一种用于切割半导体基板的系统技术方案

公开了一种用于切割半导体基板的系统，所述半导体基板包含数个IC，所述系统包含集群工具，集群工具包括：等离子体蚀刻腔室；机器手传送腔室，所述机器手传送腔室耦接至所述等离子体蚀刻腔室；以及湿工艺模块，所述湿工艺模块耦接至所述机器手传送腔室。所述系统还包含：激光划线模块，所述激光划线模块用于图案化遮罩并暴露所述基板介于所述IC间的区域，所述遮罩包含水溶性材料层；以及工厂介面，所述工厂介面耦接至所述集群工具的所述机器手传送腔室并耦接至所述激光划线模块，其中通过所述工厂介面在所述集群工具和所述激光划线模块之间传送半导体晶片。

System for cutting semiconductor substrate

A system for cutting semiconductor substrate is disclosed, wherein the semiconductor substrate comprises a plurality of IC, the system includes a cluster tool, a cluster tool includes a plasma etching chamber; the machine hand transfer chamber, the machine hand transfer chamber coupled to the plasma etching chamber; and the wet wet process module. The process module is coupled to the machine hand transfer chamber. The system also includes: laser scribing module, the laser scribing module for exposing the substrate and patterned mask between the IC area, the mask includes a water soluble material layer; and the factory interface, the factory interface is coupled to the cluster tool of the machine hand and transfer chamber coupled to the laser marking module, which transmits through the semiconductor wafer factory interface between the cluster tool and the laser scribing module.

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2012年5月25日的、申请号为“201280026607.6”的、专利技术名称为“通过激光与等离子体蚀刻的基板切割所用的水溶性遮罩”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术的实施例属于半导体工艺的领域，且详言之，本专利技术是关于切割基板的遮罩方法，各个基板上具有IC。
技术介绍
在半导体基板工艺中，IC形成在基板(亦称为晶片)上，通常基板是由硅或其他半导体材料所构成。一般而言，利用各种半导体、导体或绝缘材料的薄膜层来形成IC。使用各种已知工艺使这些材料经掺杂、沉积及蚀刻，以在同一块基板上同时形成数个IC，诸如内存装置、逻辑装置、光伏装置等。在形成装置之后，将基板安装至诸如附着膜的支撑构件上，支撑构件延伸横跨膜框架，且基板经“切割(diced)”以将各个个别装置或“晶粒”彼此分离藉以供封装等。就现今而言，划线与锯切是两个最普及的切割技术。就划线而言，具有钻石尖端(diamond tipped)的划线器沿着预先形成的刻划线横跨基板表面移动。通过施加压力(例如，使用辊)，使基板沿着刻划线而分离。就锯切而言，具有钻石尖端的锯子沿着街道(street)切开基板。就单分薄基板(例如，单分50-150μms(μm)厚的块体硅)而言，常规的方法仅能产出不良的工艺品质。当从薄基板单分晶粒时可能会面临的一些挑战，包括形成微裂缝(microcrack)、在不同层之间的剥离(delamination)、无机介电层的剥落(chipping)、保持严格的切口宽度控制、或控制剥蚀深度控制的精确度。亦设想过等离子体切割的使用，然而用于图案化光阻的标准平版印刷术操作可能使执行成本过高。另一可能阻碍等离子体切割的实施的限制在于沿着街道(street)切割常见金属(例如，铜)的等离子体工艺可能会产生生产问题或产量限制。最后，特别(但不限定)取决于基板的厚度与上表面形貌、等离子体蚀刻的选择性以及基板的上表面上存有的材料所需，等离子体切割工艺的遮罩可能会产生问题。
技术实现思路
本专利技术实施例包括遮罩半导体基板的方法，用于包括激光划线及等离子体蚀刻两者的混合切割工艺。在一实施例中，切割具有数个IC的半导体基板的方法包括以下步骤：在半导体基板上形成遮罩，遮罩包括水溶性材料，水溶性材料覆盖并保护IC。利用激光划线工艺将遮罩图案化，藉以提供具有间隙的图案化遮罩，而暴露基板介于IC之间的区域。随后，经由图案化遮罩中的间隙对基板进行等离子体蚀刻，藉以将IC单分成晶片。在另一实施例中，用于切割半导体基板的系统包括：耦接至相同平台的飞秒激光、等离子体蚀刻腔室以及湿站(wet station)。在另一实施例中，一种切割具有数个IC的基板的方法包括以下步骤：在硅基板的前侧上形成聚乙烯醇(PVA)的水溶性遮罩层。遮罩覆盖并保护设置在基板的前侧上的IC。IC包括具有凸块的铜凸起上表面，凸块由诸如聚酰亚胺(PI)的钝化层所围绕。在凸块与钝化层下方的次表面(subsurface)薄膜包括低κ层间介电(ILD)层以及铜互连层。利用飞秒激光划线工艺来图案化水溶性材料、钝化层以及次表面薄膜，藉以暴露硅基板介于IC之间的区域。利用深硅等离子体蚀刻工艺经由间隙来蚀刻硅基板，藉以单分IC，且随后在水中洗去PVA层。附图说明本专利技术实施例通过附图的范例来说明，但并非受限于附图，其中：图1为例示根据本专利技术实施例的混合激光剥蚀-等离子体蚀刻单分方法的流程图。图2A为例示根据本专利技术实施例将水溶性遮罩层旋转涂布至待切割基板上的方法的流程图。图2B为例示根据本专利技术实施例将水溶性遮罩层施加至待切割基板的干膜叠层方法的流程图。图3A为例示根据本专利技术实施例在晶片薄化之前将水溶性遮罩层施加至待切割基板的方法的流程图。图3B为例示根据本专利技术实施例在晶片薄化之后将水溶性遮罩层施加至待切割基板的方法的流程图。图4A为例示根据本专利技术实施例包括数个IC的半导体基板的截面图，对应图1所述的切割方法的操作102。图4B为例示根据本专利技术实施例包括数个IC的半导体基板的截面图，对应图1所述的切割方法的操作103。图4C为例示根据本专利技术实施例包括数个IC的半导体基板的截面图，对应图1所述的切割方法的操作105。图4D为例示根据本专利技术实施例包括数个IC的半导体基板的截面图，对应图1所述的切割方法的操作107。图5为例示根据本专利技术实施例将水溶性遮罩施加至包括数个IC的基板的上表面与次表面薄膜上的截面图。图6为例示根据本专利技术实施例利用遮罩移除所用的整合湿站进行激光与等离子体切割基板的工具布局的方块图。图7为例示根据本专利技术实施例示例性计算机系统的方块图，示例性计算机系统控制本文所述遮罩、激光划线、等离子体切割方法的一个或多个操作的自动执行。具体实施方式本专利技术描述了切割基板的方法，各个基板上具有数个IC。在下列的描述中，为例示性描述本专利技术实施例而阐述了诸多特定的细节，例如飞秒激光划线及深硅等离子体蚀刻的情况。然而，显而易见地，本领域的普通技术人员可在没有这些特定细节的情况下实现本专利技术实施例。在其他情况下，为避免不必要的混淆本专利技术实施例，并未描述诸如IC制造、基板薄化、贴胶(taping)等已知方面。本说明书通篇所指的“一实施例”表示，连结实施例所描述的特定特征、结构、材料或特性是包括在本专利技术的至少一实施例中。因此，在说明书通篇出现多次的“在一实施例中”的词并非必须参照至本专利技术的同一实施例。进一步言之，可以任何适当的方式结合一个或多个实施例中的特定特征、结构、材料或特性。再者，应了解在附图中所示的各种示例性实施例仅为例示性质，且不须按比例绘制。在本文使用术语“耦接”及“连接”以及其他类似用语来描述部件之间的结构关系。应了解，这些术语并非意指部件彼此之间为同义词。更明确地说，在特定实施例中，可使用“连接”表示两个或两个以上个元件彼此之间为直接实体接触或电性接触。可使用“耦接”表示两个或两个以上个元件彼此之间为直接或间接(具有其他中介(intervening)元件介于两个或两个以上个元件之间)实体接触或电性接触，及/或两个或两个以上个元件彼此协同(co-operate)或交互作用(例如，为一因果关系)。本文所使用的术语“之上(over)”、“之下(under)”、“介于(between)”以及“上(on)”代表一材料层相对于其他材料层的相对位置。因此，例如，设置在另一层之上或之下的一层可直接接触另一层或具有一个或多个中介层。再者，设置于两层之间的一层可直接接触这两个层或可具有一个或多个中介层。相对地，位于第二层“上”的第一层与该第二层接触。除此之外，在不考量基板的绝对定向的情况下，假定相对于基板实行操作而提供一层相对于其他层的相对位置。一般而言，涉及初始激光划线及后续等离子体蚀刻的混合基板或基板切割工艺于单分晶粒时使用水溶性遮罩。可使用激光划线工艺干净地移除未图案化(亦即，毯覆(blanket))遮罩层、钝化层、以及次表面薄膜装置层。随后，可在暴露基板或基板部分剥蚀之后终止激光蚀刻工艺。随后，可采用混合切割工艺的等离子体蚀刻部分蚀穿整块基板(例如穿过整块单晶硅)，藉以单分或切割晶片。根据本专利技术的一实施例，使用飞秒激光划线与等离子体蚀刻的结合将半导体基板切割成个别或单一的IC。在一实施例中，飞秒激光划线是实质上(若非完全)非本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于切割半导体基板的系统，所述半导体基板包含数个IC，所述系统包含：集群工具，包括：等离子体蚀刻腔室；机器手传送腔室，所述机器手传送腔室耦接至所述等离子体蚀刻腔室；以及湿工艺模块，所述湿工艺模块耦接至所述机器手传送腔室；激光划线模块，所述激光划线模块用于图案化遮罩并暴露所述基板介于所述IC间的区域，所述遮罩包含水溶性材料层；以及工厂介面，所述工厂介面耦接至所述集群工具的所述机器手传送腔室并耦接至所述激光划线模块，其中通过所述工厂介面在所述集群工具和所述激光划线模块之间传送半导体晶片。

【技术特征摘要】
2011.06.15 US 13/160,8911.一种用于切割半导体基板的系统，所述半导体基板包含数个IC，所述系统包含：集群工具，包括：等离子体蚀刻腔室；机器手传送腔室，所述机器手传送腔室耦接至所述等离子体蚀刻腔室；以及湿工艺模块，所述湿工艺模块耦接至所述机器手传送腔室；激光划线模块，所述激光划线模块用于图案化遮罩并暴露所述基板介于所述IC间的区域，所述遮罩包含水溶性材料层；以及工厂介面，所述工厂介面耦接至所述集群工具的所述机器手传送腔室并耦接至所述激光划线模块，其中通过所述工厂介面在所述集群工具和所述激光划线模块之间传送半导体晶片。2.如权利要求1所述的系统，其中所述湿工艺模块包括加压水喷流。3.如权利要求1所述的系统，其中所述激光划线包含具有小于或等于530纳米的波长与小于或等于500飞秒的脉冲宽度的飞秒激光。4.如权利要求1所述的系统，进一步包含：旋转涂布器，所述旋转涂布器将所述水溶性材料的水溶液施加至所述基板上；以及加热板，所述加热板将所述水溶液干燥为所述水溶性材料。5.如权利要求1所述的系统，进一步包含：真空胶带模块，所述真空胶带模块耦接至所述机器手传送腔室以将所述水溶性材料的干膜层叠在所述基板上。6.如权利要求1所述的系统，其中所述等离子体蚀刻腔室耦接至SF6并且耦接至C4F8与C4F6中的至少一者。7.一种用于切割半导体基板的系统，所述半导体基板包含数个IC，所述系统包含：集群工具，包括：旋转涂布器或真空胶带模块中的一者，所述旋转涂布器将水溶性材料的水溶液施加至所述基板上，所述真空胶带模块将所述水溶性材料的干膜层叠在所述基板上；等离子体蚀刻腔室，所述等离子体蚀刻腔室通过对所述基板进行等离子体蚀刻来单分IC；以及机器手传送腔室，所述机器手传送腔室用于将激光划线基板从激光划线模块传送至等离子体蚀刻模块，所述机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：WS·类，S·辛格，M·R·亚拉曼希里，B·伊顿，A·库玛，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US