JP2015216233A

JP2015216233A - エッチング方法

Info

Publication number: JP2015216233A
Application number: JP2014098151A
Authority: JP
Inventors: 晋横尾; Susumu Yokoo; 栄松崎; Sakae Matsuzaki; 宏行高橋; Hiroyuki Takahashi; 智隆田渕; Tomotaka Tabuchi; 吉輝西田; Yoshiteru Nishida; 健志岡崎; Kenji Okazaki
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-12-03

Abstract

【課題】レジスト膜除去のための設備コストが増大せず環境負荷が低減可能なより簡易的なエッチングを可能とするエッチング方法を提供すること。
【解決手段】エッチング方法は、レジスト膜Ｒよりも剥離性が高く且つ分割予定ラインＬなどと接しないように形成された機能膜Ｆと、機能膜Ｆの外側を覆い上層に積層されたレジスト膜Ｒとの２層で形成された保護膜ＰをデバイスＤ表面のみに被覆する保護膜形成ステップと、被加工物Ｗの分割予定ラインＬなどをエッチングするエッチングステップと、保護膜Ｐを剥離する保護膜剥離ステップとから構成される。保護膜形成ステップでは、デバイスＤの中央部に液状の機能膜剤及びレジスト膜剤ＲＭを微細粒子として噴射して機能膜Ｆ及びレジスト膜Ｒを形成する。保護膜剥離ステップでは、剥離テープを保護膜Ｐ表面に貼着し、剥離テープと共に保護膜Ｐを被加工物Ｗ表面ＷＳから物理的に剥離する。
【選択図】図３

Description

本発明は、エッチング方法に関する。

ウエーハ上においてエッチングを施したくない非エッチング領域には、エッチングに際して事前に例えばレジスト膜である保護膜が形成される。その後、薬液を用いてレジスト膜が形成されていない部分をウェットエッチングやドライエッチングによりエッチングし、エッチング後に、不要になったレジスト膜を除去することによりパターン形成を行っている。かかるレジスト膜の除去には、有機アミンからなる有機溶媒にてウェット処理で行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０６−２９２０９号公報

しかし、レジスト膜の除去のためのウェット処理において廃棄設備や処理設備など設備投資が増大し、また、有機溶媒は環境負荷が非常に高いという問題がある。

本発明の目的は、レジスト膜除去のための設備コストが増大せず環境負荷が低減可能なより簡易的なエッチングを可能とするエッチング方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のエッチング方法は、エッチング領域と非エッチング領域とを備えた被加工物のエッチング方法であって、レジスト膜よりも被加工物の表面に対して剥離性が高く且つ該エッチング領域と接しないように形成された機能膜と、該機能膜の外側を覆い上層に積層されたレジスト膜との２層で形成された保護膜を非エッチング領域のみに被覆する保護膜形成ステップと、被加工物の該エッチング領域をエッチングするエッチングステップと、該エッチングステップを実施した後に、該保護膜を剥離する保護膜剥離ステップと、から構成され、該保護膜形成ステップでは、該非エッチング領域の少なくとも一部に液状の機能膜剤及びレジスト膜剤を微細粒子として噴射して該機能膜及び該レジスト膜を形成し、該保護膜剥離ステップにおいては、強粘着の剥離テープを該保護膜表面に貼着し、該剥離テープと共に該保護膜を被加工物表面から物理的に剥離することを特徴とする。

上記エッチング方法では、該機能膜は、外的刺激により粘着力が低減する樹脂で形成され、該保護膜剥離ステップにおいて、該機能膜に外的刺激を付与することで粘着力を低下させた後に、該機能膜及び該レジスト膜を被加工物表面から剥離するものとすることができる。

本発明では、被加工物の表面にレジスト膜よりも剥離性が高い機能膜及びその外側を覆ったレジスト膜との２層で構成された保護膜を非エッチング領域のみに形成して、エッチングを行うので、エッチング後に剥離テープを用いるなどして、保護膜を物理的に剥離することが可能となる。したがって、レジスト膜除去のための設備コストが増大せず環境負荷が低減可能なより簡易的なエッチングを可能とすることができる。

図１（ａ）は、実施形態に係るエッチング方法の加工対象の被加工物を示す斜視図、図１（ｂ）は、実施形態に係るエッチング方法の加工対象の被加工物の要部の断面図である。図２は、実施形態に係るエッチング方法の保護膜形成ステップの機能膜を形成する状態を示す断面図である。図３は、実施形態に係るエッチング方法の保護膜形成ステップのレジスト膜を形成する状態を示す断面図である。図４は、実施形態に係るエッチング方法のエッチングステップで用いられるプラズマエッチング装置の一例の断面図である。図５は、実施形態に係るエッチング方法のエッチングステップ後の被加工物の断面図である。図６は、実施形態に係るエッチング方法の保護膜剥離ステップの概要を示す断面図である。図７（ａ）は、実施形態の変形例１に係るエッチング方法の保護膜形成ステップのデバイス表面の外縁部にレジスト膜を形成した状態を示す断面図、図７（ｂ）は、実施形態の変形例１に係るエッチング方法の保護膜形成ステップのデバイス表面の外縁部にレジスト膜を形成した状態を示す平面図である。図８は、図７（ａ）で形成されたレジスト膜内に機能膜を形成する状態を示す断面図である。図９（ａ）は、図８で形成された機能膜上にレジスト膜を形成した状態を示す断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示されたレジスト膜などの平面図である。図１０（ａ）は、実施形態の変形例２に係るエッチング方法の保護膜剥離ステップにおいて、被加工物に紫外線を照射する状態を示す断面図、図１０（ｂ）は、実施形態の変形例２に係るエッチング方法の保護膜剥離ステップにおいて、被加工物を加熱する状態を示す断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
実施形態に係るエッチング方法を、図１から図６に基づいて説明する。図１（ａ）は、実施形態に係るエッチング方法の加工対象の被加工物を示す斜視図、図１（ｂ）は、実施形態に係るエッチング方法の加工対象の被加工物の要部の断面図、図２は、実施形態に係るエッチング方法の保護膜形成ステップの機能膜を形成する状態を示す断面図、図３は、実施形態に係るエッチング方法の保護膜形成ステップのレジスト膜を形成する状態を示す断面図、図４は、実施形態に係るエッチング方法のエッチングステップで用いられるプラズマエッチング装置の一例の断面図、図５は、実施形態に係るエッチング方法のエッチングステップ後の被加工物の断面図、図６は、実施形態に係るエッチング方法の保護膜剥離ステップの概要を示す断面図である。

実施形態に係るエッチング方法は、図１に示す被加工物Ｗのエッチング方法であって、被加工物Ｗを個々のデバイスＤへと分割する方法である。なお、本実施形態に係るエッチング方法により個々のデバイスＤに分割される加工対象としての被加工物Ｗは、例えば、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。被加工物Ｗは、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、表面ＷＳに複数の分割予定ラインＬ（エッチング領域に相当）によって区画された複数のデバイスＤ（非エッチング領域に相当）が形成されている。また、被加工物Ｗの表面ＷＳの外周部には、複数のデバイスＤを囲繞する外周余剰領域Ｓ（エッチング領域に相当）が設けられている。即ち、被加工物Ｗは、エッチング領域としての分割予定ラインＬ及び外周余剰領域Ｓと、非エッチング領域としてのデバイスＤとを表面ＷＳに備えている。

実施形態に係るエッチング方法は、保護膜形成ステップと、エッチングステップと、保護膜剥離ステップとから構成されている。

保護膜形成ステップは、機能膜Ｆ（図２等に示す）と、レジスト膜Ｒ（図３等に示す）との２層で形成された保護膜ＰをデバイスＤのみに被覆するステップである。機能膜Ｆは、レジスト膜Ｒよりも被加工物Ｗに表面ＷＳに対して剥離性が高く且つエッチングステップにおけるエッチングガスなどに対する耐食性を有しない材料で構成されている。即ち、機能膜Ｆは、エッチングステップでは、エッチングされてしまう材料で構成されている。また、機能膜Ｆは、保護膜剥離ステップにおいて用いられる剥離テープＴ（図６に示す）よりも被加工物Ｗの表面ＷＳに対して剥離性の高い（即ち、剥がれやすい）材料で構成されている。機能膜Ｆは、紫外線などの光が照射されることで粘着力が低減する樹脂や、加熱されることで発泡して粘着力が低減する樹脂などの外的刺激により粘着力が低減する樹脂で形成されてもよい。

機能膜Ｆは、分割予定ラインＬ及び外周余剰領域Ｓに接しないように被加工物Ｗの表面ＷＳ上に形成されている。本実施形態では、機能膜Ｆは、デバイスＤ表面の中央部上に形成される。

レジスト膜Ｒは、エッチングステップにおけるエッチングガスなどに対する耐食性を有する材料で構成されている。レジスト膜Ｒは、機能膜Ｆの外側を覆い、機能膜Ｆの上層に積層されている。レジスト膜Ｒは、デバイスＤの外縁部上と機能膜Ｆ上に形成される。

保護膜形成ステップでは、図２に示すように、機能膜Ｆを構成する液状の機能膜剤ＦＭを噴射するノズル１０と被加工物Ｗとを相対的に移動させながら、デバイスＤ表面の少なくとも一部としての中央部上に液状の機能膜剤ＦＭをノズル１０から微細粒子として噴射して、各デバイスＤ表面の中央部に機能膜Ｆを形成する。その後、保護膜形成ステップでは、図３に示すように、レジスト膜Ｒを構成する液状のレジスト膜剤ＲＭを噴射するノズル２０と被加工物Ｗとを相対的に移動させながら、デバイスＤ表面上の機能膜Ｆなどに液状のレジスト膜剤ＲＭをノズル２０から微細粒子として噴射して、各デバイスＤ表面上に機能膜Ｆの外側を覆い上昇に積層されたレジスト膜Ｒを形成する。こうして、機能膜Ｆと機能膜Ｆの外側を覆い上層に積層されたレジスト膜Ｒとの２層で保護膜Ｐを形成して、エッチングステップに進む。

エッチングステップは、被加工物Ｗの分割予定ラインＬ及び外周余剰領域Ｓをエッチングするステップである。エッチングステップでは、例えば、図４に示すプラズマエッチング装置３０のハウジング３１の開口３２を通して、被加工物Ｗをハウジング３１内に収容する。そして、被加工物Ｗの裏面ＷＲを高周波電源３３に接続された下部電極３４の吸着保持部材３５に吸引、保持して、開口３２をゲート３６により閉じる。次に、ガス排出手段３７を作動してハウジング３１内の雰囲気を排気口３８を通して真空排気し、ガス供給手段３９から上部電極４０の噴出口４１を通してハウジング３１内にエッチングガスを被加工物Ｗの表面ＷＳに向けて噴射する。なお、この際、ハウジング３１内を所定の圧力に維持する。そして、エッチングガスを噴射した状態で、高周波電源３３から下部電極３４と上部電極４０とに高周波電力を印加する。これにより、下部電極３４と上部電極４０との間にプラズマ放電が発生し、被加工物Ｗの分割予定ラインＬ及び外周余剰領域Ｓをエッチングする。

なお、エッチングステップで用いられるエッチングガスは、被加工物Ｗの材質に応じて適宜選択される。例えば、被加工物Ｗの材質がシリコンである場合には、エッチングガスとして、ＳＦ_６、ＮＦ_３、ＸｅＦ_２などを用いる。

本実施形態では、被加工物Ｗがシリコンで構成され、エッチングステップでは、ハウジング３１内の圧力を１０Ｐａ（ゲージ圧）に維持する。エッチングステップでは、エッチングガスとしてＳＦ_６を１分間につき１５００ｃｃの流量で供給し、上部電極４０に３０００Ｗの高周波電力を印加し、下部電極３４に３００Ｗの高周波電力を印加する条件Ａと、エッチングガスとしてＣ_４Ｆ_８を１分間につき１０００ｃｃの流量で供給し、上部電極４０に３０００Ｗの高周波電力を印加し、下部電極３４に０Ｗの高周波電力を印加する条件Ｂとを交互に繰り返す。エッチングプロセスでは、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、被加工物Ｗをエッチングする、所謂ボッシュプロセスによりエッチングを行う。

また、所謂ボッシュプロセスを行うエッチングプロセスでは、条件Ａのときに分割予定ラインＬ及び外周余剰領域Ｓが高速でエッチングされ、条件Ｂのときに図示しない保護膜が形成されるため、高いアスペクト比で被加工物Ｗを高速にエッチングすることができる。エッチングプロセスでは、４分間続けると、シリコンで構成される被加工物Ｗを１００μｍエッチングすることができる。こうして、本実施形態では、所謂ボッシュプロセスにより図５に示すように、分割予定ラインＬ及び外周余剰領域Ｓにエッチング溝Ｏを形成する。

ボッシュプロセスを行うエッチングプロセスでは、条件Ｂのときに、エッチング溝Ｏの内側面及びデバイスＤの側面などに図示しない保護膜を形成するので、デバイスＤの側面などが露出してもエッチングされることを抑制できる。エッチングステップ後には、保護膜剥離ステップに進む。

保護膜剥離ステップは、エッチングステップを実施した後に、保護膜Ｐを剥離するステップである。保護膜剥離ステップにおいては、強粘着の剥離テープＴを保護膜Ｐ表面に貼着する。なお、剥離テープＴとは、粘着性を有し保護膜Ｐ表面に貼着する粘着層と、粘着層が表面上に設けられた基材層とから構成されている。強粘着の剥離テープＴとは、保護膜Ｐの被加工物Ｗの表面ＷＳに対する貼着力よりも強い貼着力を有する粘着層を有するものをいう。

保護膜剥離ステップにおいて、剥離テープＴを貼着した後に、剥離テープＴを被加工物Ｗの表面ＷＳから引き剥がして、図６に示すように、剥離テープＴと共に保護膜Ｐを被加工物Ｗ表面ＷＳから物理的に剥離する。なお、この際、剥離テープＴの端部と被加工物Ｗとを表面ＷＳと平行な方向に平行移動させるなどして、剥離テープＴと共に保護膜Ｐを物理的に剥離してもよい。また、本実施形態では、保護膜剥離ステップを実施した後に、被加工物Ｗを割断、裏面ＷＲを研削するなどして個々のデバイスＤに個片化する。

実施形態に係るエッチング方法によれば、デバイスＤの表面上にレジスト膜Ｒよりも被加工物Ｗの表面ＷＳに対する剥離性の高い機能膜Ｆを形成して、レジスト膜Ｒを除去する際に剥離テープＴを保護膜Ｐに貼着して、剥離テープＴを保護膜Ｐと共に被加工物Ｗ表面ＷＳから物理的に剥離させている。このために、エッチングステップ後にレジスト膜Ｒを除去する際に、酸性又はアルカリ性などを有する環境負荷の高い有機溶媒を用いる必要がない。したがって、レジスト膜Ｒを除去するための廃液などの処理設備を設置する必要が生じないので、レジスト膜Ｒ除去のための設備コストが増大せず環境負荷が低減可能なより簡易的なエッチングを可能とすることができる。

また、実施形態に係るエッチング方法によれば、レジスト膜Ｒで機能膜Ｆの外側を覆う。さらに、エッチングステップでは、所謂ボッシュプロセスによりエッチングを行うので、デバイスＤをエッチングすることなく、分割予定ラインＬ及び外周余剰領域Ｓのみを確実にエッチングすることができる。

〔変形例１〕
実施形態の変形例１に係るエッチング方法を、図７〜図９に基づいて説明する。図７（ａ）は、実施形態の変形例１に係るエッチング方法の保護膜形成ステップのデバイス表面の外縁部にレジスト膜を形成した状態を示す断面図、図７（ｂ）は、実施形態の変形例１に係るエッチング方法の保護膜形成ステップのデバイス表面の外縁部にレジスト膜を形成した状態を示す平面図、図８は、図７（ａ）で形成されたレジスト膜内に機能膜を形成する状態を示す断面図、図９（ａ）は、図８で形成された機能膜上にレジスト膜を形成した状態を示す断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示されたレジスト膜などの平面図である。なお、図７〜図９において、実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

実施形態の変形例１に係るエッチング方法の保護膜形成ステップでは、まず、ノズル２０と被加工物Ｗとを相対的に移動させながら、デバイスＤ表面上の外縁部に液状のレジスト膜剤ＲＭをノズル２０から微細粒子として噴射して、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、各デバイスＤ表面の外縁部上に全周に亘ってレジスト膜Ｒ−１を形成する。そして、ノズル１０と被加工物Ｗとを相対的に移動させながら、図８に示すように、デバイスＤ表面上の外縁部に形成されたレジスト膜Ｒ−１の内側に液状の機能膜剤ＦＭをノズル１０から微細粒子として噴射して、機能膜Ｆを形成する。その後、再度、ノズル２０と被加工物Ｗとを相対的に移動させながら、デバイスＤ表面上に形成されたレジスト膜Ｒ及び機能膜Ｆ上に液状のレジスト膜剤ＲＭをノズル２０から微細粒子として噴射して、レジスト膜Ｒ−２を形成して、保護膜Ｐを形成する。こうして、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、機能膜Ｆと機能膜Ｆの外側を覆い上層に積層されたレジスト膜Ｒ−１，Ｒ−２との２層で形成された保護膜Ｐを各デバイスＤ表面のみに被覆する。

実施形態の変形例１に係るエッチング方法によれば、前述した実施形態と同様に、レジスト膜Ｒ−１，Ｒ−２を除去するための廃液などの処理設備を設置する必要が生じないので、レジスト膜Ｒ−１，Ｒ−２除去のための設備コストが増大せず環境負荷が低減可能なより簡易的なエッチングを可能とすることができる。

〔変形例２〕
実施形態の変形例２に係るエッチング方法を、図１０に基づいて説明する。図１０（ａ）は、実施形態の変形例２に係るエッチング方法の保護膜剥離ステップにおいて、被加工物に紫外線を照射する状態を示す断面図、図１０（ｂ）は、実施形態の変形例２に係るエッチング方法の保護膜剥離ステップにおいて、被加工物を加熱する状態を示す断面図である。なお、図１０において、実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

図１０（ａ）に示す場合では、保護膜形成ステップにおいて、機能膜Ｆが外的刺激としての紫外線Ｕなどの光が照射されることにより粘着力が低減する樹脂で形成されている。そして、保護膜剥離ステップにおいて、図１０（ａ）に示すように、機能膜Ｆに紫外線照射ランプ５０から紫外線Ｕを照射して外的刺激を付与することで、機能膜Ｆの粘着力を低下させる。その後に、剥離テープＴを用いて、機能膜Ｆ及びレジスト膜Ｒを被加工物Ｗ表面ＷＳから物理的に剥離する。

また、図１０（ｂ）に示す場合では、保護膜形成ステップにおいて、機能膜Ｆが外的刺激としての加熱されることで発泡されることにより粘着力が低減する樹脂で形成されている。即ち、機能膜Ｆは、発泡材を含んだ樹脂で形成されている。そして、保護膜剥離ステップにおいて、図１０（ｂ）に示すように、例えば、被加工物Ｗを加熱チャンバー６０内で加熱して外的刺激を付与することで、機能膜Ｆの粘着力を低下させる。その後に、剥離テープＴを用いて、機能膜Ｆ及びレジスト膜Ｒを被加工物Ｗ表面ＷＳから物理的に剥離する。

実施形態の変形例２に係るエッチング方法によれば、前述した実施形態の効果にくわえ、保護膜剥離ステップにおいて、外的刺激により機能膜Ｆの粘着力を低下させるので、レジスト膜Ｒ除去のための設備コストが増大せず環境負荷を確実に低減可能なより簡易的なエッチングを可能とすることができる。

また、本発明では、エッチングステップにおいて、分割予定ラインＬ及び外周余剰領域Ｓの全てをエッチングして、即ち、所謂フルカットしてもよい。また、本発明では、保護膜形成ステップでは、スクリーン印刷などにより、機能膜Ｆ及びレジスト膜Ｒを形成してもよい。

なお、本発明は上記実施形態、変形例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

Ｄデバイス（非エッチング領域）
Ｌ分割予定ライン（エッチング領域）
Ｓ外周余剰領域（エッチング領域）
Ｆ機能膜
Ｒ，Ｒ−１，Ｒ−２レジスト膜
Ｐ保護膜
ＦＭ機能膜剤
ＲＭレジスト膜剤
Ｔ剥離テープ
Ｗ被加工物
ＷＳ表面

Claims

エッチング領域と非エッチング領域とを備えた被加工物のエッチング方法であって、
レジスト膜よりも被加工物の表面に対して剥離性が高く且つ該エッチング領域と接しないように形成された機能膜と、該機能膜の外側を覆い上層に積層されたレジスト膜との２層で形成された保護膜を非エッチング領域のみに被覆する保護膜形成ステップと、
被加工物の該エッチング領域をエッチングするエッチングステップと、
該エッチングステップを実施した後に、該保護膜を剥離する保護膜剥離ステップと、から構成され、
該保護膜形成ステップでは、該非エッチング領域の少なくとも一部に液状の機能膜剤及びレジスト膜剤を微細粒子として噴射して該機能膜及び該レジスト膜を形成し、
該保護膜剥離ステップにおいては、強粘着の剥離テープを該保護膜表面に貼着し、該剥離テープと共に該保護膜を被加工物表面から物理的に剥離すること、を特徴とするエッチング方法。
該機能膜は、外的刺激により粘着力が低減する樹脂で形成され、
該保護膜剥離ステップにおいて、該機能膜に外的刺激を付与することで粘着力を低下させた後に、該機能膜及び該レジスト膜を被加工物表面から剥離すること、を特徴とする請求項１記載のエッチング方法。