JP2020150166A - 素子チップの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
プロセスガスが酸素原子とともに炭素原子を有する酸化炭素ガスを含む場合、プラズマ処理装置内に発生させたプラズマには、酸化炭素ガスに由来する酸素のイオンやラジカルとともに、酸化炭素ガスに由来する炭素のイオンやラジカルが発生する。炭素のイオンやラジカルの一部は、酸素と反応してCOとなりプラズマ処理装置内から排出される一方、残部は、プラズマ処理装置内(例えば、基板)に炭素成分として付着する。プロセスガスとして十分な量の酸化炭素ガスを供給すると、レーザスクライブ加工により形成された溝の表面(溝の底部および側面)には、炭素のイオンやラジカルが衝突する。炭素のイオンやラジカルが溝に衝突すると、溝の表面には、この炭素のイオンやラジカルに由来する炭素(C)が付着する。
図4は、本実施形態に係る製造方法を示すフローチャートである。
本実施形態は、複数の素子領域および素子領域を画定する分割領域を備えるとともに、第1の面および第1の面とは反対側の第2の面を有する基板を準備する準備工程(S1)と、分割領域に第1の面の側からレーザ光を照射して、分割領域に対応し、かつ、基板の厚みよりも浅い溝を形成するレーザスクライブ工程(S2)と、基板の第1の面を第1のプラズマに晒して、溝のデブリを除去するクリーニング工程(プラズマクリーニング工程S3)と、プラズマクリーニング工程の後、溝の底部に露出する基板を第2のプラズマに晒して、基板を、素子領域を備える素子チップに分割するダイシング工程(プラズマダイシング工程S4)と、を備える。
基板は、複数の素子領域と素子領域を画定する分割領域とを備えるとともに、第1の面および第2の面を備える。素子領域は、例えば、半導体層と、半導体層の第1の面に積層される配線層と、を備える。分割領域における基板をエッチングすることにより、半導体層および配線層を有する素子チップが得られる。
搬送キャリアは、フレームとフレームに固定された保持シートとを備える。
続いて、プラズマクリーニング工程、および、プラズマダイシング工程で使用されるプラズマ処理装置の一実施形態を具体的に説明する。図7は、プラズマ処理装置の構造を概略的に示す断面図である。プラズマ処理装置の構造は、これに限定されるものではない。
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の粘着面22Xが上方を向くように、支持部122の上端面に受け渡される。
(1)準備工程
まず、ダイシングの対象となる基板を準備する。基板は、例えば、図1A〜図1Cで示される。
基板の第1の面に保護膜を形成する。保護膜は、素子領域をプラズマから保護するために設けられる。保護膜形成工程の前に、基板を搬送キャリアに保持させてもよい。
分割領域に第1の面の側からレーザ光を照射して、分割領域に対応し、かつ、基板の厚みよりも浅い溝を形成する。このとき、分割領域において、例えば絶縁膜および金属材料等をアブレーションして、半導体層を露出させる。そのため、溝の内部や基板の第1の面に形成された保護膜上には、金属材料、第2絶縁膜および保護膜等がアブレーションされることにより生じるデブリが付着し得る。
基板の第1の面を第1のプラズマに晒す。
第1のプラズマは、酸化炭素ガスを含むプロセスガスにより発生させる。これにより、レーザスクライブ工程で形成された溝の表面には、炭素のイオンやラジカルに由来する炭素が付着する。一方、酸素イオンは溝に衝突し、デブリを除去する。よって、レーザスクライブ工程で形成された溝の深さや幅のバラツキがさらに大きくなることが抑制される。炭素は、プラズマクリーニング工程後に残存していてもよいし、プラズマクリーニング工程が終了するまでに除去されてもよい。
具体的には、例えば、プロセスガスとしてCO2、O2およびSF6の混合ガスを、5sccm以上、500sccm以下で、真空チャンバに供給する。このとき、CO2の混合ガス全体に占める割合は、10体積%以上、100体積%未満であってよく、30体積%以上、80体積%以下であってよい。O2の混合ガス全体に占める割合は、70体積%以下であってよい。SF6の混合ガス全体に占める割合は、70体積%以下であってよい。
例えば、真空チャンバ内の圧力は0.5Pa以上、30Pa以下であってよい。第1の高周波電源から第1の電極への投入電力は、500W以上、4800W以下であってよい。さらに、第2の電極に20W以上、1000W以下の高周波電力を投入して、基板が載置されるステージにバイアス電圧をかけてもよい。処理時間は、例えば、3秒以上、300秒以下であってよい。
溝の底部に露出する基板を第2のプラズマに晒して第2の面までエッチングし、基板を素子領域を備える素子チップに分割する。分割領域に形成された溝の幅および深さのバラツキがさらに大きくなることが抑制されているため、サイドエッチングやアンダーカットといった形状異常が抑制される。
素子チップを、例えば、保持シートの非粘着面側から、保持シートとともに突き上げピンで突き上げる。これにより、素子チップの少なくとも一部は、保持シートから浮き上がる。その後、ピックアップ装置により、素子チップは保持シートから取り外される。
(1)準備工程および保護膜形成工程
半導体層(厚み約90μm)と配線層(厚み約7μm)とを備える基板を準備した。回転塗布法により、基板の配線層を覆う保護膜(厚み約57μm)を形成した。
分割領域に保護膜側からレーザ光を照射して、分割領域における保護膜と配線層とを除去した。図11は、レーザスクライブ工程後の基板)の要部の走査型電子顕微鏡(SEM)の画像(倍率800倍)をトレースした断面図である。形成された溝の半導体層11における深さは約13μmであった。形成された溝の配線層12における幅は約45μmであり、半導体層11における最大の幅は約37μmであった。溝の底部および側面にはデブリ50が付着していた。
図7に示すようなプラズマ処理装置を用いて、基板を第1のプラズマに晒して、溝のデブリを除去した。プロセスガスとしてCO2およびSF6の混合ガスを用いた。CO2およびSF6の供給量は、いずれも100sccmとした。真空チャンバ内の圧力は5Pa、第1の電極への投入電力は2500W、第2の電極への投入電力は200Wとして45秒間処理した。図12は、プラズマクリーニング工程後の基板の要部のSEM画像(倍率800倍)をトレースした断面図である。溝内のデブリは除去されていた。溝の半導体層11における深さは約16μmであり、本工程により溝は若干深くなっていた。溝の配線層12における幅は約45.4μm、半導体層11における最大の幅は約37.3μmであり、レーザスクライブ工程後とほぼ同じであった。
続いて、第1のプラズマとは異なる条件で発生させた第2のプラズマに分割領域を晒して、基板を素子チップに分割した。図13は、製造された素子チップの要部のSEM画像(倍率400倍)をトレースした断面図である。半導体層11の端面はほぼ平坦であり、サイドエッチングやアンダーカットといった形状異常は抑制されていた。
堆積膜エッチングステップでは、プロセスガスとしてSF6を用いた。SF6の供給量は600sccmとした。真空チャンバ内の圧力は20Pa、第1の電極への投入電力は4800W、第2の電極への投入電力は300Wとして、2秒間処理した。
Siエッチングステップでは、プロセスガスとしてSF6を用いた。SF6の供給量は600sccmとした。真空チャンバ内の圧力は20Pa、第1の電極への投入電力は4800W、第2の電極への投入電力は50Wとして、5秒間処理した。
実施例1と同様にして、準備工程および保護膜形成工程(1)およびレーザスクライブ工程(2)を行った。
プロセスガスとしてCO2に替えてO2を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてプラズマクリーニング工程を行った。図16は、プラズマクリーニング工程後の基板の要部のSEM画像(倍率800倍)をトレースした断面図である。溝内のデブリは除去されていた。溝の半導体層11における深さは約25μmであり、本工程により溝は2倍程度深くなっていた。溝の配線層12における幅は約45.3μmでありほとんど変化はない一方、半導体層11には深さ約3.3μmのアンダーカットが形成されており、半導体層11における最大の幅は約6μm以上大きくなっていた。
続いて、実施例1と同様にして、基板を素子チップに分割した。図17は、製造された素子チップの要部のSEM画像(倍率400倍)をトレースした断面図である。半導体層11の端面には深さ約10μmのサイドエッチングが発生していた。
10X:第1の面
10Y:第2の面
101:素子領域
102、102a〜102d:分割領域
11:半導体層
12:配線層
13:金属材料
14:第2絶縁膜
15:バンプ
20:搬送キャリア
21:フレーム
21a:ノッチ
21b:コーナーカット
22:保持シート
22X:粘着面
22Y:非粘着面
40:保護膜
50:デブリ
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:第1の昇降機構
123B:第2の昇降機構
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
200:素子チップ
Claims (5)
- 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の面を有する基板を準備する準備工程と、
前記分割領域に前記第1の面の側からレーザ光を照射して、前記分割領域に対応し、かつ、前記基板の厚みよりも浅い溝を、前記基板に形成するレーザスクライブ工程と、
前記基板の前記第1の面を第1のプラズマに晒して、前記溝のデブリを除去するクリーニング工程と、
前記クリーニング工程の後、前記溝の底部に露出する前記基板を第2のプラズマに晒して、前記基板を、前記素子領域を備える素子チップに分割するダイシング工程と、を備え、
前記第1のプラズマは、酸化炭素ガスを含むプロセスガスにより発生される、素子チップの製造方法。 - 前記レーザスクライブ工程の前に、前記第1の面を保護膜で被覆する保護膜形成工程を備える、請求項1に記載の素子チップの製造方法。
- 前記基板は、前記分割領域に金属材料を備え、
前記レーザスクライブ工程において、前記金属材料が除去される、請求項1または2に記載の素子チップの製造方法。 - 前記プロセスガスは、さらにフッ素含有ガスを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の素子チップの製造方法。
- 前記プロセスガスに占める前記酸化炭素ガスの割合は、10体積%以上である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の素子チップの製造方法。
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