本發(fā)明涉及一種用于等離子切割形成工件一部分的類型的半導體襯底的設備，所述工件進一步包括在框架構(gòu)件上的載體片，其中，所述載體片承載半導體襯底。本發(fā)明還涉及等離子切割的相關(guān)方法。

背景技術(shù)：

半導體制造通常涉及在單個半導體晶圓上并行處理的大量硅芯片。一旦處理步驟完成，該晶圓就必須被切割成離散的芯片。然后將芯片連接，隨后封裝。傳統(tǒng)上，使用金剛石鋸沿晶圓上的劃線切割來執(zhí)行分割步驟。最近，在提供切割晶圓的新方法的方面有很多興趣。這些能夠增強性能并降低成本。一種這樣的方法是使用激光執(zhí)行晶圓的切割。一種替代方法是使用等離子蝕刻來切割晶圓。這具有以下方面的益處：使晶片邊緣損傷最小化，通過使用非常窄的劃線使晶圓表面的有效使用最大化，以及提供使用非正交劃線布局的選項。根據(jù)應用要求，等離子蝕刻能夠在削薄或研磨晶圓之前或之后進行。

提出硅晶圓用于在“框架和帶”載體上切割。圖7是這種布置的半示意圖，示出了具有由劃線72分隔開的離散芯片73的硅晶圓71。晶圓71通過粘合劑粘附到由環(huán)形框架環(huán)76保持的載體帶74上。等離子9用于在真空系統(tǒng)(未示出)中蝕刻暴露的劃線。晶圓71/載體帶74/框架76形成工件組件，該工件組件被放置在平臺75上。該平臺保持該工件、提供冷卻和可選的rf偏壓以輔助該蝕刻工藝。經(jīng)常，靜電卡盤(esc)用于改善晶圓和平臺之間的熱耦合。us8691702公開了一種基于esc的平臺組件，該基于esc的平臺組件能處理在框架上膠貼的晶片。提供升降機構(gòu)，該升降機構(gòu)使該工件上升以使它移動到平臺和從平臺處移出。提供與框架間隔開的框架蓋，該框架蓋保護該升降機構(gòu)和該框架。提供該框架蓋的延伸部或單獨的部件以保護該框架附近的帶。esc提供有合適的冷卻通道，以從卡盤中移除熱量。一個重要的考慮因素是在該工藝期間熱量的移除，以保持合適的工作溫度。載體帶特別具有過熱的危險。通常，載體帶由聚合物材料形成，諸如軟化點為約90℃的聚烯烴(po)、聚氯乙烯(pvc)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)。在實踐中，認為有必要的是在處理期間保持載體帶的溫度為80℃或更低，以避免對帶或帶上使用的丙烯酸粘合劑的損傷。因為該帶的厚度通常小于200微米，因此該帶的熱容量低，則熱失控(thermalrunaway)是恒定的風險。

出于經(jīng)濟原因，希望在保持工藝規(guī)格的同時盡可能快地切割晶片。這通常是通過在高rf功率下運行等離子蝕刻工具來增加在半導體晶片的劃線中的暴露材料來實現(xiàn)。使用高蝕刻速率方案增加了過熱的可能性。因此，強烈希望在等離子切割中實現(xiàn)高蝕刻速率以使生產(chǎn)量最大化，同時避免對工件的損傷，特別是避免對載體帶或相關(guān)的粘合劑的損傷。特別期望能夠保持載體帶的溫度為80℃或更低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明至少在其一些實施方式中解決了上述問題和需求。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于等離子切割形成工件一部分的類型的半導體襯底的設備，所述工件進一步包括在框架構(gòu)件上的載體片，其中，所述載體片承載半導體襯底。

所述設備包括：

腔室；

等離子產(chǎn)生裝置，所述等離子產(chǎn)生裝置被配置成在所述腔室內(nèi)產(chǎn)生適于切割所述半導體襯底的等離子；

工件支撐件，所述工件支撐件位于所述腔室中，用于通過與所述載體片接觸來支撐所述工件；

框架蓋元件，所述框架蓋元件被配置成在使用時接觸所述框架構(gòu)件，從而夾緊所述載體片以抵靠設置在所述腔室中的輔助元件。

所述輔助元件可以是所述工件支撐件。

所述輔助元件可以屏蔽環(huán)，所述屏蔽環(huán)設置在所述工件支撐件周圍。所述屏蔽環(huán)可以與所述腔室熱接觸。通常，所述屏蔽環(huán)可以與所述腔室的一個或多個內(nèi)壁熱接觸。

所述設備可以進一步包括熱屏蔽件，所述熱屏蔽件設置在所述框架蓋元件上以對所述框架蓋元件熱屏蔽所述等離子。

所述熱屏蔽件可以與框架蓋元件間隔開。所述熱屏蔽件可被支撐在所述輔助元件上。

所述熱屏蔽件可以與所述框架蓋元件接觸。通常，在這些實施方式中，希望使所述熱屏蔽件和所述框架蓋元件之間的熱接觸最小化。所述熱屏蔽件可以包括一個或多個突起，所述一個或多個突起接觸所述框架蓋元件。以這種方式能夠減少熱接觸。所述突起可以是任何合適的形式，例如銷(pin)、一個或多個脊(ridge)，或尖頭(pip)。

所述熱屏蔽件可以由陶瓷材料形成。所述陶瓷材料可以是氧化鋁。

在其它主要實施方式中，不存在對所述框架蓋元件熱屏蔽所述等離子的熱屏蔽件。

所述設備可以進一步包括至少一個夾具，所述夾具將夾緊力施加到所述框架蓋元件，以輔助所述框架蓋元件夾緊所述支撐片以抵靠所述輔助元件。所述至少一個夾具可以直接夾緊所述框架蓋元件，或者，如果存在所述熱屏蔽件，則所述至少一個夾具可以夾緊所述熱屏蔽件以抵靠所述框架蓋元件，以輔助夾緊所述載體片以抵靠所述輔助元件。所述至少一個夾具可被安裝在所述工件支撐件上。

所述框架蓋元件可以包括基本平坦的下表面，所述下表面在使用時接觸所述框架構(gòu)件。

所述框架蓋元件可以包括一個或多個突起，所述突起在使用時接觸所述框架構(gòu)件。所述突起可以是任何合適的形式，例如銷、一個或多個脊，或尖頭。所述輔助元件可以包括一個或多個開口，所述開口用于當在所述工件支撐件上不存在工件時接收所述框架蓋元件的所述突起。

所述設備可被配制成：當在所述工件支撐件上不存在工件時，所述框架蓋元件能與所述輔助元件熱接觸。

所述框架蓋元件可以由金屬或陶瓷材料形成。合適的金屬的實例是鋁。合適的陶瓷材料的實例是氧化鋁。

所述工件支撐件可以是靜電卡盤(esc)。esc可以是單極或雙極的esc。

所述設備可以進一步包括升降機構(gòu)，所述升降機構(gòu)用于降低和升高所述框架以與所述工件支撐件接觸和脫離接觸，并且用于降低和升高所述框架蓋元件與所述框架構(gòu)件和可選的所述工件支撐件接觸和脫離接觸。

可以提供與包括所述半導體襯底和在框架構(gòu)件上的載體片的工件結(jié)合的所述設備，其中，所述載體片支撐所述半導體襯底，所述工件支撐件通過與所述載體片接觸來支撐所述工件，而所述框架構(gòu)件被所述框架蓋元件夾緊。

所述工件支撐件可以包括工件支撐表面，所述工件支撐表面通過與載體片接觸來支撐所述工件。所述工件支撐表面具有周邊。所述框架構(gòu)件可以限定所述工件的周邊。所述工件的周邊可以完全位于所述工件支撐表面的周邊內(nèi)。

所述載體片可以包括由聚合物材料和可選的粘合劑形成的帶。所述聚合物材料可以是po、pvc或pet。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于等離子切割形成工件一部分的類型的半導體襯底的方法，所述工件進一步包括在框架構(gòu)件上的載體片，其中，所述載體片承載半導體襯底，所述方法包括以下步驟：

提供根據(jù)本發(fā)明的第一方面的設備；

通過使所述載體片與所述工件支撐件接觸來支撐所述工件；

通過使所述框架構(gòu)件與所述框架蓋元件接觸來夾緊所述載體片以抵靠所述輔助元件；以及

等離子切割所述半導體襯底。

所述工件支撐件可以包括工件支撐表面，所述工件支撐表面通過與載體片接觸來支撐所述工件。所述工件支撐表面具有周邊。所述框架構(gòu)件可以限定所述工件的周邊。所述工件的周邊可以完全位于所述工件支撐表面的周邊內(nèi)。

所述工件支撐件可以是靜電卡盤，并且所述靜電卡盤接觸載體膜的一部分可以是基本平坦且無特征部的上表面。

所述工件支撐件可以是用作所述輔助元件的靜電卡盤，其中，所述靜電卡盤提供作用在所述框架構(gòu)件上的附加靜電夾緊力。

在等離子切割所述半導體襯底的步驟完成之后，可以從所述腔室中移除所述工件，并且可以使所述框架蓋元件與所述工件支撐件熱接觸。

雖然上文已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是它延伸至上文或者下面的說明書、附圖或權(quán)利要求書中所陳述特征的任何發(fā)明組合。例如，關(guān)于本發(fā)明的第一方面所描述的任何特征被認為也在關(guān)于本發(fā)明的第二方面中公開。

附圖說明

將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的設備和方法的實施方式，其中：

圖1安裝在具有附加熱屏蔽件的真空處理腔室中的半導體襯底的橫截面圖；

圖2是在連續(xù)的等離子處理之間發(fā)生的冷卻階段期間的真空處理腔室(來自圖1)的橫截面圖；

圖3是安裝在夾緊銷用于將環(huán)形框架夾緊到切割帶的真空處理腔室中的半導體襯底的橫截面圖；

圖4是在連續(xù)的等離子處理之間發(fā)生的冷卻階段期間的真空處理腔室(來自圖3)的橫截面圖，其中夾緊銷降低到esc中的凹槽中；

圖5是熱屏蔽件優(yōu)化設計在其降低位置的橫截面圖；

圖6是熱屏蔽件優(yōu)化設計在其升高位置的橫截面圖；并且

圖7示出了包括在帶和框架載體上支撐的晶圓的工件的等離子切割。

具體實施方式

本發(fā)明的第一實施方式示出于圖1中。半導體襯底11包括劃線12和離散的半導體芯片13。半導體襯底11通常由硅構(gòu)成，然而，可以使用砷化鎵和其它第iii族～第v族半導體。半導體襯底11被粘附到切割帶14上，切割帶14位于靜電卡盤15的頂部。環(huán)形框架16位于切割帶14的頂部，使得切割帶14被固定在環(huán)形框架16和靜電卡盤15之間。半導體襯底11被設計成在環(huán)形框架16的定位中適應一定程度的非同心度，通常為±3mm。框架組件17包括半導體襯底11、切割帶14和環(huán)形框架16。切割帶14通常由聚烯烴、聚(氯乙烯)或聚(對苯二甲酸乙二醇酯)組成。環(huán)形框架16通常由不銹鋼或塑料構(gòu)成?？蚣芙M件17和靜電卡盤15的表面積被選擇成：使得靜電卡盤15延伸超過環(huán)形框架16的直徑并且含有冷卻劑氣體通過的內(nèi)部冷卻通道18。高電壓可被施加到靜電卡盤15，以向框架組件17提供第一夾緊力。靜電夾緊機制能夠在框架組件17和靜電卡盤15之間存在良好的熱接觸。此外，靜電卡盤15不含在環(huán)形框架16的直徑內(nèi)的任何表面特征部，以便使在框架組件17和靜電卡盤15之間的熱接觸最大。在框架組件17和靜電卡盤15之間的良好熱接觸有助于在等離子處理期間保持框架組件17冷卻，并防止切割帶14的熱老化。通過使用框架蓋110，屏蔽環(huán)形框架16以免直接暴露于等離子19。

在本發(fā)明的一個實施方式中，框架蓋110與環(huán)形框架16熱接觸良好。通過使用熱屏蔽件111可以為框架蓋110提供針對等離子19的額外保護。如果采用熱屏蔽件111，則框架蓋110由導熱性高的材料例如鋁組成。然而，如果不使用熱屏蔽件111，則框架蓋110將與等離子19直接接觸，并且優(yōu)選導熱性低的材料，諸如氧化鋁或其它陶瓷材料。熱屏蔽件111通常由導熱性差的材料例如氧化鋁或其他陶瓷材料組成。熱屏蔽件111和框架蓋110之間的接觸部112最小或不存在，以使熱屏蔽件111和框架蓋110之間的熱路徑最小化。因此，等離子19直接加熱熱屏蔽件111，但是熱量不會朝向框架組件17滲透。環(huán)形框架16、框架蓋110和熱屏蔽件111的重量提供了切割帶14到靜電卡盤15的第二夾緊機制。第二夾緊機制也可以通過使用主動夾緊力來實現(xiàn)。主動夾緊力可以通過使用平臺安裝及稱重的夾具或其它夾緊裝置來實現(xiàn)。主動夾緊力可以直接施加到熱屏蔽件111、框架蓋110、環(huán)形框架16或其組合，以便獲得切割帶14到靜電卡盤15的第二夾緊機制。如圖2所示，在等離子處理完成并且冷卻階段開始之后，從真空處理腔室113中移除框架組件17。在連續(xù)的等離子處理開始之前冷卻框架蓋110。通過降低框架蓋110來實現(xiàn)冷卻效果，使得在框架蓋110和靜電卡盤15之間具有大的接觸面積?？蚣苌w110由導熱性高的材料例如鋁組成，并且與靜電卡盤15形成良好的熱接觸。在框架蓋110和靜電卡盤15之間良好的熱接觸使得熱量能夠容易地從框架蓋110中耗散并且能夠有效冷卻框架蓋110。

在本發(fā)明的第二實施方式中，通過使用如圖3所示的夾緊銷30，從上方到靜電卡盤35機械地夾緊框架組件17。夾持銷30是起始于框架蓋31下側(cè)的突起，并且在框架蓋31和環(huán)形框架16之間形成差的熱接觸?？蚣苌w31可以提供有以熱屏蔽件111的方式針對等離子19的額外保護。如果采用熱屏蔽件111，則框架蓋31由導熱性高的材料例如鋁組成。然而，如果不使用熱屏蔽件111，則框架蓋31將與等離子19直接接觸，并且優(yōu)選導熱性低的材料，諸如氧化鋁或其它陶瓷材料。

如圖4所示，在等離子處理完成并且冷卻階段開始之后，從真空處理腔室113中移除框架組件17。在連續(xù)的等離子處理開始之前冷卻框架蓋31。通過降低框架蓋31來實現(xiàn)冷卻效果，使得其與經(jīng)熱調(diào)節(jié)的靜電卡盤35直接接觸。在本發(fā)明的這個實施方式中，夾緊銷30插入到位于靜電卡盤35中的互補凹槽32中。這確保了在框架蓋31和靜電卡盤35之間高的接觸面積和良好的熱接觸，以在冷卻階段期間有效冷卻框架蓋31。

在本發(fā)明的第三實施方式中，環(huán)形框架16直接位于屏蔽環(huán)50的頂部。屏蔽環(huán)50是圍繞靜電卡盤55的環(huán)狀部件。如圖5所示，通過使用框架蓋51和熱屏蔽件52來提供針對等離子19的熱保護。屏蔽環(huán)50通常由導熱性高的材料例如鋁組成，并且與真空處理腔室53的壁保持接觸。使真空處理腔室53的壁保持在合適的溫度，通常為約55℃。熱屏蔽件52為框架蓋51提供熱保護。熱屏蔽52僅僅擱置在屏蔽環(huán)50上，并且在等離子處理期間不接觸框架蓋51。熱屏蔽件52經(jīng)由一系列等距分散的突起諸如尖頭54而與屏蔽環(huán)50接觸。熱屏蔽件52可以包括帶狀蓋56形式的延伸部，以保護切割帶14。帶狀蓋通常由導熱性差的材料例如氧化鋁或其他陶瓷材料組成。熱屏蔽件52和帶狀蓋56在等離子19視線的直線上，并且可達到超過150℃的溫度。熱屏蔽件52和帶狀蓋56吸收來自等離子19的熱輻射，但是由于突起54與屏蔽環(huán)50的不良熱接觸，熱量不容易傳遞到屏蔽環(huán)50。這有助于使熱屏蔽件52和帶狀蓋56保持高溫。熱屏蔽件52和帶狀蓋56形成熱屏蔽，從而使得框架蓋51比現(xiàn)有技術(shù)的設計更涼。然后相對涼的框架蓋51還形成圍繞框架16的熱屏蔽件。這保護框架16免受來自熱屏蔽件52和帶狀蓋56的輻射和對流的熱量傳遞。有利地，熱屏蔽件52和帶狀蓋56的高溫防止特定沉積物的積聚，這增加了在清潔過程期間的可用壽命?？蚣苌w51經(jīng)由一系列等距離分散的突起諸如尖頭57而與環(huán)形框架16接觸，這些突起起到將環(huán)形框架16機械地夾緊到屏蔽環(huán)50的作用。機械夾緊力可以是框架蓋51的重量的結(jié)果，或者可以采用額外的夾緊力。突起57和環(huán)形框架16之間的接觸面積最小，這導致差的熱接觸。相對涼的框架蓋51與突起57和框架16之間差的熱接觸的組合意味著：能夠使用塑料框架而沒有顯著的損傷風險。也可以使用金屬框架。

為了從真空處理腔室113中移除框架組件17，使用升降銷(liftingpin)60升高環(huán)形框架16和框架蓋51。圖6示出了升降銷60處于升高位置的真空處理腔室的橫截面圖。通過使用距離分散的突起諸如尖頭61，來保持熱屏蔽件52和框架蓋51之間的差的熱接觸。突起61的最小接觸面積使熱屏蔽件52到框架蓋51的散熱最小化。每組突起54和57具有用于插入它們的相應凹槽，這能夠在使用升降銷時使框架蓋51、熱屏蔽件52和屏蔽環(huán)50自對準。