JP2019160883A

JP2019160883A - 素子チップの製造方法

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Publication number: JP2019160883A
Application number: JP2018042328A
Authority: JP
Inventors: 功幸松原; Isayuki Matsubara
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-08
Also published as: JP7054813B2

Abstract

【課題】高品質な素子チップを得る。【解決手段】保持シートに貼着された基板を準備する第１工程と、保持シートの少なくとも一部および保持シートに貼着された基板を被覆する保護膜を形成する第２工程と、保護膜に開口を形成して、第１の面における分割領域を露出させる第３工程と、露出した分割領域の第１の面から第２の面までをプラズマエッチングして、基板を複数の素子チップに個片化する第４工程と、を備え、保持シートは基板よりも大きく、第２工程は、保護膜の原料および溶媒を含む原料液を、基板および保持シートに液体状で供給して、第１の面および基板の端面を被覆し、流動性を備える第１被覆層と、第１被覆層を取り囲み、かつ、保持シートの少なくとも一部を被覆し、流動性を備える第２被覆層と、を形成する塗布工程と、第１被覆層および第２被覆層を乾燥して、保護膜を形成する乾燥工程と、を備える、素子チップの製造方法。【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、素子チップの製造方法に関し、詳細には、保持シートに貼着された基板を、プラズマエッチングにより個片化する方法に関する。

基板をダイシングする方法として、プラズマ照射によるプラズマダイシングが注目されている。プラズマダイシングに供される基板の表面において、プラズマエッチングされる領域（分割領域）を除く素子領域はマスクで覆われている。マスクは、通常、マスクの原料を含む原料液を、スピンコート法あるいはスプレーコート法により基板に塗布して塗膜を形成し、これを乾燥させて得られる保護膜をパターニングすることにより形成される（特許文献１および２）。

特開２００５−１９１０３９号公報特開２０１３−６５８２２号公報

塗膜の乾燥は、通常、塗膜の単位体積あたりの露出面積が広く、外部雰囲気に晒されやすい部分、つまり基板の端部（エッジ付近）から中央に向かって進行する。このとき、エッジ付近の塗膜の内部にある未乾燥の原料液は、徐々に基板の中央側に寄せられる。一方、基板の主面の表面側からも塗膜の乾燥は進み、固化し始める。そのため、塗膜の内部を端部から中央側へと寄せられた原料液はやがて行き場を失い、基板の端部から中央までの領域で上方に盛り上がり、そのまま乾燥する。つまり、塗膜を乾燥して得られる保護膜は、基板の端部では薄い一方、一部、盛り上がって厚くなる場合がある。

このような保護膜の厚みのバラツキは、特に、低粘度の原料液を用いて形成した厚い塗膜を、加熱によって乾燥させる場合に多く見られる。保護膜の厚みがばらつくとマスクの厚みもばらつく。そのため、パターニング工程において、分割領域のマスクが厚い部分では所望のパターンが得られない一方、プラズマエッチング工程において、素子領域のマスクの薄い部分がエッチングされ得る。その結果、得られる素子チップの品質が低下する。なお、厚い塗膜は、例えば、スピンコート法において回転速度を低くすること等により形成され得る。

本発明の一局面は、保持シートに保持された基板から、プラズマエッチングにより素子チップを製造する方法であって、前記基板は、複数の素子領域および前記素子領域を画定する分割領域を備えるとともに、第１の面および前記第１の面とは反対側の第２の面を有しており、前記素子チップの製造方法は、前記保持シートに前記第２の面が貼着された前記基板を準備する第１工程と、前記保持シートの少なくとも一部および前記保持シートに貼着された前記基板を被覆する保護膜を形成する第２工程と、前記保護膜に開口を形成して、前記第１の面における前記分割領域を露出させる第３工程と、露出した前記分割領域の前記第１の面から前記第２の面までをプラズマエッチングして、前記基板を複数の素子チップに個片化する第４工程と、を備え、前記保持シートは前記基板よりも大きく、前記第２工程は、前記保護膜の原料および溶媒を含む原料液を、前記基板および前記保持シートに液体状で供給して、前記第１の面および前記基板の端面を被覆し、流動性を備える第１被覆層と、前記第１被覆層を取り囲み、かつ、前記保持シートの少なくとも一部を被覆し、流動性を備える第２被覆層と、を形成する塗布工程と、前記第１被覆層および前記第２被覆層を乾燥して、前記保護膜を形成する乾燥工程と、を備える、素子チップの製造方法に関する。

本発明によれば、高品質な素子チップを得ることができる。

本発明の一実施形態に係る基板を模式的に示す断面図である。本発明の一実施形態に係る基板および搬送キャリアを概略的に示す上面図である。図２ＡのＡ−Ａ線における断面図である。本発明の実施形態に係る第２工程における基板および搬送キャリアを模式的に示す断面図である。本発明の実施形態に係る第２工程の塗布工程により被覆層が形成された基板および搬送キャリアを模式的に示す断面図である。本発明の実施形態に係る第２工程の乾燥工程により形成された保護膜を備える基板および搬送キャリアを模式的に示す断面図である。本発明の実施形態に係る第３工程により開口が形成された基板を保持する保持シートを模式的に示す断面図である。本発明の実施形態に係る第４工程で作製された素子チップを模式的に示す断面図である。プラズマ処理装置の構造を断面で示す概念図である。第２実施形態に係る基板および凸部が形成された搬送キャリアを概略的に示す上面図である。図７ＡのＢ−Ｂ線における断面図である。第３実施形態に係る基板および表面処理領域が形成された搬送キャリアを概略的に示す上面図である。図８ＡのＣ−Ｃ線における断面図である。第４実施形態に係る基板および搬送キャリアを概略的に示す断面図である。原料液が供給された直後の基板および保持シートを模式的に示す断面図である。図１０Ａの原料液を乾燥させた後の基板および保持シートを模式的に示す断面図である。

本実施形態は、乾燥の進行しやすい塗膜の端部を、基板の表面以外の部分に形成するという、ユニークな思想に基づく。すなわち、本実施形態に係る方法は、基板を保持シートに貼着した後、保護膜の原料および溶媒を含む原料液を、基板の表面（第１の面および端面）だけでなく、基板の周囲の保持シートにまで供給する。これにより、塗膜の端部は保持シート上に形成されて、その乾燥によって生じ得る保護膜の盛り上がりは、基板上には形成されない。

原料液は液体状で基板の表面に供給されており、塗膜は流動性を維持している。そのため、塗膜はセルフレベリング作用により基板の主面（第１の面）に均一に広がり、その状態で乾燥される。よって、第１の面に形成される保護膜の厚みは均一になる。

また、本実施形態によれば、基板をこの保持シートに保持した状態でプラズマダイシングに供されるため、製造工程が簡略化される。

［第１実施形態］
以下、第１実施形態に係る製造方法について、適宜図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係る素子チップの製造方法は、保持シートに貼着された基板を準備する第１工程と、保持シートの少なくとも一部および保持シートに貼着された基板を被覆する保護膜を形成する第２工程と、保護膜に開口を形成して、第１の面における分割領域を露出させる第３工程と、露出した分割領域の第１の面から第２の面までをプラズマエッチングして、基板を複数の素子チップに個片化する第４工程と、を備える。保持シートは基板よりも大きい。第２工程は、保護膜の原料および溶媒を含む原料液を、基板および保持シートに液体状で供給して、第１の面および基板の端面を被覆し、流動性を備える第１被覆層と、第１被覆層を取り囲み、かつ、保持シートの少なくとも一部を被覆し、流動性を備える第２被覆層と、を形成する塗布工程と、第１被覆層および第２被覆層を乾燥して、保護膜を形成する乾燥工程と、を備える。

（１）第１工程
まず、ダイシングの対象となる基板を準備する。
図１に基板１０の断面を模式的に示す。

（基板）
基板１０は、複数の素子領域Ｒ１と素子領域Ｒ１を画定する分割領域Ｒ２とを備えるとともに、第１の面１０Ｘ、第２の面１０Ｙおよび端面１０Ｚを備える。基板１０は、例えば、半導体層１１と、半導体層１１の第１の面１０Ｘ側に積層される回路層１２と、を備える。基板１０の分割領域Ｒ２をエッチングすることにより素子チップが得られる。

基板１０の大きさは特に限定されず、例えば、最大径５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度である。基板１０の形状も特に限定されず、例えば、円形、角型である。また、基板１０には、オリエンテーションフラット（オリフラ）、ノッチ等の切欠き（いずれも図示せず）が設けられていてもよい。

半導体層１１は、例えば、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）等を含む。保持シートに貼着される半導体層１１の厚みは特に限定されず、例えば、２０μｍ〜１０００μｍであり、１００μｍ〜３００μｍであってもよい。

回路層１２は、例えば、半導体回路、電子部品素子、ＭＥＭＳ等を構成しており、絶縁膜、金属材料、樹脂保護層（例えば、ポリイミド）、レジスト層、電極パッド、バンプ等を備えてもよい。絶縁膜は、配線用の金属材料との積層体（多層配線層あるいは再配線層）として含まれてもよい。

基板１０の第２の面１０Ｙは、保持シートに貼着される。保持シートのハンドリング性を高めるために、保持シートの外周縁には、例えば環状のフレームが貼着される。

保持シートおよびフレームの一実施形態について、図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら説明する。図２Ａは、本発明の一実施形態に係る基板、保持シートおよびフレームを概略的に示す上面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示すＡ−Ａ線での断面図である。図示例では、便宜上、同じ機能を備える部材に同じ符号を付している。また、円形の基板を例示しているが、基板の形状はこれに限定されない。

（フレーム）
フレーム２１は、例えば、基板１０より大きい開口を有した枠体であり、所定の幅および略一定の薄い厚みを有している。フレーム２１は、保持シート２２および基板１０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２１の開口の形状は特に限定されないが、例えば、円形や、矩形、六角形など多角形であってもよい。フレーム２１には、位置決めのためのノッチ２１ａやコーナーカット２１ｂが設けられていてもよい。フレーム２１の材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属や、樹脂等が挙げられる。以下、フレーム２１と、フレーム２１に固定された保持シート２２とを併せて、搬送キャリア２０と称する。

（保持シート）
保持シート２２の材質は特に限定されない。なかでも、基板１０が貼着され易い点で、保持シート２２は、粘着層および基材層の積層体であることが好ましい。

基材層の材質は特に限定されず、例えば、ポリエチレンおよび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が挙げられる。樹脂フィルムには、伸縮性を付加するためのゴム成分（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）等）、可塑剤、軟化剤、酸化防止剤、導電性材料等の各種添加剤が配合されていてもよい。また、上記熱可塑性樹脂は、アクリル基等の光重合反応を示す官能基を有していてもよい。基材層の厚みは特に限定されず、例えば、５０μｍ〜３００μｍであり、好ましくは５０μｍ〜１５０μｍである。

保持シート２２の粘着層側の面（第３の面２２Ｘ）の外周縁は、フレーム２１の一方の面に貼着しており、フレーム２１の開口を覆っている。第３の面２２Ｘのフレーム２１の開口から露出した部分に、基板１０の一方の主面（第２の面１０Ｙ）が貼着される。プラズマ処理の際、保持シート２２の基材層側の面（第４の面２２Ｙ）と、プラズマ処理装置内に設置されるステージとが接するように、ステージに載置される。すなわち、プラズマエッチングは、第２の面１０Ｙとは反対側の第１の面１０Ｘ側から行われる。

粘着層は、紫外線（ＵＶ）の照射によって粘着力が減少する粘着成分からなることが好ましい。これにより、プラズマダイシング後に素子チップをピックアップする際、ＵＶ照射を行うことにより、素子チップが粘着層から容易に剥離されて、ピックアップし易くなる。例えば、粘着層は、基材層の片面に、ＵＶ硬化型アクリル粘着剤を５μｍ〜１００μｍ（好ましくは５μｍ〜１５μｍ）の厚みに塗布することにより得られる。

（２）第２工程
第２工程は、保護膜の原料および溶媒を含む原料液を、基板１０および保持シート２２に液体状で供給して、基板１０の第１の面１０Ｘおよび端面１０Ｚ（以下、まとめて基板の表面と称す場合がある）を被覆する第１被覆層と、第１被覆層を取り囲み、かつ、保持シート２２の少なくとも一部を被覆する第２被覆層と、を形成する塗布工程と、第１被覆層および第２被覆層を乾燥して、保護膜を形成する乾燥工程と、を備える。保護膜は、第１被覆層に対応する第１保護膜と、第２被覆層に対応する第２保護膜とを備える。

（塗布工程）
保護膜の原料および溶媒を含む原料液を、基板１０だけでなく、保持シート２２にも供給する。図３Ａは、塗布工程における基板１０、搬送キャリア２０およびノズル３０１を模式的に示す断面図である。塗布工程および乾燥工程において、基板１０を保持する搬送キャリア２０は、例えば、テーブル３０２に水平に載置される。テーブル３０２は、搬送キャリア２０を吸着することができる機構（図示せず）を備えていてもよい。

保護膜の原料としては、例えば、ポリイミド等の熱硬化性樹脂、フェノール樹脂等のフォトレジスト、あるいは、アクリル樹脂等の水溶性レジスト等の、いわゆるレジスト材料が挙げられる。溶媒は、保護膜の原料を溶解させることができる限り特に限定されず、原料に応じて選択される。水溶性レジストの場合、溶媒としては、例えば、水、水溶性の有機溶媒（メタノール、エタノール、アセトン、エチルメチルケトン、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド等）が挙げられる。これらは１種を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いられる。

原料液３０は、液体状のままノズル３０１に設けられた開口（図示せず）から供給される。そのため、原料液３０は、速やかに基板１０の表面および保持シート２２の第３の面２２Ｘ上に広がって被覆層３１（図３Ｂ参照）を形成する。よって、塗布工程にかかる時間が短縮される。また、原料液３０を、基板１０以外の領域にはみ出して供給することが許容されるため、ノズル位置を精密に制御することまで要しない。この点においても、塗布工程にかかる時間の短縮が図れる。

さらに、形成された被覆層３１は、まだ流動性を有している。そのため、被覆層３１は基板１０の第１の面１０Ｘで均一に濡れ広がる。流動性があるとは、被覆層３１は、吐出された直後の原料液３０とほぼ同程度の濃度を維持しており、基板１０上で不定形に変化し得ることを意味する。被覆層３１に占める溶媒量は、例えば、固形分に対して１００体積％以上である。

ノズル３０１の開口の形状は特に限定されず、例えば、円形であってもよいし、スリット形状であってもよい。開口が円形である場合、ノズル３０１を基板１０の径方向に往復移動させながら、原料液３０を供給してもよい。このとき、原料液３０が大きく移動しない程度の速度（例えば、１００ｒｐｍ以下）で基板１０を回転させてもよい。開口がスリット形状である場合、例えば、ノズル３０１あるいは基板１０を一方向に移動させながら、原料液３０を供給する。原料液３０の粘度が十分に低い場合、ノズル３０１および基板１０をいずれも移動させずに、原料液３０を供給してもよい。

原料液３０の粘度は特に限定されない。生産性の観点から、原料液３０のＪＩＳＺ８８０３に準拠して測定される２０℃における粘度は、１ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓであってもよい。原料液３０の固形分濃度も特に限定されず、粘度が上記範囲になるように適宜設定すればよい。本実施形態によれば、原料液３０の粘度および固形分濃度にかかわらず、基板１０の第１の面１０Ｘに、厚みの均一な保護膜４０（図３Ｃ参照）を形成することができる。

図３Ｂは、被覆層３１で被覆された基板１０および保持シート２２を模式的に示す断面図である。第１の面１０Ｘおよび端面１０Ｚは第１被覆層３１ａで覆われており、第３の面２２Ｘの一部は第２被覆層３１ｂで覆われている。第２被覆層３１ｂは第１被覆層３１ａを取り囲んでおり、第１被覆層３１ａと第２被覆層３１ｂとは連続している。つまり、被覆層３１全体の端部は、保持シート２２上に位置している。

各被覆層の厚みは特に限定されない。第１被覆層３１ａの厚みは、所望の第１保護膜４０ａ（図３Ｃ参照）の厚み、原料液３０の固形分濃度等を考慮して適宜設定する。第１被覆層３１ａに対応する第１保護膜４０ａ（特に、第１の面１０Ｘに形成される第１保護膜４０ａ）の厚みは、後のプラズマエッチングに影響するためである。一方、第２被覆層３１ｂに対応する第２保護膜４０ｂの厚みは、プラズマエッチングには影響しない。ただし、第２被覆層３１ｂの最大の厚みは、基板１０の厚みを考慮して設定することが好ましい。第２被覆層３１ｂの最大の厚みは、第１の面１０Ｘに形成される第１保護膜４０ａの厚みの均一性に影響する場合があるためである。第２被覆層３１ｂの厚みは均一であってもよいし、均一でなくてもよい。

被覆層３１は流動性を備えるため、例えば、原料液３０の粘度が低い場合、図１０Ａに示すように、原料液３０が乾燥する過程において、基板１０のエッジＥ付近の原料液３０は保持シート２２に向かって移動し易い。そのため、第１の面１０Ｘ上に形成される保護膜１４０のエッジＥ近傍の厚みは、他の部分より小さくなる（図１０Ｂ参照）。この現象は、基板１０が厚い場合にも生じ易い。

第２被覆層３１ｂの最大の厚みＴ_３１ｂを基板１０の厚みＴ_１０より大きくすることにより、基板１０のエッジＥ付近の原料液３０は保持シート２２側へと移動し難くなって、結果的に、第１の面１０Ｘ上の第１保護膜４０ａの厚みは均一になる。厚みＴ_３１ｂ＞厚みＴ_１０にすることにより、得られる保護膜４０の厚みが被覆層３１の厚みの１／２０以下になるような固形分濃度が低い（粘度が低い）場合でも、第１の面１０Ｘ上の第１保護膜４０ａの厚みを均一にすることができる。言い換えれば、本実施形態によれば、粘度の低い原料液３０を用いて厚い被覆層３１を形成する場合であっても、第１保護膜４０ａの厚みを均一にすることができる。

コストの観点から、第２被覆層３１ｂの最大の厚みＴ_３１ｂは過度に大きくなくてもよく、第１の面１０Ｘ上の第１被覆層３１ａの厚みＴ_３１ａと基板１０の厚みＴ_１０との和以下であればよい。

第１の面１０Ｘ上の第１被覆層３１ａの表面（液面）と第２被覆層３１ｂの表面（液面）とを、面一にしてもよい。この場合も、原料液３０の流動が抑制されるため、第１の面１０Ｘ上の第１保護膜４０ａの厚みは均一になる。

厚みＴ_３１ｂは、第２被覆層３１ｂの保持シート２２の第３の面２２Ｘから最も離れた地点と第３の面２２Ｘとの最短距離である。厚みＴ_３１ａは、第１の面１０Ｘ上に形成された第１保護膜４０ａの任意の３点おける平均の厚みである。基板１０の厚みＴ_１０は、任意の３点における平均の厚みである。

保持シート２２の第３の面２２Ｘの基板１０に対向する領域以外が、すべて第２被覆層３１ｂで覆われてもよい。この場合、第２被覆層３１ｂの端部はフレーム２１の端面に接触するため、端部からの乾燥は進行し難い。被覆層３１の乾燥は主に面方向から進行し、保護膜４０の盛り上がりの形成は抑制される。

（乾燥工程）
続いて、第１被覆層３１ａおよび第２被覆層３１ｂを乾燥して、各被覆層に含まれる溶媒を除去し、保護膜４０を形成する。保護膜４０は、第１被覆層３１ａに対応する第１保護膜と、第２被覆層３１ｂに対応する第２保護膜とを備える。図３Ｃは、乾燥工程により形成された保護膜４０を備える基板１０および搬送キャリア２０を模式的に示す断面図である。

乾燥方法は特に限定されず、加熱乾燥であってもよいし、減圧乾燥であってもよい。本実施形態によれば、特に保護膜の盛り上がりが形成され易い加熱乾燥を採用することができる。加熱乾燥は、例えば、テーブル３０２の上方から加熱装置により加熱してもよいし、テーブル３０２の内部に加熱装置を配置して、搬送キャリア２０の下方から加熱してもよい。加熱の条件は特に限定されず、保持シート２２の材質および厚み、原料液３０に含まれる溶媒の沸点等を考慮して適宜設定すればよい。なかでも、保持シート２２の耐熱温度よりも低い温度、例えば、９０℃以下で加熱することが好ましく、５０℃以下（例えば、４０℃以下）で加熱してもよい。

第１保護膜４０ａの厚みは特に限定されないが、第３工程におけるプラズマエッチングにより完全には除去されない程度であることが好ましい。第１保護膜４０ａの厚みは、例えば、第３工程において第１保護膜４０ａがエッチングされる量（厚み）を算出し、このエッチング量以上になるように設定される。第１の面１０Ｘ上の第１保護膜４０ａの厚みは、例えば、１５μｍ〜５０μｍであればよい。

第２保護膜４０ｂの厚みも特に限定されず、第１保護膜４０ａの厚みより大きくてもよい。第２保護膜４０ｂの厚みは、例えば、２０μｍ〜７０μｍであってもよい。第２保護膜４０ｂの厚みは均一であってもよいし、均一でなくてもよい。第２保護膜４０ｂは、図３Ｃに示すように、盛り上がり部分Ｚを有していてもよい。第１保護膜４０ａの厚みおよび第２保護膜４０ｂの厚みは、それぞれ任意の３点おける平均の厚みである。

（３）第３工程
保護膜４０に開口を形成して、分割領域Ｒ２を露出させる。
図４は、開口が形成された基板を保持する保持シートを模式的に示す断面図である。

開口は、例えば、フォトレジストにより形成された保護膜４０のうち、分割領域Ｒ２に対応する領域をフォトリソグラフィ法によって除去することにより形成される。熱硬化性樹脂あるいは水溶性レジストにより形成された保護膜４０のうち、分割領域Ｒ２に対応する領域をレーザスクライビングによりパターニングして、開口を形成してもよい。

本工程では、図４に示すように、分割領域Ｒ２において半導体層１１を露出させてもよい。すなわち、本工程において、回路層１２を、素子領域Ｒ１に従って複数に分離してもよい。回路層１２の分離は、例えば、レーザスクライビング、メカニカルダイシング、プラズマエッチング等により行われる。プラズマエッチングによる回路層１２の分離は、後述する第４工程において行ってもよい。この場合、回路層１２を除去するためのプラズマを発生させる条件と、半導体層１１を除去するためのプラズマを発生させる条件とは異なり得る。例えば、Ａｒを含むプロセスガスを原料とするプラズマにより回路層１２を除去した後、ボッシュ法が実行される条件に切り替えて、半導体層１１のエッチングが行われる。

（４）第４工程
本工程では、基板１０をプラズマに晒して、開口から露出する分割領域Ｒ２を第２の面１０Ｙまでエッチングし、基板１０から複数の素子チップを形成する。複数の素子チップは、保持シート２２に保持された状態で得られる。図５に、素子チップ２００の断面を模式的に示す。

図６を参照しながら、プラズマエッチングに使用されるプラズマ処理装置１００を具体的に説明する。プラズマ処理装置は、これに限定されるものではない。図６は、プラズマ処理装置１００の構造を概略的に示す断面図であり、便宜上、保護膜４０を省略している。

（プラズマ処理装置）
プラズマ処理装置１００は、ステージ１１１を備えている。搬送キャリア２０は、保持シート２２の第３の面２２Ｘが上方を向くように、ステージ１１１に搭載される。ステージ１１１は、搬送キャリア２０の全体を載置できる程度の大きさを備える。ステージ１１１の上方には、基板１０の少なくとも一部を露出させるための窓部１２４Ｗを有するカバー１２４が配置されている。カバー１２４には、フレーム２１がステージ１１１に載置されている状態のとき、フレーム２１を押圧するための押さえ部材１０７が配置されている。押さえ部材１０７は、例えば、フレーム２１と点接触できる部材（例えば、コイルバネや弾力性を有する樹脂）である。これにより、フレーム２１およびカバー１２４の熱が互いに影響し合うことを抑制しながら、フレーム２１の歪みを矯正することができる。

ステージ１１１およびカバー１２４は、真空チャンバ１０３内に配置されている。真空チャンバ１０３は、上部が開口した概ね円筒状であり、上部開口は蓋体である誘電体部材１０８により閉鎖されている。真空チャンバ１０３を構成する材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、表面をアルマイト加工したアルミニウム等が例示できる。誘電体部材１０８を構成する材料としては、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、石英（ＳｉＯ₂）等の誘電体材料が例示できる。誘電体部材１０８の上方には、上部電極としての第１の電極１０９が配置されている。第１の電極１０９は、第１の高周波電源１１０Ａと電気的に接続されている。ステージ１１１は、真空チャンバ１０３内の底部側に配置される。

真空チャンバ１０３には、ガス導入口１０３ａが接続されている。ガス導入口１０３ａには、プラズマ発生用ガス（プロセスガス）の供給源であるプロセスガス源１１２およびアッシングガス源１１３が、それぞれ配管によって接続されている。また、真空チャンバ１０３には、排気口１０３ｂが設けられており、排気口１０３ｂには、真空チャンバ１０３内のガスを排気して減圧するための真空ポンプを含む減圧機構１１４が接続されている。真空チャンバ１０３内にプロセスガスが供給された状態で、第１の電極１０９に第１の高周波電源１１０Ａから高周波電力が供給されることにより、真空チャンバ１０３内にプラズマが発生する。

ステージ１１１は、それぞれ略円形の電極層１１５と、金属層１１６と、電極層１１５および金属層１１６を支持する基台１１７と、電極層１１５、金属層１１６および基台１１７を取り囲む外周部１１８とを備える。外周部１１８は導電性および耐エッチング性を有する金属により構成されており、電極層１１５、金属層１１６および基台１１７をプラズマから保護する。外周部１１８の上面には、円環状の外周リング１２９が配置されている。外周リング１２９は、外周部１１８の上面をプラズマから保護する役割をもつ。電極層１１５および外周リング１２９は、例えば、上記の誘電体材料により構成される。

電極層１１５の内部には、静電吸着（Electrostatic Chuck）用電極（以下、ＥＳＣ電極１１９と称す。）と、第２の高周波電源１１０Ｂに電気的に接続された第２の電極１２０とが配置されている。ＥＳＣ電極１１９には、直流電源１２６が電気的に接続されている。静電吸着機構は、ＥＳＣ電極１１９および直流電源１２６により構成されている。静電吸着機構によって、保持シート２２はステージ１１１に押し付けられて固定される。以下、保持シート２２をステージ１１１に固定する固定機構として、静電吸着機構を備える場合を例に挙げて説明するが、これに限定されない。保持シート２２のステージ１１１への固定は、図示しないクランプによって行われてもよい。

金属層１１６は、例えば、表面にアルマイト被覆を形成したアルミニウム等により構成される。金属層１１６内には、冷媒流路１２７が形成されている。冷媒流路１２７は、ステージ１１１を冷却する。ステージ１１１が冷却されることにより、ステージ１１１に搭載された保持シート２２が冷却されるとともに、ステージ１１１にその一部が接触しているカバー１２４も冷却される。これにより、基板１０や保持シート２２が、プラズマ処理中に加熱されることによって損傷されることが抑制される。冷媒流路１２７内の冷媒は、冷媒循環装置１２５により循環される。

ステージ１１１の外周付近には、ステージ１１１を貫通する複数の支持部１２２が配置されている。支持部１２２は、搬送キャリア２０のフレーム２１を支持する。支持部１２２は、昇降機構１２３Ａにより昇降駆動される。搬送キャリア２０が真空チャンバ１０３内に搬送されると、所定の位置まで上昇した支持部１２２に受け渡される。支持部１２２の上端面がステージ１１１と同じレベル以下にまで降下することにより、搬送キャリア２０は、ステージ１１１の所定の位置に載置される。

カバー１２４の端部には、複数の昇降ロッド１２１が連結しており、カバー１２４を昇降可能にしている。昇降ロッド１２１は、昇降機構１２３Ｂにより昇降駆動される。昇降機構１２３Ｂによるカバー１２４の昇降の動作は、昇降機構１２３Ａとは独立して行うことができる。

制御装置１２８は、第１の高周波電源１１０Ａ、第２の高周波電源１１０Ｂ、プロセスガス源１１２、アッシングガス源１１３、減圧機構１１４、冷媒循環装置１２５、昇降機構１２３Ａ、昇降機構１２３Ｂおよび静電吸着機構を含むプラズマ処理装置１００を構成する要素の動作を制御する。

基板１０のエッチングは、基板１０が保持された搬送キャリア２０を真空チャンバ内に搬入し、基板１０がステージ１１１に載置された状態で行われる。
基板１０の搬入の際、真空チャンバ１０３内では、昇降ロッド１２１の駆動により、カバー１２４が所定の位置まで上昇している。図示しないゲートバルブが開いて搬送キャリア２０が搬入される。複数の支持部１２２は、上昇した状態で待機している。搬送キャリア２０がステージ１１１上方の所定の位置に到達すると、支持部１２２に搬送キャリア２０が受け渡される。搬送キャリア２０は、保持シート２２の粘着層が上方を向くように、支持部１２２の上端面に受け渡される。

搬送キャリア２０が支持部１２２に受け渡されると、真空チャンバ１０３は密閉状態に置かれる。次に、支持部１２２が降下を開始する。支持部１２２の上端面が、ステージ１１１と同じレベル以下にまで降下することにより、搬送キャリア２０は、ステージ１１１に載置される。続いて、昇降ロッド１２１が駆動する。昇降ロッド１２１は、カバー１２４を所定の位置にまで降下させる。このとき、カバー１２４に配置された押さえ部材１０７がフレーム２１に点接触できるように、カバー１２４とステージ１１１との距離は調節されている。これにより、フレーム２１が押さえ部材１０７によって押圧されるとともに、フレーム２１がカバー１２４によって覆われ、基板１０は窓部１２４Ｗから露出する。

カバー１２４は、例えば、略円形の外形輪郭を有したドーナツ形であり、一定の幅および薄い厚みを備えている。カバー１２４の内径（窓部１２４Ｗの直径）はフレーム２１の内径よりも小さく、カバー１２４の外径はフレーム２１の外径よりも大きい。したがって、搬送キャリア２０をステージの所定の位置に搭載し、カバー１２４を降下させると、カバー１２４は、フレーム２１を覆うことができる。窓部１２４Ｗからは、基板１０の少なくとも一部が露出する。

カバー１２４は、例えば、セラミックス（例えば、アルミナ、窒化アルミニウムなど）や石英などの誘電体や、アルミニウムあるいは表面がアルマイト処理されたアルミニウムなどの金属で構成される。押さえ部材１０７は、上記の誘電体や金属の他、樹脂材料で構成され得る。

搬送キャリア２０が支持部１２２に受け渡された後、直流電源１２６からＥＳＣ電極１１９に電圧を印加する。これにより、保持シート２２がステージ１１１に接触すると同時にステージ１１１に静電吸着される。なお、ＥＳＣ電極１１９への電圧の印加は、保持シート２２がステージ１１１に載置された後（接触した後）に、開始されてもよい。

プラズマの発生条件は、エッチングされる回路層１２および半導体層１１の材質などに応じて設定される。半導体層１１は、例えば、ボッシュプロセスによりプラズマエッチングされる。ボッシュプロセスでは、半導体層１１が深さ方向に垂直にエッチングされる。半導体層１１がＳｉを含む場合、ボッシュプロセスは、堆積ステップと、堆積膜エッチングステップと、Ｓｉエッチングステップとを順次繰り返すことにより、半導体層１１を深さ方向に掘り進む。

堆積ステップは、例えば、プロセスガスとしてＣ_４Ｆ_８を１５０〜２５０ｓｃｃｍで供給しながら、真空チャンバ１０３内の圧力を１５〜２５Ｐａに調整し、第１の高周波電源１１０Ａから第１の電極１０９への投入電力を１５００〜２５００Ｗとして、第２の高周波電源１１０Ｂから第２の電極１２０への投入電力を０〜５０Ｗとして、２〜１５秒間、処理する条件で行われる。

堆積膜エッチングステップは、例えば、プロセスガスとしてＳＦ_６を２００〜４００ｓｃｃｍで供給しながら、真空チャンバ１０３内の圧力を５〜１５Ｐａに調整し、第１の高周波電源１１０Ａから第１の電極１０９への投入電力を１５００〜２５００Ｗとして、第２の高周波電源１１０Ｂから第２の電極１２０への投入電力を３００〜１０００Ｗとして、２〜１０秒間、処理する条件で行われる。

Ｓｉエッチングステップは、例えば、プロセスガスとしてＳＦ_６を２００〜４００ｓｃｃｍで供給しながら、真空チャンバ１０３内の圧力を５〜１５Ｐａに調整し、第１の高周波電源１１０Ａから第１の電極１０９への投入電力を１５００〜２５００Ｗとして、第２の高周波電源１１０Ｂから第２の電極１２０への投入電力を５０〜５００Ｗとして、１０〜２０秒間、処理する条件で行われる。

上記のような条件で、堆積ステップ、堆積膜エッチングステップ、および、Ｓｉエッチングステップを繰り返すことにより、Ｓｉを含む半導体層１１は、１０〜２０μｍ／分の速度で深さ方向に垂直にエッチングされ得る。

なお、金属材料を含む回路層１２は、以下のような条件でプラズマエッチングされ得る。例えば、プロセスガスとしてＣＦ_４とＡｒの混合ガス（ＣＦ_４：Ａｒ＝１：４）を１５０〜２５０ｓｃｃｍで供給しながら、真空チャンバ１０３内の圧力を０．２〜１．５Ｐａに調整する。第１の高周波電源１１０Ａから第１の電極１０９に１５００〜２５００Ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給するとともに、第２の高周波電源１１０Ｂから第２の電極１２０に５００〜１８００Ｗ、周波数１００ｋＨｚ以上（例えば、４００〜５００ｋＨｚ、あるいは、１３．５６ＭＨｚ）の高周波電力を投入する。

エッチングが終了すると、真空チャンバ１０３内のガスが排出され、ゲートバルブが開く。複数の素子チップ２００を保持する搬送キャリア２０は、ゲートバルブから進入した搬送機構によって、プラズマ処理装置１００から搬出される。搬送キャリア２０が搬出されると、ゲートバルブは速やかに閉じられる。搬送キャリア２０の搬出プロセスは、上記のような搬送キャリア２０をステージ１１１に搭載する手順とは逆の手順で行われてもよい。すなわち、カバー１２４を所定の位置にまで上昇させた後、ＥＳＣ電極１１９への印加電圧をゼロにして、搬送キャリア２０のステージ１１１への吸着を解除し、支持部１２２を上昇させる。支持部１２２が所定の位置まで上昇した後、搬送キャリア２０は搬出される。

エッチング終了後、搬送キャリア２０を搬出する前に、アッシングを行ってもよい。これにより、カバー１２４の窓部１２４Ｗから露出している保護膜４０が除去される。

アッシングは、例えば、アッシングガスとしてＣＦ_４とＯ_２との混合ガス（流量比ＣＦ_４：Ｏ_２＝１：１０）を１５０〜３００ｓｃｃｍで供給しながら、真空チャンバ１０３内の圧力を５〜１５Ｐａに調整し、第１の高周波電源１１０Ａから第１の電極１０９への印加電力を１５００〜５０００Ｗとして、第２の高周波電源１１０Ｂから第２の電極１２０への印加電力を０〜３００Ｗとする条件により行われる。なお、アッシング工程における第２の電極１２０への印加電力は、エッチング工程における第２の電極１２０への印加電力よりも小さくなるように設定することが望ましい。

なお、保護膜４０が水溶性である場合、アッシングに替えて、水洗により保護膜４０を除去してもよい。

最後に素子チップ２００を保持シート２２から取り外す。
素子チップ２００は、例えば、保持シート２２の第４の面２２Ｙ側から、保持シート２２とともに突き上げピンで突き上げる。これにより、素子チップ２００の少なくとも一部は、保持シート２２から浮き上がる。その後、ピックアップ装置により、素子チップ２００は保持シート２２から取り外される。

［第２実施形態］
本実施形態は、第２工程の前に、保持シート２２の第３の面２２Ｘに、基板１０を取り囲む環状の凸部を形成する第５工程を備え、塗布工程において、原料液３０を、上記凸部に囲まれた領域に供給すること以外、第１実施形態と同様である。図７Ａは、本実施形態に係る基板および凸部が形成された搬送キャリアの上面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＢ−Ｂ線における断面図である。図７Ａでは、便宜上、凸部６０にハッチングを付して示している。

環状の凸部６０は、フレーム２１と基板１０の外縁との間に形成される。原料液３０は、環状の凸部６０に囲まれた領域内にある基板１０および保持シート２２に供給される。よって、被覆層３１の端部の位置、および、第２被覆層３１ｂの最大の厚みＴ_３１ｂの制御が容易になるとともに、原料液３０の使用量が低減される。

環状の凸部６０を形成する方法は特に限定されない。例えば、保持シート２２の所定の位置に、原料液３０に対する耐性を有する樹脂材料をディスペンサあるいはスプレーで塗布してもよい。あるいは、原料液３０に対する耐性を有する材料を用いて予め環状に形成された部材を、保持シート２２の所定の位置に配置してもよい。保持シート２２の第３の面２２Ｘが粘着層を有している場合、上記部材は容易に固定される。第５工程は、第２工程の前に行われればよく、第１工程の前に行われてもよいし、第１工程の後、第２工程の前に行われてもよい。

凸部６０の保持シート２２からの高さは特に限定されず、第２被覆層３１ｂの最大の厚みＴ_３１ｂを考慮して適宜設定すればよい。凸部６０の高さは、基板１０の厚みＴ_１０および第２被覆層３１ｂの最大の厚みＴ_３１ｂより大きくてもよい。

［第３実施形態］
本実施形態は、第２工程の前に、保持シート２２の第３の面２２Ｘに、基板１０を取り囲み、原料液３０に対する濡れ性の低い環状の表面処理領域を形成する第６工程を備え、塗布工程において、原料液３０を、上記表面処理領域に囲まれた領域に供給すること以外、第１実施形態と同様である。図８Ａは、本実施形態に係る基板および表面処理領域が形成された搬送キャリアの上面図であり、図８Ｂは、図８ＡのＣ−Ｃ線における断面図である。図８Ａでは、便宜上、表面処理領域７０にハッチングを付して示している。

環状の表面処理領域７０は、フレーム２１と基板１０の外縁との間に形成される。原料液３０は、環状の表面処理領域７０に囲まれた領域内にある基板１０および保持シート２２に供給される。よって、被覆層３１の端部の位置の制御が容易になるとともに、原料液３０の使用量が低減される。

環状の表面処理領域７０を形成する方法は特に限定されない。原料液３０が水溶性である場合、表面処理領域７０は撥水性を有していればよい。撥水性の表面処理領域７０は、例えば、保持シート２２の所定の位置にプラズマ処理あるいは紫外線照射等を行うか、あるいは、撥水剤をスプレー等することにより形成され得る。第６工程は、第２工程の前に行われればよく、第１工程の前に行われてもよいし、第１工程の後、第２工程の前に行われてもよい。

［第４実施形態］
本実施形態は、塗布工程において、保持シート２２のフレーム２１との貼着領域（第１貼着領域２２ａ）が、保持シート２２の基板１０との貼着領域（第２貼着領域２２ｂ）よりも上方に配置されていること以外、第１実施形態と同様である。図９は、本実施形態に係る塗布工程における基板、搬送キャリアを示す断面図である。

本実施形態では、例えば、フレーム２１をテーブル３０２に対して上方に持ち上げる。すると、フレーム２１とともに、フレーム２１に貼着されている保持シート２２の一部もテーブル３０２から離間する。一方、基板１０は、保持シート２２を介してテーブル３０２に載置されている。そのため、保持シート２２は、第３の面２２Ｘを内表面として備え、底部に基板１０を収容する容器のような形状になる。

この容器に基板１０を覆うように原料液３０を供給すると、自ずと第１被覆層３１ａおよび第２被覆層３１ｂが形成される。さらに、第１の面１０Ｘ上の第１被覆層３１ａの液面と第２被覆層３１ｂの液面とが面一になる。第１の面１０Ｘ上の第１被覆層３１ａの厚みは、第１貼着領域２２ａと第２貼着領域２２ｂとの第１高低差Ｄ１および供給される原料液３０の量により制御される。本実施形態によれば、原料液３０の粘度、供給スピード等の調整を要しないため塗布工程が非常にシンプルになって、塗布工程にかかる時間はさらに短縮される。なお、塗布工程および乾燥工程の間、基板１０がテーブル３０２上に水平に載置されるように、基板１０は、保持シート２２を介してテーブル３０２に真空吸着あるいは静電吸着されていることが好ましい。

フレーム２１を上方に持ち上げる方法は、特に限定されない。例えば、フレーム２１を、昇降可能な押し上げピンで押し上げてもよい。あるいは、テーブル３０２のフレーム２１が載置される位置に押し上げ部材を設置しておいてもよい。この場合、基板１０を保持する搬送キャリア２０をテーブル３０２に載置すると、フレーム２１は押し上げ部材によってテーブル３０２から離間した状態になる一方、基板１０は、保持シート２２を介してテーブル３０２に載置されたままである。

第１高低差Ｄ１は、特に限定されない。第１高低差Ｄ１は、例えば、２００μｍ〜１５００μｍ程度である。また、第１貼着領域２２ａとテーブル３０２との第２高低差Ｄ２も特に限定されず、保持シート２２の厚み等を考慮して適宜設定すればよい。第２高低差Ｄ２は、例えば、１ｍｍ〜２ｍｍであってもよい。高低差Ｄ１およびＤ２は、それぞれ任意の３点における平均の高低差である。

本発明の製造方法は、保持シートに貼着された基板を、プラズマエッチングにより個片化して素子チップを製造する方法として有用である。

１０：基板
１０Ｘ：第１の面
１０Ｙ：第２の面
１０Ｚ：端面
１１：半導体層
１２：回路層
２０：搬送キャリア
２１：フレーム
２１Ｘ：対向面
２１ａ：ノッチ
２１ｂ：コーナーカット
２２：保持シート
２２Ｘ：第３の面
２２Ｙ：第４の面
２２ａ：第１貼着領域
２２ｂ：第２貼着領域
３０：原料液
３１：被覆層
３１ａ：第１被覆層
３１ｂ：第２被覆層
４０：保護膜
４０ａ：第１保護膜
４０ｂ：第２保護膜
６０：凸部
７０：表面処理領域
１００：プラズマ処理装置
１０３：真空チャンバ
１０３ａ：ガス導入口
１０３ｂ：排気口
１０８：誘電体部材
１０９：第１の電極
１１０Ａ：第１の高周波電源
１１０Ｂ：第２の高周波電源
１１１：ステージ
１１２：プロセスガス源
１１３：アッシングガス源
１１４：減圧機構
１１５：電極層
１１６：金属層
１１７：基台
１１８：外周部
１１９：ＥＳＣ電極
１２０：第２の電極
１２１：昇降ロッド
１２２：支持部
１２３Ａ、１２３Ｂ：昇降機構
１２４：カバー
１２４Ｗ：窓部
１２５：冷媒循環装置
１２６：直流電源
１２７：冷媒流路
１２８：制御装置
１２９：外周リング
１４０：保護膜
２００：素子チップ
３０１：ノズル
３０２：テーブル

Claims

保持シートに保持された基板から、プラズマエッチングにより素子チップを製造する方法であって、
前記基板は、複数の素子領域および前記素子領域を画定する分割領域を備えるとともに、第１の面および前記第１の面とは反対側の第２の面を有しており、
前記素子チップの製造方法は、
前記保持シートに前記第２の面が貼着された前記基板を準備する第１工程と、
前記保持シートの少なくとも一部および前記保持シートに貼着された前記基板を被覆する保護膜を形成する第２工程と、
前記保護膜に開口を形成して、前記第１の面における前記分割領域を露出させる第３工程と、
露出した前記分割領域の前記第１の面から前記第２の面までをプラズマエッチングして、前記基板を複数の素子チップに個片化する第４工程と、を備え、
前記保持シートは前記基板よりも大きく、
前記第２工程は、前記保護膜の原料および溶媒を含む原料液を、前記基板および前記保持シートに液体状で供給して、前記第１の面および前記基板の端面を被覆し、流動性を備える第１被覆層と、前記第１被覆層を取り囲み、かつ、前記保持シートの少なくとも一部を被覆し、流動性を備える第２被覆層と、を形成する塗布工程と、
前記第１被覆層および前記第２被覆層を乾燥して、前記保護膜を形成する乾燥工程と、を備える、素子チップの製造方法。
前記塗布工程において、前記第２被覆層の厚みは、前記基板の厚みよりも大きい、請求項１に記載の素子チップの製造方法。
前記第２工程の前に、前記保持シートに、前記基板を取り囲む環状の凸部を形成する第５工程を備え、
前記塗布工程において、前記原料液を、前記凸部に囲まれた領域に供給する、請求項１または２に記載の素子チップの製造方法。
前記第２工程の前に、前記保持シートに、前記基板を取り囲み、前記原料液に対する濡れ性の低い環状の表面処理領域を形成する第６工程を備え、
前記塗布工程において、前記原料液を、前記表面処理領域に囲まれた領域に供給する、請求項１または２に記載の素子チップの製造方法。
前記保持シートの外周縁は、環状体のフレームに貼着されており、
前記保持シートは、前記フレームが貼着する第１貼着領域と、前記基板が貼着する第２貼着領域とを備え、
前記塗布工程において、前記第１貼着領域は、前記第２貼着領域よりも上方に配置されている、請求項１または２に記載の素子チップの製造方法。