JP2015149385A

JP2015149385A - ウェーハの加工方法

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Publication number: JP2015149385A
Application number: JP2014021211A
Authority: JP
Inventors: 栄松崎; Sakae Matsuzaki; 晋横尾; Susumu Yokoo; 宏行高橋; Hiroyuki Takahashi
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2034-02-06
Also published as: JP6295094B2

Abstract

【課題】有機溶剤を使用せずに、ウェーハに被覆された保護膜を残存させることなく完全に除去できるようにする。
【解決手段】ウェーハの表面に保護膜層３０を形成する保護膜層形成ステップと、分割予定ラインに沿って保護膜層３０に溝３５を形成することによりデバイス１３を保護するとともに分割予定ラインを露出させるマスクを形成するマスク形成ステップと、マスク形成ステップを実施した後、ウェーハ１０の表面にエッチングを施すエッチングステップとを備え、保護膜層形成ステップでは、ウェーハ１０の表面を水溶性保護膜３３で被覆した後、エッチングに対する耐性を有する耐エッチング保護膜層３４を形成する。ウェーハ１０の表面の微小凹凸に耐エッチング保護膜が入り込むのを防ぎ、水溶性保護膜３３は、水洗いによって容易に除去することができるため、有機溶剤を使用せずに、保護膜を残存させることなく完全に除去することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、表面に複数のデバイスが形成されたウェーハを加工する加工方法に関する。

複数の分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成されたウェーハをデバイスごとに分割する方法として、化学的エッチングやプラズマエッチングなどのエッチングを用いる方法がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

ウェーハをエッチングによって分割する場合は、エッチング前にデバイスが形成されている領域をレジスト膜などの保護膜でマスクし、エッチング後に保護膜を除去する。保護膜を除去する方法には、例えば、アルコール類やフェノール類などの有機溶剤を使用する方法のほか、純水または純水と窒素との混合体と蒸気とを混合して吹き付ける方法がある（例えば、特許文献３参照）。また、特許文献４に記載されたドライアイスを吹き付けるクリーニング方法を、保護膜除去に応用することも考えられる。

特開２００１−１２７０１１号公報特開２００４−２４７４５４号公報特開２００５−２１６９０８号公報特許３０３０２８７号

しかし、有機溶剤を使用する方法は、揮発した有機溶剤や廃液を処理する処理設備や安全設備が必要となる上に、工程も煩雑となる。一方、有機溶剤を使用せず、水蒸気やドライアイスを吹き付ける方法は、ウェーハの表面のデバイスなどに形成された微小な凹凸に入り込んだ保護膜が残存し、完全に除去するのが困難であるという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、有機溶剤を使用せずに、保護膜を残存させることなく、デバイスの表面から保護膜を完全に除去できるようにすることを目的とする。

本発明に係るウェーハの加工方法は、交差する分割予定ラインによって区画された表面の各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハを加工する加工方法であって、ウェーハの表面に保護膜層を形成する保護膜層形成ステップと、該保護膜層形成ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿って該保護膜層に溝を形成することにより、該デバイスを保護するとともに該分割予定ラインを露出させるマスクを形成するマスク形成ステップと、該マスク形成ステップを実施した後、ウェーハの表面にエッチングを施すエッチングステップと、を備え、該保護膜層形成ステップは、ウェーハの表面を水溶性保護膜で被覆した後、該エッチングステップにおけるエッチングに対する耐性を有する耐エッチング保護膜層を形成する。
前記エッチングステップを実施した後、前記耐エッチング保護膜層を除去し、その後、前記水溶性保護膜を除去する保護膜層除去ステップを更に備えることが好ましい。

本発明に係るウェーハの加工方法によれば、ウェーハの表面を耐エッチング保護膜で直接被覆するのではなく、水溶性保護膜で被覆した上から耐エッチング保護膜で被覆するため、ウェーハの表面の微小凹凸に耐エッチング保護膜が入り込むのを防ぐことができる。そして、水溶性保護膜は、水洗いによって容易に除去することができるため、有機溶剤を使用せずに、保護膜を残存させることなく完全に除去することができる。

ウェーハの例を示す斜視図。水溶性保護膜被覆ステップを示す側面視断面図。耐エッチング保護膜被覆ステップを示す側面視断面図。保護膜層が形成されたウェーハを示す側面視断面図。マスク形成ステップを示す側面視断面図。エッチングされたウェーハを示す側面視拡大断面図。耐エッチング保護膜除去ステップを示す側面視断面図。水溶性保護膜除去ステップを示す側面視断面図。薄化ステップを示す斜視図。

図１に示すように、ウェーハ１０の表面１１ａには複数のデバイス１３が形成されている。デバイス１３は、交差する複数の分割予定ライン１２によって区画された各領域内に形成されている。ウェーハ１０を分割予定ライン１２に沿って分割することにより、デバイス１３を備えたデバイスチップが複数形成される。ウェーハ１０のうち、デバイス１３が形成されていない裏面１１ｂには、テープ１６が貼着される。テープ１６の外周部にはリング状のフレームＦが貼着されており、ウェーハ１０はテープ１６を介してフレームＦによって支持される。

以下では、図１に示したウェーハ１０を分割予定ライン１２に沿って分割する方法について説明する。

（１）保護膜層形成ステップ
保護膜層形成ステップは、ウェーハ１０の表面１１ａに保護膜層を形成するステップであり、ウェーハ１０の表面１１ａを水溶性保護膜で被覆する水溶性保護膜被覆ステップと、ウェーハ１０の表面１１ａを被覆した水溶性保護膜の上から耐エッチング保護膜で更に被覆する耐エッチング保護膜被覆ステップとから構成される。すなわち、保護膜層形成ステップでは、水溶性保護膜と耐エッチング保護膜との２層からなる保護膜層を形成する。水溶性保護膜被覆ステップ及び耐エッチング保護膜被覆ステップには、例えば図２及び図３に示すスピンコート装置２０を使用することができる。

（１−１）水溶性保護膜被覆ステップ
図２に示すように、スピンコート装置２０は、ウェーハ１０を保持する保持テーブル２１と、回転軸２９を中心として保持テーブル２１を回転させるモータ２２と、保持テーブル２１に保持されたウェーハ１０の中央部に水溶性樹脂３１を滴下する滴下部２３と、フレーム１７を固定する固定部２５とを備えている。

保持テーブル２１によってウェーハ１０が保持されフレーム１７が固定部２５によって固定された状態で、モータ２２が保持テーブル２１を回転させながら、滴下部２３がウェーハ１０の中央に水溶性樹脂３１を滴下する。そうすると、遠心力によって水溶性樹脂３１が薄く広がり、ウェーハ１０の表面１１ａを均一に被覆する水溶性保護膜が形成される。水溶性樹脂３１は、例えばポリビニルアルコールなどの、水溶性を有する樹脂である。滴下部２３は、水溶性保護膜が例えば１μｍ〜数μｍ程度の厚みになるように、水溶性樹脂３１を滴下する。

なお、ウェーハ１０の表面１１ａを水溶性保護膜で被覆した後に、水溶性保護膜を例えば１２０℃〜１３０℃で３分程度ベイクするようにしてもよい。例えば、後述するエッチングステップにおいてプラズマエッチングなど真空中でのエッチングをする場合には、ベイクすることにより、水溶性保護膜のなかに含まれる有機溶剤が揮発しあるいは硬化するため、有機溶剤などの残留溶媒が揮発することによる真空度の低下を防ぐことができる。

（１−２）耐エッチング保護膜被覆ステップ
図３に示すように、スピンコート装置２０は、更に、保持テーブル２１に保持されたウェーハ１０の中央に耐エッチング樹脂３２を滴下する滴下部２４を備えている。耐エッチング樹脂３２は、例えばレジストなど、後述するエッチングステップで行うエッチングに対する耐性を有する樹脂である。

保持テーブル２１によってウェーハ１０が保持されフレーム１７が固定部２５によって固定された状態で、保持テーブル２１をモータ２２が回転させながら、滴下部２４がウェーハ１０の中央部に耐エッチング樹脂３２を滴下する。そうすると、遠心力によって耐エッチング樹脂３２が薄く広がり、図４に示すように、ウェーハ１０の表面１１ａに被覆された水溶性保護膜３３の上に均一に耐エッチング保護膜３４が被覆された保護膜層３０が形成される。滴下部２４は、耐エッチング保護膜が例えば５μｍ程度の厚みになるように、耐エッチング樹脂３２を滴下する。

このように、ウェーハ１０の表面１１ａを耐エッチング保護膜で直接被覆するのではなく、表面１１ａに水溶性保護膜３３で被覆した上から耐エッチング保護膜３４で被覆することにより、ウェーハ１０の表面１１ａに存在する微小凹凸に耐エッチング保護膜が入り込むのを防ぐことができる。また、ウェーハ１０の表面１１ａの微小凹凸に水溶性保護膜３３が入り込んだとしても、水溶性保護膜３３は、水洗いにより容易に除去することができる。なお、耐エッチング保護膜３４を形成する方法は、耐エッチング樹脂３２を滴下する方法に限らず、例えば、レジストからなるドライフィルムを水溶性保護膜の上に貼着する方法など、他の方法であってもよい。

（２）マスク形成ステップ
保護膜層形成ステップを実施した後、ウェーハ１０の表面１１ａに形成された保護膜層３０に、図１に示した分割予定ライン１２に沿って溝を形成する。マスク形成ステップでは、図５に示す切削手段４０を用いる。この切削手段４０は、水平方向の回転軸４９を中心として切削ブレード４１を回転させる構成となっており、ウェーハ１０の分割予定ライン１２（図１参照）に沿って、水溶性保護膜３３と耐エッチング保護膜３４とからなる保護膜層３０に切削ブレード４１を切り込ませることにより、保護膜層３０に溝３５を形成する。このとき、切削により保護膜層３０を完全に切断してウェーハ１０の分割予定ライン１２を露出させてもよいし、保護膜層３０を完全には切断せず、切り残すようにしてもよい。切削では保護膜層３０を完全には切断しない構成の場合は、例えば酸素プラズマなど、耐エッチング保護膜３４を除去できる方法により、切り残した保護膜層３０を除去してウェーハ１０の分割予定ライン１２を露出させる。

このようにしてすべての分割予定ライン１２に沿って溝３５が形成されると、保護膜層３０は、溝３５により分断され、デバイス１３を保護するとともに分割予定ライン１２を露出させるマスクとなる。なお、溝３５を形成する方法は、切削ブレード４１による切削加工に限らず、レーザアブレーション加工やインプリント加工など、他の方法であってもよい。

（３）エッチングステップ
マスク形成ステップを実施した後、保護膜層３０が形成されたウェーハ１０の表面１１ａ側からエッチングを施すことにより、溝３５によって分断された保護膜層３０をマスクとして、ウェーハ１０をエッチングする。例えば、特許文献２に記載のプラズマエッチング装置を用いて、ウェーハ１０をプラズマエッチングする。エッチングガスは、ウェーハ１０の基板の材質に応じて適宜選択される。例えば、ウェーハ１０の基板がシリコンの場合は、SF₆、NF₃、XeF₂などを用いる。例えば、条件Ａとして、SF₆ガスを１分間につき１５００ｃｃ供給し、プラズマ発生部に３０００Ｗの高周波電力を印加し、基板側に３００Ｗの高周波電力を印加する。条件Ｂとして、C₄F₈ガスを１分間につき１０００ｃｃ供給し、プラズマ発生部に３０００Ｗの高周波電力を印加し、基板側に０Ｗの高周波電力を印加する。処理圧力を１０Ｐａとし、条件Ａの下でのエッチングを０．６秒間、条件Ｂの下でのエッチングを０．４秒間、交互に繰り返してシリコン基板をエッチングする。条件Ａのときにシリコンが高速にエッチングされ、条件Ｂのときに保護膜が形成されるため、高いアスペクト比でシリコンを高速にエッチングすることができる。これを４分間続けると、シリコン基板を１００μｍエッチングすることができる。

図６に示すように、エッチングステップでのエッチングにより、ウェーハ１０に溝１５が形成される。ウェーハ１０の表面１１ａのうち、デバイス１３が形成されている領域は、保護膜層３０（特に耐エッチング保護膜３４）によって保護されているため、エッチングされずに残り、分割予定ライン１２に沿って保護膜層３０に溝３５を形成した領域のみがエッチングされる。溝１５の深さは、少なくとも、製造すべきデバイスチップの厚さ（例えば１００μｍ）以上であればよく、ウェーハ１０の裏面１１ｂの側まで達する必要はない。

なお、エッチングの方法は、プラズマエッチングなどのドライエッチングに限らず、ウェットエッチングなど、他の方法であってもよい。また、エッチングに先立って、サンドブラストにより、分割予定ライン１２に沿ってウェーハ１０の表面１１ａを削るようにしてもよい。例えば、エッチングされないＴＥＧ(Test Element Group)やｌｏｗ−ｋ層などの機能層がウェーハ１０の表面１１ａに形成されている場合は、エッチングされない層をサンドブラストで分断することにより、ウェーハ１０をエッチングすることができる。その場合は、耐エッチング保護膜被覆ステップにおいて、耐エッチング樹脂３２として、エッチングに対する耐性だけでなく、サンドブラストに対する耐性も有する樹脂を使用し、例えば４０μｍ〜５０μｍの厚みを有する耐エッチング保護膜３４を形成する。これにより、デバイス１３が形成されている領域を保護することができる。

（４）保護膜層除去ステップ
エッチングステップを実施した後、保護膜層除去ステップでは、保護膜層３０を除去する。保護膜層除去ステップは、耐エッチング保護膜３４を除去する耐エッチング保護膜除去ステップと、水溶性保護膜３３を除去する水溶性保護膜除去ステップとから構成される。

（４−１）耐エッチング保護膜除去ステップ
耐エッチング保護膜除去ステップでは、例えば、図７に示す噴射装置５０を使用する。噴射装置５０は、流体７１を噴射して、ウェーハ１０に対して表面１１ａ側から流体７１を吹き付けることにより、耐エッチング保護膜３４を剥離して除去する。流体７１は、例えば純水の水蒸気と窒素とを混合した混合気体、あるいは、ドライアイス粒と高圧エアーとの混合気体などである。

流体７１を吹き付けて耐エッチング保護膜３４を除去することにより、有機溶剤を使用することなく、耐エッチング保護膜３４を除去することができる。耐エッチング保護膜３４は、水溶性保護膜３３の上に被覆されているため、ウェーハ１０の表面１１ａの微小凹凸に入り込むことはない。このため、有機溶剤を使用せず、流体７１を吹き付けることにより耐エッチング保護膜３４を除去しても、耐エッチング保護膜３４を残存させることなく除去することができる。

（４−２）水溶性保護膜除去ステップ
耐エッチング保護膜除去ステップの後に行う水溶性保護膜除去ステップでは、例えば図８に示す洗浄装置６０を用いる。洗浄装置６０は、ウェーハ１０を保持する保持テーブル６１と、回転軸６９を中心として保持テーブル６１を回転させるモータ６２と、保持テーブル２１に保持されたウェーハ１０に対して純水などの洗浄液７２を吹き付けるノズル６３と、フレーム１７を固定する固定部６４とを備えている。ノズル６３は、ウェーハ１０に対する洗浄液７２を吹き付け位置を変えられるよう、揺動可能に構成されている。

モータ６２が保持テーブル６１を回転させつつ、ノズル６３を揺動させて洗浄液７２をウェーハ１０に対して表面１１ａ側から供給し、ウェーハ１０の表面１１ａをスピン洗浄することにより、水溶性保護膜３３を除去する。洗浄終了後、モータ６２が保持テーブル６１を回転させることにより、ウェーハ１０の表面１１ａに残った洗浄液７２を遠心力で飛ばし、ウェーハ１０の表面１１ａを乾燥させる。水洗いによって水溶性保護膜３３を除去することにより、有機溶剤を使用することなく、保護膜層３０を除去することができる。ウェーハ１０の表面１１ａの微小凹凸に水溶性保護膜３３が入り込んでいる場合であっても、水溶性保護膜３３を残存させることなく除去することができる。

なお、洗浄時は、保持テーブル６１を回転させず、ウェーハ１０を固定したままの状態で、ノズル６３でウェーハ１０の表面１１ａを走査することにより、ウェーハ１０の表面１１ａ全体を洗浄するようにしてもよい。

（５）薄化ステップ
薄化ステップでは、例えば図９に示す研削装置８０を使用し、ウェーハ１０の裏面１１ｂを研削する。研削装置８０は、ウェーハ１０を保持する保持テーブル８１と、研削ホイール８４が装着される研削手段８３とを備えている。研削ホイール８４の下面には、複数の研削砥石８５が固着されている。保持テーブル８１は、回転軸８８を中心として回転し、研削手段８３は、回転軸８９を中心として研削ホイール８４を回転させる。

研削開始前に、ウェーハ１０の表面１１ａに保護テープ１８を貼着するとともに、裏面１１ｂからテープ１６を剥離することにより、ウェーハ１０は、フレーム１７によって支持された状態から開放される。そして、保護テープ１８を下にして保持テーブル８１でウェーハ１０を保持し、ウェーハ１０の裏面１１ｂ側を露出させた状態とする。そして、保持テーブル８１が回転し、研削手段８３が研削ホイール８４を回転させながら、ウェーハ１０の裏面１１ｂに回転する研削砥石８５を押し当てることにより、ウェーハ１０の裏面１１ｂを研削し、ウェーハ１０を薄化する。製造すべきデバイスチップの厚さまでウェーハ１０を薄化すると、エッチングステップで形成した溝１５がウェーハの裏面１１ｂ側に露出し、ウェーハ１０が分割されて、複数のデバイスチップが形成される。

なお、ウェーハ１０を分割する方法は、裏面に達しない溝１５が形成されたウェーハ１０の裏面１１ｂを研削して薄化することにより、溝１５を裏面に露出させる方法に限らず、あらかじめ薄化しておいたウェーハ１０に、エッチングステップで裏面まで到達する溝１５を形成する方法であってもよい。

１０：ウェーハ
１１ａ：表面１２：分割予定ライン１３：デバイス１１ｂ：裏面
１５：溝１６：テープ１７：フレーム１８：保護テープ
２０：スピンコート装置２１：保持テーブル２２：モータ２３，２４：滴下部
２５：固定部２９：回転軸
３０：保護膜層３１：水溶性樹脂３２：耐エッチング樹脂３３：水溶性保護膜
３４：耐エッチング保護膜３５：溝
４０：切削手段４１：切削ブレード４９：回転軸
５０：噴射装置
６０：洗浄装置６１：保持テーブル６２：モータ６３：ノズル６４：固定部
６９：回転軸
７１：流体７２：洗浄液
８０：研削装置８１：保持テーブル８３：研削手段
８４：研削ホイール８５：研削砥石８８，８９：回転軸、

Claims

交差する分割予定ラインによって区画された表面の各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハを加工する加工方法であって、
ウェーハの表面に保護膜層を形成する保護膜層形成ステップと、
該保護膜層形成ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿って該保護膜層に溝を形成することにより、該デバイスを保護するとともに該分割予定ラインを露出させるマスクを形成するマスク形成ステップと、
該マスク形成ステップを実施した後、ウェーハの表面にエッチングを施すエッチングステップと、を備え、
該保護膜層形成ステップは、ウェーハの表面を水溶性保護膜で被覆した後、該エッチングステップにおけるエッチングに対する耐性を有する耐エッチング保護膜層を形成する、
ウェーハの加工方法。
前記エッチングステップを実施した後、
前記耐エッチング保護膜層を除去し、その後、前記水溶性保護膜を除去する保護膜層除去ステップを更に備える、
請求項１に記載のウェーハの加工方法。