JP2020096057A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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匡俊 若原
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美玉 朴
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Kentaro Odanaka
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Abstract

【課題】デバイスの破損を抑制しながらもウェーハを個々のデバイスに分割することができるウェーハの加工方法を提供すること。【解決手段】ウェーハの加工方法は、ウェーハの裏面側から基材にストリートに沿ったエッチング溝を形成するためのマスクをウェーハの裏面に形成するマスク形成ステップＳＴ３と、マスク形成ステップＳＴ３を実施した後、マスクを介してウェーハの裏面側からプラズマエッチングを施してストリートに沿った複数のエッチング溝を基材に形成するプラズマエッチングステップＳＴ４と、プラズマエッチングステップＳＴ４とマスク形成ステップＳＴ３を実施する前に、ウェーハの表面側からストリートに沿ってデバイス層にレーザビームを照射してエッチング溝に対応したデバイス層分断溝を形成するデバイス層レーザ加工ステップＳＴ１と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、基材と基材の表面に積層されデバイスを構成するデバイス層とを備え、交差する複数のストリートによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハの加工方法に関する。
ストリートとして設定される幅を縮小してウェーハ毎のデバイスの数を増やす目的や、加工時間を短縮するためにプラズマエッチングを利用してウェーハを個々のデバイスに分割する所謂プラズマダイシングが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１１４８２５号公報
しかしながら、特許文献１に示された加工方法は、デバイスが形成されたウェーハでは、デバイスを構成する回路層（金属層）と絶縁層とからなるデバイス層がストリート上にも存在するため、シリコン（基材）をエッチングするのに適したエッチングガスを用いると、ストリート上のデバイス層をエッチングすることが非常に難しいという問題がある。
また、特許文献１に示された加工方法は、ウェーハの表面側からプラズマダイシングする場合、マスクの厚みが均一に形成されていないと、マスクが薄い領域においてプラズマエッチング中にマスクが除去されウェーハ表面が露出しデバイスを損傷してしまうおそれもある。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、デバイスの破損を抑制しながらもウェーハを個々のデバイスに分割することができるウェーハの加工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、本発明のウェーハの加工方法は、基材と該基材の表面に積層されデバイスを構成するデバイス層とを備え、交差する複数のストリートによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、ウェーハの裏面側から該基材に該ストリートに沿ったエッチング溝を形成するためのマスクをウェーハの該裏面に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、該マスクを介してウェーハの該裏面側からプラズマエッチングを施して該ストリートに沿った複数のエッチング溝を該基材に形成するプラズマエッチングステップと、該プラズマエッチングステップと該マスク形成ステップを実施する前に、ウェーハの表面側から該ストリートに沿って該デバイス層にレーザビームを照射して該エッチング溝に対応したデバイス層分断溝を形成するデバイス層レーザ加工ステップと、を備えたことを特徴とする。
前記ウェーハの加工方法において、該基材表面における該エッチング溝の溝幅が該デバイス層下面における該デバイス層分断溝の幅よりも広くても良い。
前記ウェーハの加工方法において、該デバイス層分断溝は、該エッチング溝の溝幅の両端で該ストリートに沿った２条の分断溝でも良い。
前記ウェーハの加工方法において、該デバイス層レーザ加工ステップを実施した後、ウェーハの該表面に表面保護部材を配設する表面保護部材配設ステップと、該プラズマエッチングステップを実施した後、ウェーハの該裏面にサポート部材を配設するとともにウェーハの該表面から該表面保護部材を除去する転写ステップと、を備えても良い。
本発明のウェーハの加工方法は、デバイスの破損を抑制しながらもウェーハを個々のデバイスに分割することができるという効果を奏する。
図１は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の加工対象のウェーハの一例を示す斜視図である。 図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿うウェーハの要部の断面図である。 図３は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。 図４は、図３に示されたウェーハの加工方法のデバイス層レーザ加工ステップを一部断面で模式的に示す側面図である。 図５は、図３に示されたウェーハの加工方法のデバイス層レーザ加工ステップ後のウェーハの要部を示す平面図である。 図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿うウェーハの要部の断面図である。 図７は、図６中のＶＩＩ部を拡大して示す断面図である。 図８は、図３に示されたウェーハの加工方法の表面保護部材配設ステップ後のウェーハの一例を示す斜視図である。 図９は、図３に示されたウェーハの加工方法のマスク形成ステップにおいて、水溶性樹脂の溶液をウェーハの裏面に被覆する状態を模式的に示す側断面図である。 図１０は、図３に示されたウェーハの加工方法のマスク形成ステップにおいて、水溶性樹脂により裏面に被覆されたウェーハの要部の断面図である。 図１１は、図３に示されたウェーハの加工方法のマスク形成ステップにおいて、水溶性樹脂にレーザビームを照射する状態を模式的に示す断面図である。 図１２は、図３に示されたウェーハの加工方法のマスク形成ステップ後のウェーハの要部の断面図である。 図１３は、図３に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップで用いられるエッチング装置の構成を示す断面図である。 図１４は、図３に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ後のウェーハの要部を模式的に示す断面図である。 図１５は、図１４中のＸＶ部を拡大して模式的に示す断面図である。 図１６は、図３に示されたウェーハの加工方法のマスク除去ステップを模式的に示す側断面図である。 図１７は、図３に示されたウェーハの加工方法のピックアップステップを模式的に示す断面図である。 図１８は、図１７中のＸＶＩＩＩ部を拡大して示す断面図である。 図１９は、実施形態２に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。 図２０は、図１９に示されたウェーハの加工方法の転写ステップを示す斜視図である。 図２１は、図２０中のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿うウェーハの要部の断面図である。 図２２は、図１９に示されたウェーハの加工方法のピックアップステップを模式的に示す断面図である。 図２３は、実施形態１及び実施形態２の変形例に係るウェーハの加工方法のデバイス層レーザ加工ステップ後のウェーハの要部を示す断面図である。 図２４は、本発明品のウェーハのマスク形成ステップ後の要部の断面図である。 図２５は、比較例のウェーハのマスク形成ステップ後の要部の断面図である。
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１〕
本発明の実施形態１に係るウェーハの加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の加工対象のウェーハの一例を示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿うウェーハの要部の断面図である。図３は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。
実施形態１に係るウェーハの加工方法は、図１に示すウェーハ１の加工方法である。実施形態１では、ウェーハ１は、シリコン、サファイア、又はガリウムヒ素などを基材２とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハである。ウェーハ１は、図１及び図２に示すように、基材２と、基材２の表面３に積層されたデバイス層４とを備えている。また、ウェーハ１は、基材の表面３上の交差（実施形態１では、直交）する複数のストリート５によって区画された各領域にそれぞれデバイス６が形成されている。
デバイス６は、ＩＣ（Integrated Circuit）、又はＬＳＩ（Large Scale Integration）等である。実施形態１において、デバイス層４は、デバイス６を構成するものである。デバイス層４は、デバイス６の回路を構成する金属等から構成された回路層と、低誘電率絶縁膜（以下、Ｌｏｗ−ｋ膜という）等の絶縁性を有する絶縁層とを備え、回路層と絶縁層とが互いに積層されている。即ち、デバイス６は、金属等から構成された回路を形成する回路層と、回路層を支持するＬｏｗ−ｋ膜等の絶縁層とが積層されて構成されている。Ｌｏｗ−ｋ膜等の絶縁層は、層間絶縁膜として用いられる膜である。
実施形態１に係るウェーハの加工方法は、ウェーハ１を各ストリート５に沿って個々のデバイス６に分割する方法である。ウェーハの加工方法は、図３に示すように、デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１と、表面保護部材配設ステップＳＴ２と、マスク形成ステップＳＴ３と、プラズマエッチングステップＳＴ４と、マスク除去ステップＳＴ５と、ピックアップステップＳＴ６とを備える。
（デバイス層レーザ加工ステップ）
図４は、図３に示されたウェーハの加工方法のデバイス層レーザ加工ステップを一部断面で模式的に示す側面図である。図５は、図３に示されたウェーハの加工方法のデバイス層レーザ加工ステップ後のウェーハの要部を示す平面図である。図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿うウェーハの要部の断面図である。図７は、図６中のＶＩＩ部を拡大して示す断面図である。
デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１は、プラズマエッチングステップＳＴ４とマスク形成ステップＳＴ３を実施する前に、ウェーハ１の基材２の表面３側からストリート５に沿ってデバイス層４にレーザビーム３１（図４に示す）を照射してプラズマエッチングステップＳＴ４において形成されるエッチング溝１０（図５等に示す）に対応したデバイス層分断溝２０（図５等に示す）を形成するステップである。デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１では、図４に示すレーザ加工装置３０が、ウェーハ１の基材２の裏面７側をチャックテーブル３２の保持面３３に吸引保持し、図示しない撮像ユニットでチャックテーブル３２に保持されたウェーハ１を撮像して、ウェーハ１とレーザビーム３１を照射するレーザビーム照射ユニット３４との位置合わせを行うアライメントを遂行する。
デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１では、レーザ加工装置３０は、チャックテーブル３２と、レーザビーム照射ユニット３４とをストリート５に沿って相対的移動させながら、図４に示すように、レーザビーム照射ユニット３４からウェーハ１に対して吸収性を有する波長のレーザビーム３１を各ストリート５に照射する。実施形態１において、デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１では、レーザ加工装置３０は、各ストリート５の幅方向の両端部それぞれにレーザビーム３１を照射する。実施形態１において、デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１では、レーザ加工装置３０は、全てのストリート５の幅方向の両端部それぞれにレーザビーム３１０を順に照射して、全てのストリート５の幅方向の両端部にアブレーション加工を施す。
デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１では、レーザ加工装置３０は、図５、図６及び図７に示すように、各ストリート５の幅方向の両端部それぞれの少なくともデバイス層４を除去して、全てのストリート５の両端部の基材２を露出させるデバイス層分断溝２０を形成する。即ち、実施形態１において、デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１では、レーザ加工装置３０は、各ストリート５に２条のデバイス層分断溝２０を形成する。実施形態１において、デバイス層分断溝２０は、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１の両端でストリート５に沿ったデバイス層４を分断する２条の分断溝である。
デバイス層分断溝２０は、ストリート５の長手方向に沿って直線状に形成されており、実施形態１では、基材２の一部も除去している。また、実施形態１において、各ストリート５の２条のデバイス層分断溝２０は、各ストリート５の幅方向の中央からの距離が等しい位置に形成されており、溝底間の距離２１即ちアブレーション加工される際のレーザビーム３１の集光点間の距離２１が、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１よりも狭い。また、実施形態１では、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１が、デバイス層４の下面における２条のデバイス層分断溝２０の互いに離間した縁部間の距離２２よりも広い。なお、実施形態１では、デバイス層４の下面における２条のデバイス層分断溝２０の互いに離間した縁部間の距離２２は、各ストリート５に形成されたデバイス層分断溝２０の幅に相当する。
また、実施形態１では、レーザ加工装置３０は、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１と、デバイス層４の下面における２条のデバイス層分断溝２０の互いに離間した縁部間の距離２２との差が、０μｍを超えかつ３０μｍ以下となる位置に各デバイス層分断溝２０を形成するようにレーザビーム３１の集光点の位置を設定する。
なお、実施形態１において、デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１の加工条件であるレーザビーム３１の波長は、３５５ｎｍであり、レーザビーム３１の出力は、２．５Ｗであり、レーザビーム３１の繰り返し周波数は、１５０ｋＨｚであり、レーザビーム照射ユニット３４とウェーハ１との相対的な移動速度は、４００ｍｍ／ｓｅｃである。ウェーハの加工方法は、ウェーハ１の全てのストリート５に２条のデバイス層分断溝２０を形成すると、表面保護部材配設ステップＳＴ２に進む。
（表面保護部材配設ステップ）
図８は、図３に示されたウェーハの加工方法の表面保護部材配設ステップ後のウェーハの一例を示す斜視図である。表面保護部材配設ステップＳＴ２は、デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１を実施した後、ウェーハ１の基材２の表面３側に表面保護部材である粘着テープ２００を配設するステップである。
実施形態１において、表面保護部材配設ステップＳＴ２は、図８に示すように、ウェーハ１よりも大径な粘着テープ２００をデバイス層４側に貼着し、粘着テープ２００の外周縁に環状フレーム２１０を貼着する。粘着テープ２００は、図１０などに示すように、絶縁性の合成樹脂により構成された基材層２０１と、基材層２０１の表面に積層された粘着性を有する糊層２０２とを備える。なお、図８は、デバイス層分断溝２０を省略している。実施形態１では、表面保護部材としてウェーハ１よりも大径な粘着テープ２００を用いるが、本発明では、表面保護部材は、粘着テープ２００に限定されることなく、ウェーハ１と同径でかつ基材層２０１と糊層２０２とを備える粘着テープでも良く、ウェーハ１と同径な円板状でかつ硬質な材料で構成されたハードプレートで良い。ウェーハの加工方法は、ウェーハ１の表面３側に粘着テープ２００を貼着すると、マスク形成ステップＳＴ３に進む。
（マスク形成ステップ）
図９は、図３に示されたウェーハの加工方法のマスク形成ステップにおいて、水溶性樹脂の溶液をウェーハの裏面に被覆する状態を模式的に示す側断面図である。図１０は、図３に示されたウェーハの加工方法のマスク形成ステップにおいて、水溶性樹脂により裏面に被覆されたウェーハの要部の断面図である。図１１は、図３に示されたウェーハの加工方法のマスク形成ステップにおいて、水溶性樹脂にレーザビームを照射する状態を模式的に示す断面図である。図１２は、図３に示されたウェーハの加工方法のマスク形成ステップ後のウェーハの要部の断面図である。
マスク形成ステップＳＴ３は、プラズマエッチングステップＳＴ４においてウェーハの裏面７側から基材２にストリート５に沿ったエッチング溝１０を形成するためのマスク４０（図１２に示す）をウェーハ１の裏面７に形成するステップである。実施形態１において、マスク形成ステップＳＴ３では、図９に示すように、被覆洗浄装置５０は、ウェーハ１の表面３側を粘着テープ２００を介してスピンナテーブル５１の保持面５２に吸引保持し、スピンナテーブル５１の周囲のクランプ部５３で環状フレーム２１０をクランプする。
マスク形成ステップＳＴ３では、被覆洗浄装置５０は、スピンナテーブル５１を軸心回りに回転させながら、ウェーハ１の基材２の表面３側に水溶性樹脂液供給ノズル５４から水溶性樹脂の溶液４１を塗布する。水溶性樹脂の溶液４１は、ポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol：ＰＶＡ）又はポリビニルピロリドン（polyvinyl pyrrolidone：ＰＶＰ）等の水溶性の液状の樹脂からなる。
マスク形成ステップＳＴ３では、被覆洗浄装置５０は、ウェーハ１の基材２の裏面７上に水溶性樹脂の溶液４１を塗布した後、溶液４１を乾燥や加熱して硬化させて、図１０に示すように、ウェーハ１の基材２の裏面７全体を溶液４１が硬化して構成された水溶性樹脂４２により被覆する。マスク形成ステップＳＴ３では、被覆洗浄装置５０は、ウェーハ１の裏面７全体を水溶性樹脂４２により被覆すると、スピンナテーブル５１のウェーハ１の吸引保持及びクランプ部５３の環状フレーム２１０のクランプを解除する。
マスク形成ステップＳＴ３は、図１１に示すレーザ加工装置６０が、ウェーハ１の基材２の表面３側を粘着テープ２００を介してチャックテーブル６２の保持面６３に吸引保持し、図示しない赤外線カメラでチャックテーブル６２に保持されたウェーハ１を撮像して、ストリート５を検出し、ウェーハ１とレーザビーム６１を照射するレーザビーム照射ユニット６４との位置合わせを行うアライメントを遂行する。
マスク形成ステップＳＴ３では、レーザ加工装置６０は、チャックテーブル６２と、レーザビーム照射ユニット６４とをストリート５に沿って相対的移動させながら、図１１に示すように、レーザビーム照射ユニット６４から水溶性樹脂４２に対して吸収性を有する波長のレーザビーム６１を各ストリート５の幅方向の中央上の水溶性樹脂４２に照射する。実施形態１において、マスク形成ステップＳＴ３では、レーザ加工装置６０は、全てのストリート５の幅方向の中央上の水溶性樹脂４２にレーザビーム６１を照射して、全てのストリート５の幅方向の中央上の水溶性樹脂４２にアブレーション加工を施す。
マスク形成ステップＳＴ３では、レーザ加工装置６０は、図１２に示すように、各ストリート５の幅方向の中央上の水溶性樹脂４２を除去して、全てのストリート５の幅方向の中央上の基材２の裏面７を露出させる基材露出溝４３を水溶性樹脂４２に形成する。基材露出溝４３が形成された水溶性樹脂４２は、プラズマエッチングステップＳＴ４において用いられるプラズマに対して耐性を有するマスク４０になる。基材露出溝４３は、各ストリート５の幅方向の中央上に形成され、ストリート５に沿って直線状に形成されている。
また、実施形態１において、基材露出溝４３の溝幅即ち基材２の裏面７におけるエッチング溝１０の溝幅１２は、前述した距離２１よりも広く、かつ距離２２よりも狭い。ウェーハの加工方法は、ウェーハ１の全てのストリート５の幅方向の中央上の水溶性樹脂４２に基材露出溝４３を形成して、水溶性樹脂４２をマスク４０にすると、プラズマエッチングステップＳＴ４に進む。このように、マスク形成ステップＳＴ３は、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１と、デバイス層４の下面における２条のデバイス層分断溝２０の互いに離間した縁部間の距離２２との差が、０μｍを超えかつ３０μｍ以下となる位置に基材露出溝４３を形成する。
（プラズマエッチングステップ）
図１３は、図３に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップで用いられるエッチング装置の構成を示す断面図である。図１４は、図３に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ後のウェーハの要部を模式的に示す断面図である。図１５は、図１４中のＸＶ部を拡大して模式的に示す断面図である。
プラズマエッチングステップＳＴ４は、マスク形成ステップＳＴ３を実施した後、マスク４０を介してウェーハ１の基材２の裏面７側からプラズマエッチングを施してストリート５に沿った複数のエッチング溝１０を基材２に形成するステップである。実施形態１において、プラズマエッチングステップＳＴ４では、図１３に示すエッチング装置７０がゲートバルブ７１を開け、搬入出口７２からウェーハ１をチャンバ７３内に搬入し、ウェーハ１の表面３側を粘着テープ２００を介して静電チャック（ＥＳＣ：Electrostatic chuck）７４に静電保持する。なお、エッチング装置７０は、静電チャック７４にウェーハ１を静電保持する際には、整合器７５を介してバイアス高周波電源７６の電力を静電チャック７４の電極７７に供給する。
そして、プラズマエッチングステップＳＴ４では、エッチング装置７０が排気管７８を通して排気装置７９によってチャンバ７３内を所定の圧力まで減圧し、静電チャック７４の温度を粘着テープ２００からガスが発生しない所定の温度にして、基材露出溝４３の底に露出した基材２をエッチングして、裏面７側にエッチング溝１０を形成するとともにエッチング溝１０を表面３に向けて進行させるエッチングステップと、エッチングステップに次いでエッチング溝１０の内面に被膜を堆積させる被膜堆積ステップとを交互に繰り返す。なお、被膜堆積ステップ後のエッチングステップは、エッチング溝１０の溝底の被膜を除去してエッチング溝１０の溝底をエッチングする。このように、プラズマエッチングステップＳＴ４は、所謂ボッシュ法でウェーハ１をプラズマエッチングする。即ち、ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ４において、ウェーハ１を所謂プラズマダイシングにより個々のデバイス６に分割する。
なお、エッチングステップでは、エッチング装置７０は、ガス供給部８０からエッチングガスであるＳＦ６ガスをガス配管８１及びガス導入口８２を介してガス噴出ヘッド８３のガス吐出部８４から噴射させる。そして、エッチング装置７０は、プラズマ発生用のＳＦ６ガスを供給した状態で、整合器８５を介して高周波電源８６からガス噴出ヘッド８３にプラズマを作り維持する高周波電力を印加し、高周波電源８６から静電チャック７４にイオンを引き込むための高周波電力を印加する。これにより、静電チャック７４とガス噴出ヘッド８３との間の空間にＳＦ６ガスからなる等方性を有するプラズマが発生し、このプラズマが基材露出溝４３を通してウェーハ１の基材２に引き込まれて、基材露出溝４３の溝底及びエッチング溝１０の溝底をエッチングして、エッチング溝１０をウェーハ１の基材２の表面３に向かって進行させる。
また、被膜堆積ステップでは、エッチング装置７０は、ガス供給部８０から堆積性ガスであるＣ４Ｆ８ガスをガス噴出ヘッド８３の複数のガス吐出部８４から静電チャック７４に保持されたウェーハ１に向けて噴出する。そして、エッチング装置７０は、プラズマ発生用のＣ４Ｆ８ガスを供給した状態で、高周波電源８６からガス噴出ヘッド８３にプラズマを作り維持する高周波電力を印加し、高周波電源８６から静電チャック７４にイオンを引き込むための高周波電力を印加する。これにより、静電チャック７４とガス噴出ヘッド８３との間の空間にＣ４Ｆ８ガスからなるプラズマが発生し、このプラズマがウェーハ１の基材２に引き込まれて、エッチング溝１０の内面に被膜を堆積させる。
プラズマエッチングステップＳＴ５では、エッチング装置７０は、ウェーハ１の基材２の厚さに応じて、エッチングステップと被膜堆積ステップとを繰り返す回数が予め設定されている。プラズマエッチングステップＳＴ５において、エッチングステップと被膜堆積ステップとを予め設定された回数繰り返されたウェーハ１は、図１４及び図１５に示すように、エッチング溝１０が基材２の表面３側に到達して、プラズマエッチングステップＳＴ４前にデバイス層分断溝２０が形成されているので、個々のデバイス６に分割される。
なお、プラズマエッチングは、一般的にエッチングステップと被膜堆積ステップとを繰り返す回数に応じた段差をエッチング溝１０の内面に形成するが、本明細書に添付された図面は、図１４及び図１４以降の図において、エッチング溝１０の内面に形成される段差を省略している。また、プラズマエッチングでは、エッチングが進行するのにしたがってエッチング溝１０の溝幅が徐々に増加したり減少する（実施形態１では、エッチングが進行するのにしたがってエッチング溝１０の溝幅が徐々に増加する）が、本明細書に添付された図面は、図１４及び図１４以降の図において、エッチング溝１０の溝幅を一定に示している。
実施形態１において、プラズマエッチングステップＳＴ４後のウェーハ１は、図１５に示すように、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１が、デバイス層４の下面における前述した距離２２よりも広い。また、実施形態１において、溝幅１１と距離２２との差は、０μｍを超えかつ３０μｍ以下である。
なお、実施形態１において、プラズマエッチングステップＳＴ４では、図１３に示すエッチング装置７０を用いたが、本発明では、プラズマエッチングステップＳＴ４で用いるエッチング装置は、図１３に示すものに限定されない。ウェーハの加工方法は、ウェーハ１の基材２を分割すると、マスク除去ステップＳＴ５に進む。
（マスク除去ステップ）
図１６は、図３に示されたウェーハの加工方法のマスク除去ステップを模式的に示す側断面図である。マスク除去ステップＳＴ５は、プラズマエッチングステップＳＴ４後に、マスク４０を除去するステップである。
実施形態１において、マスク除去ステップＳＴ５では、図１６に示すように、被覆洗浄装置５０は、ウェーハ１をマスク形成ステップＳＴ３と同様に保持し、スピンナテーブル５１を軸心回りに回転させながら、ウェーハ１の基材２の表面３側に洗浄水供給ノズル５６から純水からなる洗浄水５７を塗布する。
マスク除去ステップＳＴ５では、被覆洗浄装置５０は、スピンナテーブル５１の回転により生じる遠心力により裏面７上において洗浄水５７を外周方向に流しながして、マスク４０を構成する水溶性樹脂４２を除去し、ウェーハ１の裏面７を洗浄する。マスク除去ステップＳＴ５では、被覆洗浄装置５０は、洗浄水５７を所定時間供給して、ウェーハ１の裏面７を洗浄した後、ウェーハ１を乾燥させて、スピンナテーブル５１の回転、スピンナテーブル５１のウェーハ１の吸引保持及びクランプ部５３の環状フレーム２１０のクランプを解除して、ピックアップステップＳＴ６に進む。
（ピックアップステップ）
図１７は、図３に示されたウェーハの加工方法のピックアップステップを模式的に示す断面図である。図１８は、図１７中のＸＶＩＩＩ部を拡大して示す断面図である。ピックアップステップＳＴ６は、個々に分割されたデバイス６を粘着テープ２００から取り外すステップである。
ピックアップステップＳＴ６では、ピックアップ装置９０が、図１７に示すように、個々に分割されたデバイス６を１つずつピックアップ９１で保持して、粘着テープ２００から剥離させて、取り外す。なお、ピックアップステップＳＴ６では、ピックアップ９１がデバイス６を１つずつ保持するので、各ストリート５のデバイス層４のうち２条のデバイス層分断溝２０間の部分４−１が、図１７に示すように、粘着テープ２００に残存する。ウェーハの加工方法は、粘着テープ２００上から全てのデバイス６を除去すると終了する。
前述した実施形態１に係るウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ４において、ウェーハ１の基材２の裏面７側からプラズマエッチングを実施するため、マスク４０が薄い領域でプラズマエッチング中にデバイス６が露出することがないために、デバイス６の破損を抑制することができる。
また、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１において、プラズマエッチングステップＳＴ４の前に、各ストリート５のデバイス層４にデバイス層分断溝２０を形成しておくことで、裏面７から基材２をプラズマエッチングすることでプラズマエッチングステップＳＴ４後にウェーハ１を個々のデバイス６に分割することができる。よって、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、デバイス６の破損を抑制しながらもウェーハ１を個々のデバイス６に分割することができるという効果を奏する。
また、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ４後において、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１がデバイス層４の下面における前述した距離２２よりも広いので、レーザビーム３１の照射によって基材２のデバイス層分断溝２０の下に生成された熱影響領域がプラズマエッチングで除去される。このため、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１がデバイス層４の下面における前述した距離２２よりも狭い場合に比べて、個々に分割されたデバイス６の抗折強度を向上することができる。
また、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１において、デバイス層４の各ストリート５の幅方向の両端部それぞれにデバイス層分断溝２０を形成して、デバイス層４の各ストリート５に２条のデバイス層分断溝２０を形成するので、ピックアップステップＳＴ６において、各ストリート５のデバイス層４のうち２条のデバイス層分断溝２０間の部分４−１が粘着テープ２００に残存する。その結果、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、部分４−１を除去する手間を抑制することができる。
また、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１とデバイス層４の下面における前述した距離２２との差が、０μｍを超えかつ３０μｍであるために、個々に分割されたデバイス６のデバイス層４の基材２の側面からの図１８に示す突出量４−２が、０μｍを超えかつ１５μｍ以下となる。その結果、ウェーハの加工方法は、溝幅１１を前述した距離２２よりも広くして、デバイス６の抗折強度を向上させながらも、突出量４−２を最小限に抑制して、デバイス層４の基材２の側面から突出した部分の欠けを抑制して、分割後のデバイス６の実装不良を抑制することができるとともに、分割後のデバイス６においてデバイス層４が基材２から剥離することを抑制することができる。
また、実施形態１に係るウェーハの加工方法は、デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１において、デバイス層４の各ストリート５の幅方向の両端部それぞれにデバイス層分断溝２０を形成して、デバイス層４の各ストリート５に２条のデバイス層分断溝２０を形成するので、１条のデバイス層分断溝を形成する場合よりもレーザビーム３１の出力を低減できる。その結果、ウェーハの加工方法は、１度のウェーハ１とレーザビーム照射ユニット３４との相対的な移動により各条のデバイス層分断溝２０を形成でき、生産性の悪化を抑制できるとともに、レーザビーム３１の照射によって基材２のデバイス層分断溝２０の下に生成された熱影響領域を抑制することができる。
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係るウェーハの加工方法を図面に基づいて説明する。図１９は、実施形態２に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。図２０は、図１９に示されたウェーハの加工方法の転写ステップを示す斜視図である。図２１は、図２０中のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿うウェーハの要部の断面図である。図２２は、図１９に示されたウェーハの加工方法のピックアップステップを模式的に示す断面図である。なお、図１９、図２０、図２１及び図２２は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
実施形態２に係るウェーハの加工方法は、図１９に示すように、転写ステップＳＴ１０を備えていること以外、実施形態１と同じである。
転写ステップＳＴ１０は、プラズマエッチングステップＳＴ４及びマスク除去ステップＳＴ５を実施した後、ウェーハ１の裏面７にサポート部材である粘着テープ２２０を配設するとともにウェーハ１の表面３から表面保護部材である粘着テープ２００を除去するステップである。
実施形態２において、転写ステップＳＴ１０は、図２０及び図２１に示すように、ウェーハ１よりも大径な粘着テープ２２０をウェーハ１の基材２の裏面７及び環状フレーム２１０に貼着し、粘着テープ２００をウェーハ１のデバイス層４から剥して除去する。粘着テープ２２０は、図２１などに示すように、絶縁性の合成樹脂により構成された基材層２２１と、基材層２２１の表面に積層された粘着性を有する糊層２２２とを備える。なお、転写ステップＳＴ１０では、各ストリート５のデバイス層４のうち２条のデバイス層分断溝２０間の部分４−１が、粘着テープ２００に貼着されたままウェーハ１から除去される。
実施形態２では、サポート部材としてウェーハ１よりも大径な粘着テープ２２０を用いるが、本発明では、サポート部材は、図２０及び図２１に示されたものに限定されずに、例えば、環状フレーム２１０に貼着されることがないウェーハ１と同径でかつ基材層２２１と糊層２２２とを備える粘着テープでも良い。実施形態２に係るウェーハの加工方法は、ウェーハ１の表面３から粘着テープ２００を剥がすと、ピックアップステップＳＴ６に進む。
実施形態２に係るウェーハの加工方法のピックアップステップＳＴ６では、ピックアップ装置９０が、図２２に示すように、個々に分割されたデバイス６を１つずつピックアップ９１でデバイス層４側を保持して、粘着テープ２２０から剥離させて、取り外す。実施形態２に係るウェーハの加工方法は、粘着テープ２２０上から全てのデバイス６を除去すると終了する。
実施形態２に係るウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ４において、ウェーハ１の基材２の裏面７側からプラズマエッチングを実施するため、デバイス６の破損を抑制でき、かつデバイス層レーザ加工ステップＳＴ１において各ストリート５のデバイス層４にデバイス層分断溝２０を形成しておくので、プラズマエッチングステップＳＴ４後にウェーハ１を個々のデバイス６に分割することができる。よって、実施形態２に係るウェーハの加工方法は、実施形態１と同様に、デバイス６の破損を抑制しながらもウェーハ１を個々のデバイス６に分割することができるという効果を奏する。
また、実施形態２に係るウェーハの加工方法は、転写ステップＳＴ１０を実施するので、粘着テープ２００とともに各ストリート５のデバイス層４のうち２条のデバイス層分断溝２０間の部分４−１を除去でき、この部分４−１を除去する手間を抑制することができる。
〔変形例〕
本発明の実施形態１及び実施形態２の変形例に係るウェーハの加工方法を図面に基づいて説明する。図２３は、実施形態１及び実施形態２の変形例に係るウェーハの加工方法のデバイス層レーザ加工ステップ後のウェーハの要部を示す断面図である。なお、図２３は、実施形態１及び実施形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
変形例に係るウェーハの加工方法は、デバイス層レーザ加工ステップＳＴ１が異なること以外、実施形態１及び実施形態２と同じである。変形例に係るウェーハの加工方法のデバイス層レーザ加工ステップＳＴ１では、レーザ加工装置３０は、レーザビーム３１を各ストリート５の幅方向の中央に照射して、図２３に示すように、デバイス層４の各ストリート５の幅方向の中央にデバイス層４を分断する分断溝である１条のデバイス層分断溝２０−１を形成する。
また、実施形態２では、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１が、デバイス層４の下面における１条のデバイス層分断溝２０−１の幅２２−１よりも広い。また、実施形態２では、レーザ加工装置３０は、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１と、デバイス層４の下面における１条のデバイス層分断溝２０−１の幅２２−１との差が、０μｍを超えかつ３０μｍ以下となる位置に各デバイス層分断溝２０−１を形成するようにレーザビーム３１の集光点の位置を設定する。
変形例に係るウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ４において、ウェーハ１の基材２の裏面７側からプラズマエッチングを実施するため、デバイス６の破損を抑制でき、かつデバイス層レーザ加工ステップＳＴ１において各ストリート５のデバイス層４にデバイス層分断溝２０−１を形成しておくので、プラズマエッチングステップＳＴ４後にウェーハ１を個々のデバイス６に分割することができる。よって、変形例に係るウェーハの加工方法は、実施形態１及び実施形態２と同様に、デバイス６の破損を抑制しながらもウェーハ１を個々のデバイス６に分割することができるという効果を奏する。
次に、本発明の発明者らは、実施形態１に係るウェーハの加工方法の効果を確認した。確認においては、図２４に示す本発明品及び図２５に示す比較例のウェーハ１を実施形態２に係るウェーハの加工方法で個々のデバイス６に分割し、分割されたデバイスの抗折強度を測定した。図２４は、本発明品のウェーハのマスク形成ステップ後の要部の断面図である。図２５は、比較例のウェーハのマスク形成ステップ後の要部の断面図である。なお、図２４及び図２５は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
本発明品は、図２４に示すように、マスク４０の基材露出溝４３の溝幅即ち基材２の裏面７におけるエッチング溝１０の溝幅１２を前述した距離２１よりも広くし、かつ距離２２よりも狭くし、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１を距離２２よりも広くした。具体的には、本発明品は、マスク４０の基材露出溝４３の溝幅即ち基材２の裏面７におけるエッチング溝１０の溝幅１２を３３μｍとし、前述した距離２１を３０μｍとし、距離２２を４２μｍとし、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１を４６μｍとした。
比較例は、図２５に示すように、マスク４０の基材露出溝４３の溝幅即ち基材２の裏面７におけるエッチング溝１０の溝幅１２を前述した距離２１，２２よりも狭くした。基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１を距離２１よりも広くし、距離２２よりも狭くした。具体的には、比較例は、マスク４０の基材露出溝４３の溝幅即ち基材２の裏面７におけるエッチング溝１０の溝幅１２を３０μｍとし、前述した距離２１を４０μｍとし、距離２２を５２μｍとし、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１を４３μｍとした。
本発明品及び比較例ともにプラズマエッチングステップＳＴ４において、エッチングの進行とともにエッチング溝１０の幅が徐々に増加した。本発明品及び比較例は、個々に分割されたデバイス６の抗折強度を測定し、複数のデバイス６の抗折強度の平均値を求めた。比較例のデバイス６の抗折強度の平均値が４７０ＭＰａであるのに対し、本発明品のデバイス６の抗折強度の平均値が５３０ＭＰａであった。よって、マスク４０の基材露出溝４３の溝幅即ち基材２の裏面７におけるエッチング溝１０の溝幅１２を前述した距離２１よりも広くし、かつ距離２２よりも狭くし、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１を距離２２よりも広くことにより、デバイス６の抗折強度を向上できることが明らかとなった。
また、本発明の発明者らは、前述した突出量４−２を変化させて、実施形態１に係るウェーハの加工方法の効果を確認した。結果を、表１に示す。表１の比較例１は、突出量４−２を０μｍとし、本発明品１は、突出量４−２を１μｍとし、本発明品２は、突出量４−２を１５μｍとし、比較例２は、突出量４−２を１７μｍとした。また、表１は、抗折強度が所定の強度を満たすものを丸で示し、抗折強度が所定の強度を満たさないものをバツで示している。また、表１は、デバイス６の欠けや剥離を原因とする実装不良又はデバイス層の剥離がないものを丸で示し、実装不良又はデバイス層の剥離が有るものをバツで示している。
Figure 2020096057
表１によれば、比較例１は、抗折強度がバツであるのに対し、本発明品１及び本発明品２は、抗折強度が丸であった。よって、表１によれば、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１を前述した距離２２よりも広くし、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１と前述した距離２２との差を０μｍを超えかつ３０μｍ以下とすることで、デバイス６の抗折強度を向上できることが明らかとなった。
また、表１によれば、比較例２は、実装不良又はデバイス層の剥離が有るのに対し、本発明品１及び本発明品２は、実装不良又はデバイス層の剥離が無かった。よって、表１によれば、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１を前述した距離２２よりも広くし、基材２の表面３におけるエッチング溝１０の溝幅１１と前述した距離２２との差を０μｍを超えかつ３０μｍ以下とすることで、デバイス６の実装不良を抑制できかつデバイス層４の剥離を抑制できることが明らかとなった。
なお、本発明は、上記実施形態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。実施形態１及び実施形態２では、マスク４０を水溶性樹脂４２で構成したが、本発明では、マスク４０をＤＡＦ（Die Attached Film）又は裏面保護シート（フリップチップの裏面の保護用シートであり、ＤＡＦと同様に分割後のデバイス６の裏面７に残存するものである）により形成しても良い。この場合、表面保護部材配設ステップＳＴ２後のウェーハ１の裏面７にＤＡＦ又は裏面保護シートを貼着し、ウェーハ１の裏面７側からストリート５に沿ってＤＡＦ又は裏面保護シートにレーザビームを照射して、これらにアブレーション加工を施して、基材露出溝４３を形成して、マスク４０を形成する。また、本発明では、表面保護部材配設ステップＳＴ２後のウェーハ１の裏面７に紫外線が照射されると硬化するＵＶ硬化型の樹脂等を塗布し、ナノインプリントを施して、基材露出溝４３を形成して、マスク４０を形成しても良い。
１ ウェーハ
２ 基材
３ 表面
４ デバイス層
５ ストリート
６ デバイス
７ 裏面
１０ エッチング溝
１１ 溝幅
２０ デバイス層分断溝
２２ 距離（デバイス層分断溝の幅）
２２−１ 幅
３１ レーザビーム
４０ マスク
２００ 粘着テープ（表面保護部材）
２２０ 粘着テープ（サポート部材）
ＳＴ１ デバイス層レーザ加工ステップ
ＳＴ２ 表面保護部材配設ステップ
ＳＴ３ マスク形成ステップ
ＳＴ４ プラズマエッチングステップ
ＳＴ１０ 転写ステップ

Claims (4)

  1. 基材と該基材の表面に積層されデバイスを構成するデバイス層とを備え、交差する複数のストリートによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、
    ウェーハの裏面側から該基材に該ストリートに沿ったエッチング溝を形成するためのマスクをウェーハの該裏面に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、該マスクを介してウェーハの該裏面側からプラズマエッチングを施して該ストリートに沿った複数のエッチング溝を該基材に形成するプラズマエッチングステップと、
    該プラズマエッチングステップと該マスク形成ステップを実施する前に、ウェーハの表面側から該ストリートに沿って該デバイス層にレーザビームを照射して該エッチング溝に対応したデバイス層分断溝を形成するデバイス層レーザ加工ステップと、を備えたウェーハの加工方法。
  2. 該基材表面における該エッチング溝の溝幅が該デバイス層下面における該デバイス層分断溝の幅よりも広い、請求項１に記載のウェーハの加工方法。
  3. 該デバイス層分断溝は、該エッチング溝の溝幅の両端で該ストリートに沿った２条の分断溝である、請求項１または請求項２に記載のウェーハの加工方法。
  4. 該デバイス層レーザ加工ステップを実施した後、ウェーハの該表面に表面保護部材を配設する表面保護部材配設ステップと、
    該プラズマエッチングステップを実施した後、ウェーハの該裏面にサポート部材を配設するとともにウェーハの該表面から該表面保護部材を除去する転写ステップと、を備えた請求項３に記載のウェーハの加工方法。
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