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特表2022-544923能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理およびプラズマエッチング処理を用いるハイブリッドウエハダイシング手法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-24
(54)【発明の名称】能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理およびプラズマエッチング処理を用いるハイブリッドウエハダイシング手法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/301 20060101AFI20221017BHJP
B23K 26/364 20140101ALI20221017BHJP
B23K 26/046 20140101ALI20221017BHJP
B23K 26/351 20140101ALI20221017BHJP
B23K 26/03 20060101ALI20221017BHJP
【ＦＩ】
H01L21/78 S
H01L21/78 Q
H01L21/78 B
B23K26/364
B23K26/046
B23K26/351
B23K26/03
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022508504
(86)(22)【出願日】2020-07-30
(85)【翻訳文提出日】2022-04-04
(86)【国際出願番号】 US2020044330
(87)【国際公開番号】W WO2021030070
(87)【国際公開日】2021-02-18
(31)【優先権主張番号】16/539,828
(32)【優先日】2019-08-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】バラクリシュナン， カルティク
(72)【発明者】
【氏名】パク， ジョンネ
(72)【発明者】
【氏名】ティルナヴカラス， シリスカンタラジャ
(72)【発明者】
【氏名】ペー， エン シェン
【テーマコード（参考）】
4E168
5F063
【Ｆターム（参考）】
4E168AD02
4E168AD04
4E168AD18
4E168CA15
4E168CB13
4E168CB23
4E168DA02
4E168DA03
4E168DA04
4E168DA47
4E168JA11
4E168JA12
4E168JA13
4E168JA17
5F063AA05
5F063AA37
5F063CA06
5F063CB06
5F063CB27
5F063DD26
5F063DD32
5F063DD42
5F063DD46
5F063DF03
5F063DF04
5F063DF06
(57)【要約】
複数の集積回路をそれぞれ有する半導体ウエハをダイシングする方法が記載されている。例では、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が、半導体ウエハの上方にマスクを形成することを伴い、マスクは、集積回路を被覆かつ保護する層から成る。次に、マスクは、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理でパターニングされ、パターニングされたマスクに間隙が設けられ、集積回路同士の間における半導体ウエハの領域が露出される。次に、半導体ウエハは、パターニングされたマスクにおける間隙を通じてプラズマエッチングされ、集積回路が個片化される。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項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、前記集積回路を被覆かつ保護する層を含むマスクを前記半導体ウエハの上方に形成することと、
能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理で前記マスクをパターニングして、パターニングされたマスクに間隙を設け、前記集積回路同士の間における前記半導体ウエハの領域を露出させることと、
パターニングされた前記マスクにおける前記間隙を通じて前記半導体ウエハ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と
を含む方法。
【請求項2】
前記能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、前記半導体ウエハの谷位置にわたってレーザビームを下降させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、前記半導体ウエハの頂位置にわたってレーザビームを上昇させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、前記半導体ウエハのトポグラフィ、前記半導体ウエハを支持するためのチャックのトポグラフィ、またはそれら両方のトポグラフィを予めマッピングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、ガウシアン源レーザビームを用いることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、フェムト秒源レーザビームを用いることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理でスクライビングすることは、能動的に焦点を合わせるフェムト秒に基づくレーザビームでスクライビングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記レーザスクライビング処理で前記マスクをパターニングすることは、前記集積回路同士の間における前記半導体ウエハの前記領域にトレンチを形成することを含み、前記半導体ウエハをプラズマエッチングすることは、前記トレンチを延ばして、対応するトレンチ延在部を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
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、前記半導体ウエハを、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理でレーザスクライビングして、前記複数の集積回路を個片化することを含む方法。
【請求項10】
前記能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、前記半導体ウエハの谷位置にわたってレーザビームを下降させることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、前記半導体ウエハの頂位置にわたってレーザビームを上昇させることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項12】
前記能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、前記半導体ウエハのトポグラフィ、前記半導体ウエハを支持するためのチャックのトポグラフィ、またはそれら両方のトポグラフィを予めマッピングすることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項13】
前記能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、ガウシアン源レーザビームを用いることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項14】
前記能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、フェムト秒源レーザビームを用いることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項15】
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ためのシステムであって、ファクトリインターフェースと、
前記ファクトリインターフェースと結合され、能動的に焦点を合わせるレーザビームを提供するように構成されるレーザ組立体を備えるレーザスクライビング装置と、
前記ファクトリインターフェースと結合されるプラズマエッチチャンバと
を備えるシステム。
【請求項16】
前記レーザ組立体は、前記能動的に焦点を合わせるレーザビームを、半導体ウエハの谷位置にわたって下降位置で提供するように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
前記レーザ組立体は、前記能動的に焦点を合わせるレーザビームを、半導体ウエハの頂位置にわたって上昇位置で提供するように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項18】
前記レーザスクライビング装置は、半導体ウエハのトポグラフィ、半導体ウエハを支持するためのチャックのトポグラフィ、またはそれら両方のトポグラフィを予めマッピングするように構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項19】
前記レーザ組立体はガウシアン源レーザビームを備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項20】
前記レーザ組立体はフェムト秒源レーザビームを備える、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年８月１３日に出願された米国非仮特許出願第１６／５３９，８２８号への優先権を主張し、その全体の内容が本明細書において参照により組み込まれている。
本出願は、２０１９年８月１３日に出願された米国非仮特許出願第１６／５３９，８２８号への優先権を主張し、その全体の内容が本明細書において参照により組み込まれている。
【0002】
本開示の実施形態は、半導体処理の分野に関し、詳細には、複数の集積回路をそれぞれ有する半導体ウエハをダイシングする方法に関する。
【背景技術】
【0003】
半導体ウエハを処理するとき、集積回路が、シリコンまたは他の半導体材料から成るウエハ（基板とも称される）に形成される。概して、半導体、導体、または絶縁体のいずれかである様々な材料の層が、集積回路を形成するために利用されている。これらの材料は、集積回路を形成するために、様々な良く知られている処理を用いて、ドーピング、堆積、およびエッチングされる。各々のウエハは、ダイスとして知られている集積回路を含む多数の個々の領域を形成するために処理される。
【0004】
集積回路の形成処理に続いて、ウエハは、パッケージングのために、または、より大きな回路においてパッケージされていない形態での使用のために、個々のダイを互いから分離するために「ダイシング」される。ウエハダイシングのために使用される２つの主な技術は、スクライビングおよびソーイングである。スクライビングの場合、ダイヤモンドチップのスクライブが、あらかじめ形成されたスクライブラインに沿ってウエハ表面にわたって移動させられる。これらのスクライブラインはダイス同士の間の空間に沿って延びる。これらの空間は「ストリート」と一般的に称されている。ダイヤモンドスクライブは、ウエハ表面においてストリートに沿って浅い引っ掻き傷を形成する。ローラなどによる圧力の適用において、ウエハはスクライブラインに沿って分離する。ウエハにおける割れは、ウエハ基板の結晶格子構造に従う。スクライビングは、厚さが約１０ミル（１０００分の１０インチ）以下であるウエハのために使用され得る。より厚いウエハについては、現在はソーイングがダイシングのための好ましい方法である。
【0005】
ソーイングの場合、１分当たりに高い回転数で回転するダイヤモンドチップのソーがウエハ表面に接触し、ストリートに沿ってウエハを鋸切断する。ウエハは、膜フレームにわたって伸ばされた接着膜などの支持部材に備え付けられ、ソーが垂直ストリートと水平ストリートとの両方に繰り返し適用される。スクライビングまたはソーイングのいずれかに伴う１つの問題は、切屑および打痕がダイスの切り落とされた端面に沿って形成する可能性があることである。また、割れが形成し、ダイスの端面から基板へと拡がり、集積回路を動作不能にさせてしまう可能性がある。切屑生成および割れ生成は、具体的には、正方形または長方形のダイの１つの側面だけが結晶構造の＜１１０＞方向にスクライビングされ得るため、スクライビングに伴う問題である。結果として、ダイの他の側面の劈開はギザギザの分離ラインをもたらす。切屑生成および割れ生成のため、例えば、切屑および割れが実際の集積回路からある距離に保たれるといった、集積回路への損傷を防止するために、追加の間隔がウエハのダイスの間に必要とされる。間隔の要件の結果として、標準的な大きさのウエハにダイスは数多く形成できず、そうでなければ回路のために使用され得るウエハの物的財産が廃棄される。ソーの使用は、半導体ウエハにおける物的財産の廃棄を増やしてしまう。ソーの刃はおおよそ１５ミクロンの厚さである。そのため、ソーによって作られる切断の周りの割れおよび他の損傷が集積回路に損害を与えないことを保障するために、３００～５００ミクロンでダイスの各々の回路をしばしば分離しなければならない。さらに、切断の後、各々のダイは、ソーイング処理から生じる粒子および他の汚染物を除去するために、実質的な洗浄を必要とする。
【0006】
プラズマダイシングも使用されているが、同様に制約があり得る。例えば、プラズマダイシングの実施を妨げる１つの制約はコストであり得る。レジストをパターニングするための標準的なリソグラフィ作業は、実施コストを法外にさせる可能性がある。プラズマダイシングの実施を妨げる可能性のある別の制約は、ストリートに沿ってのダイシングにおいて一般的に直面する金属（例えば、銅）のプラズマ処理が、生産性の問題またはスループットの限度を引き起こす可能性があることである。
【発明の概要】
【0007】
本開示の実施形態は、半導体ウエハをダイシングする方法と、半導体ウエハをダイシングするための装置とを含む。
【0008】
実施形態では、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が、半導体ウエハの上方にマスクを形成することを伴い、マスクは、集積回路を被覆かつ保護する層から成る。次に、マスクは、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理でパターニングされ、パターニングされたマスクに間隙が設けられ、集積回路同士の間における半導体ウエハの領域が露出される。次に、半導体ウエハは、パターニングされたマスクにおける間隙を通じてプラズマエッチングされ、集積回路が個片化される。
【0009】
他の実施形態では、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が、半導体ウエハを、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理でレーザスクライビングして、複数の集積回路を個片化することを伴う。
【0010】
他の実施形態では、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ためのシステムが、ファクトリインターフェースを含む。システムは、ファクトリインターフェースと結合され、能動的に焦点を合わせるレーザビームを提供するように構成されるレーザ組立体を有するレーザスクライビング装置も備える。システムは、ファクトリインターフェースと結合されるプラズマエッチチャンバも備える。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示の実施形態による、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における作業を表す流れ図である。
【図3】非能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理の断面図である。
【図4】本開示の実施形態による、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理の断面図である。
【図5】本開示の実施形態による、フェムト秒の範囲、ピコ秒の範囲、およびナノ秒の範囲でレーザパルス幅を用いることの効果を示す図である。
【図6】本開示の実施形態による、半導体ウエハまたは基板のストリート領域で使用され得る材料の積み重ねの断面図である。
【図7A-7D】本開示の実施形態による、半導体ウエハをダイシングする方法における様々な作業の断面図である。
【図8】本開示の実施形態による、ウエハまたは基板のレーザおよびプラズマでのダイシングのための工具配置のブロック図である。
【図9】本開示の実施形態による、例示のコンピュータシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
複数の集積回路をそれぞれ有する半導体ウエハをダイシングする方法が記載されている。以下の記載において、本開示の実施形態の完全な理解を提供するために、能動的に焦点を合わせるレーザビーム、レーザスクライビング手法、ならびに、プラズマエッチング条件および材料など、いくつかの特定の詳細が説明されている。本開示の実施形態がこれらの特定の詳細なしで実施され得ることは、当業者には明らかとなる。他の例では、集積回路の製作などの良く知られている態様は、本開示の実施形態を不必要に不明瞭にさせないために、詳細に記載されていない。さらに、図に示されている様々な実施形態が例示の描写であって、必ずしも一定の縮尺で描写されていないことは、理解されるものである。
【0013】
初期のレーザスクライブと、後続のプラズマエッチとを伴うハイブリッドのウエハまたは基板のダイシング処理が、ダイ個片化のために実施され得る。レーザスクライブ処理が、マスク層、有機および無機の誘電体層、ならびにデバイス層をきれいに除去するために使用され得る。次に、レーザエッチング処理が、ウエハまたは基板の露出または一部のエッチにおいて終結させられ得る。次に、ダイシング処理のプラズマエッチ部分が、バルク単結晶シリコンを通じてなど、ウエハまたは基板のバルクを通じてエッチングして、ダイまたはチップの個片化またはダイシングを生み出すために採用され得る。より明確には、１つまたは複数の実施形態が、例えばダイシングの適用のために、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理を実施することに向けられている。
【0014】
ハイブリッドのレーザスクライビングおよびプラズマエッチの手法を用いるウエハダイシングのための能動的に焦点を合わせるレーザビームが記載されている。本明細書で開示されている実施形態は、レーザダイシング処理におけるチャックの変化を補償するために、能動的なレーザビーム焦点制御を提供するために実施され得る。本明細書で開示されている実施形態は、レーザダイシング処理における基板厚さの変化を補償するために、能動的なレーザビーム焦点制御を提供するために実施され得る。実施形態は、レーザダイシングのための能動的なレーザビーム焦点制御のために実施され得る。実施形態では、レンズの能動的な位置制御が、レーザダイシング処理においてレーザビームの焦点を合わせるために使用される。
【0015】
背景を説明すると、レーザダイシング処理におけるレーザビームの固定焦点位置の使用は、ダイシングシステムにおける組立体公差によって起こるチャック表面の平坦性またはレベリングのずれによるチャックおよび／または基板表面における変化のため、理想的ではない可能性があるスクライブ形状をもたらす可能性がある。ダイシング処理の間に能動的に制御されるレーザ焦点のための知られている手法はない。
【0016】
本明細書に記載されている実施形態のうちの１つまたは複数を実施する利点には、（１）ウエハ全体にわたるスクライブ形状の均一性の増加、（２）より小さいカーフ幅、（３）より大きいウエハ生産、および／または（４）ウエハにおけるダイ密度の増加のうちの１つまたは複数があり得る。また、ウエハが撓まされている場合、本明細書に記載されている手法は、撓んだウエハおよび／または沿った支持面にわたって均一なスクライブラインを達成するために、チャック（および／または基板）における撓みをマッピングし、撓みを補償するためにレーザ焦点を調節するように使用され得る。
【0017】
本開示の実施形態は、レーザダイシング処理においてシリコン基板をダイスするために使用されるレーザビームの焦点位置を能動的に制御するために実施され得る。一実施形態では、最初に、シリコン基板チャックのトポグラフィマッピングが、固定された高精度のレーザ変位センサの下でチャックを複数の位置に移動させることで作られる。次に、トポグラフィマッピングデータが、スクライビングの間のレーザ焦点レンズ位置を能動的に制御するために使用される。ある場合には、ウエハに撓みがある。代わりに、撓みマッピングが、撓んだウエハにきれいで均一なスクライブラインを生成するためにスクライビングする前、ウエハ毎に代わりに生成されてもよい、または同様に生成されてもよい。実施形態は、能動的なレーザ焦点制御、チャックのレベルマッピング、または撓んだウエハのマッピングのうちの１つまたは複数を含み得る。レーザスクライビングの開口の形に続くエッチング形状が、スクライブの品質によって決定され得るため、エッチングの速度および形状の均一性は、スクライビング処理が本明細書に記載されているような能動的なレーザ焦点を伴う場合、プラズマダイシング処理の間に向上させることができることは、理解されるものである。
【0018】
さらなる背景を説明すると、表面の覆われたウエハの初期のレーザスクライブおよび後続のプラズマエッチを伴うハイブリッドのウエハまたは基板のダイシング処理では、フェムト秒レーザが、シリコン基板が露出されるまでダイシングストリートにおけるマスクおよびデバイス層を除去するために適用され得る。プラズマエッチが、ダイ同士を分離してダイ個片化を実現するために続く。典型的には、非能動的に焦点を合わせるビームが、フェムト秒レーザスクライビング処理のために使用される。しかしながら、非能動的に焦点を合わせるビームは、処理の柔軟性および／またはトレンチ形状の制御を制限してしまう可能性がある。
【0019】
本開示の１つまたは複数の実施形態によれば、スクライビングレーザビームは、ハイブリッドレーザダイシングにおけるレーザスクライビング処理を向上させるために、能動的に焦点を合わせられる。それによって、本開示の態様では、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理の、プラズマエッチング処理との組み合わせが、半導体ウエハを個片化された集積回路へとダイスするために使用できる。図１は、本開示の実施形態による、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における作業を表す流れ図１００である。図２Ａ～図２Ｃは、本開示の実施形態による、流れ図１００の作業に対応する半導体ウエハをダイシングする方法の実施の間の、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。
【0020】
流れ図１００の作業１０２と、対応する図２Ａとを参照すると、マスク２０２が半導体ウエハまたは基板２０４の上方に形成される。マスク２０２は、半導体ウエハ２０４の表面に形成された集積回路２０６を被覆かつ保護する層から成る。マスク２０２は、集積回路２０６の各々の間に形成された介在ストリート２０７も被覆する。
【0021】
本開示の実施形態によれば、マスク２０２を形成することは、限定されることはないが、フォトレジスト層またはＩラインパターニング層などの層を形成することを含む。例えば、フォトレジスト層などのポリマ層が、リソグラフィ処理での使用に適する材料から成り得る。一実施形態では、フォトレジスト層は、限定されることはないが、２４８ナノメートル（ｎｍ）のレジスト、１９３ｎｍのレジスト、１５７ｎｍのレジスト、極紫外線（ＥＵＶ）レジスト、または、ジアゾナフトキノン増感剤を伴うフェノール樹脂系マトリクスなどの正のフォトレジスト材料から成る。他の実施形態では、フォトレジスト層は、限定されることはないが、ポリシスイソプレンおよびポリ桂皮酸ビニルなどの負のフォトレジスト材料から成る。
【0022】
他の実施形態では、マスク２０２を形成することは、プラズマ堆積処理で堆積させられる層を形成することを伴う。例えば、あるこのような実施形態では、マスク２０２は、テフロンまたはテフロンのような（高分子ＣＦ２）層から成る。特定の実施形態では、高分子ＣＦ２層は、気体のＣ４Ｆ８を伴うプラズマ堆積処理で堆積させられる。
【0023】
他の実施形態では、マスク２０２を形成することは、水溶性マスク層を形成することを伴う。実施形態では、水溶性マスク層は水溶性の媒体で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、または脱イオン水のうちの１つまたは複数において溶解可能である材料から成る。実施形態では、水溶性マスク層は、おおよそ５０～１６０℃の範囲での加熱など、加熱処理に曝されるとその水溶性を維持する。例えば、一実施形態では、水溶性マスク層は、レーザまたはプラズマエッチングの個片化処理において使用されるチャンバ条件への露出に続いて、水溶液において溶解できる。一実施形態では、水溶性マスク層は、限定されることはないが、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、デキストラン、ポリメタクリル酸、ポリエチレンイミン、またはポリエチレンオキシドなどの材料から成る。特定の実施形態では、水溶性マスク層は、１分間あたりおおよそ１～１５ミクロンの範囲で、より具体的には、１分間あたりおおよそ１．３ミクロンで、水溶液においてエッチング速度を有する。
【0024】
他の実施形態では、マスク２０２を形成することは、紫外線硬化性マスク層を形成することを伴う。実施形態では、マスク層は、紫外線硬化性層の接着性を少なくともおおよそ８０％減らす紫外線光への感受性を有する。あるこのような実施形態では、紫外線層は、ポリ塩化ビニル、またはアクリルに基づく材料から成る。実施形態では、紫外線硬化性層は、紫外線光への露出で弱まる接着特性を伴う材料から、またはそのような材料の積み重ねから成る。実施形態では、紫外線硬化性接着膜は、おおよそ３６５ｎｍの紫外線光に対して感受性がある。あるこのような実施形態では、この感受性は、硬化を実施するためにＬＥＤ光の使用を可能にする。
【0025】
実施形態では、半導体ウエハまたは基板２０４は、製作処理に耐えるのに適し、半導体処理層が適切に配置され得る材料から成る。例えば、一実施形態では、半導体ウエハまたは基板２０４は、限定されることはないが、結晶シリコン、ゲルマニウム、またはシリコン／ゲルマニウムなど、ＩＶ族に基づく材料から成る。特定の実施形態では、半導体ウエハ２０４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。具体的な実施形態では、単結晶シリコン基板は不純物原子でドーピングされる。他の実施形態では、半導体ウエハまたは基板２０４は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）の製作で使用されるＩＩＩ－Ｖ族材料基板など、ＩＩＩ－Ｖ族材料から成る。
【0026】
実施形態では、半導体ウエハまたは基板２０４には、集積回路２０６の一部分として、半導体デバイスの配列が配置されている。半導体デバイスの例には、限定されることはないが、シリコン基板に製作され、誘電体層において包まれる記憶デバイスまたは相補型金属－酸化物－半導体（ＣＭＯＳ）トランジスタがある。複数の金属相互連結が、デバイスまたはトランジスタの上方に、および、周囲の誘電体層に形成でき、デバイスまたはトランジスタを電気的に結合して集積回路２０６を形成するために使用され得る。ストリート２０７を作り上げる材料は、集積回路２０６を形成するために使用される材料と同様または同じであり得る。例えば、ストリート２０７は、誘電体材料、半導体材料、およびメタライゼーションの層から成り得る。一実施形態では、ストリート２０７のうちの１つまたは複数が、集積回路２０６の実際のデバイスと同様の試験デバイスを備える。
【0027】
流れ図１００の作業１０４と、対応する図２Ｂとを参照すると、マスク２０２は、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理でパターニングされ、パターニングされたマスク２０８に間隙２１０が設けられ、集積回路２０６同士の間における半導体ウエハまたは基板２０４の領域が露出される。それによって、レーザスクライビング処理は、集積回路２０６同士の間に元々形成されているストリート２０７の材料を除去するために使用される。本開示の実施形態によれば、マスク２０２を、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理でパターニングすることは、図２Ｂに描写されているように、集積回路２０６同士の間における半導体ウエハ２０４の領域へとトレンチ２１２を一部形成することを含む。
【0028】
比較の目的のために、レーザビームの能動的な焦点の修正が実施されない例示の場合として、図３は、非能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理の断面図を示している。
【0029】
図３を参照すると、チャック３００が基板３０２を有している。レーザ光学体３０４が基板３０２にわたって位置決めされる。位置Ａにおいて、レーザビーム３０６Ａがレーザ光学体３０４から提供され、基板３０２の表面位置３０８Ａにおいて衝突する。レーザビーム３０６Ａは、例えば、この場合には谷または低い点としての、基板３０２またはチャック３００のいずれかの不均一なトポグラフィとして、チャック表面３００における起伏のため、位置３０８Ａにおいて焦点がずれている。位置Ｂにおいて、レーザビーム３０６Ｂがレーザ光学体３０４から提供され、基板３０２の表面位置３０８Ｂにおいて衝突する。レーザビーム３０６Ｂは、位置３０８Ｂがレーザ光学体３０４からのレーザビーム（例えば、符号３０６Ｂ）の焦点の合った衝突のための標的の合わせられた位置になるため、位置３０８Ｂにおいて焦点が合っている。位置Ｃにおいて、レーザビーム３０６Ｃがレーザ光学体３０４から提供され、基板３０２の表面位置３０８Ｃにおいて衝突する。レーザビーム３０６Ｃは、例えば、この場合には頂または高い点としての、基板３０２またはチャック３００のいずれかの不均一なトポグラフィとして、チャック表面３００における起伏のため、位置３０８Ｃにおいて焦点がずれている。より一般的には、図３を参照すると、ウエハ３０２またはチャック３００の上面は、焦点合わせが１つの点のみにおいて実施されている場合、光学体３０４からのレーザを複数の場所において焦点を合わなくさせるいくらかの起伏を有する（起伏がチャックの撓みおよび／またはウエハの撓みに由来し得ることは、理解されるものである）。
【0030】
【0031】
図４を参照すると、チャック４００が基板４０２を有している。レーザ光学体４０４が基板４０２にわたって位置決めされる。位置Ａにおいて、レーザビーム４０６Ａがレーザ光学体４０４から提供され、基板４０２の表面位置４０８Ａにおいて衝突する。レーザビーム４０６Ａは、例えば、この場合には谷または低い点としての、基板４０２またはチャック４００のいずれかの不均一なトポグラフィとして、チャック表面４００における起伏にも拘らず、位置４０８Ａにおいて焦点が合わされている。レーザは、谷または低い点に合致するために、レーザ光学体が基板４０２にわたる比較的下降した場所に位置決めされるため、焦点が合っている。
【0032】
位置Ｂにおいて、レーザビーム４０６Ｂがレーザ光学体４０４から提供され、基板４０２の表面位置４０８Ｂにおいて衝突する。レーザビーム４０６Ｂは、位置３０８Ｂがレーザ光学体４０４からのレーザビーム（例えば、符号４０６Ｂ）の焦点の合った衝突のための標的の合わせられた位置（通常の位置）になるため、位置４０８Ｂにおいて焦点が合っている。
【0033】
位置Ｃにおいて、レーザビーム４０６Ｃがレーザ光学体４０４から提供され、基板４０２の表面位置４０８Ｃにおいて衝突する。レーザビーム４０６Ｃは、例えば、この場合には頂または高い点としての、基板４０２またはチャック４００のいずれかの不均一なトポグラフィとして、チャック表面４００における起伏にも拘らず、位置４０８Ｃにおいて焦点が合わされている。レーザは、頂または高い点に合致するために、レーザ光学体が基板４０２にわたる比較的上昇した場所に位置決めされるため、焦点が合っている。
【0034】
より大まかには、図４を参照すると、ウエハ４０２またはチャック４００の上面はいくらかの起伏を有する（起伏がチャック撓みおよび／またはウエハ撓みから由来し得ることは理解されるものである）。チャックおよび／またはウエハの表面のマッピングに基づいて、レーザ焦点レンズの位置は、レーザがウエハの表面の起伏した場所に能動的に焦点の合わせられることを確保するように調整される。
【0035】
再び図４を参照すると、本開示の実施形態によれば、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、半導体ウエハ４０２の谷位置（例えば、位置４０８Ａ）にわたってレーザビームを下降させることを伴う。他の実施形態によれば、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、半導体ウエハ４０２の頂位置（例えば、位置４０８Ｃ）にわたってレーザビームを上昇させることを伴う。実施形態では、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、半導体ウエハ４０２のトポグラフィ、半導体ウエハ４０２を支持するためのチャック４００のトポグラフィ、またはそれら両方のトポグラフィを予めマッピングすることを伴う。実施形態では、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、ガウシアン源レーザビームを用いることを伴う。あるこのような実施形態では、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、フェムト秒源レーザビームを用いることを伴う。実施形態では、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理でスクライビングすることは、能動的に焦点を合わせるフェムト秒に基づくレーザビームでスクライビングすることを伴う。
【0036】
実施形態では、フェムト秒に基づくレーザが、能動的に焦点を合わせるレーザビームのスクライビング処理のための供給源として使用される。例えば、実施形態では、紫外線（ＵＶ）および赤外線（ＩＲ）の範囲に加えて、可視スペクトルにおける波長を伴うレーザ（併せて、広帯域な光スペクトルになる）が、フェムト秒の規模でのパルス幅（１０－１５秒間）を有するフェムト秒に基づくレーザパルスを提供するために使用される。一実施形態では、アブレーションは、波長依存性ではない、または、基本的に波長依存性ではなく、したがって、マスク２０２、ストリート２０７、および、可及的には半導体ウエハまたは基板２０４の一部分の膜など、複雑な膜に適する。
【0037】
図５は、本開示の実施形態による、フェムト秒の範囲、ピコ秒の範囲、およびナノ秒の範囲でレーザパルス幅を用いることの効果を示している。図５を参照すると、フェムト秒の範囲でのレーザビームを用いることで、より長いパルス幅に対して（例えば、ビア５００Ａのナノ秒の処理による相当の損傷５０２Ａ）、熱損傷の問題が軽減または排除される（例えば、ビア５００Ｃのフェムト秒の処理による最小から皆無の損傷５０２Ｃ）。ビア５００Ｃの形成の間の損傷の排除または軽減は、図５に描写されているように、（５００Ｂ／５０２Ｂのピコ秒に基づくレーザアブレーションについて見られるような）少ないエネルギー再結合のないこと、または、（ナノ秒に基づくレーザアブレーションについて見られるような）熱平衡のないことによるためであり得る。
【0038】
ビーム形状などのレーザパラメータの選択は、きれいなレーザスクライブ切断を達成するためにチッピング、微小亀裂、および剥離を最小限にする成功裏のレーザスクライビングおよびダイシング処理を開発することにとって重要であり得る。レーザスクライブがよりきれいに切断すれば、最終的なダイ個片化のために実施され得るエッチング処理がより滑らかになる。半導体デバイスウエハでは、異なる材料の種類（例えば、導体、絶縁体、半導体）および厚さの多くの機能層が典型的には配置される。このような材料は、限定されることはないが、ポリマなどの有機材料、金属、または、二酸化ケイ素および窒化ケイ素などの無機誘電体を含み得る。
【0039】
ウエハまたは基板に配置された個々の集積回路の間のストリートが、集積回路自体と同様または同じ層を備えてもよい。例えば、図６は、本開示の実施形態による、半導体ウエハまたは基板のストリート領域で使用され得る材料の積み重ねの断面図を示している。
【0040】
図６を参照すると、ストリート領域６００が、シリコン基板の上部分６０２と、第１の二酸化ケイ素層６０４と、第１のエッチング停止層６０６と、第１の低誘電率（ｌｏｗ ｋ）誘電体層６０８（例えば、二酸化ケイ素についての４．０の誘電率より低い誘電率を有する）と、第２のエッチング停止層６１０と、第２の低誘電率（ｌｏｗ ｋ）誘電体層６１２と、第３のエッチング停止層６１４と、未ドープシリカガラス（ＵＳＧ）層６１６と、第２の二酸化ケイ素層６１８と、フォトレジストの層６２０とを、描写されている相対的な厚さで備える。銅メタライゼーション６２２が、第１のエッチング停止層６０６と第３のエッチング停止層６１４との間に、第２のエッチング停止層６１０を貫いて配置される。特定の実施形態では、第１のエッチング停止層６０６、第２のエッチング停止層６１０、および第３のエッチング停止層６１４は窒化ケイ素から成り、低誘電率（ｌｏｗ ｋ）誘電体層６０８および６１２は、炭素でドーピングされた酸化ケイ素材料から成る。
【0041】
従来のレーザ照射（ナノ秒に基づく照射など）の下では、ストリート６００の材料は、光吸収およびアブレーションのメカニズムの観点において、まったく異なるように振る舞う。例えば、二酸化ケイ素などの誘電体層は、通常の条件において、すべての商業的に利用可能なレーザ波長に対して基本的に透明である。対照的に、金属、有機物（例えば、低誘電率（ｌｏｗ ｋ）材料）およびシリコンは、特にはナノ秒に基づく照射に応じて、光子同士を非常に容易に結合することができる。実施形態では、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、低誘電率材料の層および銅の層をアブレーションする前に二酸化ケイ素の層をアブレーションすることで、二酸化ケイ素の層、低誘電率材料の層、および銅の層をパターニングするために使用される。
【0042】
能動的に焦点を合わせるレーザビームがフェムト秒に基づくレーザビームである場合、実施形態では、適切なフェムト秒に基づくレーザ処理は、様々な材料における非線形の相互作用を通常はもたらす高いピーク強度（放射照度）によって特徴付けられる。あるこのような実施形態では、フェムト秒レーザ供給源は、おおよそ１０フェムト秒から５００フェムト秒の範囲で、好ましくは１００フェムト秒から４００フェムト秒の範囲でのパルス幅を有する。一実施形態では、フェムト秒レーザ供給源は、おおよそ１５７０ナノメートルから２００ナノメートルの範囲で、好ましくは５４０ナノメートルから２５０ナノメートルの範囲での波長を有する。一実施形態では、レーザおよび対応する光学システムは、おおよそ３ミクロンから１５ミクロンの範囲で、好ましくは５ミクロンから１０ミクロンの範囲、または１０～１５ミクロンの間で、工作物表面に焦点を提供する。
【0043】
実施形態では、レーザ供給源は、おおよそ２００ｋＨｚ～１０ＭＨｚの範囲で、好ましくはおおよそ５００ｋＨｚ～５ＭＨｚの範囲でのパルス繰り返し速さを有する。実施形態では、レーザ供給源は、おおよそ０．５ｕＪ～１００ｕＪの範囲で、好ましくはおおよそ１ｕＪ～５ｕＪの範囲でのパルスエネルギーを工作物表面に送る。実施形態では、レーザスクライビング処理は、おおよそ５００ｍ／秒から５ｍ／秒の範囲で、好ましくはおおよそ６００ｍ／秒から２ｍ／秒の範囲での速度で、工作物に沿って進む。
【0044】
スクライビング処理は、単一のパスだけで、または、複数のパスで進み得るが、実施形態では、好ましくは１～２回のパスで進み得る。一実施形態では、工作物におけるスクライビング深さは、おおよそ５ミクロンから５０ミクロンの深さの範囲にあり、好ましくはおおよそ１０ミクロンから２０ミクロンの深さの範囲にある。実施形態では、生成されるレーザビームのカーフ幅は、デバイス／シリコン境界面において測定されるとき、おおよそ２ミクロンから１５ミクロンの範囲にあるが、シリコンウエハのスクライビング／ダイシングでは、好ましくは、おおよそ６ミクロンから１０ミクロンの範囲である。
【0045】
レーザパラメータが、無機誘導体（例えば、二酸化ケイ素）のイオン化を達成するのに、ならびに、無機誘導体の直接的なアブレーションの前に、下にある層の損傷によって引き起こされる層は剥離およびチッピングを最小限にするのに十分に高いレーザ強度を達成することなど、便益および利点によって選択され得る。また、パラメータは、正確に制御されたアブレーション幅（例えば、カーフ幅）および深さで、工業用途のための有意な処理スループットを提供するように選択されてもよい。実施形態では、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理は、このような利点を提供するのに適する。
【0046】
レーザスクライビングが、マスクをパターニングするために、および、ダイを個片化するためにウエハまたは基板を通じて十分にスクライブするために使用される場合、ダイシングまたは個片化の処理が上記のレーザスクライビングの後に停止され得ることは、理解されるものである。したがって、さらなる個片化処理はこのような場合には必要とされない。しかしながら、以下の実施形態が、レーザスクライビングのみが全体の個片化のために実施されない場合に検討され得る。
【0047】
ここで流れ図１００の任意選択の作業１０６を参照すると、中間のマスク開口の後の洗浄作業が実施される。実施形態では、マスク開口の後の洗浄作業は、プラズマに基づく洗浄処理である。第１の例では、後で記載されているように、プラズマに基づく洗浄処理は、間隙２１０によって露出させられた基板２０４の領域に対して反応性である。反応性のプラズマに基づく洗浄処理の場合、洗浄処理自体は、反応性のプラズマに基づく洗浄処理が少なくともいくらかは基板２０４のためのエッチング液のものであるため、基板２０４においてトレンチ２１２を形成するかまたは延ばすことができる。第２の異なる例では、同じく後で記載されているように、プラズマに基づく洗浄処理は、間隙２１０によって露出させられた基板２０４の領域に対して非反応性である。
【0048】
第１の実施形態によれば、プラズマに基づく洗浄処理は、露出された領域が洗浄処理の間に部分的にエッチングされる点において、基板２０４の露出された領域に対して反応性である。あるこのような実施形態では、Ａｒまたは他の非反応性ガス（または混合物）が、スクライビングされた開口の洗浄のための高度にバイアスされたプラズマ処理のために、ＳＦ６と組み合わされる。高いバイアス電力の下で混合ガスＡｒ＋ＳＦ６を使用するプラズマ処理は、マスク開口領域の洗浄を達成するようにマスク開口領域に粒子を衝突させるために実施される。反応性ブレークスルー処理では、ＡｒおよびＳＦ６からの物理的な粒子衝突と、ＳＦ６イオンおよびＦイオンによる化学的エッチングとの両方が、マスク開口領域の洗浄に寄与する。この手法は、フォトレジストまたはプラズマ堆積させられたテフロンマスク２０２に適することができ、ブレークスルー処置は、適正に均一なマスク厚さの縮小と、穏やかなＳｉエッチングとをもたらす。しかしながら、このようなブレークスルーエッチング処理は、水溶性マスク材料にとっては最適ではない可能性がある。
【0049】
第２の実施形態によれば、プラズマに基づく洗浄処理は、露出された領域が洗浄処理の間にエッチングされない、または無視できるほどのエッチングしかされない点において、基板２０４の露出された領域に対して非反応性である。あるこのような実施形態では、非反応性ガスプラズマ洗浄だけが使用される。例えば、Ａｒまたは他の非反応性ガス（または混合物）が、マスク凝縮と、スクライビングされた開口の洗浄との両方のために、高度にバイアスされたプラズマ処置を実施するために使用される。この手法は、水溶性マスク、または、より薄いプラズマ堆積したテフロン２０２に適し得る。他のこのような実施形態では、別のマスク凝縮と、スクライビングされたトレンチを洗浄する作業とが使用され、例えば、マスク凝縮のためのＡｒまたは非反応性のガス（または混合物）の高度にバイアスされたプラズマ処置が最初に実施され、次に、レーザスクライビングされたトレンチのＡｒ＋ＳＦ６プラズマ洗浄が実施される。この実施形態は、厚すぎるマスク材料のため、Ａｒ洗浄がトレンチ洗浄にとって十分でない場合に適し得る。洗浄効率がより薄いマスクについては向上させられるが、マスクエッチング速度ははるかにより小さく、後続のディープシリコンエッチング処理ではほとんど消費されない。なおも他のこのような実施形態では、３つの作業の洗浄、すなわち、（ａ）マスク凝縮のためのＡｒまたは非反応性ガス（または混合物）の高度にバイアスされたプラズマ処置、（ｂ）レーザでスクライビングされたトレンチのＡｒ＋ＳＦ６の高度にバイアスされたプラズマ洗浄、および（ｃ）マスク凝縮のためのＡｒまたは非反応性ガス（または混合物）の高度にバイアスされたプラズマ処置が実施される。本開示の他の実施形態によれば、プラズマ洗浄作業は、作業１０６の第１の態様で先に記載されているものなど、反応性プラズマ洗浄処理の第１の使用を伴う。そのため、反応性プラズマ洗浄処理の後には、作業１０６の第２の態様との関連で記載されているものなどの非反応性プラズマ洗浄処理が続く。
【0050】
流れ図１００の作業１０８と、対応する図２Ｃとを参照すると、半導体ウエハ２０４は、パターニングされたマスク２０８における間隙２１０を通じてエッチングされ、集積回路２０６が個片化される。本開示の実施形態によれば、半導体ウエハ２０４をエッチングすることは、図２Ｃに描写されているように、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理で初期に形成されたトレンチ２１２をエッチングすることで、半導体ウエハ２０４を通じて最終的に全体でエッチングすることを含む。
【0051】
実施形態では、レーザスクライビング処理でマスクをパターニングすることは、集積回路同士の間における半導体ウエハの領域にトレンチを形成することを伴い、半導体ウエハをプラズマエッチングすることは、トレンチを延ばして、対応するトレンチ延在部を形成することを伴う。あるこのような実施形態では、トレンチの各々は幅を有し、対応するトレンチ延在部の各々は幅を有する。
【0052】
本開示の実施形態によれば、レーザスクライビングから開口するマスクの結果生じる粗さは、プラズマエッチングされたトレンチの後での形成から生じるダイ側壁の品質に影響を与え得る。リソグラフィで開口されたマスクはしばしば滑らかな形状を有し、プラズマエッチングされたトレンチの対応する滑らかな側壁をもたらす。対照的に、従来のレーザで開口させられたマスクは、不適切なレーザ処理パラメータが選択された場合、スクライビング方向に沿って非常に粗い形状（水平方向でプラズマエッチングされたトレンチの粗い側壁をもたらすスポットの重なりなど）を有する可能性がある。表面粗さは追加のプラズマ処理によって滑らかにされ得るが、このような問題を是正することへのコストおよびスループットの痛手がある。したがって、本明細書に記載されている実施形態は、個片化処理のレーザスクライビング部分から、より滑らかなスクライビング処理および／またはより信頼できるトレンチ形成処理を提供する点において、有利であり得る。
【0053】
実施形態では、半導体ウエハ２０４をエッチングすることは、プラズマエッチング処理を使用することを含む。一実施形態では、シリコン貫通ビアの種類のエッチング処理が使用される。例えば、特定の実施形態では、半導体ウエハ２０４の材料のエッチング速度は、１分間あたり２５ミクロンより大きい。超高密度プラズマ供給源が、ダイ個片化処理のプラズマエッチング部分のために使用されてもよい。このようなプラズマエッチング処理を実施するのに適する処理チャンバの例は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ、ＣＡ、ＵＳＡから入手可能なＡｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標） Ｓｉｌｖｉａ（商標） Ｅｔｃｈシステムである。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標） Ｓｉｌｖｉａ（商標） Ｅｔｃｈシステムは、容量性カップリングだけで可能であるものよりはるかに独立しているイオン密度およびイオンエネルギーの制御を提供する容量性で誘導性のＲＦカップリングを、磁気強化によって提供される向上とも組み合わせる。この組み合わせは、イオンエネルギーからのイオン密度の効果的な分離を可能とし、それによって、非常に低い圧力であっても、大きな潜在的に損傷を与えるＤＣバイアスレベルなしで、比較的高密度のプラズマを達成する。これは、並外れて広いプロセスウィンドウをもたらす。しかしながら、シリコンをエッチングすることができる任意のプラズマエッチチャンバが使用できる。例示の実施形態では、ディープシリコンエッチングが、従来のシリコンエッチング速度のおおよそ４０％より大きいエッチング速度で単結晶シリコン基板またはウエハ２０４をエッチングするために使用されるが、基本的に正確な形状制御と、事実上はスカロップのない側壁とを維持する。特定の実施形態では、シリコン貫通ビアの種類のエッチング処理が使用される。エッチング処理は反応性ガスから生成されるプラズマに基づかれ、その反応性ガスは、ＳＦ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＸｅＦ２などの概してフッ素に基づくガス、または、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できる任意の他の反応ガスである。実施形態では、マスク層２０８は、図２Ｃに描写されているように、個片化処理の後に除去される。他の実施形態では、図２Ｃと関連して記載されているプラズマエッチング作業は、基板２０４を貫いてエッチングするために、従来のボッシュ式の堆積／エッチング／堆積の処理を採用する。概して、ボッシュ式処理は、３つの下位の作業、すなわち、堆積と、指向性の粒子衝突エッチングと、シリコンが貫かれてエッチングされるまで多くの繰り返し（周期）を通じて行われる等方性化学エッチングとから成る。
【0054】
したがって、流れ図１００および図２Ａ～図２Ｃを再び参照すると、ウエハダイシングは、マスク層を貫き、ウエハストリート（メタライゼーションを含む）を貫き、部分的にシリコン基板へとアブレーションするために、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理を用いる初期のアブレーションによって実施され得る。ダイ個片化は、後続のシリコン貫通ディーププラズマエッチングによって完了させられ得る。ダイシングのための材料積み重ねの特例の例が、本開示の実施形態によれば、図７Ａ～図７Ｄとの関連で以下に記載されている。
【0055】
図７Ａを参照すると、ハイブリッドレーザアブレーションおよびプラズマエッチダイシングのための材料積み重ねが、マスク層７０２と、デバイス層７０４と、基板７０６とを備える。マスク層と、デバイス層と、基板とは、バッキングテープ７１０に固定されるダイ付着膜７０８の上方に配置される。実施形態では、マスク層７０２は、マスク２０２との関連で前述した水溶性の層などの水溶性の層である。デバイス層７０４は、１つまたは複数の金属層（銅層など）の上方に配置される無機の誘電体層（二酸化ケイ素など）と、１つまたは複数の低誘電率（ｌｏｗ ｋ）誘電体層（炭素でドーピングされた酸化物層）とを備える。デバイス層７０４は、集積回路同士の間に配置されるストリートも備え、ストリートは、集積回路と同じまたは同様の層を備える。基板７０６は、バルクの単結晶シリコン基板である。
【0056】
実施形態では、バルクの単結晶シリコン基板７０６は、ダイ付着膜７０８に固定される前に、裏側から薄くされる。薄くすることは、裏側研磨処理によって実施され得る。一実施形態では、バルクの単結晶シリコン基板７０６は、おおよそ５０～１００ミクロンの範囲での厚さへと薄くされる。実施形態では、薄くすることは、レーザアブレーションおよびプラズマエッチダイシング処理の前に実施されることに留意することが重要である。実施形態では、フォトレジスト層７０２はおおよそ５ミクロンの厚さを有し、デバイス層７０４はおおよそ２～３ミクロンの範囲の厚さを有する。実施形態では、ダイ付着膜７０８（または、薄くされたかまたは薄いウエハまたは基板をバッキングテープ７１０に接合することができる任意の適切な代用品）は、おおよそ２０ミクロンの厚さを有する。
【0057】
図７Ｂを参照すると、マスク７０２と、デバイス層７０４と、基板７０６の一部分とは、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理７１２でパターニングされて、トレンチ７１４が基板７０６に形成される。図７Ｃを参照すると、シリコン貫通ディーププラズマエッチング処理７１６が、トレンチ７１４をダイ付着膜７０８まで下へ延ばし、ダイ付着膜７０８の上部分を露出させ、シリコン基板７０６を個片化するために使用される。デバイス層７０４は、シリコン貫通ディーププラズマエッチング処理７１６の間、マスク層７０２によって保護される。
【0058】
図７Ｄを参照すると、個片化処理は、ダイ付着膜７０８をパターニングすることと、バッキングテープ７１０の上部分を露出させることと、ダイ付着膜７０８を個片化させることとをさらに含み得る。実施形態では、ダイ付着膜は、レーザ処理またはエッチング処理によって個片化される。さらなる実施形態は、（例えば、個々の集積回路としての）基板７０６の個片化された部分をバッキングテープ７１０から続けて除去することを含み得る。一実施形態では、個片化されたダイ付着膜７０８は、基板７０６の個片化された部分の裏側で保持される。他の実施形態は、マスク層７０２をデバイス層７０４から除去することを含み得る。代替の実施形態では、基板７０６がおおよそ５０ミクロンより薄い場合、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理７１２が、追加的なプラズマ処理を用いることなく、基板７０６を完全に個片化するために使用される。
【0059】
単一の処理工具が、能動的に焦点を合わせるレーザビームアブレーションおよびプラズマエッチング個片化処理における作業の多くかまたはすべてを実施するように構成され得る。例えば、図８は、本開示の実施形態による、ウエハまたは基板のレーザおよびプラズマでのダイシングのための工具配置のブロック図を示している。
【0060】
図８を参照すると、処理工具８００が、複数の荷重係止部８０４が結合されているファクトリインターフェース８０２（ＦＩ）を備える。クラスタツール８０６がファクトリインターフェース８０２と結合されている。クラスタツール８０６は、プラズマエッチチャンバ８０８などの１つまたは複数のプラズマエッチチャンバを備える。レーザスクライビング装置８１０もファクトリインターフェース８０２に結合されている。処理工具８００の全体の設置面積は、一実施形態では、図８に描写されているように、おおよそ３５００ミリメートル（３．５メートル）×おおよそ３８００ミリメートル（３．８メートル）であり得る。
【0061】
実施形態では、レーザスクライビング装置８１０は、能動的に焦点を合わせるレーザビームを提供するように構成されたレーザ組立体を収容する。あるこのような実施形態では、レーザ組立体は、能動的に焦点を合わせるレーザビームを、半導体ウエハの谷位置にわたって下降位置で提供するように構成される。他のこのような実施形態では、レーザ組立体は、能動的に焦点を合わせるレーザビームを、半導体ウエハの頂位置にわたって上昇位置で提供するように構成される。実施形態では、レーザスクライビング装置８１０は、半導体ウエハのトポグラフィ、半導体ウエハを支持するためのチャックのトポグラフィ、またはそれら両方のトポグラフィを予めマッピングするように構成される。実施形態では、レーザ組立体はガウシアン源レーザビームを備える。実施形態では、レーザ組立体はフェムト秒源レーザビームを備える。
【0062】
実施形態では、レーザは、前述したレーザアブレーション処理など、ハイブリッドのレーザおよびエッチング個片化処理のレーザアブレーション部分を実施するのに適している。一実施形態では、移動可能な台もレーザスクライビング装置８１０に備えられており、移動可能な台は、ウエハまたは基板（または、そのキャリア）をレーザに対して移動させるように構成される。特定の実施形態では、レーザも移動可能である。レーザスクライビング装置８１０の全体の設置面積は、一実施形態では、図８に描写されているように、おおよそ２２４０ミリメートル×おおよそ１２７０ミリメートルであり得る。
【0063】
実施形態では、１つまたは複数のプラズマエッチチャンバ８０８は、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または基板をエッチングして、複数の集積回路を個片化するように構成されている。あるこのような実施形態では、１つまたは複数のプラズマエッチチャンバ８０８は、ディープシリコンエッチング処理を実施するように構成されている。特別な実施形態において、１つまたは複数のプラズマエッチチャンバ８０８は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ、ＣＡ、ＵＳＡから入手可能なＡｐｐｌｉｅｄ Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標） Ｓｉｌｖｉａ（商標） Ｅｔｃｈシステムである。エッチチャンバは、明確には、単結晶シリコン基板またはウエハに収容された個片化の集積回路を作り出すために使用されるディープシリコンエッチングのために設計され得る。実施形態では、高密度プラズマ供給源が、高いシリコンエッチング速度を容易にするために、プラズマエッチチャンバ８０８に含まれている。実施形態では、２つ以上のエッチチャンバが、個片化またはダイシング処理の高い製造スループットを可能にするために、処理工具８００のクラスタツール８０６の部分に含まれる。
【0064】
ファクトリインターフェース８０２は、レーザスクライビング装置８１０を伴う製造施設の外部とクラスタツール８０６との間をつなぐための適切な雰囲気ポートであり得る。ファクトリインターフェース８０２は、ウエハ（または、そのキャリア）を、ストレージユニット（前方開口型統一ポッド）から、クラスタツール８０６、レーザスクライビング装置８１０、またはそれら両方へと運ぶためのアームまたはブレードを伴うロボットを備え得る。
【0065】
クラスタツール８０６は、個片化の方法で機能を実施するのに適する他のチャンバを備えてもよい。例えば、一実施形態では追加のエッチチャンバの代わりに、堆積チャンバ８１２が含まれる。堆積チャンバ８１２は、ウエハまたは基板のレーザスクライビングの前にウエハまたは基板のデバイス層の上または上方におけるマスク堆積のために構成され得る。あるこのような実施形態では、堆積チャンバ８１２は、フォトレジスト層を堆積させるのに適する。他の実施形態では、追加のエッチチャンバの代わりに、湿式／乾式ステーション８１４が含まれる。湿式／乾式ステーションは、基板またはウエハのレーザスクライブおよびプラズマエッチング個片化処理に続いて、残留物および断片を洗浄するために、または、マスクを除去するために、適し得る。なおも他の実施形態では、追加のディープシリコンエッチチャンバの代わりに、プラズマエッチチャンバが含まれ、プラズマに基づく洗浄処理を実施するために構成される。実施形態では、計測ステーションも処理工具８００の構成要素として含まれる。
【0066】
本開示の実施形態は、機械読取り可能媒体を備え得るコンピュータプログラム製品またはソフトウェアとして提供されてもよく、その機械読取り可能媒体は、本開示の実施形態による処理を実施するようにコンピュータシステム（または他の電子デバイス）をプログラムするために使用され得る命令を保存している。一実施形態では、コンピュータシステムは、図８との関連で記載されている処理工具８００と結合されている。機械読取り可能媒体は、機械（例えば、コンピュータ）によって読取り可能な形態で情報を保存または伝達するための任意の機構を備える。例えば、機械読取り可能（例えば、コンピュータ読取り可能）媒体は、機械（例えば、コンピュータ）読取り可能保存媒体（例えば、読出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク保存媒体、光学保存媒体、フラッシュメモリデバイスなど）、機械（例えば、コンピュータ）読取り可能伝達媒体（伝搬される信号（例えば、赤外線信号、デジタル信号など）の電気的、光学的、音響的、または他の形態）などを含む。
【0067】
図９は、本明細書に記載されている方法のうちの任意の１つまたは複数を機械に実施させるための命令のセットが実行され得るコンピュータシステム９００の例示の形態での機械の図表の描写を示している。代替の実施形態では、機械は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、エクトラネット、またはインターネットで他の機械に連結（例えば、ネットワーク化）され得る。機械は、クライアントサーバネットワーク環境におけるサーバもしくはクライアントマシンの能力、または、ピアツーピア（または、分散された）ネットワーク環境におけるピア機械の能力で動作することができる。機械は、パーソナルコンピューター（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（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、スイッチもしくはブリッジ、または、実行されるアクションを指定する（連続的またはその他の）命令のセットを実行することができる任意の機械であり得る。さらに、単一の機械だけが示されているが、「機械」という用語は、本明細書に記載されている方法のうちの１つまたは複数を実施するために命令のセット（または複数のセット）を個別または一体に実行する機械（例えば、コンピュータ）の任意の集まりを含むように理解されるものである。
【0068】
例示のコンピュータシステム９００は、バス９３０を介して互いに通信するプロセッサ９０２、メインメモリ９０４（例えば、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）またはランバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）などの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９０６（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）、ＭＲＡＭなど）、および二次メモリ９１８（例えば、データ保存装置）を備える。
【0069】
プロセッサ９０２は、マイクロプロセッサ、中央処理ユニットなどの１つまたは複数の汎用処理デバイスを表している。より具体的には、プロセッサ９０２は、複雑な命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、非常に長い命令ワード（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、また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得る。プロセッサ９０２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）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどの１つまたは複数の専用処理デバイスであってもよい。プロセッサ９０２は、本明細書に記載されている作業を実施するための処理論理９２６を実行するように構成される。
【0070】
コンピュータシステム９００はネットワークインターフェースデバイス９０８をさらに備え得る。コンピュータシステム９００は、ビデオディスプレイユニット９１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＤＣ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、または陰極線管（ＣＲＴ））、英数字入力デバイス９１２（例えば、キーボード）、カーソル制御デバイス９１４（例えば、マウス）、および信号生成デバイス９１６（例えば、スピーカ）も備え得る。
【0071】
二次メモリ９１８は、本明細書に記載されている方法または機能のうちの任意の１つまたは複数を具現化する命令の１つまたは複数のセット（例えば、ソフトウェア９２２）が保存されている機械アクセス可能保存媒体（または、より具体的にはコンピュータ読取り可能保存媒体）９３２を備え得る。ソフトウェア９２２は、コンピュータシステム９００によるその実行の間、メインメモリ９０４および／またはプロセッサ９０２の中に全部または少なくとも一部存在してもよく、メインメモリ９０４とプロセッサ９０２とは機械読取り可能保存媒体も構成する。ソフトウェア９２２は、さらにネットワークインターフェースデバイス９０８を介してネットワーク９２０によって送信または受信され得る。
【0072】
機械アクセス可能保存媒体９３２は単一の媒体となるように例示の実施形態で示されているが、「機械読取り可能保存媒体」という用語は、命令の１つまたは複数のセットを保存する単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中もしくは分散されたデータベース、ならびに／または、関連付けられたキャッシュおよびサーバ）を含むように理解されるべきである。「機械読取り可能保存媒体」という用語は、機械による実行のための命令のセットを保存または符号化することができ、機械に本開示の方法のうちの任意の１つまたは複数を実施させる任意の媒体を備えるように理解されるものでもある。したがって、「機械読取り可能保存媒体」という用語は、限定されることはないが、固体記憶装置、ならびに光学および磁気の媒体を含むように理解されるものである。
【0073】
本開示の実施形態によれば、機械アクセス可能保存媒体は、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施させる命令を保存している。方法は、集積回路を被覆かつ保護する層から成るマスクを半導体ウエハの上方に形成することを含む。次に、マスクは、能動的に焦点を合わせるレーザビームのレーザスクライビング処理でパターニングされ、パターニングされたマスクに間隙が設けられ、集積回路同士の間における半導体ウエハの領域が露出される。次に、半導体ウエハは、パターニングされたマスクにおける間隙を通じてプラズマエッチングされ、集積回路が個片化される。
【0074】
したがって、能動的に焦点を合わせるレーザビームおよびプラズマエッチング処理を用いるハイブリッドウエハダイシング手法が開示されている。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】