(57)【要約】  閉ループエッチング制御システムは、自発的エッチャントに対するシリコンワークピースの露出を制御する。このシステムは、シリコンワークピースに対応する計測情報に基づいてシリコンワークピースから除去される材料の量を決定する。除去される材料の質量が計算され、シリコンワークピースが自発的エッチャントに露出されて材料が除去される。システムは、自発的エッチャントへのシリコンワークピースの露出によって生じるシリコンワークピースの質量の変化をモニタリングして、シリコンワークピースからの材料の除去が完了した時点を測定する。シリコンワークピースの質量の変化が材料の除去が完了したことを示す場合に、自発的エッチャントへのシリコンワークピースの露出が停止される。【選択図】図１
2014504456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンワークピースの自発的エッチャントへの露出に対する閉ループ制御を行う方法であって、
前記シリコンワークピースから除去される材料の量を測定し、該記材料の量は前記シリコンワークピースに対応した測定情報に基づいて測定され、
前記シリコンワークピースから除去される前記材料の質量を算出し、
前記シリコンワークピースを前記自発的エッチャントに露出させて前記シリコンワークピースから前記材料を除去し、
前記自発的エッチャントへの前記シリコンワークピースの露出によって生じる前記シリコンワークピースの質量の変化をモニタリングして前記シリコンワークピースからの前記材料の除去が完了した時点を測定し、
前記シリコンワークピースの質量の変化が前記シリコンワークピースからの前記材料の除去が完了したことを示す場合に前記自発的エッチャントへの前記シリコンワークピースの露出を停止する、
方法。
【請求項２】
前記シリコンワークピースは、熱影響部のある側壁を有する複数のダイを含み、前記側壁が前記自発的エッチャントに露出されて前記熱影響部が除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シリコンワークピースはシリコン基板を含んでおり、前記測定情報が前記シリコン基板の厚さ測定値に対応し、さらに、前記シリコンワークピースから除去される前記材料の体積を算出する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記露出において、前記シリコンワークピースを前記自発的エッチャントに周期的に露出する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
さらに、前記シリコンワークピースを前記自発的エッチャントに露出するサイクルの間に前記シリコンワークピースをパージガスに露出する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
さらに、前記シリコンワークピースを前記自発的エッチャントに露出するサイクルのうち少なくとも２つのサイクルの間に静的状態にして前記シリコンワークピースの質量の正確な測定を可能にする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
さらに、
前記測定情報に基づいて、前記材料を除去するために前記シリコンワークピースを前記自発的エッチャントに露出する時間を推測し、
前記シリコンワークピースの質量の変化のモニタリングに基づいて、前記推測された時間を更新する、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記シリコンワークピースが前記自発的エッチャントに露出されてマイクロ電気機械マシンが形成され、前記測定情報は、前記マイクロ電気機械マシンの少なくとも一部を形成するために除去される前記材料の体積の算出を表している、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
さらに、
複数のエッチングレシピに従って複数のテストシリコンワークピースを加工し、
前記複数のテストシリコンワークピースの加工中に生じた質量測定情報を解析して前記複数のエッチングレシピの処理効率を測定する、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
閉ループシリコンエッチング制御システムであって、
内部にシリコンワークピースが配置され、前記シリコンワークピースを自発的エッチャントに露出させて前記シリコンワークピースから材料を除去するためのエッチングチャンバと、
エッチングプロセス中に前記エッチングチャンバへの前記自発的エッチャントの供給を制御可能なエッチングコントローラであって、前記シリコンワークピースに対応する測定情報であって前記エッチングコントローラが前記シリコンワークピースから除去される前記材料の量を測定できるようにする測定情報を前記エッチングプロセスの前に受信するように構成されたエッチングコントローラと、
前記エッチングコントローラと作用的に関連付けられるとともに前記エッチングチャンバの中に配置され、前記エッチングプロセス中に前記シリコンワークピースの質量を測定する質量測定装置と、
を備え、前記質量測定装置は、前記シリコンワークピースの質量測定値を表す質量測定情報を生成して前記エッチングコントローラに送ることが可能になっており、前記エッチングコントローラは、前記質量測定情報を用いて前記シリコンワークピースの質量の変化が前記シリコンワークピースからの前記材料の除去が完了したことを示す時点を測定し、シリコンワークピースからの前記材料の除去が完了したときに前記自発的エッチャントの前記供給を停止する、
閉ループシリコンエッチング制御システム。
【請求項１１】
前記シリコンワークピースは、該シリコンワークピースのダイシング中に生じた熱影響部をもつ側壁を有する複数のダイを含んでおり、前記シリコンエッチング制御システムは、前記ダイの側壁をエッチングして前記熱影響部を除去するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記シリコンワークピースは、ある厚さのシリコン基板を含んでおり、前記測定情報は、前記シリコン基板の厚さ測定値を表しており、前記エッチングコントローラが前記熱影響部の体積を測定できるようにするものである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記測定情報は、前記エッチングコントローラが前記材料を除去するために前記シリコンワークピースを前記自発的エッチャントに露出する時間を推測できるようにするものであり、前記エッチングコントローラは、前記質量測定情報に基づいて前記推測された時間を更新するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記シリコンエッチング制御システムは、前記シリコンワークピースにマイクロ電気機械マシンを形成するように構成されており、前記測定情報は、前記マイクロ電気機械マシンを形成するために除去する前記材料の体積の算出を表している、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記質量測定装置は約１ｍｇ以上の精度によって特徴付けられる、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記エッチングコントローラは、エッチングプロセス中に前記シリコンワークピースの質量の正確な測定を可能にするために前記エッチングチャンバへの前記自発的エッチャントの供給が一時的に停止される静的状態に複数回至るように構成されており、前記質量測定装置は前記シリコンワークピースの質量を測定可能となっており、前記エッチングコントローラは前記静的状態中に前記質量測定情報を受信するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記シリコンワークピースはシリコン基板を含み、前記測定情報は前記シリコン基板の測定された厚さに対応し、さらに、前記シリコン基板の厚さを測定し、前記測定情報を生成可能な厚さ測定装置を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
所定の厚さのシリコン基板を含むシリコンワークピースから生成されるシリコンダイのエッチング時間を決定する方法であって、
テストシリコンワークピースのテストシリコン基板の厚さを示す厚さ測定情報を受信し、前記テストシリコン基板が切断されて、側壁を有する複数のテストシリコンダイが形成され、前記テストシリコン基板の厚さは前記シリコン基板の前記所定の厚さに対応し、
前記テストシリコンワークピースを自発的エッチャントに露出させて前記テストシリコンダイの前記側壁をエッチングし、前記テストシリコンワークピースは、テストエッチング時間にわたって前記自発的エッチャントに露出され、
前記露出後に前記テストシリコンワークピースのテストシリコンダイの曲げ強度をテストして、前記テストシリコンダイの曲げ強度、前記テストシリコン基板の厚さ、及び前記テスト露出時間を示すデータサンプルを生成し、
前記データサンプルを用いて前記シリコンワークピースの次の加工に用いられる前記エッチング時間を決定する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、シリコンワークピースのエッチングに関するものであり、より詳細には、自発的エッチャントへのシリコンワークピースの露出を制御する閉ループ制御システムに関するものであるが、これに限定されるわけではない。
【背景技術】
【０００２】
半導体製作の一例においては、シリコンウェハのようなシリコンワークピース上に複数の素子が形成される。そして、これらの複数の素子は、水平ダイスレーン及び垂直ダイスレーンに沿って互いに分離され、分離したダイを形成する。素子は、レーザダイシング、ソーダイシング、レーザスクライビング、機械的スクライビング、研削前ダイシング（dice-before-grind）、及びエッチングのような様々なダイシング技術を用いて分離することができる。ダイシング技術によっては、ダイの側壁に欠陥が生じ、ダイの強度を低下させる応力がダイのエッジ及び角部に沿って生じる。ダイが十分に強くない場合には、取り扱い中に壊れるか、そうでなければ欠陥のあるものとなる可能性がある。
【０００３】
米国特許出願公開公報第２００９／０１９１６９０号では、レーザビーム又はダイシングソーを用いて半導体ウェハを完全に又は部分的に切断することによってダイが形成されるダイシングシステム及び方法が説明されている。ダイの側壁がダイシング中又はダイシング後にＸｅＦ2のような自発的エッチャントに露出され、側壁を滑らかにして側壁が強化される。米国特許出願公開公報第２００９／０１９１６９０号で述べられたシステム及び方法は、加工されるウェハが所定の厚さを有するという前提でエッチングパラメータが設定される開ループエッチングシステム及び方法である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態によれば、自発的エッチャントに対するシリコンワークピースの露出が閉ループエッチング制御システムによって制御される。システムは、シリコンワークピースに対応する測定情報に基づいて、シリコンワークピースから除去されるべき材料の量を決定する。システムは、シリコンワークピースから除去されるべき材料の量の質量を算出する。シリコンワークピースが自発的エッチャントに露出され、シリコンワークピースから材料が除去される。システムは、シリコンワークピースを自発的エッチャントに露出することによって生じるシリコンワークピースの質量の変化をモニタリングし、当該量の材料がシリコンワークピースから除去された時点を測定する。シリコンワークピースの質量の変化が当該量の材料がシリコンワークピースから除去されたことを示している場合には、自発的エッチャントに対するシリコンワークピースの露出を終了する。
【０００５】
さらなる態様及び利点は、添付図面を参照して述べられる以下の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、一実施形態における閉ループシリコンエッチング制御システムのブロック図である。
【図２】図２は、一実施形態における、図１の制御システムの厚さ測定装置の側立面図である。
【図３】図３は、他の実施形態における厚さ測定装置の側立面図である。
【図４ａ】図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃは、異なる実施形態における、静的状態を含むエッチングプロセスのプロセスフロー図である。
【図４ｂ】図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃは、異なる実施形態における、静的状態を含むエッチングプロセスのプロセスフロー図である。
【図４ｃ】図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃは、異なる実施形態における、静的状態を含むエッチングプロセスのプロセスフロー図である。
【図５】図５は、図１のシステムによる加工に関するダイシングされたシリコンワークピースの上平面図である。
【図６ａ】図６ａ及び図６ｂは、図５のワークピースのシリコンダイの熱影響部を示す上部等角図及び側断面図である。
【図６ｂ】図６ａ及び図６ｂは、図５のワークピースのシリコンダイの熱影響部を示す上部等角図及び側断面図である。
【図７】図７は、異なる厚さのシリコンワークピースに関する、エッチャント露出時間に対するダイの側壁から除去された材料の量に対応する３つのプロットを示すグラフである。
【図８】図８は、図１のシステムのエッチングチャンバの側断面図である。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【０００７】
図１は、一実施形態における、シリコンウェハのようなシリコンワークピース１０５から材料を除去するための閉ループシリコンエッチング制御システム１００のブロック図である。システム１００は、シリコンダイシング及びマイクロ電気機械マシン（ＭＥＭＳ）の形成のような種々の半導体加工用途に用いることができるが、これに限定されるものではない。システム１００は、制御ライン１１５，１２０を介して、エッチャント供給部１２５及びパージ供給部１３０からワークピース１０５が配置されるエッチングチャンバ１３５に至る流体の流れ（例えば気体や液体）を制御するエッチングコントローラ１１０を含んでいる。エッチングコントローラ１１０は、１つ以上のハードウェア回路及びソフトウェアコンポーネント（例えば、ソフトウェアルーチンや関数、オブジェクト）を含んでもよい。エッチングコントローラ１１０は、ワークピース１０５に対する所望のエッチングを達成するために適切にエッチングコントローラ１１０がエッチャント及びパージ流体の供給を制御できるようにする種々の形態の情報を格納するメモリ１３７を含んでいる。好ましくは、エッチャント供給部１２５は、外部エネルギー源を必要とすることなくシリコンと自発的に反応する自発的エッチャントガスを収容する。一例では、この自発的エッチャントガスはＸｅＦ2である。エッチャント供給部１２５はＸｅＦ2ガスを収容するものとして説明したが、シリコンをエッチングするものであれば任意の適切なガス又は液体をエッチャント供給部１２５の中に収容することができる。適切なエッチャントの他の例としては、Ｆ2、Ｃｌ2、ＨＣｌ、及びＨＢｒのようなハロゲン化物又は水素化合物が挙げられる。パージ供給部１３０は、シリコンに対して不活性なガスを収容する。一例では、この不活性ガスは窒素ガスである。
【０００８】
エッチングコントローラ１１０は、ワークピース１０５用のエッチングレシピを構成する種々のエッチングプロセスパラメータを制御する。これらのエッチングプロセスパラメータには、エッチングチャンバ１３５の圧力、エッチャント及びパージ流体の流量、エッチャント及びパージ流体がエッチングチャンバ１３５に供給されるサイクルの数、エッチャント及びパージ流体の各サイクルの持続時間、チャンバ１３５の温度、ワークピース１０５の温度、及びエッチング前のチャンバ１３５の初期圧力が含まれる。好ましくは、エッチャント及びパージ流体は、エッチングプロセス中にエッチングチャンバ１３５に交互にかつ周期的に（例えば、エッチングサイクル、パージサイクル、エッチングサイクル、パージサイクルのように）供給される。あるいは、エッチャントは、エッチングプロセス中にエッチングチャンバ１３５に連続的に供給されてもよい。場合によっては、エッチャントをエッチングチャンバ１３５に周期的に供給することにより、より多くのエッチャントがワークピース１０５と反応し、無駄になるエッチャントがより少なくなり、効率が高まる。エッチャントを複数サイクルで供給するのに対して、エッチャントをエッチングチャンバ１３５に連続的に供給すれば、ワークピース１０５から所望量の材料を除去するためのエッチング持続時間を短縮できる可能性があるが、より多くのエッチャントが無駄になる傾向がある。
【０００９】
また、システム１００は、測定情報１４５をエッチングコントローラ１１０に通信する測定ツール１４０を含んでいる。あるいは、測定情報１４５を測定ツール１４０で生成し、（例えば、ディスプレイを介して）オペレータに通信し、オペレータがこれに対応して入力装置（例えば、キーボード）を介して測定情報１４５をエッチングコントローラ１１０に供給することも可能である。スタンドアロン型のエッチング加工ステーションにおけるシステム１００の他のコンポーネントと測定ツール１４０を一体化してもよく、あるいはシステム１００の他のコンポーネントと分離された処理ステーション上に測定ツール１４０を置いてもよい。一例では、ワークピース１０５がエッチングチャンバ１３５の内部にある場合に、エッチングチャンバ１３５の内部又はその近傍に測定ツール１４０が配置され、ワークピース１０５が測定される。他の例では、ワークピース１０５がエッチングチャンバ１３５内で位置決めされる前にワークピース１０５を測定するように測定ツール１４０が位置決めされる。他の例では、エッチング前にワークピース１０５を加工するステーション（例えばレーザ加工ステーション）に測定ツール１４０が置かれる。
【００１０】
測定ツール１４０は、ワークピース１０５の１以上の特徴を測定し、測定情報１４５を生成する。例えば、測定ツール１４０は、ワークピース１０５の１以上の寸法を測定する。一例では、測定ツール１４０は、図２に示すようにワークピース１０５の１以上の部位の厚さを測定する厚さ測定装置１４８を含んでいる。厚さ測定装置１４８は、接触型又は非接触型の厚さ測定装置とすることができる。厚さ測定装置１４８の適切な例としては、光学式非接触厚さ測定装置、インピーダンス式非接触厚さ測定装置、接触型ダイヤルゲージ測定装置、及びリニア変換器が挙げられる。他の従来の厚さ測定技術を用いてもよい。図２に描かれた厚さ測定装置１４８は、光ビーム１４９（例えばレーザビーム）を送出し、ワークピース１０５のような物体の厚さを厚さ測定装置１４８により決定できるようにする反射ビーム１４９'を受ける光学式非接触厚さ測定装置（例えばレーザスキャナ）である。例えば、厚さ測定装置１４８は、光測定又は反射率測定の干渉を用いてワークピース１０５の厚さを決定する。厚さ測定装置１４８は、ワークピース１０５の１以上の目標位置に（厚さ測定装置１４８とワークピース１０５の一方又は両方を移動させることによって）ワークピース１０５に対して移動してその厚さを測定する。図３に描かれるように、厚さ測定装置１４８は、ワークピース１０５の両側の主面上に配置され、それぞれ光ビーム１４９を送出し反射ビーム１４９'を受けてワークピース１０５の厚さを測定する少なくとも２つのコンポーネント１４８'、１４８''を含んでもよい。
【００１１】
エッチングコントローラ１１０は、測定ツール１４０と通信し、特定の場合に１以上の測定値を取り込むように測定ツール１４０に指示してもよい。エッチングコントローラ１１０は、測定情報１４５を用いてワークピース１０５から除去する材料の量を決定する。例えば、測定情報１４５により、エッチングコントローラ１１０は、ワークピース１０５から除去されるべき材料の表面積、体積、及び質量を決定（例えば算出する）ことが可能になる。ＸｅＦ2のようなエッチャントがワークピース１０５から材料を除去する速度は、除去される材料の表面積の関数である。このため、測定情報１４５により、エッチングコントローラ１１０は、ある体積の材料を除去するためにワークピース１０５をエッチャントに露出する時間を推測することが可能になる。エッチングコントローラ１１０は、ワークピース１０５から所望量の材料を除去するために測定情報１４５を用いてエッチャント及びパージ流体の供給を適切に制御する。したがって、測定情報１４５は、ワークピース１０５をエッチングするためにフィードフォワード形式で用いられる。
【００１２】
また、システム１００は、エッチングチャンバ１３５の内部に配置される質量測定装置１５０を含んでいる。エッチングプロセス中にワークピース１０５の質量を測定できるようにワークピース１０５は質量測定装置１５０上に置かれる。好ましくは、質量測定装置１５０は、エッチングされているときのワークピース１０５の質量の比較的小さな変化を検出可能な高精度の測定装置である。例えば、ワークピース１０５と（存在すれば）支持部材（ダイ取付フィルム、バッキングテープ、テープフレーム）との総重量は、２００グラム（ｇ）以上（例えば約２００〜１，０００ｇ）であり得るが、エッチングによって除去される材料の質量はかなり少ない可能性がある（例えば、約５ミリグラム（mg）〜約１ｇ、典型的には約１０〜５０ｍｇ）。したがって、質量測定装置１５０は、ワークピース１０と支持部材との総重量を測定することができ、かつ、エッチングに起因する質量の比較的小さな変化を検出することができるものである。一例では、質量測定装置１５０は、約１ｍｇ以上の精度（例えば約１〜０．０１ｍｇの精度）を有している。他の例では、質量測定装置１５０は約０．１ｍｇの精度を有している。好ましくは、質量測定装置１５０の精度は、１ミクロン以下（１〜０．１ミクロン）のエッチングの深さ分解能と相関関係がある。
【００１３】
様々なタイプの装置を質量測定装置１５０に用いることができる。質量測定装置１５０の例としては、デジタルパネルメータに接続された薄肉梁ロードセル（例えば、ともに英国マンチェスターのOmega Engineering社から入手可能なモデルＤＰ４１−Ｂのデジタルメータに接続されるモデルＬＣＬ−４５４Ｇの薄肉梁ロードセル）、コロラド州ボールダーのScientech社から入手可能なＳＭシリーズの分析天秤、Scientech社から入手可能なＳＡシリーズの分析天秤、自動又は手動質量比較器（例えば、ドイツ連邦共和国ゲッティンゲンのSartorius社から入手可能なモデルＣＣＥ１００５の手動質量比較器）、Sartorius社から入手可能なモデルＭＥ６１４Ｓの分析天秤、オハイオ州コロンバスのMettler-Toledo社から入手可能なモデルＡＸ５０４の分析天秤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
質量測定装置１５０は、ワークピース１０５の質量を測定し、質量測定情報１５５をエッチングコントローラ１１０に通信する。質量測定情報１５５は、質量測定装置１５０によって得られた質量測定値を表している。エッチングコントローラ１１０は、質量測定情報１５５を用いてエッチングプロセス中のワークピース１０５の質量の変化をモニタリングする。換言すれば、質量測定装置１５０は、適切な量の材料がワークピース１０５から除去された時点をエッチングコントローラ１１０が測定できるようにする閉ループ測定要素として動作する。
【００１５】
好ましくは、質量測定装置１５０は、エッチングプロセスの静的状態の間にワークピース１０５の質量を測定する。例えば、静的状態の間は、質量測定装置１５０がワークピース１０５の正確な質量測定値を取得できるように、エッチングチャンバ１３５へのエッチャントの供給と、質量測定装置１５０の精度及び正確性を悪化させ得る振動を誘起し得るシステム１００の他の動的な機械的動作が一時的に停止される。一例では、エッチャントはエッチングチャンバ１３５に周期的に供給され、システム１００はエッチングサイクル間には静的状態になる。図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃは、ワークピース１０５の質量を測定するための静的状態を得るために実装され得る３つの異なるプロセスの例を示すプロセスフロー図である。図４ａのプロセスでは、静的状態を得るためにエッチャントの供給が一時的に停止される。図４ｂのプロセスでは、エッチングサイクル後、パージサイクルが開始する前に静的状態となる。図４ｃのプロセスでは、パージサイクル後、次のエッチングサイクルの前に静的状態となる。図４ｂ及び図４ｃのプロセスでは、エッチングサイクル及びパージサイクルのそれぞれの繰返しの間は静的状態を実現する必要がない。
【００１６】
一実施形態では、エッチングコントローラ１１０は、測定情報１４５を用いてワークピース１０５から所望量の材料を除去するのに必要な時間を推測し、エッチングプロセス中に質量測定値をいつ読み出すかを決定する。一例では、エッチングコントローラ１１０は、エッチングプロセス全体を通して質量測定装置１５０から質量測定値を周期的に読み出す。他の例では、エッチングコントローラ１１０は、エッチングプロセスの開始時とエッチングプロセスの終了間際に質量測定装置１５０から質量測定値を読み出す。他の例では、エッチングコントローラ１１０は、エッチングプロセスの開始時と、エッチングプロセスの中間付近と、エッチングプロセスの終了間際に質量測定装置１５０から質量測定値を読み出す。他の例では、エッチングコントローラ１１０は、ワークピース１０５の質量が所望の目的の質量に近づいてきたときにより多くの測定値を取得できるように、以前の質量測定値に基づいて質量測定値を読み出す時点を動的に制御する。エッチングコントローラ１１０は、エッチングプロセス中に取得した質量測定値を比較（例えば減算）してワークピース１０５から除去された材料の質量を決定する。
【００１７】
シリコンダイのエッチング
一実施形態では、システム１００は、シリコンダイ製造プロセスでの実施のために構成される。この実施形態では、ワークピース１０５は、複数の素子を含み、例えば図５に示されるように切断されて複数のダイ２１０が形成される。ダイ２１０は、水平ダイスレーン２１５及び垂直ダイスレーン２２０を介して分離される。種々のダイシング方法を行ってダイ２１０を互いに分離してもよい。一例においては、ダイスレーン２１５，２２０に沿って配置された焦点位置にレーザビームをワークピース１０５に対して移動させ、レーザビームにより焦点位置でワークピース１０５を完全に切断する。他の例では、ダイスレーン２１５，２２０に沿ってソーブレードをワークピース１０５に対して移動させ、ソーブレードによりワークピース１０５を完全に切断する。他の例では、レーザビーム又はソーブレードを用いてダイスレーン２１５，２２０に沿ってワークピース１０５を部分的に切断し、ダイスレーン２１５，２２０の底部となるブリッジ部分が残るようにされる。ブリッジ部分は、エッチングプロセスによって、あるいはエッチングプロセスの前又は後に行われるワークピース１０５の裏面の研削（例えば研削前ダイシングプロセス）によって除去することができる。ダイシング中に形成されたデブリを除去するために従来の技術を用いてワークピース１０５の１以上の面を清掃してもよい。
【００１８】
図６ａ及び図６ｂは、ダイスレーン２２０'により互いに分離された２つのダイ２１０のそれぞれ上部等角図及び断面図を示している。レーザビーム又はソーブレードを用いてダイスレーン２２０'に沿って切断すると、ダイ２１０の側壁２３０に沿って熱影響部（ＨＡＺ）２２５が生じる。ＨＡＺ２２５は、ワークピース１０５のシリコン基板２３５のうちレーザビーム又はソーブレードで切断することによって改質された部分に対応する。例えば、ＨＡＺ２２５は、基板２３５のうちアモルファスシリコン又はポリシリコンに変えられた部分に対応する。ＨＡＺ２２５は、ダイ２１０の構造的完全性を低下させる。例えば、ＨＡＺ２２５は、ダイ２１０の強度に負の影響を及ぼす欠陥を含んでいる。また、ＨＡＺ２２５は、ダイ２１０の側壁２３０のエッジ及び角部の近傍での応力の増加をもたらす。したがって、ＨＡＺ２２５を除去してダイ２１０の応力の一部を逃がすことが望ましい。この実施形態では、システム１００は、ダイ２１０の側壁２３０をエッチングしてＨＡＺ２２５を除去し、これによりダイ２１０を強化できるように構成されている。
【００１９】
ＨＡＺ２２５の幅（ｗ）は、基板２３５を切断するのに用いられるプロセスの種類に関連付けられた種々のファクターに依存する。例えば、ダイシングのためにレーザビームが用いられるときのＨＡＺ２２５の幅は、切断される材料の特性（例えば熱拡散係数）だけではなく、レーザエネルギー、パルス幅、及びレーザ波長に依存する。ＨＡＺ２２５の幅を推測するために単一レーザパルス測定を行ってもよい。さらに、ＨＡＺ２２５の幅を推測するために、ワークピース１０５が切断された後に基板２３５の特性を解析してもよい。図６ｂの断面図では、ＨＡＺ２２５の幅がダイ２１０の底面の主面２４０からダイ２１０の上面の主面２４５まで均一であるように示されているが、ＨＡＺ２２５の幅は、典型的には、底面の主面２４０から上面の主面２４５まで均一ではない。例えば、基板２３５がダイ２１０の上面の主面２４５から切断される場合には、典型的には、上面の主面２４５付近のＨＡＺ２２５の幅は、底面の主面２４０付近のＨＡＺ２２５の幅に比べて大きい。しかしながら、自発的エッチャントは、基板２３５を優先的にエッチングする。例えば、エッチャントが上面の主面２４５から側壁２３０に導入される場合、底面の主面２４０付近に比べて上面の主面２４５付近でより多くの材料が除去される。したがって、ＨＡＺ２２５の幅の不均一性を補償するようにエッチングを行ってもよい。好ましくは、ＨＡＺ２２５の幅及び外形の形状に対応する情報は、エッチングコントローラ１１０のメモリ１３７に格納される。
【００２０】
ワークピース１０５は、基板２３５の厚さ（Ｔ）が約１０〜２００ミクロンの範囲にある薄いウェハに対応していてもよい。あるいは、ワークピース１０５は、基板２３５の厚さが約２００〜８００ミクロンの範囲にある標準的なウェハに対応してもよい。基板２３５の厚さをひとまとまりのワークピースに対して指定する場合があるが、基板２３５の実際の厚さはこの指定された厚さから変化することがある。システム１００の自発的エッチャントのエッチング速度は、エッチングされる表面積（例えば側壁２３０の表面積）に依存するので、基板２３５の実際の厚さが予想される厚さから変化している場合には、ワークピース１０５が過剰にエッチングされるか、あるいは過少にエッチングされる場合がある。
【００２１】
例えば、図７は、厚さの異なる３つのシリコン基板のダイ２１０の側壁２３０から除去される材料の幅の時間に対するグラフである。プロットライン２５０は、厚さ６０ミクロンの第１の基板に対応し、プロットライン２５５は、厚さ５５ミクロンの第２の基板に対応し、プロットライン２６０は、厚さ５０ミクロンの第３の基板に対応する。３つの基板が５５ミクロンの厚さを有すると仮定し、基板の側壁２３０から約４．３ミクロンをエッチングするようにエッチングシステムのエッチング時間を設定した場合には、第１の基板はＨＡＺ２２５の一部がエッチングされずに過少にエッチングされる可能性があり、第３の基板は過剰にエッチングされる可能性があり、その結果、エッチャントが無駄になり、不要な加工時間を生じてしまうことを図７は示している。
【００２２】
したがって、システム１００は、過剰なエッチング及び過少なエッチングを回避するために、エッチングの前の基板２３５の実際の厚さを測定するための測定ツール１４０を含んでいる。図２に示すように、測定ツール１４０は、基板２３５の厚さを測定するように構成された厚さ測定装置１４８を含んでいる。図２は、ダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）２６５又は接着層に取り付けられたワークピース１０５の基板２３５を示しており、ダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）２６５又は接着層は、バッキングテープ２７０によって支持される。バッキングテープ２７０は、バッキングテープ２７０の周囲を取り囲むテープフレーム２７５によって支持される。一例では、ビーム１４９の焦点がＤＡＦ２６５上の１つの場所に合わされ、戻りビーム１４９'が検出され、次いでビーム１４９の焦点が基板２３５上の１つの場所に合わされ、戻りビーム１４９'が検出される。基板２３５で得られた測定値がＤＡＦ２６５で得られた測定値と比較され、基板２３５の厚さが決定される。厚さ測定装置１４８は、基板２３５上の２以上の場所で測定値を取得し、これらの測定値を平均して基板２３５の厚さを決定してもよい。好ましくは、基板２３５上に形成された素子に対応しない基板２３５上の複数の場所で測定値を取得する。例えば、素子が存在しない基板２３５の外縁付近で測定値が取得される。あるいは、基板２３５上に形成された素子に対応する層の厚さは、既知であってもよいし、あるいは推測してもよく、厚さ測定装置１４８は、素子に対応する場所で測定値を取得してもよい。そして、厚さ測定装置１４８により測定された厚さから素子の層の厚さを減算して基板２３５の厚さを決定することができる。
【００２３】
厚さ測定装置１４８によって生成された測定情報１４５はエッチングコントローラ１１０に通信され、エッチングコントローラ１１０は、測定情報１４５を用いて、エッチャントに露出され、これによりエッチングされる基板２３５の全表面積を決定する。典型的には、素子の層、すなわち素子の上に形成される保護層は自発的にエッチャントと反応しないので、素子が形成される基板２３５の主面（例えば図５に示される上面の主面）はエッチャントによってエッチングされない。換言すれば、エッチャントによるエッチングは、典型的には、ダイスレーン２１５，２２０に沿って形成された側壁２３０に限定される。エッチャントに露出されることになる基板２３５の全表面積は、以下の式によって決定することができる。
全表面積＝Ｌ×２×Ｔ
ここで、Ｌは、すべてのダイスレーン２１５，２２０の全長であり、Ｔは、厚さ測定装置１４８によって測定された基板２３５の厚さである。このように、厚さ測定によって、エッチャントに露出されることになる全表面積をエッチングコントローラ１１０が決定することが可能になる。ダイスレーン２１５，２２０のそれぞれの算出された長さは、ダイスレーンを横断し交差するダイスレーンの切溝（kerf）幅を考慮に入れたものであってもよい。例えば、２０本のダイスレーン２１５がダイスレーン２２０の１つと交差する場合、ダイスレーン２２０の長さは、ダイスレーン２２０の全長から交差する２０本のダイスレーン２１５の切溝幅を減算したものとして算出される。一例では、すべてのダイスレーン２１５，２２０の全長Ｌは公知であり、エッチングされる全表面積に厚さ測定値を関連付けたルックアップテーブルがメモリ１３７に提供される。ダイスレーン２１５，２２０がエッチャントに露出されることになるブリッジ部分を含んでいる場合には、ブリッジ部分の表面積も決定され、全表面積に加えられる。また、外縁領域がエッチャントに露出される場合には、全表面積はワークピース１０５の外縁領域を考慮に入れてもよい。
【００２４】
エッチングコントローラ１１０は、全表面積を用いて、基板２３５から除去する材料の体積を決定する。例えば、エッチングコントローラ１１０は、全表面積にＨＡＺ２２５の幅を乗算して、除去する材料の体積を求める。全表面積の算出に関してエッチング速度が既知であれば、エッチング時間（すなわち、その体積の材料を除去するために基板２３５がエッチャントに露出される時間）を推測することができる。異なる表面積に関するエッチング速度を実験的に求め、メモリ１３７に格納してもよい。一例では、メモリ１３７は、除去する材料の体積及びエッチング時間に全表面積を関連付けたルックアップテーブルを含んでいる。エッチング時間を推測することができるが、そうする必要はない。さらに、エッチングプロセス中に質量測定装置１５０が質量測定情報１５５をエッチングコントローラ１１０に通信するので、エッチングコントローラ１１０は、質量測定情報１５５を用いて、推測された時間の正確さを検証し、最初の推測された時間が不正確であることを質量測定情報１５５が示している場合には、推測された時間を更新してもよい。
【００２５】
エッチングコントローラ１１０は、基板２３５の密度とともに基板２３５から除去する材料の体積を用いて、エッチングプロセスによって影響される質量の変化を算出する。基板２３５の密度は、基板２３５の材料特性に基づいて決定することができる。例えば、基板２３５が主にシリコンからなる場合、その密度は約２．３３ｇ／ｃｍ3と推定される。基板２３５から除去する材料の質量は、除去されるべき材料の体積を基板２３５の密度に乗算することによって決めることができる。
【００２６】
図８は、一例におけるエッチングチャンバ１３５及び質量測定装置１５０の断面図である。エッチングチャンバ１３５の内部の圧力は、エッチングコントローラ１１０によって制御される。一例では、エッチングチャンバ１３５は真空を生じるように真空引きされる。エッチングチャンバ１３５の内部の圧力はエッチング速度に影響を与え、エッチングプロセス中にエッチングコントローラ１１０によってその圧力を変化させてエッチング速度を増加又は減少させてもよい。ワークピース１０５、ＤＡＦ２６５、バッキングテープ２７０、及びテープフレーム２７５は、質量測定装置１５０上に配置され、質量測定装置１５０は、ワークピース１０５、ＤＡＦ２６５、バッキングテープ２７０、及びテープフレーム２７５の質量を測定する。パージ流体をエッチングチャンバ１３５に導入することによってエッチングチャンバ１３５を最初にパージしてもよい。ＸｅＦ2のようなエッチャントをエッチングチャンバ１３５に供給してダイ２１０の側壁２３０からＨＡＺ２２５を除去する。エッチャントがダイ２１０の側壁２３０と反応することにより生じる副生成物（例えば副生成ガス）が排気される。エッチャント及びパージ流体は、上述したようにエッチングチャンバ１３５に周期的に供給されてもよく、あるいはエッチャントをエッチングチャンバ１３５に連続的に供給してエッチングが完了した後にパージしてもよい。
【００２７】
質量測定装置１５０は、エッチングプロセス中ずっと様々な時点でワークピース１０５、ＤＡＦ２６５、バッキングテープ２７０、及びテープフレーム２７５の質量を測定し、質量測定情報１５５をエッチングコントローラ１１０に送る。エッチングコントローラ１１０は、質量の変化をモニタリングしてエッチングによりＨＡＺ２２５の除去が完了した時点を測定する。エッチングコントローラ１１０が、ＨＡＺ２２５の除去が完了したと判断した場合、エッチングコントローラ１１０は、エッチングチャンバ１３５へのエッチャントの供給を停止する。したがって、質量測定装置１５０及びエッチングコントローラ１１０は、エッチングプロセスのリアルタイム計測監視を行って過剰エッチング及び過少エッチングを避けることができる。
【００２８】
他の用途
エッチングダイ２１０に関する他の実施形態においては、ダイ２１０のエッチング後強度テストに関連して測定ツール１４０が用いることで、基板２３５の所定の厚さに対する正確なエッチング時間を決定する。この実施形態では、ワークピース１０５は、特定の強度のダイ２１０を得るために次のワークピースに対するエッチング時間を決定するためにエッチングされるテストワークピースである。基板２３５の厚さは測定ツール１４０によって測定され、そしてダイ２１０の側壁２３０は、設定された時間にわたってエッチングされる。そして、１以上のダイ２１０の強度がテストされ、そのエッチング時間にわたるエッチングが結果的にダイ２１０に対して所望の強度をもたらしたかどうかを決定する。一例では、３点曲げ強度試験が行われ、ダイ２１０の破断点が決定される。一例では、ダイ２１０の所望の強度は、５００〜１０００メガパスカル（ＭＰａ）の破断点に対応し、これは、ＨＡＺ２２５のすべて又は相当の部分が除去されていることを示している。好ましくは、複数のテストシリコンワークピースが測定ツール１４０によって測定され、異なる時間にわたってエッチングされる。そして、テストシリコンワークピースの強度が測定され、特定のテストワークピースの特定の厚さ、エッチング時間、及び強度を示す複数のデータサンプルが得られる。これらのデータサンプルは、所望の強度のダイ２１０を得るために基板２３５の種々の厚さを特定のエッチング時間に関連付けるモデルを生成するのに用いられる。一例では、厚さをエッチング時間に関連付けるルックアップテーブルを生成するためにデータサンプルが用いられる。基板２３５のエッチング速度が既知である場合、エッチング時間にわたるエッチングが実質的にＨＡＺ２２５のすべてを除去し、相当な過剰エッチングを結果的に生じないという前提で、この代替的な実施形態をＨＡＺ２２５の幅を推測するために用いることができる。この代替的な実施形態では、システム１００は、質量測定装置１５０を含んでもよいが、含んでいなくてもよい。
【００２９】
システム１００は、上記ではダイ２１０をエッチングするものとして説明したが、システム１００は、他の半導体加工用途に用いることができる。例えば、システム１００は、ＭＥＭＳの形成に用いることができ、その場合には、ＭＥＭの１以上の特徴部を形成するためにエッチングコントローラ１１０がワークピース１０５からエッチングで除去する材料の体積及び質量を測定できるようにすべく、ワークピース１０５の一部又は全部を測定できるように測定ツール１４０が構成される。一例では、測定ツール１４０は、除去する材料の体積及び質量をエッチングコントローラ１１０が測定できるようにワークピース１０５を一次元で測定する。他の例では、測定ツール１４０は、除去する材料の体積及び質量をエッチングコントローラ１１０が測定できるようにワークピース１０５を多次元で測定する。質量測定装置１５０は、エッチングプロセス中にワークピース１０５の質量を測定し、ＭＥＭの特徴部を形成するために所望の量の材料の除去が完了した時点をエッチングコントローラ１１０が測定できるようにしている。
【００３０】
また、システム１００は、エッチャントの異なる流量又はエッチングレシピの他のパラメータ（例えばエッチチャンバ１３５の圧力）のバリエーションに対するエッチャント反応効率（すなわち、エッチングチャンバ１３５に導入されたエッチャントの総量に対するワークピース１０５と反応したエッチャントの量）を推測するために用いることができる。例えば、複数のシリコンワークピースが、異なるエッチャント流量でエッチングされ、質量測定装置１５０によって取り込まれた質量測定値がエッチングコントローラ１１０によってモニタリングされ、エッチャントの各流量に対する材料除去速度の変化を推測する。材料除去速度は、反応したエッチャント及び反応しなかったエッチャントがエッチングチャンバ１３５の中にどれくらいあるかについての指標となる。エッチャントの異なる流れに対する材料除去速度の変化を比較して、エッチャントの最も効率的な流れを特定することができる。
【００３１】
一例では、所定量のエッチャントに対する化学量論（すなわち標準状態立方センチメートル毎秒（sccms）の流れ）に基づいて、エッチャントを用いた理論上理想の１００％効率のエッチングプロセスを算出することができる。体積で算出される、あるいは質量で測定される実際に除去されたシリコンの質量とこの計算結果の出力を比較することにより、１００％の効率で除去されたシリコンの質量が得られる。実際に除去された質量に対する、１００％の効率で除去された質量の比は、システム１００の効率を表すことになる。この比が１：１に近づけば近づくほど、システム１００の効率がより高くなる。エッチングコントローラ１１０は、エッチング中のエッチャントの質量又は体積とワークピース１０５の質量の変化を把握している。エッチングプロセス中、１００％効率のシリコン質量除去の計算を実際に除去された質量と比較して、この比及び効率を連続的にモニタリングすることができる。一定の効率（すなわち６０％、７０％、８０％、９０％）を達成するようにシステム１００をプログラムしてもよく、あるいは、効率のログをつけたり記録したりしてシステム条件をモニタリングしてもよい。
【００３２】
本発明の根底にある原理を逸脱することなく、上述した実施形態の詳細に数多くの変更を加えることができることは、当業者であれば理解できるであろう。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ定められるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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