機(jī)器可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)”應(yīng)被視為包括但不限定于固態(tài)存儲(chǔ)器及光學(xué)介質(zhì)與磁性介質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，機(jī)器可存取存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令，這些指令引發(fā)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行切割具有多個(gè)集成電路的半導(dǎo)體晶片的方法。該方法涉及將基板載體所支撐的基板引入等離子體蝕刻腔室中。基板上具有經(jīng)圖案化的掩模，該經(jīng)圖案化的掩模覆蓋集成電路并暴露基板的劃道。基板載體具有背側(cè)。該方法也涉及在等離子體蝕刻腔室的夾盤(pán)上支撐基板載體的背側(cè)的至少一部分。該方法也涉及冷卻基板載體的基本上全部的背側(cè)，該冷卻涉及由夾盤(pán)冷卻基板載體的背側(cè)的至少第一部分。該方法也涉及在執(zhí)行冷卻基板載體的基本上全部的背側(cè)的同時(shí)經(jīng)由劃道等離子體蝕刻基板以切單集成電路。

因此，本發(fā)明已揭示切割半導(dǎo)體晶片的方法及設(shè)備，每一晶片具有多個(gè)集成電路。