JP6556759B2 - プラズマダイシング中にウエハフレーム支持リングを冷却することによるダイシングテープ熱管理 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は半導体処理の分野に関し、詳細には、各々がその上に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に関する。

半導体ウエハ処理においては、シリコン又は他の半導体材料で構成されたウエハ（基板とも称される）の上に、集積回路が形成される。一般的には、集積回路を形成するために、半導電性、導電性、又は絶縁性のいずれかである様々な材料の層が利用される。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使用してドープされ、堆積され、エッチングされる。各ウエハは処理されて、集積回路を包含する多数の個別領域（ダイとして知られている）を形成する。

ウエハは、集積回路形成プロセスに続き、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、ダイ間の空間に沿って延びる。この空間は通常、「ストリート（ｓｔｒｅｅｔ）」と称される。ダイアモンドスクライバは、ストリートに沿ってウエハ表面に浅いキズ（ｓｃｒａｔｃｈ）を形成する。ローラなどで圧力が印加されると、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（千分の１インチ）以下のウエハに対して使用されうる。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、高回転数（毎分）で回転している、先端がダイヤモンドの切断ソー（ｓａｗ）がウエハ表面に接触し、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いずれに関しても問題となるのは、ダイの切断された端面に沿ってチッピング及び溝（ｇｏｕｇｅｓ）が生じうることである。加えて、亀裂が生じてダイの端面から基板内に伝播し、集積回路を動作不能にする可能性がある。結晶構造の＜１１０＞方位において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ことから、スクライビングでは、チッピング及び亀裂が特に問題となる。結果として、ダイの他方の側の割れ（ｃｌｅａｖｉｎｇ）が波状の分離線をもたらす。チッピング及び亀裂のせいで、集積回路への損傷を防ぐためにウエハ上のダイ間に更なる間隔が必要になる（例えば、チッピング及び亀裂が実際の集積回路から一定の距離に保たれる）。この間隔要件の結果として、標準サイズのウエハ上にそれほど多くのダイは形成できず、回路に使用できたはずのウエハの面積が無駄になる。切断ソーの使用は、半導体ウエハの面積の無駄を更に深刻化させる。切断ソーの刃の厚さは、約１５ミクロンである。そのため、切断ソーによって生じた切断部周辺の亀裂及び他の損傷が集積回路に悪影響を与えないことを確実にするために、ダイの各々の回路は多くの場合、３００から５００ミクロン離されなければならない。更に切断後、各ダイは、十分に洗浄して、ソーイングプロセスで生じる粒子及び他の汚染物質を除去することが必要になる。

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うる。例えば、プラズマダイシングの実装を阻む制約の１つはコストでありうる。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装費用は高額になりうる。プラズマダイシングの実装を阻む可能性がある別の制約は、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限界を引き起こしうるということである。

本発明の実施形態は、各々がその上に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含む。

一実施形態では、複数の集積回路を有する一半導体ウエハをダイシングする方法は、基板キャリアによって支持された基板をプラズマエッチングチャンバ内に導入することを伴う。基板はその上に、集積回路を覆いかつ基板のストリートを露出させる、パターニングされたマスクを有する基板キャリアは裏側を有する。方法は、プラズマエッチングチャンバのチャック上に基板キャリアの裏側の少なくとも一部分を支持することも伴う。方法は、基板キャリアの裏側のほぼ全体を冷却することも伴い、この冷却は、チャックによって基板キャリアの裏側の少なくとも第１部分を冷却することを伴う。方法は、基板キャリアの裏側のほぼ全体の冷却を実行しつつ、ストリートを通じて基板をプラズマエッチングして、集積回路を個片化することも伴う。

別の実施形態では、プラズマエッチングチャンバは、
プラズマエッチングチャンバの上部領域内に配置されたプラズマ源を含む。冷却チャックはプラズマ源の下に配置され、冷却チャックは基板キャリアの第１部分を支持するためのものである。冷却同心リングは冷却チャックを囲んでおり、冷却同心リングは基板キャリアの第２部分を支持するためのものである。全体として、冷却チャックと冷却同心リングとは基板キャリアの裏側のほぼ全体を冷却するために一緒になる。

別の実施形態では、プラズマエッチングチャンバは、プラズマエッチングチャンバの上部領域内に配置されたプラズマ源を含む。冷却チャックはプラズマ源の下に配置され、冷却チャックは、基板キャリアの裏側のほぼ全体を支持し、冷却するためのものである。

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図を示す。 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であって、その上に形成されたダイシングマスクを有する、半導体ウエハの上面図を示す。 本発明の一実施形態による、個片化プロセス中のウエハの支持に適する基板キャリアの平面図を示す。 本発明の一実施形態による、（ａ）冷却大型（ｅｎｌａｒｇｅｄ）チャックによって、又は、（ｂ）冷却同心チャックリングと冷却チャックとの組み合わせによって、支持された基板キャリアを示す。 本発明の別の実施形態による、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方が上にあり、かつ、冷却同心チャックリング又は冷却大型チャックが下にある状態の、図３の基板キャリアを示す。 本発明の一実施形態による、図示されているエッチングカソードに対して相対的に位置付けられており、かつ、図示されているウエハ支持体に対して相対的にサイズ決定されている、プラズマチャンバ内での熱拡散のための能動的に冷却されるシャドウリングの斜視図を示す。 本発明の一実施形態による、図６の支持装置のプラズマに曝露されるカプラ（ｐｌａｓｍａｅｘｐｏｓｅｄ ｃｏｕｐｌｅｒ）の拡大図を示す。 本発明の一実施形態による、図６の支持装置のベローズフィードスルーの拡大図を示す。 本発明の一実施形態による、プラズマ熱シールドの上面斜視図及び底面斜視図を示す。 本発明の一実施形態による、シャドウリングの上面上に位置付けられている、図９のプラズマ熱シールドの拡大断面斜視図を示す。 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図である。 本発明の一実施形態による、図１２のフロー図の工程１２０２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１２のフロー図の工程１２０４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１２のフロー図の工程１２１０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、フェムト秒範囲内のレーザパルスの使用効果を、より長いパルス時間と比較して示す。 本発明の一実施形態による、より狭いストリートの使用によって達成される半導体ウエハ上の密集化（ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ）を、最小幅に限定されうる従来型のダイシングと比較して示す。 本発明の一実施形態による、より高密度のパッキング、ひいては、グリッド整列アプローチと比較してより多くのウエハあたりダイ数を可能にする、自由形式の集積回路配置を示す。 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。

各々がその上に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、及びそのための装置について説明する。以下の説明では、本発明の実施形態が網羅的に理解されるように、薄型ウエハのための基板キャリア、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事項が明記される。本発明の実施形態はこれらの具体的な詳細がなくとも実践可能であることが、当業者には明らかになろう。他の事例では、本発明の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、集積回路製造などの周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例示的な表現であり、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。

本書に記載の一又は複数の実施形態は、プラズマダイシング中のウエハフレーム支持リングの冷却を介してのダイシングテープ熱管理を対象とする。一又は複数の実施形態は、レーザスクライビングとプラズマエッチングとのハイブリッドのダイ個片化プロセスを対象としている。

状況を説明するに、テープフレーム上に載せられたウエハのプラズマダイシング中の、ダイシングテープの熱損傷又は熱劣化に抗する熱管理は、プラズマエッチング処理の成功を確保するために重要になりうる。プラズマ処理中の過熱は、ダイシングテープの亀裂、焼損、又は歪みにつながり、又は、ダイシングテープと支持フレームとの間の接着の劣化といった他の問題につながりうる。かかる問題は、エッチングプロセスの不具合、又は破壊的なウエハ損傷をもたらしうる。現在の慣例は、プラズマエッチングチャンバ内に収納された支持チャック上でウエハ又は基板を冷却することを伴う。冷却は、チャック温度を摂氏零度以下、例えば約−１０℃°の温度などに維持することによって達成される。

キャリア上の基板又はウエハの場合、キャリアのウエハ又は基板を支持している部分は、冷却チャックの上にある。しかし、ダイシングテープのウエハ又は基板の端面とテープフレームとの間の部分（並びにテープフレーム）は、冷却されていない同心支持リングの上にある。従って、プラズマからの熱放射は、典型的には、ウエハ又は基板の上ではシールドリングの追加によって妨げられ、フレーム及びウエハ端面とフレームとの間の露出したダイシングテープ上に広がる。しかし、かかるシールドリングは、それ自体では、キャリアテープ又はダイシングテープの露出した部分を熱損傷又は熱劣化から保護するのに十分ではないことがある。加えて、耐性が異なる多様な種類のキャリアテープ又はダイシングテープが、個片化のための多種多様なエッチングプロセスを経うる。従って、本書に記載の一又は複数の実施形態は、ウエハ又は基板の個片化のためのプラズマエッチング中にダイシングテープ又はキャリアテープを保護する、広範かつ強固なアプローチを提供する。

本書に記載の一又は複数の実施形態は、基板キャリアのダイシングテープ又はキャリアテープ及びフレームから熱負荷を除去することによって、熱管理を行う。一実施形態では、熱負荷は、基板又はウエハのキャリアの裏側から除去される。特定の一実施形態では、典型的なサイズの支持ウエハチャックが維持され、冷却同心支持リングがそのチャックと組み合わされて使用される。支持リングの冷却温度は、必ずしもチャックの温度（例えば摂氏約０〜−１０度の範囲内でありうる）ほど低いわけではない。別の具体的な実施形態では、チャックは、ウエハ、テープ、及びフレームの支持に適する直径まで大型化される。大型チャックは、キャリアフレームを支持する領域内、及び、ダイシングテープのウエハとフレームとの間の部分内を含めて、冷却される。ゆえに、より一般的には、本書に記載の一又は複数の実施形態は、冷却同心チャックリング又は冷却大型チャックによる、基板キャリアのフレーム及びテープの裏側冷却を対象とする。

状況を更に説明するに、例示的な応用では、ウエハ又は基板のダイ個片化プロセスは、薄型のウエハ又は基板を、接着剤を用いて可撓性ポリマーテープ上に載置することを伴う。可撓性ポリマーテープは次いで、支持用のテープフレームリングに付けられる。一部の態様では、個片化されたダイの確実なピックアンドプレース動作のための唯一の剛性形態はテープフレームである。しかし、テープフレームの径方向位置は、典型的には、プラズマエッチングチャンバ内で使用されるようなチャックの通常範囲外である。加えて、テープとテープフレームとの組み合わせは、典型的には、テープ及び接着剤の許容可能温度を超える温度に曝されるべきではない。上記の問題のうちの一又は複数に対処するように、本書に記載の一又は複数の実施形態により、チャック又はチャックと同心リングとの組み合わせの全体的な設計が、ウエハ又は基板のキャリアの領域全体の裏側冷却を提供する。

本開示の一態様では、最初にレーザスクライビング、及びその後にプラズマエッチングを伴う、ウエハ又は基板のハイブリッドダイシングプロセスが、ダイ個片化のために実装されうる。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うる。ウエハ又は基板が露出すると、或いはそれらが部分的にエッチングされると、次いでレーザエッチングプロセスは完了しうる。次いで、ウエハ又は基板のバルク（バルク単結晶シリコンなど）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の部分が用いられうる。一実施形態では、ダイシングプロセスのエッチングの部分において、冷却同心チャックリング又は冷却大型チャックが実装される。一実施形態では、個片化プロセスにおいて（個片化プロセスのエッチングの部分においてを含む）、ウエハ又は基板は、テープフレームを有する基板キャリアによって支持される。

本発明の一実施形態による、
個片化プロセスにおけるプラズマエッチング中に基板キャリアのテープフレーム及び露出したテープ領域を冷却する、一又は複数の装置及び方法について、本書で説明している。例えば、フレームによって支持されたテープ上に薄型シリコンウエハを保持するために使用されるフィルムフレームを支持し、冷却するために、一装置が使用されうる。集積回路（ＩＣ）のパッケージングに関する製造プロセスでは、薄型シリコンウエハがダイ付着フィルムのようなフィルム上に支持され、載せられることが必要になりうる。一実施形態では、ダイ付着フィルムは更に、基板キャリアによって支持され、かつ、薄型シリコンウエハを基板キャリアに接着するために使用される。

状況を更に説明するに、従来型のウエハダイシングアプローチは、純粋な機械的分離に基づくダイヤモンドソー切断、最初にレーザスクライビングを、その後にダイヤモンドソーダイシングを行うこと、或いは、ナノ秒レーザダイシング又はピコ秒レーザダイシングを含む。薄型のウエハ又は基板の個片化、例えば５０ミクロン厚のバルクシリコンの個片化に関して、従来型のアプローチは、低いプロセス品質しかもたらしてこなかった。薄型のウエハ又は基板からダイを個片化する場合に直面する可能性がある課題のいくつかは、異層間での微小亀裂形成又は剥離、無機誘電体層のチッピング、厳密なカーフ幅制御の保持、或いは正確なアブレーション深度制御を含みうる。本発明の実施形態は、上記の課題のうちの一又は複数を克服するために役立ちうる、レーザスクライビングとプラズマエッチングとのハイブリッドのダイ個片化アプローチを含む。

本発明の一実施形態により、半導体ウエハをダイシングして、個別化された又は個片化された集積回路にするために、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、局所集中されうる。一実施形態では、本書のアプローチは、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うる。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、かつ、非常にわずかなコストで実装されうる。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。

ゆえに、本発明の一態様では、半導体ウエハをダイシングして個片化された集積回路にするために、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うる。図１は、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図を示している。図２は、
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であって、その上に形成されたダイシングマスクを有する、半導体ウエハの上面図を示している。

図１を参照するに、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によって分離されている。ストリート１０４及び１０６は、半導体ウエハの集積回路を包含しないエリアであり、かつ、場所であって、それらに沿ってウエハがダイシングされることになる場所として設計されている。本発明の一部の実施形態は、ダイが個々のチップ又はダイに分離されるように、半導体ウエハを通るトレンチをストリートに沿って切るために、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技法を使用することを伴う。レーザスクライビングとプラズマエッチングプロセスは両方とも結晶構造の配向に依存しないことから、ダイシングされる半導体ウエハの結晶構造は、ウエハを通る垂直トレンチの実現に無関係でありうる。

図２を参照するに、半導体ウエハ１００は、半導体ウエハ１００の上に堆積されたマスク２００を有する。一実施形態では、マスクは、厚さ約４〜１０ミクロンの層に達するよう、従来型の様態で堆積される。一実施形態では、マスク２００及び半導体ウエハ１００の一部分は、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て、半導体ウエハ１００がダイシングされることになるストリート１０４及び１０６に沿った場所（例えば、間隙２０２及び２０４）を画定する。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、保護される。マスク２００の領域２０６は、集積回路がその後のエッチングプロセス中にエッチングプロセスによって劣化しないように位置付けられる。エッチングプロセス中にエッチングされることになる領域を画定して、最終的には半導体ウエハ１００をダイシングするために、水平間隙２０４及び垂直間隙２０２が領域２０６間に形成される。本発明の一実施形態により、ダイシングプロセスのエッチングの部分において、冷却同心チャックリング又は冷却大型チャックが実装される。

上記で簡単に述べたように、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個片化スキームのようなダイ個片化プロセスのプラズマエッチングの部分において、ダイシング用の基板は基板キャリアによって支持されている。例えば図３は、本発明の一実施形態による、個片化プロセス中のウエハの支持に適する基板キャリアの平面図を示している。

図３を参照するに、基板キャリア３００は、テープリング又はフレーム３０４によって囲まれた支持テープ（ｂａｃｋｉｎｇ ｔａｐｅ）３０２の層を含む。ウエハ又は基板３０６は、基板キャリア３００の支持テープ３０２によって支持される。一実施形態では、ウエハ又は基板３０６は、ダイ付着フィルムによって支持テープ３０２に付けられる。一実施形態では、テープリング３０４はステンレス鋼で構成される。

一実施形態では、個片化プロセスは、基板キャリア３００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うる。かかる一実施形態では、より詳細に後述するシステム１７００などのシステムは、そのシステムの設置面積（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）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、かかる処理システムは、３００ミリメートル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３に示すように、同一のシステムは、幅約３８０ミリメートル×長さ約３８０ミリメートルのウエハキャリアに適応しうる。しかし、システムは、４５０ミリメートルのウエハ又は基板、或いはより詳細には、４５０ミリメートルのウエハ又は基板のキャリアを扱うよう設計されうることを認識されたい。

本発明の一態様では、一又は複数の実施形態は、冷却同心チャックリング又は冷却大型チャックを対象とする。かかる一実施形態では、基板キャリアは、プラズマエッチングプロセス中に冷却同心チャックリング又は冷却大型チャックによって冷却される。一例では、図４が、本発明の一実施形態による、（ａ）大型冷却チャックによって、又は、（ｂ）冷却同心チャックリングと冷却チャックとの組み合わせによって、支持された基板キャリアを示している。

図４の左側を参照するに、ウエハ／ウエハキャリアの組み合わせ４００が、ウエハシールドリング４０２と対にされている。ウエハ／ウエハキャリアの組み合わせ４００は、ウエハ又は基板のキャリア４０４によって支持された基板（ウエハ）４１０を含む。ウエハ又は基板のキャリア４０４は、キャリアテープ又はダイシングテープ４０８を支持するテープフレーム４０６を含む。一実施形態では、図４に示すように、キャリアテープ又はダイシングテープ４０８は、その上にあるテープフレーム４０６に固定される。一実施形態では、ウエハシールドリング４０２は、図４に断面が示されているような、中央開口４１４を備えた環状リング４１２を含む。

図４の右側を参照するに、経路（ａ）では、ウエハ／ウエハキャリアの組み合わせ４００とウエハシールドリング４０２とのアセンブリが、冷却大型チャック４２０の上に置かれる。経路（ｂ）では、ウエハ／ウエハキャリアの組み合わせ４００とウエハシールドリング４０２とのアセンブリが、冷却同心チャックリング４２４と冷却チャック４２２との組み合わせの上に置かれる。

（ａ）又は（ｂ）のいずれの場合にも、本発明の一実施形態により、プラズマ処理中に、ウエハ又は基板のキャリア４０４の裏側のほぼ全体が冷却される。かかる一実施形態では、ウエハ又は基板のキャリア４０４は、外側テープフレーム４０６と支持ダイシングテープ４０８とを含み、基板キャリアの裏側のほぼ全体を冷却することは、テープフレーム４０６及びウエハ又は基板４１０を冷却することを伴う。かかる具体的な実施形態では、図４の経路（ｂ）を参照するに、ダイシングテープ４０８はテープフレーム４０６と、冷却チャック４２２を囲んでいる冷却同心チャックリング４２４との間に配置される。ダイシングテープ４０８は更に、基板４１０と冷却チャック４２２との間に配置される。別の具体的な実施形態では、図４の経路（ａ）を参照するに、ダイシングテープ４０８はテープフレーム４０６と、大型冷却チャック４２０との間に、かつ基板４１０と大型冷却チャック４２０との間にも、配置される。両方の場合において、一実施形態では、ウエハ又は基板のキャリア４０４の表側の一部分、場合によっては基板４１０の最外部は、ウエハシールドリング（又はシャドウリング）４０２によって保護される。

図４を再度参照するに、より詳細に後述するように、本発明の一実施形態により、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は、基板キャリアによって支持された基板をプラズマエッチングチャンバ内に導入することを伴う。基板はその上に、集積回路を覆いかつ基板のストリートを露出させる、パターニングされたマスクを有する基板キャリアは裏側を有する。基板キャリアの裏側の少なくとも一部分は、プラズマエッチングチャンバのチャック（チャック４２０又はチャック４２２など）の上に支持される。基板キャリアの裏側のほぼ全体が冷却され、この冷却は、チャックによって基板キャリアの裏側の少なくとも第１部分を冷却することを伴う。基板キャリアの裏側のほぼ全体を冷却すると同時に、集積回路を個片化するために、基板はストリートを通じてプラズマエッチングされる。

図４の経路（ａ）を再度参照するに、一実施形態では、冷却チャック４２０は（ウエハ又は基板のキャリアを支持する代わりにウエハ又は基板を直接支持するために使用される、通常の処理チャックと比較して）大型化された冷却チャックであり、少なくとも、ウエハ又は基板のキャリア４０４の裏側と同等の大きさの支持面積を有する。そのため、ウエハ又は基板のキャリア４０４の裏側のほぼ全体を冷却することは、冷却チャック４２０のみを用いて、ウエハ又は基板のキャリア４０４の裏側のほぼ全体を冷却することを伴う。かかる一実施形態では、プラズマ処理（プラズマエッチングなど）において、大型冷却チャック４２０は、少なくとも、摂氏約−１０度と同等の低温に維持される。

図４の経路（ｂ）を再度参照するに、一実施形態では、冷却同心リング４２４と冷却チャック４２２とが一緒になって、少なくとも、ウエハ又は基板のキャリア４０４の裏側と同等の大きさの支持面積を提供する。そのため、ウエハ又は基板のキャリア４０４の裏側のほぼ全体を冷却することは、冷却同心リング４２４と冷却チャック４２２との組み合わせを用いて、ウエハ又は基板のキャリア４０４の裏側のほぼ全体を冷却することを伴う。つまり、冷却チャック４２２はウエハ又は基板のキャリア４０４の第１の内側の部分を冷却し、冷却同心リング４２４はウエハ又は基板のキャリア４０４の第２の外側の部分を冷却する。かかる一実施形態では、プラズマ処理（プラズマエッチングなど）において、冷却チャック４２２は、少なくとも、摂氏約−１０度と同等の低温に維持され、冷却同心チャックリング４２４は、摂氏約０〜−１０度の範囲内の温度に維持される。

図４の経路（ａ）と（ｂ）の両方を再度参照するに、一実施形態では、大型冷却チャック４２０、又は、冷却同心リング４２４と冷却チャック４２２との組み合わせの冷却は、熱伝達流体ループによって提供される。かかる一実施形態では、熱伝達流体ループは、ヒートシンク（冷却装置など）に熱的に連結されて、チャック／同心リングの組み合わせのチャックから熱を除去する。熱伝達液は、０°Ｃ〜２０°Ｃの範囲内での作動用の、当該技術分野において用いられる任意のもの、例えば、Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（３Ｍ，Ｉｎｃ．）、又は、Ｇａｌｄｅｎ ＨＴ１３５などのＧａｌｄｅｎ（Ｓｏｌｖｅｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ，Ｉｎｃ）という商品名で既知である、ペルフルオロポリエーテルでありうる。

より一般的には、プラズマエッチングプロセス中に、ウエハの温度は、典型的には静電チャックによって制御されると認識されたい。ウエハシールドリングは、フレームとテープとの組み合わせのための熱バリアの役割を果たす。しかし、所与の応用において用いられる特定のテープ及びエッチングプロセスレシピ（特にプロセス時間）によっては、ウエハシールドリングは、その下方のフレーム及びテープへの熱の伝達を妨げるのに十分ではないことがある。そのような場合、テープ及び／又はフレームが過熱されることにより、テープ損傷、若しくは、フレームからのテープの剥離又はテープとフレームとの間の接着の低減が、引き起こされうる。フレームとウエハとの間のテープのかかる損傷は、エッチングプロセスの不具合を引き起こし、ウエハ損傷につながりうる。フレームからのテープの剥離は、別の重要なダイシング不具合である。テープとフレームとの間の接着の低減は、例えば、ダイのピッキングのために使用されるテープ拡張工程中に、フレームからのテープの剥がれを引き起こしうる。従って、本書に記載の一又は複数の実施形態では、支持リングが零度（０℃）未満に維持されるように、支持リングに温度制御が行われ、支持リングの温度は、囲まれているチャックの温度と同じに（又はそれよりも若干高く）なりうる。別の実施形態では、テープとフレームとその上のウエハというアセンブリ全体の保持及び冷却を可能にするために、チャックの直径が拡大される。いずれの場合においても、一実施形態では、エッチング処理中のテープ及びフレームの冷却は、発生しうるテープの損傷／劣化を回避するために実装される。

本発明の別の態様では、本書に記載の一又は複数の実施形態は、プラズマエッチングチャンバ内での熱拡散のための、能動的に冷却されるシャドウリングを対象とする。実施形態は、プラズマ及びプラズマベースのプロセスと、熱管理と、能動冷却と、熱拡散とを含みうる。本書に記載の一又は複数の実施形態は、プラズマチャンバ内での熱拡散のためのプラズマ熱シールドを対象とする。実施形態は、プラズマ及びプラズマベースのプロセスと、熱管理と、プラズマ生成種をシールドすることと、熱拡散とを含みうる。能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールドのいずれか、或いはその両方の応用はダイ個片化を含みうるが、その他の高出力エッチングプロセス又は差別化されたエッチング化学も、本書に記載の実施形態による恩恵を受けうる。プラズマ熱シールドは、それ自体で安価な受動部品として使用されうるか、又は、プラズマ条件を変更するための熱シールドとして、能動的に冷却されるシャドウリングと組み合わされうる。後者の場合、プラズマ熱シールドは、プラズマエッチングプロセスにおけるドーパント源として、有効に使用される。本発明の一実施形態により、冷却同心チャックリング又は冷却大型チャックは、プラズマエッチングプロセス中に、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方と共に実装される。

例えば、一実施形態では、基板キャリア上にウエハ又は基板を含むアセンブリは、フィルムフレーム（テープリング３０４など）及びフィルム（支持テープ３０２など）に影響を与える（例えばエッチングする）ことなく、プラズマエッチングリアクタに通される。かかる一実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方が、ダイシングプロセスのエッチングの部分において実装される。一例では、図５が、本発明の一実施形態による、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方が上にあり、かつ、冷却同心チャックリング又は冷却大型チャックが下にある状態の、図３の基板キャリアを示している。

図５を参照するに、支持テープ３０２とテープリング又はフレーム３０４との層を含む基板キャリア３００は、上面視点では、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方によって覆われている（全てのオプションが図５の５００として表わされている）。能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方５００は、リング部分５０２と、内側開口５０４とを含む。一実施形態では、支持されているウエハ又は基板３０６の一部分も、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方５００によって覆われている（具体的には、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方５００の部分５０６が、ウエハ又は基板５０６の一部分を覆っている）。かかる具体的な実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方５００の部分５０６は、ウエハ又は基板３０６の最外部の約１〜１．５ｍｍを覆っている。覆われている部分は、このエリアがプラズマプロセスから効果的にシールドされることから、ウエハ又は基板３０６の除外領域と称されうる。一実施形態では、基板キャリアは、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方に覆われていると同時に、冷却同心チャックリング又は冷却大型チャック（図示せず）に支持されている。

かかる第１の態様における、
上述のように冷却同心チャックリング又は冷却大型チャックと共に使用されうるか、又は、それらに適応するよう変更されうる、プラズマチャンバ内での熱拡散のための例示的な能動的に冷却されるシャドウリングについて、以下でより詳細に説明する。一実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリングは、ウエハキャリアによって支持されたウエハの処理中にプロセスキットシャドウリングの温度を低下させるために、実装されうる。シャドウリングの温度を低下させることによって、そうしなければ上昇した温度において発生したはずのダイ個片化テープの損傷又は焼損が緩和されうる。例えば、損傷又は焼損したダイ個片化テープは通常、ウエハ又は基板を修復不能なものにする。更に、付着したテープは、テープフレームが高温に達すると損傷を受けうる。能動的に冷却されるシャドウリングの使用は、ダイ個片化のためのエッチング処理中のテープ及びフレームの保護という文脈で本書では説明されているが、スループットの増大を含みうる、他のプロセス利益も提供しうる。例えば、温度の低下は、他の方法では、ＲＦ電力の低減といったプロセス条件の緩和によって達成されうるが、このことで、スループットに悪影響を及ぼすプロセス時間の増大が必要になる。

図６は、本発明の一実施形態による、図示されているエッチングカソードに対して相対的に位置付けられ、かつ、図示されているウエハキャリアに対して相対的にサイズ決定されている、プラズマチャンバ内での熱拡散のための能動的に冷却されるシャドウリングの斜視図を示している。

図６を参照するに、プラズマチャンバ用の支持装置６００は、能動的に冷却されるシャドウリング６０４の下に位置付けられたカソード６０２を含む。テープ３０２及びフレーム３０４を備え、ウエハ又は基板３０６を支持している、ウエハ又は基板の支持体３００は、サイズ確認の観点から、能動的に冷却されるシャドウリング６０４の上に示されている。かかるウエハ又は基板の支持体は、図３に関して上述したようなものでありうる。使用の際には、ウエハ又は基板の支持体／キャリア３００は、実際には、能動的に冷却されるシャドウリング６０４とカソード６０２との間に位置付けられる。支持装置６００は、モータ駆動されるアセンブリ６１４及び筐体６１６も含みうる。それらも図６に示されている。一実施形態では、支持カソードは、冷却同心チャックリング／チャックの組み合わせ又は冷却大型チャックであるか、或いはそれらを含む。

図６を再度参照するに、能動的に冷却されるシャドウリング６０４には、ベローズフィードスルー６０６によって冷却ガス又は冷却液が供給され、冷却ガス又は冷却液は、プラズマに曝露されるカプラ６０８にも送り込まれる。一実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリング６０４は、３本の垂直ポスト６１０によって、固定されたカソードに対して上昇又は下降する。３本の垂直ポスト６１０は、基板又はウエハのキャリア３００をカソード６０２の方に導入するために上がり、次いで下がって、基板又はウエハのキャリア３００を定位置に固定しうる。３本の垂直ポスト６１０は、能動的に冷却されるシャドウリング６０４をその下の円形リング６０５に取り付ける。円形リング６０５は、モータ駆動されるアセンブリ６１４に接続され、能動的に冷却されるシャドウリング６０４の垂直動作及び
位置付けを提供する。

基板又はウエハのキャリア３００は、能動的に冷却されるシャドウリング６０４とカソード６０２との間にある複数のパッド上に置かれうる。例示のために、１つのかかるパッド６１２を図示する。しかし、パッド６１２は、実際には能動的に冷却されるシャドウリング６０４の下又は下方にあること、及び、２つ以上のパッド、例えば４つのパッドが、典型的には使用されることを、認識されたい。一実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリング６０４は、陽極酸化処理された表面又はセラミックコーティングを有するアルミニウムで構成される。一実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリング６０４は、図５に関連して説明したように、上から見下ろす視点では、プラズマ処理中にテープフレーム３０４、テープ３０２、及び基板３０６の最外領域を全体的に覆うようサイズ決定される。かかる特定の一実施形態では、ウエハに対するシャドウリングの前縁は約０．０５０インチの高さになる。

図７は、本発明の一実施形態による、図６の支持装置６００のプラズマに曝露されるカプラ６０８の拡大図を示している。図７を参照するに、ベローズフィードスルーの終端部が、プラズマに曝露されるカプラ６０８に連結した状態で図示されている。一対の流体接続部７２０、例えば供給ラインと還流ラインの対が、能動的に冷却されるシャドウリング６０４に入る／そこから出ることが示されている。プラズマに曝露されるカプラ６０８は、例示目的で、一対の流体接続部７２０を明示するために基本的に透明であるように図示されている。一実施形態では、一対の流体接続部７２０は、能動的に冷却されるシャドウリング６０４を通って巡る内部流体チャネルへの入口／出口を提供する。かかる一実施形態では、一対の流体接続部７２０は、プラズマ処理中の、能動的に冷却されるシャドウリングを通る冷却流体又は冷却ガスの継続的な流れを可能にする。ある具体的な実施形態では、冷却チャネルは、基本的に、環状の能動的に冷却されるシャドウリングの本体の中央円周全体を巡回する。

一実施形態では、かかる継続的な流れを可能にする能力は、シャドウリングの優れた温度制御を提供可能であり、このことは、能動的に冷却されるシャドウリング６０４に固定された基板キャリアのテープフレーム及びテープの温度制御（例えばより低い温度への曝露）を可能にする。テープフレーム及びテープのこの保護は、プラズマが基板又はウエハのキャリアのテープフレーム及びテープに到達することを物理的に妨げることによって提供される保護に追加される。本書では能動的に冷却されるシャドウリング６０４と称される流体チャネルを有するシャドウリングは、ヒートシンク又は冷却されたチャンバ壁との接触によって冷却されうるだけの、受動的に冷却されるシャドウリングとは区別される。

図７を再度参照するに、一実施形態では、プラズマに曝露されるカプラ６０８は、上にある能動的に冷却されるシャドウリング６０４と、下にあるベローズフィードスルー６０６との間の、決まった長さの接続部である。提供される連結部は、プラズマプロセスに曝露されるため、及び、プラズマプロセスから離したベローズフィードスルー６０６の位置付けを可能にするためのものである。かかる一実施形態では、連結部は、ベローズフィードスルー６０６と能動的に冷却されるシャドウリング６０４との間の真空接続である。

図８は、本発明の一実施形態による、図６の支持装置６００のベローズフィードスルー６０６の拡大図を示している。図８を参照するに、内部スリーブ８３２と共に外部ベローズ８３０を有するベローズフィードスルー６０６が示されている。チャンバ本体に連結するための接続部８３４が提供される。ベローズフィードスルー６０６の下部開口は、能動的に冷却されるシャドウリング６０４を冷却するために使用される冷却剤の、供給ライン及び還流ラインを収容可能である。一実施形態では、外部ベローズ８３０は金属製であり、内部スリーブ８３２は、供給ライン及び還流ライン用のホースを収容するためのステンレス鋼の保護スリーブである。接続部８３４のサイズはＮＷ４０接続である。

一実施形態では、ベローズフィードスルー６０６は、能動的に冷却されるシャドウリング６０４の真空での垂直動作を可能にする。この動作は、必要な垂直位置付けを提供するモータ駆動されるアセンブリによって、提供される。ベローズフィードスルーは、この動作範囲のためのゆとりを有する必要がある。一実施形態では、ベローズフィードスルー６０６は、いずれの端部にも真空接続を、例えば一方の端部に真空センタリングＯリング密封、及び他方の端部にはＯリング密封を有する。一実施形態では、ベローズフィードスルー６０６の内部は、伸縮（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）を損なうことなく流体ラインが通過することを可能にするための保護シールドを有する。ベローズフィードスルー６０６とプラズマに曝露されるカプラ６０８とは全体として、冷却流体の供給ライン及び還流ラインための通路を提供する冷却流体は、能動的に冷却されるシャドウリング６０４を出た後、及び／又はそれに入る前に、流体冷却装置（図示せず）を通過しうる。

一実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリング６０４は、大量のプラズマ熱を短時間に拡散させることが可能である。かかる一実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリング６０４は、継続処理ベースで、シャドウリングの温度を、摂氏２６０度を上回る温度から摂氏１２０度を下回る温度まで低下させることが可能であるよう設計される。一実施形態では、真空大気間接続が利用可能な状態で、内部のプラズマ曝露される構成要素が、チャンバ内で冷却され、かつ／又は垂直移動することもある。

ゆえに、一実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリングのアセンブリは、ベローズフィードスルー、プラズマに曝露される結合部、流体チャネルを有するシャドウリング、流体供給ラインと流体還流ライン、及び流体冷却装置という、主要構成要素を含む。能動的に冷却されるシャドウリングは、図９及び図１０に関して以下で説明するように、能動的に冷却されるシャドウリングの上のプラズマ保護カバーとして、プラズマシールドも有しうる。能動的に冷却されるシャドウリングは、冷やされた流体が流れることを可能にし、かつ、プラズマが誘発する熱を除去するための、内部流体チャネルを有する。サイズに関しては、能動的に冷却されるシャドウリングは、冷却チャネルを収容するために、従来型のシャドウリングと比べておよそ８分の１インチ単位で厚さが増していることがある。一実施形態では、流体チャネルは、能動的に冷却されるシャドウリングが、ある温度（テープを損傷する、或いは、ウエハ又は基板のキャリアのテープフレームの温度を大いに上昇させることになる温度）になる前に、この熱を除去するように設計される。一実施形態では、流体はそれ自体が、ＲＦ電力をプラズマから引き離さないように、又は、ＲＦ電力を冷却装置に引き寄せないように、非ＲＦ導電性である。一実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリングは、高ＲＦ電力に耐えることが可能であり、プラズマ腐食を蒙ることはない。供給流体ライン及び還流流体ラインは、能動的に冷却されるシャドウリングに接続され、プラズマに曝露されるカプラ及びベローズフィードスルーの内部に延びる。一実施形態では、流体ラインは非ＲＦ導電性であり、流体温度を摂氏０度未満に操作することが可能である。一実施形態では、関連する冷却装置は、摂氏０度未満の流体を供給することが可能であり、発現したプラズマ熱を迅速に拡散させるのに十分な空間容量を備える。

一実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリングのアセンブリは、アセンブリを収納する処理チャンバ内に入り込みうる流体の漏れ又は流出がないように、設計される。能動的に冷却されるシャドウリングは、組み立て及び点検のために取外し可能である。構成要素又はキットは、（１）真空フィードスルー及び流体ラインのための内部シールドを含む、内部シールドを備えたＮＷ４０サイズのベローズと、（２）必要に応じて交換キット部品でありうる、プラズマに曝露されるカプラと、（３）アルミニウムコアと、陽極酸化処理された、又はセラミックのコーティングとを有する、能動的に冷却されるシャドウリングと、（４）一体型の流体接続ラインを含む低温流体ラインとに、グループ化されうる。追加のハードウェアは、能動的に冷却されるシャドウリング用に特に設計された、二次冷却装置を含みうる。

かかる第２の態様における、上述のように冷却同心チャックリング又は冷却大型チャックと共に使用されうるか、又は、それらに適応するよう変更されうる、プラズマチャンバ内での熱拡散のための例示的なプラズマ熱シールドについて、以下でより詳細に説明する。プラズマ熱シールドは、従来型のシャドウリングを使用してプラズマエッチングされる基板キャリアの熱保護のための安価な受動部品として、標準的なシャドウリングと共に使用されうる。その一方で、プラズマ熱シールドは、上述の能動的に冷却されるシャドウリングと一緒に使用されうる。

一例としては、図９が、本発明の一実施形態による、プラズマ熱シールドの上面斜視図及び底面斜視図を示している。

図９の上面図を参照するに、プラズマ熱シールド９００は、内側開口９０１を備えた環状リングである。
一実施形態では、プラズマ熱シールド９００は、プラズマ処理チャンバ内に含まれるシャドウリングに、例えばその上面の上に組み込まれることによって、適合するよう、サイズ決定され、形作られる。例えば、かかる一実施形態では、上面図に示すプラズマ熱シールド９００の表面は、処理中にプラズマに曝露される表面である。上面図の表面は第１上方表面領域９０２を含み、第１上方表面領域９０２は、第２上方表面領域９０４の上方に上がっている。第１及び第２の上方表面９０２と９０４とはそれぞれ、傾斜領域９０６によって連結される。

図９の底面図を参照するに、プラズマ熱シールド９００は、処理中にプラズマに曝露されない底面を有する。底面図の表面は第１下方表面領域９１２を含み、第１下方表面領域９１２は、第２下方表面領域９１４の下方にある。第１及び第２の下方表面９１２と９１４とはそれぞれ、傾斜領域９１６によって連結される。ハイレベルな視点からは一般的に、一実施形態では、プラズマ熱シールド９００の底面では、上側表面の全体的な表面形状が逆になる。しかし、図１０に関連して説明するように、プラズマ熱シールド９００の底面の一部の領域は、熱拡散の応用のために除去されうる。

図１０は、本発明の一実施形態による、シャドウリング１０００の上面上に位置付けられている、図９のプラズマ熱シールド９００の拡大断面斜視図を示している。

図１０を参照するに、プラズマ熱シールド９００は、シャドウリング１０００（一実施形態では、図６から図８に関連して説明した能動的に冷却されるシャドウリングである）の上側表面の上に組み込まれる。上側表面の部分９０２、９０４及び９０６は、図９に関して上述したようなものである。しかし、図１０の拡大図では、プラズマ熱シールド９００の底面の部分９１２、９１４及び９１６は、その中にくぼんだ部分を有することがわかる。図１０に示すこの特定の例では、第１の間隙又は空洞１０５２が底面の領域９１４と９１６との間に形成され、第２の間隙又は空洞１０５２が底面の領域９１２と９１６との間に形成される。その効果は、プラズマ熱シールド９００の底面の大部分をシャドウリング１０００の上面から持ち上げている、残部の３つの突出した部分すなわち接触フィーチャ１０５０を残すことである。一実施形態では、３つの突出した部分すなわち接触フィーチャ１０５０は、プラズマ熱シールド９００に、それがシャドウリング１０００の上側表面の上に組み込まれている場合に組み込み支持を提供するために、環長全体に延びている。

一実施形態では、３つの突出した部分すなわち接触フィーチャ１０５０は、プラズマ熱シールド９００の底面の大部分を、約１６分の１インチの高さだけ、シャドウリング１０００の上面から持ち上げる。ゆえに、第１と第２の間隙又は空洞１０５２は、約１６分の１インチの高さを有する。かかる一実施形態では、表面９１４及び９１２の薄くなっている領域には、約１６分の１インチの厚さが残されている。しかし、間隙又は空洞１０５２の（高さ寸法としての）サイズは、下にあるシャドウリングから熱を遠ざけることと、熱を吸収するための十分な材料をプラズマ熱シールド内に有することとの間のトレードオフをもたらすことを、認識されたい。ゆえに、間隙の高さは用途によって変わりうる。更に、突出したすなわち接触する部分１０５０の間のくぼんだ部分の程度及び場所にも、同じトレードオフが当てはまる。一実施形態では、プラズマ熱シールド９００の底面のくぼんでいる表面積の量は、約８５〜９２％の範囲内である。一実施形態では、プラズマ熱シールド９００は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）などであるがそれらに限定されない、材料で構成される。一実施形態では、プラズマ熱シールド９００は、プロセス感受性材料で構成され、プラズマプロセスのためのドーパントの供給源の役割を果たしうる。一実施形態では、プラズマ熱シールド９００は、下にあるシャドウリングが高温表面と接触することを防止するため、又は、下にあるシャドウリング用の熱デフレクタの役割を果たすために使用される、外部デバイスと見なされうる。

一実施形態では、プラズマ熱シールド９００とシャドウリング１０００とは、２つの別個の構成要素として装着される。一実施形態では、シャドウリング１０００の表面とプラズマ熱シールド９００のバリアの両方がアルミナで構成される。その場合、たとえ材料が同一であっても、プラズマ熱シールド９００は、シャドウリング１０００の表面から離れるような熱拡散を提供する。一実施形態では、プラズマ熱シールド９００は、基板又はウエハのキャリアのテープフレームと接触しているシャドウリング１０００への熱伝達を妨げる。一実施形態では、出力分配に関して、キャリアにおけるテープ上に何もないエリアは、シャドウリング１０００の最も薄い区域の下に位置付けられうる。結果として最低質量となるシャドウリング１０００の領域は、温度が最も高くなりうる。従って、一実施形態では、プラズマ熱シールド９００は、この領域において、プラズマ熱シールド９００の残部と比べてより大きな質量と、より小さな間隙とを有するよう設計される。すなわち、より大きな比例質量がキャリアのそのテープ領域に付加される。

ゆえに、一実施形態では、プラズマ熱シールドは、断面を見ると、既存のシャドウリングの上に配置されたセラミックの外殻である。一実施形態では、プラズマ熱シールドの材料は、シャドウリングと同じ材料であり、シャドウリングの上面全体を覆う。プラズマ熱シールドの上面は、その下のシャドウリングに共形であることも、共形ではないこともある。一実施形態では、プラズマ熱シールドの上面は連続表面であり、その下側は、シャドウリングへの伝導を低減するために材料が除去されたエリアを有する。一実施形態では、プラズマ熱シールドとシャドウリングとの接点は、除去されたエリア内にプラズマが入ることの防止、並びに、装着位置合わせに関連する。除去されたエリアは、除去されたエリア内で有意のプラズマを生成するほどには大きくなりえないことを認識されたい。プラズマ環境では、プラズマによって発生した熱はプラズマ熱シールドに伝わる。プラズマ熱シールドは、温度が上昇し、熱くなり、その下のシャドウリングに熱を放射する。しかし、シャドウリングは、プラズマ熱シールドから放射されたエネルギーによってのみ加熱され、直接的なプラズマ接触によっては加熱されない。

一実施形態では、プラズマ熱シールドは単一の受動部品である。プラズマ熱シールドの形状及び材料は、種々のプロセス条件によって変更されうる。一実施形態では、プラズマ熱シールドは、シャドウリングの温度を摂氏１００〜１２０度の範囲における分だけ低下させるために、使用されうる。プラズマ熱シールドは、基本的にプラズマプロセスにドーパント源を提供する、プロセス化学の変更のために差別化された材料のカバーとしても使用されうる。

一実施形態では、プラズマ熱シールドは、能動的に冷却されるシャドウリングと共に使用される。ゆえに、プラズマ処理中に基板又はウエハのキャリアを保護するための、本書に記載の使用可能なアセンブリは、能動的に冷却されるシャドウリング、プラズマ熱シールドを上に有しているシャドウリング、又は、プラズマ熱シールドを上に有している能動的に冷却されるシャドウリングを含む。３つの全ての場合において、平面図の視点では、内側領域を露出させている保護用環状リングが、キャリアのプラズマ処理のために提供される。一実施形態では、上記の３つの場合のうちの１つに関連して、冷却同心チャックリング又は冷却大型チャックが実装される。

本発明の一態様では、エッチングリアクタは、基板キャリアによって支持された薄型のウエハ又は基板のエッチングに適応するよう、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している。

図１１を参照するに、エッチングリアクタ１１００はチャンバ１１０２を含む。エンドエフェクタ１１０４は、基板キャリア１１１６をチャンバ１１０２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１１０８は、チャンバ１１０２の上方部分に位置付けられる。チャンバ１１０２には、スロットルバルブ１１１０とターボ分子ポンプ１１１２とが更に設けられる。エッチングリアクタ１１００は、カソードアセンブリ１１１４（エッチングカソード又はエッチング電極を含むアセンブリなど）も含む。かかる一実施形態では、カソードアセンブリ１１１４は、冷却同心チャックリングとチャックとの組み合わせを含むか、又は冷却大型チャックを含む。

シャドウリングアセンブリ１１１５は、
基板又はウエハのキャリア１１１６を収容する領域の上方に含まれる。一実施形態では、シャドウリングアセンブリ１１１５は、テープフレームリフトを含む。一実施形態では、シャドウリングアセンブリ１１１５は、能動的に冷却されるシャドウリング、プラズマ熱シールドを上に有するシャドウリング、又は、プラズマ熱シールドを上に有する能動的に冷却されるシャドウリング、のうちの１つである。シャドウリングアクチュエータ１１１８は、シャドウリングを動かすために含まれうる。かかる一実施形態では、シャドウリングアクチュエータ１１１８は、テープフレームリフト及びシャドウリングに連結されている単一のリフトフープを動かす。アクチュエータ１１１６のような他のアクチュエータも含まれうる。

一実施形態では、エンドエフェクタ１１０４は、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。かかる一実施形態では、ロボット式エンドエフェクタ１１０４は、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（基板キャリア３００など）を支持する。エンドエフェクタ１１０４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フィーチャを含む。エンドエフェクタ１１０４も、処理ツールの円形フィーチャ（エッチングカソードの中心、又は円形シリコンウエハの中心など）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フィーチャを含む。

一実施形態では、カソードアセンブリ１１１４のエッチング電極は、プラズマエッチングを可能にするために基板キャリアとのＲＦ結合及び熱結合ができるよう、構成される。かかる一実施形態では、カソードアセンブリは冷却大型チャックを含む。しかし、一実施形態では、エッチング電極は、基板キャリアの支持テープ部分にのみ接触し、基板キャリアのフレームには接触しない。かかる一実施形態では、カソードアセンブリは、エッチング電極又はチャック（同じく冷却されうる）を囲んでいる冷却同心チャックリングを含む。

一実施形態では、シャドウリング１１１５は、図６に関連して説明しているように、保護用環状リングと、リフトフープと、リフトフープと保護用環状リングとの間に連結された３本の支持ピンとを含む。リフトフープは、処理空間内に、支持アセンブリの径方向外側に配置される。リフトフープは、大体水平な配向でシャフト上に載せられる。シャフトは、アクチュエータによって駆動されて、処理空間内でリフトフープを垂直に動かす。３本の支持ピンは、リフトフープから上へと延び、保護用環状リングを支持アセンブリの上方に位置付ける。３本の支持ピンは、保護用環状リングをリフトフープに固定的に取り付けることもある。保護用環状リングは、保護用環状リングが所望の距離だけ基板から上方に位置付けられうるように、かつ／又は、外部基板取扱デバイス（基板キャリアなど）が、保護用環状リングと支持アセンブリとの間の処理空間に入って基板を搬送しうるように、処理空間内でリフトフープと共に垂直に動く。３本の支持ピンは、基板キャリアが
支持ピンの間から処理チャンバに出入りするように搬送されることを可能にするよう、位置付けられうる。

別の態様では、図１２は、本発明の実施形態による、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図１２００である。図１３Ａから図１３Ｃは、本発明の一実施形態による、フロー図１２００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している。

フロー図１２００のオプション工程１２０２、及び、それに対応する図１３Ａを参照するに、半導体ウエハ又は基板１３０４の上にマスク１３０２が形成される。マスク１３０２は、半導体ウエハ１３０４の表面上に形成された集積回路１３０６を覆い、保護する層で構成される。マスク１３０２は、集積回路１３０６の各々の間に形成された、介在ストリート１３０７も覆う。半導体ウエハ又は基板１３０４は、基板キャリア１３１４によって支持される。

一実施形態では、基板キャリア１３１４は、テープリング又はフレーム（図示せず）によって囲まれた支持テープの層（その一部分を１３１４として図１３Ａに示す）を含む。かかる一実施形態では、図１３Ａに示すように、半導体ウエハ又は基板１３０４は、基板キャリア１３１４上に配置されたダイ付着フィルム１３１６上に配置される。

本発明の一実施形態により、マスク１３０２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であるがそれらに限定されない層を形成することを含む。例えば、フォトレジスト層のようなポリマー層は、リソグラフィプロセスでの使用にも適する材料で構成されうる。一実施形態では、フォトレジスト層は、２４８ナノメータ（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であるがそれらに限定されない、ポジ型フォトレジスト材料で構成される。別の実施形態では、フォトレジスト層は、ポリシスイソプレン及びポリビニルシンナメートなどであるがそれらに限定されない、ネガ型フォトレジスト材料で構成される。

別の実施形態では、マスク１３０２は水溶性マスク層である。一実施形態では、水溶性マスク層は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、水溶性マスク層は、アルカリ性溶液、酸性溶液、又は脱イオン水のうちの一又は複数に可溶性の材料で構成される。一実施形態では、水溶性マスク層は、摂氏約約５０〜１６０度の範囲内での加熱などの加熱プロセスを経ても、水溶性を維持する。例えば、一実施形態では、水溶性マスク層は、レーザエッチング及びプラズマエッチングの個片化プロセスで使用されるチャンバ条件に曝された後にも、水溶液に可溶性である。一実施形態では、水溶性マスク層は、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、又はポリエチレン酸化物などであるがそれらに限定されない材料で構成される。ある具体的な実施形態では、水溶性マスク層は、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。

別の実施形態では、マスク１３０２はＵＶ硬化性のマスク層である。一実施形態では、マスク層は、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。かかる一実施形態では、ＵＶ層は、ポリ塩化ビニル又はアクリル系材料で構成される。一実施形態では、ＵＶ硬化層は、ＵＶ光に曝露されると接着特性が弱まる材料又は材料のスタックで構成される。一実施形態では、ＵＶ硬化接着フィルムは、約３６５ｎｍのＵＶ光に感応する。かかる一実施形態では、この感応性が、硬化を実行するためのＬＥＤ光の使用を可能にする。

一実施形態では、半導体ウエハ又は基板１３０４は、製造プロセスに耐えるに適し、かつ、上に半導体処理層が適切に堆積されうる、材料で構成される。例えば、一実施形態では、半導体ウエハ又は基板１３０４は、結晶シリコン、ゲルマニウム、又はシリコン／ゲルマニウムなどであるがそれらに限定されない、ＩＶ族系材料で構成される。ある具体的な実施形態では、半導体ウエハ１３０４を提供することは、単結晶シリコン基板を提供することを含む。特定の実施形態では、単結晶シリコン基板は、不純物原子がドープされている。別の実施形態では、半導体ウエハ又は基板１３０４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造に使用されるＩＩＩ−Ｖ材料基板などのような、ＩＩＩ−Ｖ材料で構成される。

一実施形態では、半導体ウエハ又は基板１３０４は約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は、ダイ付着フィルム１３１６に固定される前に裏側から薄型加工（ｔｈｉｎｎｉｎｇ）される。薄型加工は、裏側研削プロセスによって実行されうる。一実施形態では、バルク単結晶シリコン基板は、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とプラズマエッチングと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１３１６（又は、薄型加工された又は薄型のウエハ或いは基板を基板キャリア１３１４に接合可能な任意の適切な代替物）は、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１３０４は、その上又はその中に、集積回路１３０６の一部分として、半導体デバイスのアレイが配置されている。かかる半導体デバイスの例は、シリコン基板内に製造され、誘電体層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）トランジスタを含むが、それらに限定されない。複数の金属相互接続が、デバイス又はトランジスタの上に、及び誘電体層の周辺に形成されてよく、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１３０６を形成するために使用されうる。ストリート１３０７を作る材料は、集積回路１３０６を形成するために使用される材料と同様又は同一でありうる。例えば、ストリート１３０７は誘電体材料、半導体材料、及びメタライズの層で構成されうる。一実施形態では、ストリート１３０７のうちの一又は複数は、集積回路１３０６の実際のデバイスと同様の試験デバイスを含む。

フロー図１２００のオプション工程１２０４及びそれに対応する図１３Ｂを参照するに、マスク１３０２は、間隙１３１０を有するパターニングされたマスク１３０８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、半導体ウエハ又は基板１３０４の集積回路１３０６間の領域を露出させる。かかる一実施形態では、レーザスクライビングプロセスは、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１３０６間に元々形成されているストリート１３０７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り、図１３Ｂに示すように、レーザスクライビングプロセスを用いてマスク１３０２をパターニングすることは、半導体ウエハ１３０４の集積回路１３０６間の領域に部分的に入り込むように、トレンチ１３１２を形成することが含まれる。

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層１３０２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うる。一実施形態では、アブレーションは波長に依存しないか、又は基本的に依存せず、ゆえに、マスク１３０２、ストリート１３０７、及び場合によっては、半導体ウエハ又は基板１３０４の一部分のフィルムのような、複合フィルムに適する。

図１４は、本発明の一実施形態による、フェムト秒範囲内のレーザパルスを使用する効果を、より長い周波数と比較して示している。図１４を参照するに、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り、熱損傷の問題は、より長いパルス幅の場合（例えば、ビア１４００Ｂのピコ秒処理での損傷１４０２Ｂ、及びビア１４００Ａのナノ秒処理での著しい損傷１４０２Ａ）と比べて、緩和されるか、又は解消される（例えば、ビア１４００Ｃのフェムト秒処理での最小限の損傷〜損傷なし１４０２Ｃ）。ビア１４００Ｃの形成時の損傷の解消又は緩和は、図１４に示すように、（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）熱平衡がないことによりうる。

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うる。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う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うるが、それらに限定されない。

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うる。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うる。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うる。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うる。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）によって特徴づけられる。かかる一実施形態では、フェムト秒レーザ源は、約１０フェムト秒から５００フェムト秒の範囲内、ただし好ましくは１００フェムト秒から４００フェムト秒の範囲内の、パルス幅を有する。一実施形態では、フェムト秒レーザ源は、約１５７０ナノメートルから２００ナノメートルの範囲内、ただし好ましくは約５４０ナノメートルから２５０ナノメートルの範囲内の、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は、約３ミクロンから１５ミクロンの範囲内、ただし好ましくは約５ミクロンから１０ミクロンの範囲内の焦点を、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）でありうるか、又はトップハット型に形作られた形状を有しうる。一実施形態では、レーザ源は、約２００ｋＨｚから１０ＭＨｚの範囲内、ただし好ましくは約５００ｋＨｚから５ＭＨｚの範囲内の、パルス繰り返し率を有する。一実施形態では、レーザ源は、約０．５μＪから１００μＪの範囲内、ただし好ましくは約１μＪから５μＪ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は、被加工物の表面に沿って、約５００ｍｍ／秒から５ｍ／秒の範囲内、ただし好ましくは約６００ｍｍ／秒から２ｍ／秒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うるが、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は、約５ミクロンから５０ミクロンの範囲内、好ましくは約１０ミクロンから２０ミクロン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いずれかで、照射されうる。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、かつ、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うる。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、選択されうる。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うる。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は、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。

フロー図１２００のオプション工程１２０６を参照するに、基板の一部分が、例えば、プラズマエッチング中に基板キャリア１３１４のテープ及びテープフレームを保護するために、保護カバーで覆われる。一実施形態では、保護カバーは、図５に関連して上述したように、半導体ウエハ又は基板１３０４の一部分（ただし全部ではない）を露出したままにしておく、シャドウリングである。

フロー図１２００の工程１２０８を参照するに、基板キャリア１３１４のテープフレームは、冷却同心チャックリングとチャックとの組み合わせ、又は冷却大型チャックによって支持される。かかる一実施形態では、図４に関連して上述したような冷却同心チャックリングとチャックとの組み合わせ、又は冷却大型チャックが、シャドウマスクの下で基板キャリア１３１４のテープフレームを支持するために使用される。一実施形態では、シャドウマスクは低コンタクトシャドウマスクである。一実施形態では、冷却は、冷却同心チャックリングとチャックとの組み合わせ、又は冷却大型チャックに通して冷却剤を流すことによって、基板及びテープフレームの下側から達成される。

工程１２０６及び１２０８を再度参照するに、本発明のオプションの一実施形態により、基板キャリア１３１４の一部分が、ダイシングプロセスのエッチングの部分に備えて、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方で覆われる。一実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方は、プラズマエッチングチャンバ内に含まれる。

フロー図１２００の工程１２１０、及び対応する図１３Ｃを参照するに、半導体ウエハ又は基板１３０４は次いで、集積回路１３０６を個片化するために、パターニングされたマスク１３０８内の間隙１３１０を通じてエッチングされる。本発明の一実施形態により、図１３Ｃに示すように、半導体ウエハ１３０４をエッチングすることは、レーザスクライビングプロセスを用いて形成されたトレンチ１３１２を延ばすよう、かつ、最終的に半導体ウエハ又は基板１３０４を完全に通り抜けるようにエッチングするよう、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１３０４をエッチングすることは、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、ある具体的な実施形態では、半導体ウエハ又は基板１３０４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の部分に使用されうる。かかるプラズマエッチングプロセスを実行するのに適する処理チャンバの一例は、米国カリフォルニア州ＳｕｎｎｙｖａｌｅのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から販売されているＡｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）Ｓｉｌｖｉａ（商標）エッチングシステムである。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）Ｓｉｌｖｉａ（商標）エッチングシステムは、容量性と誘導性のＲＦ結合を組み合わせており、それによって、容量性結合のみで可能であったよりもずっと強力にイオン密度とイオンエネルギーとを個別に制御でき、更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うる。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。このエッチングプロセスは、一般的に、ＳＦ_６、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＨＦ_３、ＸｅＦ_２などのフッ素系ガスか、又は、比較的速いエッチング速度でシリコンをエッチングすることが可能な他の任意の反応ガスである反応性ガスから発生する、プラズマに基づく。しかし、一実施形態では、スカロップ形状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、個片化は、ダイ付着フィルム１３１６のパターニングを更に含みうる。一実施形態では、ダイ付着フィルム１３１６は、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であるがそれらに限定されない技法によって、パターニングされる。一実施形態では、図１３Ｃに示すように、ダイ付着フィルム１３１６は、ダイ付着フィルム部分１３１８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の部分の後に続いて、パターニングされる。一実施形態では、同じく図１３Ｃに示すように、パターニングされたマスク１３０８は、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の部分の後に除去される。パターニングされたマスク１３０８は、ダイ付着フィルム１３１６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、除去されうる。一実施形態では、半導体ウエハ又は基板１３０４は、基板キャリア１３１４によって支持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１３１６も、基板キャリア１３１４上に配置されている間にパターニングされる。

従って、フロー図１２００、及び１３Ａから図１３Ｃを再度参照するに、ウエハダイシングは、マスクを貫通し、ウエハストリート（メタライズを含む）を貫通し、シリコン基板内に部分的に入り込む、最初のレーザアブレーションによって実行されうる。レーザパルス幅は、フェムト秒範囲内で選択されうる。ダイ個片化は次いで、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うる。一実施形態では、ダイシングプロセスのエッチングの部分において、冷却同心チャックリングとチャックとの組み合わせ、又は冷却大型チャックが実装される。同じ又は異なる一実施形態では、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方が、ダイシングプロセスのエッチングの部分において実装される。加えて、各々が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露出した部分の除去が実行される。図１３Ｃに示すように、ダイ付着フィルム部分を含む個々の集積回路は次いで、基板キャリア１３１４から取り外されうる。一実施形態では、個片化された集積回路は、パッケージングのために基板キャリア１３１４から取り外される。かかる一実施形態では、パターニングされたダイ付着フィルム１３１８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、別の実施形態では、パターニングされたダイ付着フィルム１３１４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。

図１３Ａから図１３Ｃを再度参照するに、複数の集積回路１３０６は、約１０ミクロン以下の幅を有するストリート１３０７によって分離されうる。レーザスクライビングアプローチ（フェムト秒ベースのレーザスクライビングアプローチなど）を使用することで、少なくとも部分的にはレーザの厳密な形状制御により、集積回路のレイアウトにおけるかかる密集化が可能になりうる。例えば、図１５は、本発明の一実施形態による、より狭いストリートを使用することによって達成された半導体ウエハ又は基板上の密集化を、最小幅に限定されうる従来型のダイシングと比べて示している。

図１５を参照するに、より狭いストリート（例えばレイアウト１５０２における約１０ミクロン以下の幅）の使用により、最小幅（例えばレイアウト１５００における約７０ミクロン以上）に限定されうる従来型のダイシングと比べて、半導体ウエハ上の密集化が達成される。しかし、ストリート幅を１０ミクロン未満に低減させることは、それがフェムト秒ベースのレーザスクライビングプロセスによって可能になる場合でも、常に望ましいわけではないかもしれないということを、理解されたい。例えば、一部の応用では、集積回路を分離するストリート内にダミーデバイス又は試験デバイスを製造するために、少なくとも４０ミクロンのストリート幅が求められうる。

図１３Ａから図１３Ｃを再度参照するに、複数の集積回路１３０６は、半導体ウエハ又は基板１３０４上に非制限レイアウトに配置されうる。例えば、図１６は、より高密度のパッキングを可能にする、自由形式の集積回路配置を示している。より高密度のパッキングは、本発明の一実施形態により、グリッド整列アプローチと比べてより多くのウエハあたりダイ数を提供しうる。図１６を参照するに、自由形式レイアウト（例えば半導体ウエハ又は基板１６０２上の非制限レイアウト）は、グリッド整列アプローチ（例えば半導体ウエハ又は基板１６００上の制限されたレイアウト）と比べて、より高密度のパッキング、ひいてはより多くのウエハあたりダイ数を可能にする。一実施形態では、レーザアブレーションとプラズマエッチングとの個片化プロセスのスピードは、ダイのサイズ、レイアウト、又はストリートの数とは無関係である。

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うる。例えば、図１７は、本発明の実施形態による、ウエハ又は基板のレーザ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１７を参照するに、プロセスツール１７００は、複数のロードロック１７０４が連結されているファクトリインターフェース１７０２（ＦＩ）を含む。クラスタツール１７０６は、ファクトリインターフェース１７０２に連結される。クラスタツール１７０６は、プラズマエッチングチャンバ１７０８などの一又は複数のプラズマエッチングチャンバを含む。レーザスクライビング装置１７１０も、ファクトリインターフェース１７０２に連結される。プロセスツール１７００の全体設置面積は、一実施形態では、図１７に示すように、約３５００ミリメートル（３．５メートル）×約３８００ミリメートル（３．８メートル）でありうる。

一実施形態では、レーザスクライビング装置１７１０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レーザアブレーションの部分の実行に適しうる。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）を動かすよう構成された、移動可能な載台も、レーザスクライビング装置１７００に含まれる。ある具体的な実施形態では、フェムト秒ベースのレーザも移動可能である。レーザスクライビング装置１７１０の全体設置面積は、一実施形態では、図１７に示すように約２２４０ミリメートル×約１２７０ミリメートルでありうる。

一実施形態では、一又は複数のプラズマエッチングチャンバ１７０８は、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における間隙を通じてウエハ／基板をエッチングするよう構成される。かかる一実施形態では、一又は複数のプラズマエッチングチャンバ１７０８は、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。ある具体的な実施形態では、一又は複数のプラズマエッチングチャンバ１７０８は、米国カリフォルニア州ＳｕｎｎｙｖａｌｅのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から販売されているＡｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標） Ｓｉｌｖｉａ（商標）エッチングシステムである。このエッチングチャンバは、単結晶シリコンの基板又はウエハの上或いは中に収納される個片化集積回路を作製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うる。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１７０８内に含まれる。一実施形態では、個片化又はダイシングの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１７００のクラスタツール１７０６の部分に含まれる。本発明の一実施形態により、一又は複数のエッチングチャンバには、冷却同心チャックリングとチャックとの組み合わせ、又は冷却大型チャックアセンブリが設けられる。同じ又は異なる一実施形態では、エッチングチャンバのうちの一又は複数には、能動的に冷却されるシャドウリング又はプラズマ熱シールド、或いはその両方が設けられる。

ファクトリインターフェース１７０２は、レーザスクライビング装置１７１０を備えた外部製造設備とクラスタツール１７０６との間のインターフェースとなるのに適切な、大気ポートでありうる。ファクトリインターフェース１７０２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１７０６又はレーザスクライビング装置１７１０のいずれかへ、或いはその両方へと、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うる。

クラスタツール１７０６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うる。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１７１２が含まれる。堆積チャンバ１７１２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うる。かかる一実施形態では、堆積チャンバ１７１２は、水溶性のマスク層の堆積に適する。別の実施形態では、追加のエッチングチャンバの代わりに湿式／乾式ステーション１７１４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うる。一実施形態では、プロセスツール１７００の構成要素として、計測ステーションも含まれる。

本発明の実施形態は、命令が保存されているマシン可読媒体を含みう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うる。一実施形態では、コンピュータシステムは、図１７に関連して説明したプロセスツール１７００、又は、図１１に関連して説明したエッチングチャンバ１１００に連結される。マシン可読媒体は、マシン（コンピュータなど）によって可読な形態で情報を保存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等）、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、デジタル信号等））等を含む。

図１８は、本書に記載の方法のうちの任意の一又は複数をマシンに実行させるための命令のセットが内部で実行されうるコンピュータシステム１８００という、例示的な形態のマシンの概略図を示している。代替的な実施形態では、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、インターネットにおいて、他のマシンに接続され（例えばネットワーク化され）うる。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はサーバ又はクライアントマシンの役割で、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はピアマシンとして、作動しうる。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、或いは、そのマシンによって行われる動作を特定する（連続した又は別様な）命令のセットを実行可能な任意のマシンでありうる。更に、単一のマシンのみを示しているが、「マシン」という用語は、本書に記載の方法のうちの任意の一又は複数を実行するために、命令のセット（又は複数のセット）を個々に、又は連携的に実行するマシン（コンピュータなど）の任意の集合体を含むとも、解釈すべきである。

例示的なコンピュータシステム１８００は、バス１８３０を介して互いに通信する、プロセッサ１８０２、メインメモリ１８０４（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１８０６（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）等）、及び、補助記憶装置１８１８（データ記憶デバイスなど）を含む。

プロセッサ１８０２は、マイクロプロセッサ、中央処理装置などといった、一又は複数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１８０２は、複合命令セット演算（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セット演算（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、他の命令セットを実装するプロセッサ、又は、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１８０２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、一又は複数の特殊用途処理デバイスでもありうる。プロセッサ１８０２は、本書に記載の工程を実行するための処理論理１８２６を実行するよう構成される。

コンピュータシステム１８００は、ネットワークインターフェースデバイス１８０８を更に含みうる。コンピュータシステム１８００は、ビデオディスプレイユニット１８１０（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１８１２（キーボードなど）、カーソル制御デバイス１８１４（マウスなど）、及び、信号生成デバイス１８１６（スピーカなど）も含みうる。

補助記憶装置１８１８は、本書に記載の方法又は機能のうちの任意の一又は複数を具現化する命令の一又は複数のセット（ソフトウェア１８２２など）が保存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）１８３２を含みうる。このソフトウェア１８２２は、コンピュータシステム１８００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１８０４及び／又はプロセッサ１８０２の中に常駐してもよく、メインメモリ１８０４及びプロセッサ１８０２も、マシン可読記憶媒体を構成しうる。このソフトウェア１８２２は更に、ネットワークインターフェースデバイス１８０８を介してネットワーク１８２０上で送信又は受信されうる。

マシンアクセス可能記憶媒体１８３２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、命令の一又は複数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、かつ、本発明の方法のうちの任意の一又は複数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。従って、「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命令が、保存されている。方法は、エッチングチャンバ内に、基板キャリアによって支持された基板を導入することを伴う。基板はその上に、集積回路を覆いかつ基板のストリートを露出させる、パターニングされたマスクを有する基板キャリアは裏側を有する。方法は、プラズマエッチングチャンバのチャック上に基板キャリアの裏側の少なくとも一部分を支持することも伴う。方法は、基板キャリアの裏側のほぼ全体を冷却することも伴い、この冷却は、チャックによって基板キャリアの裏側の少なくとも第１部分を冷却することを伴う。方法は、基板キャリアの裏側のほぼ全体の冷却を実行しつつ、ストリートを通じて基板をプラズマエッチングして、集積回路を個片化することも伴う。

ゆえに、各々が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、及びそのための装置が開示された。

Claims (13)

1. 複数の集積回路を備える半導体ウエハをダイシングする方法であって、
   裏側を有する基板キャリアによって支持された基板であって、集積回路を覆い、かつ前記基板のストリートを露出させる、パターニングされたマスクを上に有する基板を、プラズマエッチングチャンバ内に導入することであって、前記基板キャリアは、外側テープフレームと支持ダイシングテープとを備える、導入することと、
   前記プラズマエッチングチャンバのチャック上に前記基板キャリアの前記裏側の少なくとも一部分を支持することと、
   前記チャックによって前記基板キャリアの前記裏側の少なくとも第１部分を冷却することを含む、前記基板キャリアの前記裏側のほぼ全体を冷却することであって、前記基板キャリアの前記裏側のほぼ全体を冷却することは、前記外側テープフレーム及び前記基板を冷却することを含む、冷却することと、
   前記基板キャリアの前記裏側のほぼ全体の前記冷却を実行しつつ、前記ストリートを通じて前記基板をプラズマエッチングして、前記集積回路を個片化することであって、前記基板キャリアの前記裏側のほぼ全体を冷却することは、前記チャックを囲んでいる冷却同心チャックリングを用いて、前記基板キャリアの前記裏側の前記外側テープフレームを冷却することを更に含む、個片化すること、を含む方法。
2. 前記プラズマエッチング中に、前記チャックは、少なくとも摂氏約−１０度と同等の低温に維持され、前記冷却同心チャックリングは、摂氏約０〜−１０度の範囲内の温度に維持される、請求項１記載の方法。
3. 前記チャックは、前記基板キャリアの前記裏側と少なくとも同等の大きさの支持面積を有し、前記基板キャリアの前記裏側のほぼ全体を冷却することは、前記チャックを用いて前記基板キャリアの前記裏側のほぼ全体を冷却することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記プラズマエッチング中に、前記チャックは、少なくとも、摂氏約−１０度と同等の低温に維持される、請求項３に記載の方法。
5. 前記支持ダイシングテープは、前記外側テープフレームと、前記チャックを囲んでいる前記冷却同心チャックリングとの間に、かつ、前記基板と前記チャックとの間に配置される、請求項１に記載の方法。
6. 前記支持ダイシングテープは、前記外側テープフレームと前記チャックとの間に、かつ、前記基板と前記チャックとの間に配置される、請求項１に記載の方法。
7. 前記プラズマエッチング中に、前記基板キャリアの表側の一部分はシャドウリングによって保護される、請求項１に記載の方法。
8. レーザスクライビングプロセスを用いて前記パターニングされたマスクを形成することを更に含む、請求項１に記載の方法。
9. プラズマエッチングチャンバの上部領域内に配置されたプラズマ源と、
   基板キャリアの第１部分を支持するための、前記プラズマ源の下に配置された冷却チャックと、
   前記基板キャリアの第２部分を支持するための、前記冷却チャックを囲んでいる冷却同心リングであって、前記冷却チャックと前記冷却同心リングとは一緒になって前記基板キャリアの裏側のほぼ全体を冷却するためのものである、冷却同心リングと、を備え、
   前記冷却チャックを囲んでいる冷却同心リングであって、テープフレームを支持し、前記冷却チャックと前記冷却同心リングとが共に前記基板キャリアの裏側のほぼ全体を冷却するためのものである、冷却同心リングをさらに備えた、プラズマエッチングチャンバ。
10. 前記冷却チャックは、プラズマ処理中に、少なくとも摂氏約−１０度と同等の低温に維持されるよう構成され、前記冷却同心リングは、プラズマ処理中に、摂氏約０〜−１０度の範囲内の温度に維持されるよう構成される、請求項９に記載のプラズマエッチングチャンバ。
11. プラズマ処理中に前記冷却チャックと前記プラズマ源との間に位置付けられるよう構成された、シャドウリングアセンブリを更に備える、請求項９に記載のプラズマエッチングチャンバ。
12. 前記プラズマエッチングチャンバは、クラスタ処理ツール内に収納される、請求項９に記載のプラズマエッチングチャンバ。
13. 前記冷却同心リングと前記冷却チャックとは一緒になって、外側テープフレームを有する前記基板キャリアの前記裏側と少なくとも同等の大きさの支持面積を備える、請求項９に記載のプラズマエッチングチャンバ。

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