JP2020102588A

JP2020102588A - ウェーハの加工方法

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Publication number: JP2020102588A
Application number: JP2018241329A
Authority: JP
Inventors: 成規原田; Shigenori Harada
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2020-07-02

Abstract

【課題】フォトマスクを介して感光性物質を露光することによりレジストマスクを形成せずに、プラズマダイシング用のマスクをウェーハ上に形成する。加えて、プラズマダイシング後に破砕層を除去する。【解決手段】フレームユニット形成ステップと、研削ステップと、ウェーハの裏面を水溶性樹脂で覆う樹脂被覆ステップと、分割予定ラインに沿ってレーザービームをウェーハの裏面側に照射することにより、水溶性樹脂から成る樹脂層から成るマスクを形成するマスク形成ステップと、ウェーハの裏面側にプラズマ状態の第１のガスを供給し、分割予定ラインに沿ってウェーハをエッチングして分割するダイシングステップと、ウェーハの裏面側を水で洗浄し、樹脂層のマスクを除去するマスク除去ステップと、ウェーハの裏面側にプラズマ状態の第２のガスを供給し、該裏面側をエッチングする裏面側エッチングステップと、を備えるウェーハの加工方法を提供する。【選択図】図４

Description

本発明は、プラズマ状態のガスでウェーハをエッチングして分割するウェーハの加工方法に関する。

半導体デバイスチップを製造するためには、例えば、まず、シリコン等の半導体から成るウェーハの表面側に、分割予定ラインに沿って区画される様に複数のデバイスを形成する。次に、ウェーハの裏面側を研削してウェーハを仕上がり厚さまで薄化し、その後、切削ブレード又はレーザービームを用いて分割予定ラインに沿ってウェーハを分割する。

しかし、研削砥石でウェーハの裏面側を研削すると、この研削に起因してチップの裏面側に破砕層が形成され、切削ブレード又はレーザービームでウェーハを分割すると、チップに欠け又は熱影響層が発生する。破砕層、欠け及び熱影響層は、チップの抗折強度を低下させるという問題がある。

そこで、ウェーハの裏面側をプラズマ状態のガスでエッチングすることで、研削に起因して生じる破砕層を除去することが提案された（例えば、特許文献１参照）。更に、切削ブレード又はレーザービームに代えて、ウェーハをプラズマ状態のガスでエッチングすることにより分割するプラズマダイシングが提案された（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−１７７４３０号公報特開２００６−１１４８２５号公報

プラズマダイシングを行うことにより、切削ブレード又はレーザービームを用いるダイシングプロセスに比べて、抗折強度の高いチップを製造できる。しかし、プラズマダイシングを行うためには、ウェーハの裏面側の分割予定ラインを除く領域を、フォトレジスト等で形成されたパターン化されたマスクで覆う必要がある。

このパターン化されたマスクを形成するためには、フォトレジスト等の感光性物質を露光するためのフォトマスクを製造したり、フォトマスクをウェーハに対して位置合わせしたりする必要がある。それゆえ、切削ブレード又はレーザービームを用いるダイシングプロセスに比べてコストが増加するという問題がある。

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、フォトマスクを介して感光性物質を露光することによりレジストマスクを形成せずに、プラズマダイシング用のマスクをウェーハ上に形成して、ウェーハをプラズマ状態のガスで分割することを目的とする。加えて、プラズマダイシング後に破砕層を除去することを目的とする。

本発明の一態様によれば、分割予定ラインで区画された表面側の複数の領域の各々にデバイスが設けられたウェーハの加工方法であって、環状フレームの開口を覆う粘着テープの該開口に対応する領域に該ウェーハの該表面側を貼り付けて、フレームユニットを形成するフレームユニット形成ステップと、該ウェーハの裏面側を研削する研削ステップと、該研削ステップ及び該フレームユニット形成ステップの後、該ウェーハの該裏面に水溶性樹脂を供給し、該裏面を該水溶性樹脂で覆う樹脂被覆ステップと、該樹脂被覆ステップの後、該分割予定ラインに沿って該ウェーハに対して吸収性を有する波長のレーザービームを該ウェーハの該裏面側に照射することにより、該ウェーハの該裏面側の一部と該水溶性樹脂から成る樹脂層とを該分割予定ラインに沿って除去して、該樹脂層の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の後、該ウェーハの該裏面側にプラズマ状態の第１のガスを供給し、該分割予定ラインに沿って該ウェーハをエッチングして分割するダイシングステップと、該ダイシングステップの後、該ウェーハの該裏面側を水で洗浄し、該樹脂層の該マスクを除去するマスク除去ステップと、該マスク除去ステップの後、該ウェーハの該裏面側にプラズマ状態の第２のガスを供給し、該裏面側をエッチングする裏面側エッチングステップと、を備えるウェーハの加工方法が提供される。

好ましくは、ウェーハの加工方法は、該裏面側エッチングステップの後、該ウェーハの該裏面側にプラズマ状態の不活性ガスを供給し、該ウェーハの該裏面側に欠陥層を形成する欠陥層形成ステップを更に備える。

本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、まず、液状の水溶性樹脂をウェーハの裏面に塗布することで、水溶性樹脂から成る樹脂層を形成する。その後、ウェーハの裏面側に対してレーザービームを照射し、分割予定ラインに沿って樹脂層をアブレーション加工することにより、樹脂層がパターン化されたマスクをウェーハ上に形成する。

それゆえ、感光性物質を露光してレジストマスクを形成することなく、プラズマダイシング用のマスクを形成できる。更に、当該マスクは、水溶性樹脂で形成されているので、ウェーハを水で洗浄するだけでマスクを除去できる。そして、マスクを除去した後、裏面側をエッチングすることで、裏面側に形成された破砕層を除去できる。

図１（Ａ）は、フレームユニット形成ステップを示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、フレームユニット形成ステップ後のウェーハ及び粘着テープの拡大断面図である。図２（Ａ）は、研削ステップを示す図であり、図２（Ｂ）は、研削ステップ後のウェーハ及び粘着テープの拡大断面図である。図３（Ａ）は、樹脂被覆ステップを示す図であり、図３（Ｂ）は、樹脂被覆ステップ後のウェーハ及び粘着テープの拡大断面図である。図４（Ａ）は、マスク形成ステップを示す拡大断面図であり、図４（Ｂ）は、マスク形成ステップ後のウェーハ及び粘着テープの拡大断面図である。ダイシングステップを示す拡大断面図である。マスク除去ステップを示す図である。裏面側エッチングステップを示す拡大断面図である。第１実施形態の加工方法を示すフロー図である。欠陥層形成ステップを示す拡大断面図である。第２実施形態の加工方法を示すフロー図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態では、まず、ウェーハ１１及び環状フレーム１９が粘着テープ１７を介して互いに固定されたフレームユニット２１を形成する。図１（Ａ）は、フレームユニット形成ステップ（Ｓ１０）を示す斜視図である。

ウェーハ１１は、シリコン等の半導体材料から成る。ウェーハ１１は、円盤状に形成されており、表面１１ａから裏面１１ｂまでの厚さが５００μｍから１０００μｍ程度の厚さを有する。ウェーハ１１の表面１１ａ側には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（large-scale integrated circuit）等の機能素子（不図示）が設けられている。

なお、ウェーハ１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、ウェーハ１１は、シリコン以外のガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）など他の半導体材料で形成されてもよい。同様に、ウェーハ１１の機能素子の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。

ウェーハ１１には、複数の分割予定ライン１３（ストリート）が設定されている。複数の分割予定ライン１３で区画された表面１１ａ側の複数の領域の各々には、上述の機能素子を含むデバイス１５が設けられている。なお、デバイス１５は、各々表面１１ａよりも上方に位置し、交互に積層された低誘電率絶縁体膜（いわゆる、Ｌｏｗ−ｋ膜）及び金属配線層、ビア等で形成された所定の回路を含む。

隣接する２つのデバイス１５の間の領域は、分割予定ライン１３に対応しており、この領域には絶縁層１３ａが設けられている（図１（Ｂ）参照）。絶縁層１３ａは、主として、Ｌｏｗ−ｋ膜等から成るが、ＴＥＧ（Test Element Group）と呼ばれるテスト回路を含んでもよい。

ウェーハ１１の周囲には、ウェーハ１１の径よりも大きな径の開口１９ａを有する金属製の環状フレーム１９が配置されている。環状フレーム１９には、開口１９ａよりも大きな径を有する略円形状の粘着テープ１７が開口１９ａを覆うように貼り付けられている。

粘着テープ１７は、樹脂製のフィルムであり、粘着性を有する粘着層（不図示）と、粘着性を有しない基材層（不図示）との積層構造を有する。粘着層は、例えば、紫外線硬化型の樹脂層であり、樹脂製の基材層の一面の全体に設けられている。

フレームユニット形成ステップ（Ｓ１０）では、不図示のフレーム貼り付け装置を用いて、又は、作業者が手作業で、ウェーハ１１及び環状フレーム１９に粘着テープ１７を貼り付ける。

例えば、開口１９ａ内にウェーハ１１が位置する様に、平坦なテーブル上にウェーハ１１及び環状フレーム１９を配置する。このとき、ウェーハ１１の裏面１１ｂがテーブルに接し、ウェーハ１１の表面１１ａが上向きになる様に、ウェーハ１１をテーブル上に配置する。

そして、環状フレーム１９の上面と、ウェーハ１１の表面１１ａとに粘着テープ１７の粘着層側を密着させる。このとき、粘着テープ１７の外周部には、環状フレーム１９の上面側が密着し、粘着テープ１７の開口１９ａに対応する領域には、ウェーハ１１の表面１１ａ側が密着する。これにより、ウェーハ１１及び環状フレーム１９に粘着テープ１７が貼り付けられる。

図１（Ｂ）は、フレームユニット形成ステップ（Ｓ１０）後のウェーハ１１及び粘着テープ１７の拡大断面図である。なお、図１（Ｂ）では、２つのデバイス１５と、この２つのデバイス１５の間に位置する絶縁層１３ａとを横切る断面を示す。

フレームユニット形成ステップ（Ｓ１０）の後、研削装置３０を用いて、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研削してウェーハ１１を薄化する（研削ステップ（Ｓ２０））。図２（Ａ）は、研削ステップ（Ｓ２０）を示す図である。

研削装置３０は、フレームユニット２１の粘着テープ１７を吸引して保持するチャックテーブル３２を有する。チャックテーブル３２は、細孔を有するポーラスセラミックス等で形成された円盤状のポーラス板（不図示）を有する。

ポーラス板の細孔はチャックテーブル３２内に設けられた所定の流路（不図示）に接続されており、この流路はバルブ等（不図示）を介してエジェクタ、真空ポンプ等の吸引手段（不図示）に接続されている。吸引手段が発生する負圧により、ポーラス板の表面（即ち、保持面３２ａ）にはウェーハ１１の表面１１ａ側を吸引する吸引力が発生する。

チャックテーブル３２は上面視で略円形に形成されている。チャックテーブル３２の側方には、チャックテーブル３２の側面から突出する態様で、環状フレーム１９等を挟持する複数のクランプ機構３２ｂが設けられている。例えば、４つのクランプ機構３２ｂが、チャックテーブル３２の周方向に等間隔で設けられる。

チャックテーブル３２の上方には、研削ユニット３４が配置されている。研削ユニット３４は、スピンドルハウジング（不図示）を有しており、このスピンドルハウジングには、研削ユニット３４を昇降させるための昇降機構（不図示）が連結されている。

スピンドルハウジングには、スピンドル３４ａが回転可能な態様で収容されている。スピンドル３４ａの一端には、スピンドル３４ａを駆動するためのモータが連結されている。スピンドル３４ａの他端は、スピンドルハウジングから突出しており、この他端には、円盤状のホイールマウント３４ｂが固定されている。

ホイールマウント３４ｂの下面には、ホイールマウント３４ｂと略同径の研削ホイール３６が装着されている。研削ホイール３６は、アルミニウム又はステンレス鋼等の金属材料で形成された環状のホイール基台３６ａを有する。

ホイール基台３６ａの上面側がホイールマウント３４ｂに固定されることで、ホイール基台３６ａはスピンドル３４ａに装着される。ホイール基台３６ａ下面側には、下面の全周において、隣り合う研削砥石３６ｂ同士の間に間隙が設けられる態様で、複数の研削砥石３６ｂが環状に配列されている。

研削砥石３６ｂは、例えば、金属、セラミックス、樹脂等の結合材に、ダイヤモンド、ｃＢＮ（cubic boron nitride）等の砥粒を混合して形成される。ただし、結合材や砥粒に制限はなく、研削砥石３６ｂの仕様に応じて適宜選択できる。

研削ステップ（Ｓ２０）では、まず、粘着テープ１７を介してウェーハ１１の表面１１ａ側をチャックテーブル３２で吸引保持し、粘着テープ１７及び環状フレーム１９をクランプ機構３２ｂで固定する。

そして、例えば、チャックテーブル３２を５０ｒｐｍで、研削ホイール３６を１０００ｒｐｍで、それぞれ所定の方向に回転させつつ、昇降機構で研削ホイール３６を０．３μｍ／秒の速度で下方に加工送りさせる。これにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に研削砥石３６ｂを押し当て、ウェーハ１１を所定の仕上げ厚さまで研削する。

図２（Ｂ）は、研削ステップ（Ｓ２０）後のウェーハ１１及び粘着テープ１７の拡大断面図である。研削後のウェーハ１１の裏面１１ｂの全体には、研削に起因する破砕層１１ｃ（第１の歪み層）が形成される（図２（Ｂ）参照）。

研削ステップ（Ｓ２０）後、樹脂塗布装置４０を用いて、ウェーハ１１の裏面１１ｂに水溶性樹脂４６を供給し裏面１１ｂを水溶性樹脂４６で覆う（樹脂被覆ステップ（Ｓ３０））。図３（Ａ）は、樹脂被覆ステップ（Ｓ３０）を示す図である。

樹脂塗布装置４０は、フレームユニット２１を吸引して保持するスピンナテーブル４２を有する。スピンナテーブル４２の上方側の表面には、不図示のポーラス板が設けられている。ポーラス板は、エジェクタ等の吸引手段（不図示）に接続されている。吸引手段が発生する負圧により、ポーラス板の表面は、保持面４２ａとして機能する。

スピンナテーブル４２は上面視で略円形に形成されている。スピンナテーブル４２の側方には、スピンナテーブル４２の側面から突出する態様で、環状フレーム１９等を挟持する複数のクランプ機構４２ｂが設けられている。例えば、４つのクランプ機構４２ｂが、スピンナテーブル４２の周方向に等間隔で設けられる。

クランプ機構４２ｂは錘部を有している。スピンナテーブル４２の回転数（ｒｐｍ）が徐々に増加しこの回転数が所定値を超えると、クランプ機構４２ｂは、錘部に作用する遠心力を利用して、環状フレーム１９及び粘着テープ１７を挟んで固定する。

スピンナテーブル４２の略中央位置の上方には、水溶性樹脂４６を下方に向けて供給するノズル４４が設けられている。ノズル４４は、水溶性樹脂４６の供給量を調整する電磁弁（不図示）、ポンプ（不図示）等を介して、水溶性樹脂４６の供給源（不図示）に接続されている。水溶性樹脂４６は、例えば、ＰＶＡ（ポリ・ビニール・アルコール）、ＰＥＧ（ポリ・エチレン・グリコール）、ＰＥＯ（酸化ポリエチレン）等の樹脂である。

樹脂被覆ステップ（Ｓ３０）では、まず、スピンナテーブル４２の保持面４２ａにフレームユニット２１を配置する。そして、吸引手段でウェーハ１１の表面１１ａ側を吸引保持した状態で、スピンナテーブル４２を回転させる。

スピンナテーブル４２の回転数が所定値（例えば、２０００ｒｐｍ）を超えると、クランプ機構４２ｂは、回転移動して環状フレーム１９及び粘着テープ１７を挟んで固定する。この状態で、ノズル４４から液状の水溶性樹脂４６を供給させる。

液状の水溶性樹脂４６は、遠心力によりウェーハ１１の裏面１１ｂ側全体に広がり、裏面１１ｂ側には一様な厚さで、水溶性樹脂４６から成る樹脂層２３が形成される。図３（Ｂ）は、樹脂被覆ステップ（Ｓ３０）後のウェーハ１１及び粘着テープ１７の拡大断面図である。

樹脂被覆ステップ（Ｓ３０）の後、不図示のレーザー加工装置を用いて、分割予定ライン１３に沿ってレーザービームＬをウェーハ１１の裏面１１ｂ側に照射する。これにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側の一部と樹脂層２３とを分割予定ライン１３に沿って除去して、樹脂層２３から成るマスク２３ａを形成する（マスク形成ステップ（Ｓ４０））。

図４（Ａ）は、マスク形成ステップ（Ｓ４０）を示す拡大断面図である。レーザー加工装置は、フレームユニット２１を吸引保持するチャックテーブル（不図示）を有する。チャックテーブルの構成は、研削装置３０のチャックテーブル３２と同じであるので省略する。

レーザー加工装置は、更に、チャックテーブルの保持面上に設けられたレーザー照射ユニット（不図示）を有する。レーザー照射ユニットは、レーザー加工ヘッド（不図示）を含み、レーザー加工ヘッドの先端からはレーザービームＬが射出される。

レーザービームＬは、パルス状のレーザービームであり、ウェーハ１１に対して吸収される（即ち、ウェーハ１１に対して吸収性の）波長を有する。例えば、ウェーハ１１がシリコン基板である場合に、マスク形成ステップ（Ｓ４０）でのレーザー加工条件は、例えば、以下のように設定される。

光源：ＹＡＧパルスレーザー
波長：３５５ｎｍ
平均出力：２．０Ｗ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
送り速度：１００ｍｍ／秒

マスク形成ステップ（Ｓ４０）では、レーザー加工ヘッドとチャックテーブルとを相対的に移動させながら、レーザー加工ヘッドからウェーハ１１の裏面１１ｂ側へレーザービームＬを照射する。これにより、樹脂層２３とウェーハ１１の裏面１１ｂ側とは、この相対的な移動の経路に沿ってアブレーション加工されて除去される。

一の方向と平行な全ての分割予定ライン１３に沿って、レーザービームＬを照射した後、チャックテーブルを９０度回転させる。そして、一の方向と直交する他の方向の全ての分割予定ライン１３に沿って、レーザービームＬを照射する。これにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側は、全ての分割予定ライン１３に沿ってアブレーション加工される。

アブレーション加工により、全ての分割予定ライン１３に沿って裏面１１ｂ側の一部と樹脂層２３とは除去される。これにより、樹脂層２３はパターン化されて、分割予定ライン１３以外の裏面１１ｂを覆うマスク２３ａとなる。図４（Ｂ）は、マスク形成ステップ（Ｓ４０）後のウェーハ１１及び粘着テープ１７の拡大断面図である。

本実施形態では、感光性物質を露光してレジストマスクを形成することなく、樹脂層２３をアブレーション加工することにより、樹脂層２３がパターン化されたマスク２３ａをウェーハ１１の裏面１１ｂ上に形成できる。

なお、マスク形成ステップ（Ｓ４０）では、レーザービームＬが照射された全ての分割予定ライン１３に沿って、裏面１１ｂ側が所定深さまで除去されたレーザー加工溝２５が形成される。このレーザー加工溝２５の側部及び底部には、アブレーション加工時の熱に起因してウェーハ１１の一部が変質した熱影響層１１ｄ（第２の歪み層）が形成される。

マスク形成ステップ（Ｓ４０）の後、プラズマエッチング装置（不図示）を用いて、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にプラズマ状態の第１のガスＰ１を供給し、分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１１をエッチングして分割する（ダイシングステップ（Ｓ５０））。図５は、ダイシングステップ（Ｓ５０）を示す拡大断面図である。

プラズマエッチング装置は、処理空間を形成するエッチングチャンバ（不図示）を備える。エッチングチャンバの処理空間には、下部電極（不図示）と上部電極（不図示）とが対向するように配置されている。

下部電極は、エッチングチャンバの外部に設けられた第１の高周波電源（不図示）に接続されている。また、下部電極の上面にはポーラス板が設けられており、このポーラス板は、下部電極の内部に形成された流路（不図示）を通じてエジェクタ等の吸引手段（不図示）に接続されている。

上部電極は、エッチングチャンバの外部に設けられた第２の高周波電源（不図示）に接続されている。上部電極の下面には、複数のガス噴出口（不図示）が設けられており、ガス噴出口は、ガス流路の一端側に位置する。

ガス流路の他端側は、第１の電磁弁等を介して、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）等のフッ素系のエッチングガスを供給する第１のガス供給源に接続しており、第２の電磁弁等を介して、八フッ化シクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）等の保護膜形成用ガスを供給する第２のガス供給源に接続している。

ガス流路の他端側は、更に、第３の電磁弁を介して、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスを供給する第３のガス供給源に接続している。更に、ガス流路の他端側は、第４の電磁弁を介して、水素（Ｈ_２）及び窒素（Ｎ_２）等のガスを供給する第４のガス供給源に接続していてもよい。

なお、プラズマエッチング装置には、エッチングチャンバを開閉するための開閉機構（不図示）や、エッチングチャンバを排気するための真空ポンプ等の排気機構が設けられている。

ダイシングステップ（Ｓ５０）では、まず、開閉機構を作動させてエッチングチャンバを開き、ウェーハ１１をエッチングチャンバの処理空間に搬入する。そして、ウェーハ１１を下部電極に載置し、吸引手段を作動させることでウェーハ１１を下部電極で保持する。

次に、開閉機構を作動させてエッチングチャンバを閉じる。そして、排気機構を作動させて、処理空間を所定の真空度（例えば、５Ｐａ以上５０Ｐａ以下）とする。この状態で、プラズマ加工用のガスを所定の流量で供給しつつ、下部電極及び上部電極に所定の高周波電力（例えば、１０００Ｗ以上３０００Ｗ以下）を供給する。

そして、いわゆるボッシュプロセスにより、プラズマダイシングを行う。具体的には、第１の電磁弁を開状態且つその他の全ての電磁弁等を閉状態とし、第１のガス供給源からＳＦ_６のガスを所定の流量で供給する。下部電極と上部電極との間でＳＦ_６のガスがプラズマ化され、プラズマ状態のＳＦ_６のガスにより、レーザー加工溝２５がエッチングされる（エッチング工程）。

所定量だけウェーハ１１をエッチングした後、第２の電磁弁を開状態且つその他の全ての電磁弁を閉状態とし、第２のガス供給源からＣ_４Ｆ_８のガスを所定の流量で供給する。下部電極と上部電極との間でＣ_４Ｆ_８のガスがプラズマ化され、プラズマ状態のＣ_４Ｆ_８のガスにより、エッチング後のレーザー加工溝２５の側壁及び底部にフルオロカーボン重合膜から成る保護膜が形成される（保護膜形成工程）。なお、保護膜形成工程では、エッチング工程とは異なる大きさの高周波電力を用いてよい。

次に、第１の電磁弁を開状態且つその他の全ての電磁弁を閉状態とし、再び、エッチング工程を行う。これにより、レーザー加工溝２５の底部の保護膜が除去され、レーザー加工溝２５は深さ方向に更にエッチングされる。このとき、いわゆるボッシュプロセスを用いてエッチングを行うので、側壁の保護膜も除去されるが、側壁の除去量は底部の除去量よりも十分に小さいので、高アスペクト比の分割溝２７が形成される。

このように、各々プラズマ状態のフッ素系のエッチングガス及び保護膜形成用ガスを交互に供給することで、エッチング工程と保護膜形成工程とを交互に行う。なお、本実施形態では、各々プラズマ状態のフッ素系のエッチングガス及び保護膜形成用ガスを、プラズマ状態の第１のガスＰ１と称する。

ウェーハ１１は、分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１１の厚さ方向にエッチングされ、分割溝２７により分割される。なお、図５では、絶縁層１３ａが分割されずに残留する様子を示しているが、ダイシングステップ（Ｓ５０）で絶縁層１３ａを分割してもよい。但し、絶縁層１３ａを分割するタイミングは、ダイシングステップ（Ｓ５０）のエッチング工程に限定されない。

絶縁層１３ａが炭素含有酸化シリコン系膜（ＳｉＯＣＨ系膜）等の酸化膜である場合には、エッチング工程で絶縁層１３ａを除去できる。また、絶縁層１３ａが有機系の膜である場合には、第４の電磁弁を開状態且つその他の全ての電磁弁を閉状態とし、Ｈ_２及びＮ_２を含有するガスを所定の流量で供給する。下部電極と上部電極との間でＨ_２及びＮ_２を含有するガスをプラズマ化して、プラズマ状態のＨ_２及びＮ_２を含有するガスを絶縁層１３ａへ供給することで、絶縁層１３ａはエッチングされて分割される。

ダイシングステップ（Ｓ５０）の後、上述の樹脂塗布装置４０の洗浄機能を用いて、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を水５６で洗浄し、樹脂層２３のマスク２３ａを除去する（マスク除去ステップ（Ｓ６０））。図６は、マスク除去ステップ（Ｓ６０）を示す図である。なお、水５６は純水であってよく、気体が混合された純水であってもよい。

樹脂塗布装置４０は、水溶性樹脂４６を供給するノズル４４に加えて、水５６を供給するノズル５４を有する。ノズル４４と同様に、ノズル５４もスピンナテーブル４２の上方に設けられている。また、ノズル５４は、水５６の供給量を調整する電磁弁（不図示）、ポンプ（不図示）等を介して、水５６の供給源（不図示）に接続されている。

ノズル５４には不図示の揺動機構が連結されており、この揺動機構は、ノズル５４の移動軌跡が円弧状となる様にスピンナテーブル４２上でノズル５４を往復移動させる。なお、ノズル５４を往復移動させるとき、ノズル５４の往復移動を邪魔しない位置に上述のノズル４４を退避させる。

マスク除去ステップ（Ｓ６０）では、まず、スピンナテーブル４２の保持面４２ａにフレームユニット２１を配置する。そして、吸引手段でウェーハ１１の表面１１ａ側を吸引保持した状態で、スピンナテーブル４２を回転させる。

スピンナテーブル４２の回転数を徐々に増加させ回転数が所定値を超えると、環状フレーム１９及び粘着テープ１７は、クランプ機構４２ｂに挟まれて固定される。この状態で、移動軌跡が円弧状となる様にノズル５４をスピンナテーブル４２上で往復移動させながら、ノズル５４から水５６を供給させる。

供給された水５６は、遠心力によりウェーハ１１の裏面１１ｂ側全体に広がる。水溶性樹脂４６から成る樹脂層２３は、水５６に溶解し、遠心力によりスピンナテーブル４２の外周側へ飛散する。これにより、マスク２３ａは裏面１１ｂから除去される。

マスク除去ステップ（Ｓ６０）の後、上述のプラズマエッチング装置（不図示）を用いて、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にプラズマ状態の第２のガスＰ２を供給し、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側をエッチングする（裏面側エッチングステップ（Ｓ７０））。図７は、裏面側エッチングステップ（Ｓ７０）を示す拡大断面図である。

裏面側エッチングステップ（Ｓ７０）では、ダイシングステップ（Ｓ５０）のエッチング工程と同様に、プラズマ状態のフッ素系のガス（例えば、ＳＦ_６）により、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側全体を等方的にエッチングする。これにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に形成された破砕層１１ｃ及び熱影響層１１ｄを除去する。なお、本実施形態では、裏面側エッチングステップ（Ｓ７０）でのプラズマ状態のフッ素系のガスを、プラズマ状態の第２のガスＰ２と称する。

プラズマ状態のフッ素系のガスにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側及び分割溝２７の側面は、例えば１μｍ程度除去される。特に、分割溝２７の裏面１１ｂ側の縁部は、等方的にエッチングされて、熱影響層１１ｄは除去される。この結果、図７に示す様に分割予定ライン１３に直交する断面で、当該縁部には、曲面を含む曲面部１１ｅが形成される。

本実施形態では、破砕層１１ｃ及び熱影響層１１ｄの両方を除去するので、破砕層１１ｃ及び熱影響層１１ｄが残る場合に比べて、チップの抗折強度を高くできる。例えば、破砕層１１ｃ及び熱影響層１１ｄが残る場合に比べて、チップの抗折強度を５倍以上にできる。

なお、本実施形態のプラズマエッチング装置では、ウェーハ１１が収容されたエッチングチャンバ内でガスをプラズマ状態にする、いわゆるダイレクトプラズマの手法が採用されている。しかし、ダイレクトプラズマの手法に代えて、エッチングチャンバ外でプラズマ状態にしたガスを、ウェーハ１１が収容されたエッチングチャンバ内に供給する、いわゆるリモートプラズマの手法が採用されてもよい。

図８は、第１実施形態の加工方法を示すフロー図である。上述の様に、本実施形態では、水溶性樹脂４６から成る樹脂層２３をアブレーション加工することにより、樹脂層２３がパターン化されたマスク２３ａをウェーハ１１上に形成する。それゆえ、感光性物質を露光してレジストマスクを形成することなく、マスク２３ａを形成できる。更に、マスク２３ａは、水溶性樹脂４６で形成されているので、ウェーハ１１を水５６で洗浄するだけで除去できる。

加えて、本実施形態では、研削ステップ（Ｓ２０）から裏面側エッチングステップ（Ｓ７０）まで、一貫してウェーハ１１の裏面１１ｂ側を加工する。それゆえ、マスク除去ステップ（Ｓ６０）後のフレームユニット２１をそのままプラズマエッチング装置に搬入して、裏面側エッチングステップ（Ｓ７０）を行うことができる。

これに対して、仮に、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が粘着テープ１７に貼り付けられ、ウェーハ１１の表面１１ａ側にマスク２３ａを形成する場合は、マスク除去ステップ（Ｓ６０）後のフレームユニット２１をそのままプラズマエッチング装置に搬入して、裏面側エッチングステップ（Ｓ７０）を行うことができない。

本実施形態の様に、フレームユニット形成ステップ（Ｓ１０）から一貫してウェーハ１１の裏面１１ｂ側を露出させた上で裏面１１ｂ側を加工すると、マスク除去ステップ（Ｓ６０）後のフレームユニット２１をそのままプラズマエッチング装置に搬入して裏面側エッチングステップ（Ｓ７０）を行うことができるので、非常に有利である。

ところで、第１実施形態の第１変形例として、研削ステップ（Ｓ２０）の後、フレームユニット形成ステップ（Ｓ１０）を行ってもよい。つまり、研削ステップ（Ｓ２０）、フレームユニット形成ステップ（Ｓ１０）、樹脂被覆ステップ（Ｓ３０）、マスク形成ステップ（Ｓ４０）…裏面側エッチングステップ（Ｓ７０）の順に各ステップを行ってもよい。

また、第１実施形態の第２変形例として、マスク形成ステップ（Ｓ４０）で、切削ブレードを高速（例えば、３００００ｒｐｍ）に回転させながらこの切削ブレードで分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１１を切削加工することにより、全ての分割予定ライン１３に沿って裏面１１ｂ側の一部と樹脂層２３とが除去された切削加工溝を形成してもよい。

次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、裏面側エッチングステップ（Ｓ７０）の後、欠陥層形成ステップ（Ｓ８０）を更に行う。係る点が、第１実施形態と異なる。図９は、欠陥層形成ステップ（Ｓ８０）を示す拡大断面図であり、図１０は、第２実施形態の加工方法を示すフロー図である。

欠陥層形成ステップ（Ｓ８０）では、上述のプラズマエッチング装置を用いて、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にプラズマ状態の不活性ガスＰ３（例えば、希ガス）を供給し、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に欠陥層１１ｆを形成する。

本実施形態では、第３の電磁弁を開状態且つその他の全ての電磁弁を閉状態とし、希ガスを含有するガスを所定の流量で供給する。下部電極と上部電極との間で希ガスを含有するガスはプラズマ化され、プラズマ状態の希ガスを裏面１１ｂ側全体に供給することで、曲面部１１ｅを含む裏面１１ｂ側全体には、結晶構造が部分的に破壊された欠陥層１１ｆが形成される。

欠陥層１１ｆを形成することにより、ウェーハ１１内の金属原子が表面１１ａ側のデバイス１５に到達することを防ぐ、いわゆるゲッタリング効果を得ることができる。加えて、裏面側エッチングステップ（Ｓ７０）で用いたプラズマエッチング装置を用いて、欠陥層形成ステップ（Ｓ８０）を行うことができる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１１ウェーハ
１１ａ表面
１１ｂ裏面
１１ｃ破砕層
１１ｄ熱影響層
１１ｅ曲面部
１１ｆ欠陥層
１３分割予定ライン（ストリート）
１３ａ絶縁層
１５デバイス
１７粘着テープ
１９環状フレーム
１９ａ開口
２１フレームユニット
２３樹脂層
２３ａマスク
２５レーザー加工溝
２７分割溝
３０研削装置
３２チャックテーブル
３２ａ保持面
３２ｂクランプ機構
３４研削ユニット
３４ａスピンドル
３４ｂホイールマウント
３６研削ホイール
３６ａホイール基台
３６ｂ研削砥石
４０樹脂塗布装置
４２スピンナテーブル
４２ａ保持面
４２ｂクランプ機構
４４ノズル
４６水溶性樹脂
５４ノズル
５６水
Ｌレーザービーム
Ｐ１プラズマ状態の第１のガス
Ｐ２プラズマ状態の第２のガス
Ｐ３プラズマ状態の不活性ガス

Claims

分割予定ラインで区画された表面側の複数の領域の各々にデバイスが設けられたウェーハの加工方法であって、
環状フレームの開口を覆う粘着テープの該開口に対応する領域に該ウェーハの該表面側を貼り付けて、フレームユニットを形成するフレームユニット形成ステップと、
該ウェーハの裏面側を研削する研削ステップと、
該研削ステップ及び該フレームユニット形成ステップの後、該ウェーハの該裏面に水溶性樹脂を供給し、該裏面を該水溶性樹脂で覆う樹脂被覆ステップと、
該樹脂被覆ステップの後、該分割予定ラインに沿って該ウェーハに対して吸収性を有する波長のレーザービームを該ウェーハの該裏面側に照射することにより、該ウェーハの該裏面側の一部と該水溶性樹脂から成る樹脂層とを該分割予定ラインに沿って除去して、該樹脂層から成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の後、該ウェーハの該裏面側にプラズマ状態の第１のガスを供給し、該分割予定ラインに沿って該ウェーハをエッチングして分割するダイシングステップと、
該ダイシングステップの後、該ウェーハの該裏面側を水で洗浄し、該樹脂層の該マスクを除去するマスク除去ステップと、
該マスク除去ステップの後、該ウェーハの該裏面側にプラズマ状態の第２のガスを供給し、該裏面側をエッチングする裏面側エッチングステップと、を備えることを特徴とするウェーハの加工方法。
該裏面側エッチングステップの後、該ウェーハの該裏面側にプラズマ状態の不活性ガスを供給し、該ウェーハの該裏面側に欠陥層を形成する欠陥層形成ステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のウェーハの加工方法。