JP2019009378A - 素子チップの製造方法および基板加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板を保持する保持シートを遮熱部により遮熱することにより生産歩留まりが改善される、素子チップの製造方法を提供する。
【解決手段】この製造方法は、対向する第1および第2の面を有し、複数の素子領域および分割領域を有する基板を準備する準備工程と、基板およびフレームを保持シートで保持する保持工程と、樹脂成分および溶媒を含む樹脂原料液を基板の第1の面に塗布して、樹脂成分および溶媒を含む塗布膜を形成する塗布工程と、熱源から供給される熱からフレームおよび保持シートを遮熱する遮熱部を介して、第1の面に熱源から熱を加えることにより、塗布膜から溶媒を除去して樹脂膜を形成する加熱工程と、分割領域における第1の面を露出させるように樹脂膜をパターニングするパターニング工程と、分割領域において、基板をプラズマエッチングすることにより、基板を複数の素子チップに個片化する個片化工程と、を備える。
【選択図】図5
【解決手段】この製造方法は、対向する第1および第2の面を有し、複数の素子領域および分割領域を有する基板を準備する準備工程と、基板およびフレームを保持シートで保持する保持工程と、樹脂成分および溶媒を含む樹脂原料液を基板の第1の面に塗布して、樹脂成分および溶媒を含む塗布膜を形成する塗布工程と、熱源から供給される熱からフレームおよび保持シートを遮熱する遮熱部を介して、第1の面に熱源から熱を加えることにより、塗布膜から溶媒を除去して樹脂膜を形成する加熱工程と、分割領域における第1の面を露出させるように樹脂膜をパターニングするパターニング工程と、分割領域において、基板をプラズマエッチングすることにより、基板を複数の素子チップに個片化する個片化工程と、を備える。
【選択図】図5
Description
本発明は、素子チップの製造方法および基板加熱装置に関し、とりわけ保持シートに保持された基板をプラズマエッチングする工程を含む素子チップの製造方法、およびその製造方法を行う基板加熱装置に関する。
半導体基板を複数の素子チップに個片化する(ダイシング)する方法として、ブレードによる機械的な切断技術を用いたブレードダイシング、レーザ加工技術を用いたレーザダイシング、プラズマ加工技術を用いたプラズマダイシング等が知られている。ダイシングは、加工対象の基板が薄い場合の取り扱い性の良さや、個片化により形成される複数の素子チップの取り扱い性の良さの観点から、通常、フレームに保持された保持シートに半導体基板を貼り付けた状態で行われる。
なかでも、プラズマダイシングは、ブレードダイシングやレーザダイシングとは異なり、基板表面の全体を一括して加工できるため、基板から切り出される素子チップの数が多い場合であっても加工効率が低下しない等の利点を有する。しかしながら、プラズマダイシングの場合、基板の表面全体にプラズマを照射しながらダイシングが行われるため、基板の素子領域を被覆し、かつ、基板の分割領域を露出させるようにパターニングされたマスクを、基板の表面に形成する必要がある。このようなマスクは、フォトリソグラフィやレーザグルービングにより形成できる。
フォトリソグラフィによるマスク形成は、基板の表面に塗布したレジスト液を90℃以上の加熱処理により乾燥させてレジスト膜を形成した後、露光と現像を行い、レジスト膜をパターニングすることにより行われる。
また、レーザグルービングによるマスク形成は、基板の表面に樹脂の原料液を塗布して樹脂膜を形成した後、樹脂膜にレーザ光を照射し、レーザ光の照射された部分の樹脂膜を除去して、樹脂膜をパターニングすることにより行われる。レーザグルービングに用いられるマスク材料としては、例えば、ポリイミドやポリビニルアルコールなどが挙げられる。
例えば、特許文献1には、レジストマスクを用いるプラズマダイシングが記載されている。また例えば、特許文献2にはレーザグルービングにより加工した樹脂膜をマスクとして用いるプラズマダイシングが記載されている。
プラズマダイシングにおいて、マスクの形成は、保持シートへの基板の貼り付けの前または後に行われる。基板が比較的厚い場合には、基板の反りや割れが生じにくく、基板単独でのハンドリングが容易であるため、通常のウエハプロセスにより、基板にマスクを形成してから、マスクを形成した基板を保持シートに貼り付けることができる。しかし、基板が厚い場合には、個片化に要するプラズマ処理の時間が長くなったり、また、長時間のプラズマ処理に耐えるためには厚いマスクも必要となるため、生産性が低下する。そのため、あらかじめ基板を研削して薄化し、薄化された基板を保持シートに貼り付けてプラズマダイシングすることが、プラズマ処理時間を短くでき、マスクも薄くできるため、好ましい。しかしながら、薄い基板は割れや反りが発生しやすくハンドリングが困難であるため、薄い基板にマスクを形成してから保持シートに貼り付けると、歩留まりが低下しやすい。そこで、基板を保持シートに貼り付けてからマスクを形成することが可能であれば、基板が薄くても破損が生じにくく、生産性向上と歩留まり向上の両立が期待されるが、以下の課題がある。
通常ダイシングに用いられる保持シートは熱可塑性樹脂からなり、耐熱性に乏しい。したがって、レジストや樹脂からなるマスクを形成する際に、保持シートが軟化するような高温での加熱処理を行うと、保持シートが変形(伸縮および湾曲)して、ウエハを平坦な状態に維持することができない。ウエハを平坦な状態に維持できないと、マスク形成工程でパターニングの精度が低下したり、プラズマ処理中の保持シートおよび基板の冷却が不足したりして、完成品である素子チップの生産歩留まりが低下する。
一方、フォトリソグラフィによりマスクを形成する場合、マスクを形成する際の加熱処理が不足しレジストの乾燥が不十分であると、レジストマスクの露光によるパターニング精度が低下する。また、プラズマ処理中にマスク焼け(「レジスト焼け」ともいい、熱によりレジストマスクに変形等の劣化が生じる現象を指す。)が発生するなどの不具合が生じる。レーザグルービングによりマスクを形成する場合も同様に、マスクを形成する際の加熱処理が不足すると、プラズマ処理中にマスク焼けが発生する等の不具合が生じる。
本発明に係る第1の態様は、素子チップの製造方法に関し、この製造方法は、対向する第1および第2の面を有し、複数の素子領域および該素子領域を画定する分割領域を有する基板を準備する準備工程と、前記基板の前記第2の面および前記基板を取り囲む環状のフレームを保持シートで保持する保持工程と、樹脂成分および溶媒を含む樹脂原料液を前記基板の前記第1の面に塗布して、前記樹脂成分および前記溶媒を含む塗布膜を形成する塗布工程と、熱源から供給される熱から前記フレームおよび前記保持シートを遮熱する遮熱部を介して、前記保持シートに保持された前記基板の前記第1の面に前記熱源から熱を加えることにより、前記塗布膜から前記溶媒を実質的に除去して樹脂膜を形成する加熱工程と、前記樹脂膜をパターニングして、前記分割領域における前記第1の面を露出させるパターニング工程と、前記分割領域において、前記基板を前記第1の面から前記第2の面までプラズマエッチングすることにより、前記基板を複数の素子チップに個片化する個片化工程と、を備える。
本発明に係る第2の態様は、基板加熱装置に関し、この基板加熱装置は、搬送キャリアに保持された基板を加熱するための基板加熱装置であって、前記搬送キャリアは、保持シートと前記保持シートの外周部に配置されるフレームとを備え、前記基板は第1の面と前記第1の面の反対側の第2の面を備えるとともに、前記第2の面が前記保持シートに保持されており、前記基板加熱装置は、前記搬送キャリアを支持する支持部と、前記基板の前記第1の面と対向するように配置され、前記基板の前記第1の面を加熱するための熱源と、前記熱源と前記搬送キャリアとの間に配置された遮熱部と、を備える。
本発明に係る態様によれば、基板を保持する保持シートを遮熱部で遮熱して、保持シートの変形を防止することにより、素子チップの生産歩留まりを改善することができる。
添付図面を参照して、本発明に係る素子チップの製造方法の実施形態を以下説明する。実施形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語(たとえば「上方」、「下方」、「鉛直」、および「水平」等)を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。なお各図面において、各構成部品の形状または特徴を明確にするため、これらの寸法を相対的なものとして図示し、必ずしも同一の縮尺比で表したものではない。
本発明の実施形態に係る素子チップの製造方法は、概略、図1のフローチャートに示すように、(a)複数の素子領域、およびこれらを画定する分割領域を有する基板を準備する工程(基板準備工程)と、(b)基板およびフレームを保持シートで保持する工程(基板保持工程)と、(c)樹脂成分および溶媒を含む樹脂原料液を基板の表面に塗布する工程(樹脂塗布工程)と、(d)樹脂原料液から溶媒を実質的に除去して樹脂膜を形成する工程(溶媒除去工程)と、(e)樹脂膜をパターニングして、基板の分割領域における表面を露出させる工程(パターニング工程)と、(f)分割領域において、基板を表面から裏面までプラズマエッチングすることにより、基板を複数の素子チップに個片化する工程(プラズマエッチング工程)と、(g)樹脂膜を除去する工程(アッシング工程)と、を有する。
a)基板準備工程
基板準備工程で準備される基板1は、プラズマエッチング技術を用いて、複数の素子チップに個片化されるものである。基板1は、シリコンウエハのような半導体基板、フレキシブルプリント基板のような樹脂基板、セラミックス基板等であってもよく、半導体基板は、シリコン(Si)、ガリウム砒素(GaAs)、窒化ガリウム(GaN)、炭化ケイ素(SiC)等で形成されたものであってもよい。本発明は基板の材料等に限定されるものではない。
基板準備工程で準備される基板1は、プラズマエッチング技術を用いて、複数の素子チップに個片化されるものである。基板1は、シリコンウエハのような半導体基板、フレキシブルプリント基板のような樹脂基板、セラミックス基板等であってもよく、半導体基板は、シリコン(Si)、ガリウム砒素(GaAs)、窒化ガリウム(GaN)、炭化ケイ素(SiC)等で形成されたものであってもよい。本発明は基板の材料等に限定されるものではない。
図2(a)は、基板1を上から見た平面図であり、図2(b)は、図2(a)のIIB−IIB線から見た断面図であり、図2(c)は、図2(a)の部分拡大図である。基板1は、図2(b)に示すように、対向する第1および第2の面1a,1b(以下、「表面1a」および「裏面1b」ともいう。)を含む。また図2(c)に示すように、基板1は、その表面1a上に複数の素子領域1cおよびこれを画定する分割領域1dを有する。基板1の各素子領域1cは、所望の電気回路を構成する集積回路を含み、プラズマエッチング工程後、素子チップ1cを構成し、各分割領域1dは、ダイシングラインを構成するものである。
各素子領域1c上の電気回路は、これに限定するものではないが、半導体回路、電子部品素子、MEMS等の回路層を有してもよい。回路層は、絶縁膜、導電層、樹脂保護層、電極パッド等を含む多層積層体として構成されてもよい。基板1は、多層積層体を構成した後、基板1の厚みを薄くするため、裏面1bを研磨してもよい。
基板1は、任意の平面形状を有し得るが、この実施形態に係る基板1は、図2(a)に示すように、略円形の平面形状を有し、最大径が50mm〜300mm程度であり、厚みが150μmまたは100μm以下であり、50μm以下であってもよい。基板1が薄くなるほど、基板1を個片化するためにプラズマエッチング技術を用いることの優位性が高くなる。基板1の平面形状は、円形の他、矩形の平面形状であってもよく、オリエンテーションフラット(図2(a))、およびノッチ等の切欠きを有するものであってもよい。
b)基板保持工程
基板1および環状のフレーム2は、素子領域1cに所望の電気集積回路を形成する際、または少なくとも後述する樹脂塗布工程の前に、保持シート3に保持される。図3(a)は、保持シート3に固着させた基板1および環状のフレーム2を上から見た平面図であり、図3(b)は、図3(a)のIIIB−IIIB線から見た断面図である。保持シート3は、粘着剤を含む上面(粘着面3a)と、粘着剤を含まない下面(非粘着面3b)とを有する。保持シート3は、その粘着面3aに基板1および環状のフレーム2を固着させることにより、基板1およびフレーム2を保持する。環状のフレーム2は、円形の開口部2aを含み、フレーム2の開口部2aと基板1とが同心円状に配置されるように保持シート3に保持され、基板1で覆われていない開口部2aにおいて粘着面3aが露出している。本願では、保持シート3と、これに固着されたフレーム2との組み合わせを搬送キャリア4といい、搬送キャリア4に固着された基板1をキャリア付き基板1ともいう。基板1は、それ自体が薄いものであっても、搬送キャリア4により保持されるため、後続の工程において、基板1を容易に操作および搬送することができる。
基板1および環状のフレーム2は、素子領域1cに所望の電気集積回路を形成する際、または少なくとも後述する樹脂塗布工程の前に、保持シート3に保持される。図3(a)は、保持シート3に固着させた基板1および環状のフレーム2を上から見た平面図であり、図3(b)は、図3(a)のIIIB−IIIB線から見た断面図である。保持シート3は、粘着剤を含む上面(粘着面3a)と、粘着剤を含まない下面(非粘着面3b)とを有する。保持シート3は、その粘着面3aに基板1および環状のフレーム2を固着させることにより、基板1およびフレーム2を保持する。環状のフレーム2は、円形の開口部2aを含み、フレーム2の開口部2aと基板1とが同心円状に配置されるように保持シート3に保持され、基板1で覆われていない開口部2aにおいて粘着面3aが露出している。本願では、保持シート3と、これに固着されたフレーム2との組み合わせを搬送キャリア4といい、搬送キャリア4に固着された基板1をキャリア付き基板1ともいう。基板1は、それ自体が薄いものであっても、搬送キャリア4により保持されるため、後続の工程において、基板1を容易に操作および搬送することができる。
保持シート3の基材は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル等の熱可塑性樹脂を用いて形成される。また、後述するアッシング工程後、保持シート3は、フレーム2から取り外され、半径方向に拡張させることにより、個別の素子チップ1cの間隔を広げ、粘着面3aから容易にピックアップできるように、伸縮性を有するように調製されている。保持シート3の基材は、伸縮性を付加するために、ゴム成分(例えば、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM))、可塑剤、軟化剤、酸化防止剤、導電性材料等の各種添加剤が含まれる。熱可塑性樹脂は、アクリル基等の光重合反応を示す官能基を有してもよい。保持シート3の基材の厚みは、特に限定されないが、例えば50μm〜150μmである。
一方、保持シート3の粘着面3aは、粘着力を低減させることができる粘着成分からなることが好ましい。これは、後述の個片化工程の後に、紫外線(UV光)を照射することにより個片化された素子チップ1cを粘着面3aからさらに容易にピックアップしやすくするためである。保持シート3は、例えば、フィルム状の基材の一方の粘着面3aにUV硬化型アクリル粘着剤を5〜20μmの厚みに塗布することにより形成してもよい。
またフレーム2は、基板1および保持シート3を保持した状態で搬送できる程度の剛性を有している。フレーム2の開口部2aは、上述の円形形状の他、矩形、六角形など多角形の形状を有するものであってもよい。またフレーム2は、図3に示すように、位置決めのためのノッチ2bまたはコーナーカット2cを有していてもよい。フレーム2は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属や、樹脂等を用いて形成される。
c)樹脂塗布工程
樹脂塗布工程では、樹脂成分および溶媒を含む樹脂原料液(レジスト溶液ともいう)が基板1の表面1aに塗布され、樹脂成分および溶媒を含む塗布膜5が形成される。レジスト溶液を基板1の表面1aに塗布する手法は、レジスト溶液が基板1の表面1aの上に均一に塗布されるものであれば、任意の手法を用いることができ、例えばスプレー塗布装置またはスピンコーティング塗布装置(ともに図示せず)を用いて、レジスト溶液を塗布してもよい。またレジスト溶液は、感光性のフォトレジストの原料液であってもよい。この場合、フォトレジストは、ポジ型またはネガ型のタイプを問わない。また、レジスト溶液は、水溶性樹脂の原料液であってもよい。
樹脂塗布工程では、樹脂成分および溶媒を含む樹脂原料液(レジスト溶液ともいう)が基板1の表面1aに塗布され、樹脂成分および溶媒を含む塗布膜5が形成される。レジスト溶液を基板1の表面1aに塗布する手法は、レジスト溶液が基板1の表面1aの上に均一に塗布されるものであれば、任意の手法を用いることができ、例えばスプレー塗布装置またはスピンコーティング塗布装置(ともに図示せず)を用いて、レジスト溶液を塗布してもよい。またレジスト溶液は、感光性のフォトレジストの原料液であってもよい。この場合、フォトレジストは、ポジ型またはネガ型のタイプを問わない。また、レジスト溶液は、水溶性樹脂の原料液であってもよい。
図4(a)は、レジスト溶液が基板1の表面1aに塗布される前の状態にある、搬送キャリア4に固着された基板1の断面図であり、図4(b)は、スプレー塗布装置を用いて、レジスト溶液を塗布し、樹脂成分および溶媒を含む塗布膜5が形成された後の状態を示す同様の断面図である。スプレー塗布装置は、インクジェット方式または静電スプレー方式のものであってもよい。インクジェット方式の塗布装置は、レジスト溶液の小滴を基板1の表面1aに向けて吐出して堆積させるものある。静電スプレー方式の塗布装置は、帯電させたレジスト溶液を、逆極性を有する基板1の表面1aに噴霧する方式である。
図4(c)は、スピンコーティング塗布装置を用いて、レジスト溶液を塗布し、樹脂成分および溶媒を含む塗布膜5が形成された直後の状態を示す断面図であり、余剰のレジスト溶液が遠心力で基板1の表面1aの周縁部およびこれに隣接する保持シート3の一部領域に付着して塗布膜5を形成した状態を示す。スピンコーティング塗布装置は、基板1を鉛直方向の回転軸を中心に回転させながら、基板1の中心C付近からレジスト溶液を滴下することにより、レジスト溶液を基板1の表面1aの全体に塗布するものである。このとき図4(c)に示すように、余剰のレジスト溶液が滴下された場合、エッジリンス処理を施し、基板1の表面1aの周縁部および保持シート3の一部領域に付着したレジスト溶液を除去して、図4(b)に示すように、塗布膜5を基板1の表面1aのみに形成するようにしてもよい。
d)加熱工程
上述のように、レジスト溶液は、樹脂成分および溶媒を含むものであるため、樹脂塗布工程で塗布された塗布膜5は膜中に溶媒を含む。基板1の表面1aに塗布された塗布膜5は、膜中に残存する溶媒を乾燥または除去するために熱処理(プリベイク)されて、表面1aの上に樹脂膜6(フォトレジスト膜ともいう)が形成される。
上述のように、レジスト溶液は、樹脂成分および溶媒を含むものであるため、樹脂塗布工程で塗布された塗布膜5は膜中に溶媒を含む。基板1の表面1aに塗布された塗布膜5は、膜中に残存する溶媒を乾燥または除去するために熱処理(プリベイク)されて、表面1aの上に樹脂膜6(フォトレジスト膜ともいう)が形成される。
レジスト溶液として感光性レジストの原料液を用いる場合、樹脂成分は、例えば、I線などのUV光の照射により現像液に対する溶解性が変化する感光性物質を主成分とするものである。感光性物質は、ノボラック樹脂(フェノール系樹脂)を含み、溶媒は、プロピレン・グリコール・モノメチル・エーテル・アセタート(PGMEA)を含む。
レジスト溶液として感光性レジストの原料液を用いる場合、未硬化状態の塗布膜5は、90℃以上の高温に晒して十分に溶媒を乾燥または除去させるとともに、樹脂成分を硬化させる必要がある。溶媒が残存したり、硬化が不足すると、後述するパターニング工程での露光や現像において、精緻なパターニングが形成されにくくなるためである。また、溶媒が残存したり、硬化が不足すると、後述するプラズマエッチング工程において、プラズマ処理中にマスク焼けが発生するなどの不具合が生じるためである。
レジスト溶液として水溶性レジストの原料液を用いる場合、樹脂成分は、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドのいずれかを主成分とするものである。溶媒は、水やジメチルスルホキシドを含む。
レジスト溶液として水溶性レジストの原料液を用いる場合、未硬化状態の塗布膜5は、90℃以上の高温に晒して十分に溶媒を乾燥または除去させるとともに樹脂成分を硬化させる必要がある。溶媒が残存したり、硬化が不足すると、後述するプラズマエッチング工程において、プラズマ処理中にマスク焼けが発生するなどの不具合が生じるためである。
しかしながら、基板1を保持する保持シート3は、ゴム成分を含む伸縮性を有する熱可塑性樹脂で形成されているため、耐熱温度は約60℃であり、上記加熱工程においても熱可塑性樹脂の軟化温度以下(例えば約50℃以下)に維持して、保持シート3の変形(伸縮および湾曲)を抑制する必要がある。
図5は、本発明の実施形態に係る基板加熱装置10を概略的に示す断面図である。図5に示す基板加熱装置10は、概略、電熱ヒータまたは赤外線(IR)ランプ等の熱源12と、フレーム2および基板1が固着した保持シート3(搬送キャリア4)を真空吸着により支持するステージ14と、フレーム2の開口部2aで露出する保持シート3およびフレーム2と熱源12との間に配置された遮熱カバー16(遮熱部ともいう。)と、を備える。すなわち搬送キャリア4は、保持シート3と保持シート3の外周部に配置されるフレーム2とを備え、基板1は第1の面と、その反対側の第2の面を備え、第2の面が保持シート3に保持されている。
また遮熱カバー16は、基板1の周縁部と実質的に同一の平面形状を有する窓部16aを有し、鉛直方向に移動可能な昇降ロッド(図示せず)を含むステージ14または基板加熱装置10の筐体またはその連結部品(図示せず)に昇降自在に支持されている。
遮熱カバー16とステージ14との間の空間を広げるように、昇降ロッドを用いて遮熱カバー16を上昇させる。ベルヌーイチャックまたは搬送アーム等の搬送機構(図示せず)を用いて、搬送キャリア4が基板加熱装置10内の所定位置に搬送される。再び昇降ロッドを用いて遮熱カバー16を下降させ、遮熱カバー16は基板1の周縁部に隣接するように配置される。また下降した遮熱カバー16から基板1に直接的に伝熱することがないように、遮熱カバー16は基板1から離間して配置される。このように配置された熱源12は、遮熱カバー16と協働して、実質的に基板1の表面1aのみが約90℃以上に加熱され、保持シート3を約50℃以下に維持するように構成されている。
したがって、本発明の実施形態に係る溶媒除去工程および基板加熱装置10によれば、塗布膜5を90℃以上の高温に晒して十分に溶媒を乾燥または除去させて、樹脂膜6を形成することにより、精緻なパターニングを形成し、プロセスマージンの低下を回避するとともに、伸縮性を有する保持シート3を50℃以下の温度に維持して、その形状を一定に維持することにより、完成品である素子チップ1cの生産歩留まりを向上させることができる。
遮熱カバー16は、熱源12からの熱を受けて高温になり、とりわけ金属で形成された場合には伝熱性が高く、保持シート3が遮熱カバー16から実質的な輻射熱を受ける。そこで、溶媒除去工程中、遮熱カバー16を冷却してもよい。こうした冷却機構の具体例として、遮熱カバー16は、冷却媒体を冷却装置との間で循環させる冷却流路(ともに図示せず)を内蔵し、冷却媒体を循環させることにより、保持シート3に対する輻射熱を低減するように構成してもよい。また、遮熱カバー16を支持する昇降ロッド、または基板加熱装置10の筐体もしくはその連結部品を同様に冷却して、遮熱カバー16を間接的に冷却してもよい。さらに、保持シート3(搬送キャリア4)を真空吸着するステージ14の内部に冷却流路を配置し、遮熱カバー16を冷却してもよい。
熱源12は、熱風を吹き出す熱風ファンであってもよいが、遮熱カバー16と基板1の間からの間隙から熱風が流入して、保持シート3が50℃以上に加熱されるような場合には、輻射熱を発する電熱ヒータまたはIRランプであることが好ましい。また熱源12が輻射熱を発するものである場合、遮熱カバー16は、少なくとも熱源12に対向する第1の表面または全体表面に反射膜を形成し、熱源12からの輻射熱を反射して、遮熱カバー16の上昇温度を低減するように構成してもよい。
遮熱カバー16は、鉛直方向の断面が平坦であってもよいが(図5(a))、ステージ14に支持された搬送キャリア4に対向する第2の表面が、少なくともフレーム2を覆うように延びる水平面17aと(図5(b)では天井面)、水平面17aと連続して設けられ、フレーム2と基板1の間で露出する保持シート3に対して徐々に接近するように傾斜する傾斜面17bまたは上に凸となる形状の湾曲面(図示せず)とを有してもよい。図5(b)に示す遮熱カバー16は、水平面17aおよび傾斜面17b(もしくは湾曲面)と保持シート3との距離をより大きくして、保持シート3が遮熱カバー16から受ける輻射熱をより小さくすることにより、保持シート3の上昇温度をさらに低減することができる。
図5(a)および(b)に示す基板加熱装置10は、上記実施形態で説明したように、基板1が鉛直上向きに面するフェイスアップ型のものであるが、図6(a)〜(c)に示すように、基板1が鉛直下向きに面するフェイスダウン型のものであってもよい。フェイスダウン型の基板加熱装置10は、筐体から水平方向に延び、搬送キャリア4を支持する連結部品18を有する。連結部品18は、基板1が鉛直下向きに面するように、搬送キャリア4を支持する。フェイスダウン型の基板加熱装置10は、連結部品18の代わりに、搬送キャリア4を上方から真空吸着する吸着機構を有してもよい。フェイスダウン型の基板加熱装置10は、上記説明したフェイスアップ型のものと同様、電熱ヒータまたは赤外線(IR)ランプ等の熱源12と、保持シート3およびフレーム2と熱源12との間に配置された遮熱カバー16とを有する。
図6に示すフェイスダウン型の基板加熱装置10は、基板1が鉛直上向きに面した状態にある搬送キャリア4を、例えばベルヌーイチャックまたは真空吸着アーム等を用いて上下反転させる必要がある点で、フェイスアップ型のものよりやや複雑な上下反転機構を必要とする。しかし、こうした上下反転機構は、汎用性の高いものが市場に流通しており、入手が容易である。また熱源12も同様に、例えばホットプレート等の簡便な構造を有するものを利用することができるので、フェイスダウン型の基板加熱装置10を容易に実現することができる。
連結部品18および遮熱カバー16は、図示しない昇降機構を用いて、熱源12に対して鉛直方向に昇降させることができるように構成してもよい。こうして、遮熱カバー16を基板1の周縁部に隣接させるとともに、遮熱カバー16から基板1に直接的に伝熱することがないように遮熱カバー16を基板1から離間して配置することができる。
フェイスダウン型の基板加熱装置10は、フェイスアップ型のものと同様、遮熱カバー16を冷却するための冷却機構を有してよい。たとえば冷却媒体を循環させる冷却流路を遮熱カバー16内に設けることにより、遮熱カバー16から保持シート3への輻射熱を低減することができる。また基板加熱装置10の筐体もしくはその連結部品18を同様に冷却して、遮熱カバー16を間接的に冷却してもよい。
遮熱カバー16は、鉛直方向の断面が平坦であってもよいが(図6(a))、連結部品18に支持された搬送キャリア4に対向する第2の表面が、少なくともフレーム2を覆うように延びる水平面17aと、水平面17aと連続して設けられ、フレーム2と基板1の間で露出する保持シート3に対して徐々に接近するように傾斜する傾斜面17bまたは上に凸となる形状の湾曲面(図示せず)とを有してもよい。図6(b)および(c)に示す遮熱カバー16は、水平面17aおよび傾斜面17b(もしくは湾曲面17c)と保持シート3との距離をより大きくして、保持シート3が遮熱カバー16から受ける輻射熱をより小さくすることにより、保持シート3の上昇温度をさらに低減することができる。
上記説明したフェイスアップ型およびフェイスダウン型の基板加熱装置10において、熱源12は、遮熱カバー16と協働して、実質的に基板1の表面1aのみが約90℃以上に加熱され、保持シート3を約50℃以下に維持するように構成されている。したがって、本発明によれば、塗布膜5を90℃以上の高温に晒して十分に溶媒を乾燥または除去させて、樹脂膜6を形成することにより、精緻なパターニングを形成し、プロセスマージンの低下を回避するとともに、保持シート3を50℃以下の温度に維持して湾曲することを防止し、素子チップ1cの生産歩留まりを向上させることができる。
e)パターニング工程
パターニング工程は、樹脂膜6をパターニングして、基板1の分割領域1dにおける表面1aを露出させる工程である。レジスト溶液として感光性レジストの原料液を用いる場合、パターニング工程は、より具体的には、基板1の表面1aに分割領域1dに対応するパターンで基板1の表面1aに形成された樹脂膜6(フォトレジスト膜)にUV光を照射する露光工程と、分割領域1dにおける樹脂膜6を現像液で除去する現像工程と、残存する現像液を純水等で洗浄する洗浄工程と、を有する。
パターニング工程は、樹脂膜6をパターニングして、基板1の分割領域1dにおける表面1aを露出させる工程である。レジスト溶液として感光性レジストの原料液を用いる場合、パターニング工程は、より具体的には、基板1の表面1aに分割領域1dに対応するパターンで基板1の表面1aに形成された樹脂膜6(フォトレジスト膜)にUV光を照射する露光工程と、分割領域1dにおける樹脂膜6を現像液で除去する現像工程と、残存する現像液を純水等で洗浄する洗浄工程と、を有する。
露光工程では、これに限定するものではないが、例えばUV光としてI線を照射することにより、樹脂膜6(フォトレジスト膜)の現像液に対する溶解性を変化させる。現像工程では、樹脂膜6(フォトレジスト膜)の特性に適合した現像液および現像方式(ディップ現像またはスプレー現像)を用いて、基板1の分割領域1dにおける樹脂膜6(フォトレジスト膜)を現像液で除去する。後工程のプラズマエッチング工程において分割領域のエッチングを行うためにも、分割領域を覆う樹脂膜6(フォトレジスト膜)を確実に除去する必要がある。洗浄工程では、純水または専用リンスを用いて、十分に現像液を洗い流した後、純水等を乾燥させる。パターニング工程のこれらの各工程においても、保持シート3は50℃以下の温度に維持され、湾曲することが防止される。こうしてパターニング工程において、樹脂膜6をパターニングして、基板1の分割領域1dにおける表面1aを露出させる。
なお、パターニング工程は上述のフォトリソグラフィを用いる方法に限るものではなく、レーザグルービングにより行ってもよい。この場合、レジスト溶液として感光性レジストの原料液を用いてもよいし、水溶性樹脂の原料液を用いてもよい。レーザグルービングによる加工は以下のようにして行うことができる。レーザ光源として、UV波長(例えば355nm)のナノ秒レーザを用いる。そして、パルス周期40kHz、出力0.3W、スキャン速度200mm/秒で、分割領域1dへのレーザ光の照射し、樹脂膜6を除去し、基板1の分割領域1dにおける表面1aを露出させる。
f)プラズマエッチング工程
プラズマエッチング工程は、パターニング工程で露出させた基板1の分割領域1dにおいて、基板1の表面1aから裏面1bまでプラズマエッチングすることにより、基板1を複数の素子チップ1cに個片化する工程である。
プラズマエッチング工程は、パターニング工程で露出させた基板1の分割領域1dにおいて、基板1の表面1aから裏面1bまでプラズマエッチングすることにより、基板1を複数の素子チップ1cに個片化する工程である。
詳細図示しないが、プラズマエッチング工程およびこれに用いられるドライエッチング装置の一例について以下説明する。
ドライエッチング装置は、プロセスガス源およびアッシングガス源が接続されたガス導入口と、真空ポンプに接続された排気口と、を有する処理チャンバを備える。搬送キャリア4および基板1が処理チャンバ内のステージに載置された後、真空ポンプを用いて処理チャンバ内を減圧し、所定のプロセスガスが処理チャンバ内に導入される。そしてアンテナ(プラズマ源)に高周波電力を供給することで形成されたプロセスガスのプラズマにより、処理チャンバ内の基板1の分割領域1dがドライエッチングされて、基板1は、素子領域1cを含む複数の素子チップ1cに分割される。
ドライエッチング装置は、プロセスガス源およびアッシングガス源が接続されたガス導入口と、真空ポンプに接続された排気口と、を有する処理チャンバを備える。搬送キャリア4および基板1が処理チャンバ内のステージに載置された後、真空ポンプを用いて処理チャンバ内を減圧し、所定のプロセスガスが処理チャンバ内に導入される。そしてアンテナ(プラズマ源)に高周波電力を供給することで形成されたプロセスガスのプラズマにより、処理チャンバ内の基板1の分割領域1dがドライエッチングされて、基板1は、素子領域1cを含む複数の素子チップ1cに分割される。
またドライエッチング装置は、プロセスガス源、アッシングガス源、真空ポンプ、および高周波電力源を制御する制御装置を備え、最適化されたドライエッチング条件でプラズマエッチングを行うように上記構成要素を制御する。
g)アッシング工程
アッシング工程は、プラズマエッチング工程後に、樹脂膜6を除去する工程である。アッシング工程は、ドライエッチングを行った処理チャンバ内で引き続き行ってもよい。アッシング工程は、アッシングガス(例えば、酸素ガス)を処理チャンバ内に導入し、同様にアンテナ(プラズマ源)に高周波電力を供給することで形成されたアッシングガスのプラズマにより、処理チャンバ内の基板1の表面1aから樹脂膜6を除去することができる。
アッシング工程は、プラズマエッチング工程後に、樹脂膜6を除去する工程である。アッシング工程は、ドライエッチングを行った処理チャンバ内で引き続き行ってもよい。アッシング工程は、アッシングガス(例えば、酸素ガス)を処理チャンバ内に導入し、同様にアンテナ(プラズマ源)に高周波電力を供給することで形成されたアッシングガスのプラズマにより、処理チャンバ内の基板1の表面1aから樹脂膜6を除去することができる。
本発明は、保持シートに保持された基板をプラズマエッチングする工程を含む素子チップの製造方法、およびその製造方法を行う基板加熱装置に利用可能である。
1…基板、1a…表面、1b…裏面、1c…素子領域(素子チップ)、1d…分割領域、
2…フレーム、2a…開口部、
3…保持シート、3a…粘着面、3b…非粘着面、
4…搬送キャリア、
5…塗布膜、
6…樹脂膜(フォトレジスト膜)、
10…基板加熱装置、12…熱源、14…ステージ、
16…遮熱カバー、16a…窓部、17a…水平面、17b…傾斜面、17c…湾曲面、18…連結部品
2…フレーム、2a…開口部、
3…保持シート、3a…粘着面、3b…非粘着面、
4…搬送キャリア、
5…塗布膜、
6…樹脂膜(フォトレジスト膜)、
10…基板加熱装置、12…熱源、14…ステージ、
16…遮熱カバー、16a…窓部、17a…水平面、17b…傾斜面、17c…湾曲面、18…連結部品
Claims (15)
- 対向する第1および第2の面を有し、複数の素子領域および該素子領域を画定する分割領域を有する基板を準備する準備工程と、
前記基板の前記第2の面および前記基板を取り囲む環状のフレームを保持シートで保持する保持工程と、
樹脂成分および溶媒を含む樹脂原料液を前記基板の前記第1の面に塗布して、前記樹脂成分および前記溶媒を含む塗布膜を形成する塗布工程と、
熱源から供給される熱から前記フレームおよび前記保持シートを遮熱する遮熱部を介して、前記保持シートに保持された前記基板の前記第1の面に前記熱源から熱を加えることにより、前記塗布膜から前記溶媒を実質的に除去して樹脂膜を形成する加熱工程と、
前記樹脂膜をパターニングして、前記分割領域における前記第1の面を露出させるパターニング工程と、
前記分割領域において、前記基板を前記第1の面から前記第2の面までプラズマエッチングすることにより、前記基板を複数の素子チップに個片化する個片化工程と、を備える素子チップの製造方法。 - 前記保持シートは熱可塑性樹脂を含み、
前記加熱工程において、前記樹脂膜は前記熱可塑性樹脂の軟化温度より高い温度に加熱され、前記保持シートは前記樹脂膜よりも低い温度に維持される、請求項1に記載の素子チップの製造方法。 - 前記樹脂膜が感光性を有するノボラック型樹脂を含み、
前記パターニング工程は、前記樹脂膜を露光する工程と露光された前記樹脂膜を現像する工程と、を有する、請求項2に記載の素子チップの製造方法。 - 前記樹脂膜が水溶性樹脂を含み、
前記パターニング工程は、前記樹脂膜にレーザ光を照射して、前記レーザ光の照射された部分の前記樹脂膜を除去することにより行われる、請求項2に記載の素子チップの製造方法。 - 前記加熱工程が、前記遮熱部を冷却しながら行われる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の素子チップの製造方法。
- 前記熱源が輻射熱を発生させる輻射熱源を含み、
前記加熱工程が、前記基板の前記第1の面に前記輻射熱を加えることを含み、
前記遮熱部は、その表面に反射膜を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の素子チップの製造方法。 - 前記第1の面が鉛直下向きに面し、前記基板の下方に配置された前記熱源を用いて、前記基板の前記第1の面に熱を加え、または
前記第1の面が鉛直上向きに面し、前記基板の上方に配置された前記熱源を用いて、前記基板の前記第1の面に熱を加える、請求項1〜6のいずれか1項に記載の素子チップの製造方法。 - 前記加熱工程において、前記遮熱部と前記基板および前記フレームとが互いに離間している、請求項1〜7のいずれか1項に記載の素子チップの製造方法。
- 搬送キャリアに保持された基板を加熱するための基板加熱装置であって、前記搬送キャリアは、保持シートと前記保持シートの外周部に配置されるフレームとを備え、前記基板は第1の面と前記第1の面の反対側の第2の面を備えるとともに、前記第2の面が前記保持シートに保持されており、前記基板加熱装置は、
前記搬送キャリアを支持する支持部と、
前記基板の前記第1の面と対向するように配置され、前記基板の前記第1の面を加熱するための熱源と、
前記熱源と前記搬送キャリアとの間に配置された遮熱部と、を備える基板加熱装置。 - 前記熱源は、輻射熱を発生させる輻射熱源であり、
前記遮熱部は、前記熱源と対向する第1の表面に前記輻射熱を反射する反射膜を備える、請求項9に記載の基板加熱装置。 - 前記遮熱部は、前記支持部に支持された前記搬送キャリアとは離間している、請求項9または10に記載の基板加熱装置。
- 前記遮熱部は、前記支持部に支持された前記搬送キャリアと対向する第2の表面を備え、
前記第2の表面は、少なくとも前記フレームを覆うように延びる水平面と、前記水平面と連続して設けられ、前記フレームと前記基板の間に露出する保持シートに対して徐々に接近するように傾斜する傾斜面とを有する、請求項9〜11のいずれか1項に記載の基板加熱装置。 - 前記支持部は、前記第1の面を上にした状態で、前記基板および前記フレームを保持する前記保持シートを支持するステージであり、
前記熱源は前記搬送キャリアの上方に配置される、
請求項9〜12のいずれか1項に記載の基板加熱装置。 - 前記支持部は、前記第1の面を下にした状態で、前記フレームを下方から支持するように設けられ、
前記熱源は、前記搬送キャリアの下方に配置される、請求項9〜12のいずれか1項に記載の基板加熱装置。 - 前記遮熱部を冷却するための冷却機構をさらに備えた、請求項9〜14のいずれか1項に記載の基板加熱装置。
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