JP2021061317A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】レジスト膜を利用してウェーハにプラズマエッチングを施す場合に、加工不良を検出する、又は、加工不良の発生を抑制する。【解決手段】表面及び裏面のいずれかの一面を、紫外線吸収剤を含むレジスト膜で被覆するレジスト膜被覆ステップと、レジスト膜が被覆された一面側に、ウェーハに対して吸収される波長を有するレーザービームを照射し、分割予定ラインに沿ってウェーハの一部とレジスト膜とを除去するレーザービーム照射ステップと、一面側にプラズマ状態のガスを供給し、分割予定ラインに沿って露出したウェーハの露出領域をプラズマエッチングして除去するプラズマエッチングステップと、レジスト膜被覆ステップの後に、ウェーハの一面側の複数の位置に紫外線を照射して紫外線を吸収したレジスト膜の発光を検出することにより、レジスト膜の厚さを測定して、レジスト膜の被覆状態を検査する検査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、表面側にデバイスが形成されたウェーハに対してプラズマエッチングを施してウェーハを加工するウェーハの加工方法に関する。
表面側において格子状に設定された複数の分割予定ラインで区画される各領域にデバイスが形成されたウェーハを、各分割予定ラインに沿って分割してデバイスチップを製造する場合に、切削ブレードやレーザービームでウェーハを切断することが知られている。
しかし、切削ブレードやレーザービームでウェーハを切断する場合、分割予定ラインを１ラインずつ順次加工する必要があるので、分割予定ラインの数が比較的多いウェーハでは、ウェーハの加工時間が長くなるという問題がある。
そこで、効率的なウェーハの切断方法として、レジスト膜で分割予定ライン以外の領域を覆ったウェーハに対してプラズマエッチングを施すことで、全ての分割予定ラインを同時に加工するプラズマダイシングが考案された。
但し、高額なステッパー等を用いてレジスト膜をパターニングすると非常にコストが掛かる。そこで、より安価にレジスト膜をパターニングする方法として、紫外線吸収剤を含む水溶性樹脂膜をレジスト膜として使用し、このレジスト膜をレーザービームでパターニングする方法が考案された。
具体的には、まず、紫外線吸収剤を含む水溶性樹脂膜（即ち、レジスト膜）でウェーハの表面全体を被覆する。次に、紫外線領域の波長を有するレーザービームを分割予定ラインに沿って照射することで、分割予定ラインに沿ってレジスト膜の一部とウェーハの表面側の一部とをアブレーション加工により除去する。これにより、レジスト膜をパターニングする（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１６−２０７７３７号公報
但し、上述のレジスト膜は可視光に対してほぼ透明であるので、ウェーハにレジスト膜が形成されているか否かは、目視では分かり難い。仮に、レジスト膜が部分的に又は全く形成されていない状態でウェーハに対してプラズマエッチングが施されると、デバイスが損傷する、デバイスチップの厚さが不均一になる等の加工不良が発生する。
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、レジスト膜を利用してウェーハにプラズマエッチングを施す場合に、加工不良を検出する、又は、加工不良の発生を抑制することを目的とする。
本発明の一態様によれば、表面側において互いに交差する様に設定された複数の分割予定ラインで区画される複数の領域の各々にデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、該表面及び該表面とは反対側に位置する裏面のいずれかの一面を、紫外線吸収剤を含むレジスト膜で被覆するレジスト膜被覆ステップと、該レジスト膜が被覆された該一面側に、該ウェーハに対して吸収される波長を有するレーザービームを照射し、該分割予定ラインに沿って該ウェーハの一部と該レジスト膜とを除去するレーザービーム照射ステップと、該レーザービーム照射ステップの後、該一面側にプラズマ状態のガスを供給し、該分割予定ラインに沿って露出した該ウェーハの露出領域をプラズマエッチングして除去するプラズマエッチングステップと、該レジスト膜被覆ステップの後に、該ウェーハの該一面側の複数の位置に紫外線を照射して紫外線を吸収した該レジスト膜の発光を検出することにより、該各位置での該レジスト膜の厚さを測定して、該レジスト膜の被覆状態を検査する検査ステップと、を備えるウェーハの加工方法が提供される。
好ましくは、該検査ステップは、該プラズマエッチングステップの後に行われるエッチング後検査ステップを含み、該エッチング後検査ステップでは、該レジスト膜の厚さが第１の閾値より薄い膜厚不足領域の有無を検出する。
また、好ましくは、該検査ステップは、該レジスト膜被覆ステップの後、且つ、該レーザービーム照射ステップ及び該プラズマエッチングステップの前に行われるエッチング前検査ステップを含み、該エッチング前検査ステップで、該レジスト膜の厚さが第２の閾値より薄い膜厚不足領域が検出された場合、該レジスト膜被覆ステップを再度行う。
また、好ましくは、該一面は、該デバイスが形成された該表面であり、該レジスト膜被覆ステップでは、該表面側を該レジスト膜で被覆する。
本発明の一態様に係るウェーハの加工方法では、ウェーハの一面に紫外線吸収剤を含むレジスト膜を被覆するレジスト膜被覆ステップと、レジスト膜被覆ステップの後に、レジスト膜の発光を検出することによりウェーハの複数の位置のそれぞれでのレジスト膜の厚さを測定して、レジスト膜の被覆状態を検査する検査ステップとを備える。
検査ステップにより、レジスト膜がウェーハを適切に被覆しているかを検査できる。例えば、プラズマエッチングステップの後に検査ステップを行う場合、レジスト膜が部分的に又は全く形成されていない状態でウェーハに対してプラズマエッチングが施されたかどうかを検査できる。それゆえ、損傷したと推定されるデバイスや、厚さが不均一になったと推定されるデバイスチップを検出できる。
更に、レジスト膜被覆ステップの後、且つ、レーザービーム照射ステップ及びプラズマエッチングステップの前に検査ステップを行う場合、レジスト膜が部分的に又は全く形成されていない状態でウェーハに対してプラズマエッチングが施されるという事態を未然に防ぐことができる。従って、デバイスが損傷する、デバイスチップの厚さが不均一になる等の加工不良を抑制できる。
ウェーハ等の斜視図である。 レーザー加工装置の斜視図である。 ウェーハの一面に水溶性樹脂を塗布する様子を示す図である。 膜厚測定器の概要図である。 レジスト膜の厚さと発光強度との関係の概要を示すグラフである。 図６（Ａ）はレジスト膜被覆ステップ後のウェーハの一例を示す断面図であり、図６（Ｂ）はレジスト膜被覆ステップ後のウェーハの他の例を示す断面図である。 図７（Ａ）はレーザービーム照射ステップを示す図であり、図７（Ｂ）はレーザービーム照射ステップ後のウェーハの断面図である。 図８（Ａ）はリモートプラズマエッチングステップを示す図であり、図８（Ｂ）ダイレクトプラズマエッチングステップにより切断されたウェーハ等の断面図である。 エッチング後検査ステップを示す図である。 第１の実施形態に係るウェーハの加工方法のフロー図である。 第２の実施形態に係るウェーハの加工方法のフロー図である。
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。まず、第１の実施形態で加工されるウェーハ１１について説明する。図１は、ウェーハ１１等の斜視図である。
ウェーハ１１は、円盤状であり、それぞれ略円形の表面１１ａと、表面１１ａとは反対側に位置する裏面１１ｂとを含む。ウェーハ１１の表面１１ａ側には、互いに交差する態様で複数の分割予定ライン１３が設定されている。
複数の分割予定ライン１３で区画された複数の領域の各々には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のデバイス１５が形成されている。
本実施形態のウェーハ１１は、シリコンで形成された円盤状の基板１１ｃと、基板１１ｃ上に設けられ表面１１ａ側に位置する機能層１５ａとを有する（図６（Ａ）及び図６（Ｂ）参照）。機能層１５ａは、低誘電率材料（いわゆる、Ｌｏｗ−ｋ材料）で形成された層間絶縁膜と、金属配線層とが交互に積層された多層配線層である。
機能層１５ａのうち分割予定ライン１３に対応する領域は、デバイス１５に対応する領域よりも低くなっており、この領域には金属で形成されたＴＥＧ（Test Element Group）１５ｂ（図６（Ａ）及び図６（Ｂ）参照）が、分割予定ライン１３に沿って離散的に形成されている。
なお、本実施形態の基板１１ｃは、シリコン等の半導体材料で成るが、基板１１ｃの材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。同様に、デバイス１５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を加工するときには、図１で示す様に、ウェーハ１１、ダイシングテープ１７及び環状のフレーム１９で構成されるウェーハユニット２１を形成する。ダイシングテープ１７は、ウェーハ１１の径よりも大きな径を有する円形のテープである。
ダイシングテープ１７は、例えば、基材層及び粘着層（糊層）の積層構造を有する。基材層は、ポリオレフィン（ＰＯ）等の樹脂で形成されており、基材層の一面の全体又は一部には、紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂等の粘着性の樹脂で形成された粘着層が形成されている。
基材層の略中央部には、粘着層を介してウェーハ１１が貼り付けられ、基材層の外周部には、金属で形成された環状のフレーム１９の一面が粘着層を介して貼り付けられる。これにより、ウェーハ１１がダイシングテープ１７を介してフレーム１９で支持されたウェーハユニット２１が形成される。
なお、ダイシングテープ１７は、基材層及び粘着層の積層構造に限定されない。例えば、ダイシングテープ１７は基材層のみを有してもよい。この場合、ウェーハ１１等に基材層を熱圧着することで、ウェーハ１１等にダイシングテープ１７が貼り付けられ、ウェーハユニット２１が形成される。
ウェーハ１１は、ウェーハユニット２１の態様でレーザー加工装置へ搬送されて加工される。図２は、レーザー加工装置２の斜視図である。なお、図２では、レーザー加工装置２の構成要素の一部を機能ブロックで示す。また、以下の説明において、Ｘ軸方向（加工送り方向）、Ｙ軸方向（割り出し送り方向）及びＺ軸方向（鉛直方向、高さ方向）は互いに垂直である。
レーザー加工装置２は、各構造を支持する基台４を備える。基台４の角部には、Ｚ軸方向に突き出す態様で突出部４ａが設けられている。突出部４ａの内部には空間が形成されており、この空間には、Ｚ軸方向に沿って昇降可能なカセットエレベータ８が設けられている。カセットエレベータ８の上面には、複数のウェーハユニット２１を収容したカセット１０が載せられる。
突出部４ａのＹ軸方向の一方側には、ウェーハ１１を仮置きするための仮置き機構１２が設けられている。仮置き機構１２は、Ｙ軸方向に平行な状態を維持しながら近づいたり離れたりする一対のガイドレール１２ａ，１２ｂを含む。
仮置き機構１２は、ウェーハユニット２１をＸ軸方向において挟むことにより、ウェーハユニット２１のＸ軸方向の位置を所定の位置に合わせる。仮置き機構１２の上方には、ウェーハユニット２１を搬送する搬送機構１４が設けられている。
搬送機構１４は、フレーム１９の一部を把持するための把持部１４ａを有している。搬送機構１４は、把持部１４ａでフレーム１９を把持した状態で、ウェーハユニット２１をカセット１０から仮置き機構１２へ引き出す。
搬送機構１４の底部には、フレーム１９の複数箇所を吸引して保持する吸引機構（不図示）が設けられている。吸引機構で吸引保持されたウェーハユニット２１は、搬送機構１４により、後述する塗布洗浄ユニット１６や、チャックテーブル３８へ搬送される。
仮置き機構１２のＹ軸方向の一方側には、塗布洗浄ユニット１６が設けられている。塗布洗浄ユニット１６は、円筒状の空間を有し、この円筒状の空間には、ウェーハユニット２１を吸引保持した状態で回転可能なスピンナテーブル１６ａが設けられている。
スピンナテーブル１６ａの下部には、スピンナテーブル１６ａを回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。スピンナテーブル１６ａの近傍には、紫外線吸収剤が添加された水溶性樹脂２３（図３参照）を噴射する塗布用ノズル１６ｂが設けられている。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾエート系の紫外線吸収剤が用いられる。また、水溶性樹脂２３としては、例えば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）、ＰＥＯ（酸化ポリエチレン）が用いられる。
スピンナテーブル１６ａの近傍の塗布用ノズル１６ｂとは異なる位置には、洗浄用ノズル１６ｃ（図３参照）が設けられている。洗浄用ノズル１６ｃは、例えば、水とエアーとが混合された二流体を噴射する。
塗布洗浄ユニット１６に対してＸ軸方向の一方側に位置する基台４の表面（上面）には、水平移動機構２０が設けられている。水平移動機構２０は、基台４の上面に固定されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２２を備える。Ｙ軸ガイドレール２２には、Ｙ軸移動テーブル２４がスライド可能に取り付けられている。
Ｙ軸移動テーブル２４の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２２に平行なＹ軸ボールネジ２６が回転可能な態様で結合されている。Ｙ軸ボールネジ２６の一端部には、Ｙ軸パルスモータ２８が連結されている。
Ｙ軸パルスモータ２８でＹ軸ボールネジ２６を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル２４は、Ｙ軸ガイドレール２２に沿ってＹ軸方向に移動する。Ｙ軸移動テーブル２４の表面（上面）には、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール３０が設けられている。
Ｘ軸ガイドレール３０には、Ｘ軸移動テーブル３２がスライド可能に取り付けられている。Ｘ軸移動テーブル３２の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール３０に平行なＸ軸ボールネジ３４が回転可能な態様で結合されている。
Ｘ軸ボールネジ３４の一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジ３４を回転させれば、Ｘ軸移動テーブル３２は、Ｘ軸ガイドレール３０に沿ってＸ軸方向に移動する。
Ｘ軸移動テーブル３２の表面側（上面側）には、テーブルベース３６が設けられている。テーブルベース３６の上部には、ウェーハ１１を吸引保持するためのチャックテーブル３８が設けられている。チャックテーブル３８の周囲には、フレーム１９を四方から固定する４個のクランプ４０が設けられている。
チャックテーブル３８の底部は、テーブルベース３６の内部に設けられたモータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向に平行な回転軸の周りに回転可能である。チャックテーブル３８の上面は、ウェーハユニット２１を吸引して保持する保持面３８ａとなっている。
保持面３８ａは、チャックテーブル３８やテーブルベース３６の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。吸引源を動作させると保持面３８ａには、負圧が発生する。
基台４のＹ軸方向の一方側の端部には、Ｚ軸方向に沿って延在する壁状の支持構造６が設けられている。支持構造６には、基台４の中央側に向けて突出する支持アーム６ａが設けられている。この支持アーム６ａの先端部には、下方に向けてレーザービームを照射する集光器４２が設けられている。
集光器４２には、パルス状のレーザービームを発生させるためのレーザー発振器（不図示）が光学的に接続されている。集光器４２、レーザー発振器等は、レーザービーム照射ユニットを構成する。
集光器４２から照射されるレーザービームは、ウェーハ１１に対して吸収される波長を有する。当該レーザービームの波長は、紫外線領域の波長（例えば、３５５ｎｍ）である。また、当該レーザービームの平均出力は、例えば、０．５Ｗに調整され、当該レーザービームのパルスの繰り返し周波数は、例えば、２００ｋＨｚに調整される。
集光器４２のＸ軸方向の一方側には、膜厚測定器４４の測定ヘッド４４ａが設けられている。ここで、図４を参照して膜厚測定器４４について説明する。図４は、膜厚測定器４４の概要図である。なお、図４では、膜厚測定器４４の構成要素の一部を機能ブロックで示す。
膜厚測定器４４は、測定用光源４４ｂを有する。測定用光源４４ｂは、例えば、紫外線を照射する紫外線（ＵＶ）ライトである。但し、測定用光源４４ｂは、集光器４２から照射されるレーザービームよりも低い出力と、紫外線領域の波長とを有するレーザービームを照射するレーザー発振器であってもよい。
測定用光源４４ｂから照射される紫外線の一部は、ハーフミラー４４ｃを透過し、ミラー４４ｄにより反射され、測定ヘッド４４ａ内に設けられた集光レンズ４４ｅに入射する。測定ヘッド４４ａの下方には、保持面３８ａで保持されたウェーハユニット２１が配置されている。
図４に示すウェーハユニット２１は、ウェーハ１１の表面（一面）１１ａが露出する態様で、保持面３８ａで保持されている。ウェーハ１１の表面１１ａには、紫外線吸収剤を含むレジスト膜２５が形成されている。
集光レンズ４４ｅから照射された紫外線は、ウェーハ１１の表面１１ａ側で集光する態様で表面１１ａ側のレジスト膜２５に入射する。レジスト膜２５中の紫外線吸収剤は、紫外線を吸収して発光する。例えば、紫外線吸収剤は、紫外線を吸収して所定の帯域（例えば、３６０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下）の蛍光を発する。
蛍光は、集光レンズ４４ｅ、ミラー４４ｄ、ハーフミラー４４ｃを順に経て、受光部４４ｆへ入射する。受光部４４ｆは、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等の撮像素子（不図示）を有する。
受光部４４ｆへ入射した蛍光は、撮像素子により光電変換され、発光強度に対応する電圧信号へと変換される。この電圧信号は、後述する制御部４８（図１参照）へ送られ、電圧信号に応じたレジスト膜２５の厚さが算出される。
紫外線吸収剤は、レジスト膜２５中に一様に分散しているので、所定の出力の紫外線をレジスト膜２５に照射した場合、レジスト膜２５が厚いほど蛍光の発光強度は高くなる。図５は、レジスト膜２５の厚さと発光強度との関係の概要を示すグラフである。
図５の横軸は、レジスト膜２５の厚さ（ｎｍ）であり、図５の縦軸は、受光部４４ｆに入射する蛍光の強度（ａ．ｕ．）である。レジスト膜２５が無い（即ち、ゼロである）場合、蛍光の強度はゼロであるが、レジスト膜２５の厚さが増加するにつれて、蛍光の強度は増加する。
レジスト膜２５の厚さは、表面１１ａ側の複数の位置で測定される。この場合、例えば、水平移動機構２０を動作させて、測定用光源４４ｂから照射された紫外線で表面１１ａを走査する。なお、レジスト膜２５の厚さの測定方法として、特開２０１２−１０４５３２号公報に開示されているように、蛍光の発光強度と所定の波長帯域との対応関係に基づいて、レジスト膜２５の厚さを測定してもよい。
ここで、図２に戻り、レーザー加工装置２の他の構成要素について説明する。集光器４２に対して測定ヘッド４４ａとは反対側には、ウェーハ１１を撮像するためのカメラユニットの撮像ヘッド４６が設けられている。このカメラユニットは、可視光カメラユニット（不図示）又は赤外線（ＩＲ）カメラユニット（不図示）であり、例えば、ウェーハ１１のアライメントや、カーフチェックに用いられる。
また、レーザー加工装置２は、搬送機構１４、塗布洗浄ユニット１６、水平移動機構２０、チャックテーブル３８、レーザービーム照射ユニット、膜厚測定器４４、カメラユニット等の各構成要素に接続されている制御部４８を有する。制御部４８は、ウェーハ１１の加工に必要な一連の工程に合わせて、各構成要素を制御する。
制御部４８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理装置や、フラッシュメモリ等の記憶装置を含むコンピュータによって構成される。記憶装置に記憶されるプログラム等のソフトウェアに従い処理装置を動作させることによって、制御部４８は、ソフトウェアと処理装置（ハードウェア資源）とが協働した具体的手段として機能する。
制御部４８は、受光部４４ｆからの電圧信号に応じてレジスト膜２５の厚さを算出する算出部（不図示）を有する。当該算出部は、例えば、記憶装置に記憶されたプログラムである。算出部は、記憶装置の一部の領域に記憶された蛍光の強度と、レジスト膜２５の厚さとの対応関係を読み出し、当該対応関係に基づいてレジスト膜２５の厚さを算出する。なお、算出部が記憶装置から読み出す、蛍光の強度とレジスト膜２５の厚さとの対応関係は、例えば、図５に示すグラフを特定する数式や、予め得られているテーブル等である。
次に、ウェーハ１１の加工方法について説明する。なお、図１０は、第１の実施形態に係るウェーハ１１の加工方法のフロー図である。本実施形態では、まず、塗布洗浄ユニット１６を用いて、ウェーハ１１の表面１１ａをレジスト膜２５で被覆する（レジスト膜被覆ステップ（Ｓ１０））。
レジスト膜被覆ステップ（Ｓ１０）では、まず、塗布洗浄ユニット１６にウェーハユニット２１を搬送し、表面（一面）１１ａが露出する様にスピンナテーブル１６ａでウェーハユニット２１を吸引して保持する。
次に、スピンナテーブル１６ａを回転させた状態で、紫外線吸収剤を含む液状の水溶性樹脂２３を塗布用ノズル１６ｂから噴射する。図３は、ウェーハ１１の一面に水溶性樹脂２３を塗布する様子を示す図である。
水溶性樹脂２３は遠心力により外側に広がり、ウェーハ１１の表面１１ａ全体に水溶性樹脂２３が塗布される。塗布後に、水溶性樹脂２３を乾燥させることで、水溶性樹脂２３はレジスト膜２５となる。つまり、表面１１ａの全体は、紫外線吸収剤を含むレジスト膜２５で被覆される。
図６（Ａ）は、レジスト膜被覆ステップ（Ｓ１０）後のウェーハ１１の一例を示す断面図である。図６（Ａ）に示すレジスト膜２５は、デバイス１５及び分割予定ライン１３に対応する領域に一様な厚さで形成されている。
しかし、水溶性樹脂２３の粘性、表面１１ａの濡れ性、スピンナテーブル１６ａの単位時間当たりの回転数等の要因に起因して、レジスト膜２５には、穴２５ａや、塗り斑（部分的に厚さが厚い又は薄い領域）が形成される場合がある。
図６（Ｂ）は、レジスト膜被覆ステップ（Ｓ１０）後のウェーハ１１の他の例を示す断面図である。図６（Ｂ）に示すレジスト膜２５では、デバイス１５上に穴２５ａが形成されている。なお、穴２５ａがある場合には、後述するプラズマエッチングステップで、デバイス１５が損傷する、デバイスチップの厚さが不均一になる等の加工不良が発生する原因となる。
本実施形態では、レジスト膜被覆ステップ（Ｓ１０）後に、集光器４２等のレーザービーム照射ユニットを用いて表面１１ａ側にレーザービームを照射し、分割予定ライン１３に沿って、レジスト膜２５とウェーハ１１の一部とを除去する（レーザービーム照射ステップ（Ｓ２０））。
図７（Ａ）は、レーザービーム照射ステップ（Ｓ２０）を示す図である。レーザービーム照射ステップ（Ｓ２０）では、まず、ウェーハユニット２１をチャックテーブル３８に搬送する。そして、可視光カメラユニットを用いて、ウェーハ１１のアライメントを行い、１つの分割予定ライン１３をＸ軸方向に平行に位置付ける。
次に、集光器４２からレーザービームを照射した状態で、集光器４２とチャックテーブル３８とをＸ軸方向に沿って相対的に動かす。これにより、１つの分割予定ライン１３に沿って、レジスト膜２５とウェーハ１１の一部とがアブレーション加工されて除去される。
１つの分割予定ライン１３に沿ってレーザービームを照射した後、チャックテーブル３８を割り出し送りする。そして、加工後の分割予定ライン１３のＹ軸方向に隣接する他の分割予定ライン１３に沿って、同様にレーザービームを照射する。
Ｘ軸方向に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を照射した後、チャックテーブル３８を９０度回転させる。そして、加工が施されていない残りの分割予定ライン１３に沿って、同様にレーザービームを照射する。
これにより、レジスト膜２５及びウェーハ１１の一部は、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、表面１１ａ側にはウェーハ１１の露出領域である溝１１ｄが形成される。
図７（Ｂ）は、レーザービーム照射ステップ（Ｓ２０）後のウェーハ１１の断面図である。なお、レーザービーム照射ステップ（Ｓ２０）後のレジスト膜２５には、アブレーション加工に伴い生じたデブリ２５ｂが付着することがあり、溝１１ｄには熱で変質した熱影響層（不図示）が形成されることがある。
レーザービーム照射ステップ（Ｓ２０）の後、レーザー加工装置２とは別途に設けられたプラズマエッチング装置（不図示）を用いて、表面１１ａ側にプラズマ状態のガスを供給し、ウェーハ１１をエッチングする（プラズマエッチングステップ（Ｓ３０））。
プラズマエッチング装置は、金属で形成されたチャンバー（不図示）を有する。チャンバーには、ウェーハユニット２１の搬送経路となるドア部（不図示）が設けられている。また、チャンバーには、内部を排気するための排気装置（不図示）が接続されている。
チャンバー内には、テーブルベース（不図示）が設けられている。テーブルベースには、ウェーハユニット２１を保持する静電チャック（不図示）と、静電チャックから電気的に分離され、ブロッキングコンデンサ（不図示）を介して高周波電源（不図示）に接続されたバイアス用電極（不図示）とが設けられている。
テーブルベースの上方に位置するチャンバーの天井部には、リモートプラズマを発生させるためのアプリケーター（不図示）が設けられている。アプリケーターは、チャンバーの天井部に略垂直に接続するガス供給管（不図示）と、ガス供給管に略直交する態様で接続された導波管（不図示）と、導波管の一端側に設けられた高周波発生源（不図示）とを含む。
ガス供給管には、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスを有する不活性ガス供給源（不図示）と、第１のフッ素系ガス（ＳＦ６）を有する第１のフッ素系ガス供給源と、第２のフッ素系ガス（Ｃ４Ｆ８）を有する第２のフッ素系ガス供給源とが接続されている。
プラズマエッチングステップ（Ｓ３０）では、まず、ウェーハユニット２１を静電チャックに搬送し、表面１１ａが露出する態様で、ウェーハユニット２１を静電チャック（不図示）で保持する。
本実施形態では、プラズマエッチング装置を用いて、最初に、ウェーハ１１にリモートプラズマエッチングステップ（Ｓ３２）を行い、次に、ダイレクトプラズマエッチングステップ（Ｓ３４）を行う。
リモートプラズマエッチングステップ（Ｓ３２）では、ガス供給管に不活性ガス及びＳＦ６ガスを供給し、これらのガスに対して導波管を介して２．４５ＧＨｚ、２０００Ｗのマイクロ波を照射する。マイクロ波によりプラズマ化したガス（リモートプラズマＰ１）は、アプリケーターからウェーハ１１へ到達し、溝１１ｄの底部及び側部をエッチングする。
図８（Ａ）は、リモートプラズマエッチングステップ（Ｓ３２）を示す図である。リモートプラズマエッチングステップ（Ｓ３２）では、溝１１ｄの底部及び側部の熱影響層や、溝１１ｄ内に付着したデブリ２５ｂが除去される。
リモートプラズマエッチングステップ（Ｓ３２）の後、チャンバー内部を排気して、更に、チャンバー内で発生させたプラズマ（ダイレクトプラズマＰ２）で、溝１１ｄの底部をエッチングして除去する（ダイレクトプラズマエッチングステップ（Ｓ３４））。
ダイレクトプラズマエッチングステップ（Ｓ３４）では、所謂ボッシュ法で溝１１ｄの底部をエッチングすることにより基板１１ｃを切断する。具体的には、第１のフッ素系ガス供給源からチャンバーにＳＦ６ガスを第１の所定時間供給し、バイアス用電極に１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗの高周波電力を印加する。プラズマ化したＳＦ６ガスにより基板１１ｃは等方的にエッチングされる。
次いで、第１のフッ素系ガス供給源からＳＦ６ガスの供給を停止し、第２のフッ素系ガス供給源からチャンバーへＣ４Ｆ８ガスを供給する。バイアス用電極には１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗの高周波電力が印加された状態であり、Ｃ４Ｆ８ガスを第２の所定時間供給すると、プラズマ化したＣ４Ｆ８ガスにより、溝１１ｄの側壁には保護膜が形成される。
次いで、Ｃ４Ｆ８ガスの供給を停止する。その後、バイアス用電極に上述の高周波電力が印加された状態で、第１の所定時間のＳＦ６ガスの供給と、第２の所定時間のＣ４Ｆ８ガスの供給とを交互に繰り返す。
溝１１ｄの側壁に保護膜を形成することにより、プラズマ化したＳＦ６ガスにより溝１１ｄの底部が選択的にエッチングされて、最終的に基板１１ｃは切断される。図８（Ｂ）は、ダイレクトプラズマエッチングステップ（Ｓ３４）により切断されたウェーハ１１等の断面図である。
プラズマエッチングステップ（Ｓ３０）の後に、膜厚測定器４４を用いて、レジスト膜２５の発光を検出することにより、レジスト膜２５の被覆状態を検査する（エッチング後検査ステップ（Ｓ４０））。図９は、エッチング後検査ステップ（Ｓ４０）を示す図である。
エッチング後検査ステップ（Ｓ４０）では、まず、ウェーハユニット２１をプラズマエッチング装置から取り出して、レーザー加工装置２へ搬送し、表面１１ａが上方を向く態様でウェーハユニット２１をチャックテーブル３８で保持する。
次いで、測定用光源４４ｂから表面１１ａ側に紫外線を照射した状態で、水平移動機構２０でチャックテーブル３８を移動させることで、レジスト膜２５を走査する。例えば、紫外線は、各デバイス１５を横断する様に照射される。そして、制御部４８は、レジスト膜２５からの蛍光に基づいて、レジスト膜２５の厚さを検査する。
なお、レジスト被覆ステップ（Ｓ１０）ではスピンコーティングを行うので、レジスト膜２５の厚さは、ウェーハ１１の外周部が薄くなりやすい。それゆえ、エッチング後検査ステップ（Ｓ４０）では、ウェーハ１１の外周部の検査に使用する時間を、ウェーハ１１の中心部の検査に使用する時間よりも長くしてもよい。
具体的には、ウェーハ１１の外周側に位置する複数のデバイス１５（例えば、図９のＸ方向及びＹ方向の各外周側に位置する６個×４のデバイス１５）については、デバイス１５上を往復する様に複数回、紫外線でデバイス１５を走査する。
レジスト膜２５の厚さは、プラズマエッチングステップ（Ｓ３０）前には、例えば、２μｍ以上６μｍ以下であるが、プラズマエッチングステップ（Ｓ３０）後には、エッチングにより厚さが目減りする。
そこで、本実施形態では、０．１μｍを第１の閾値と設定し、制御部４８は、表面１１ａ側の分割予定ライン１３を除く領域のうち、レジスト膜２５の厚さがこの第１の閾値より薄い膜厚不足領域２７の有無を検出する。
膜厚不足領域２７は、例えば、レジスト膜２５の厚さが０μｍより大きく且つ第１の閾値以下である注意領域と、レジスト膜２５の厚さが０μｍである加工不良領域とに分類される。注意領域及びその周囲では、レジスト膜２５の厚さが０μｍである領域が存在する可能性がある。また、加工不良領域では、デバイス１５が損傷している可能性がある。
制御部４８は、加工不良領域が検出されたウェーハ１１が不良ウェーハである旨の警告をモニター（不図示）に表示させる。なお、制御部４８は、不良ウェーハである旨の警告を出すことに代えて、加工不良領域が検出された領域に位置するデバイス１５が不良である旨の警告を出してもよい。また、制御部４８は、注意領域及び加工不良領域の分布を、レーザー加工装置２のモニターに表示させてもよい。
本実施形態では、レジスト膜２５が部分的に又は全く形成されていない状態でウェーハ１１に対してプラズマエッチングが施されたかどうかを検査できる。従って、損傷したと推定されるデバイス１５や、厚さが不均一になったと推定されるデバイスチップを検出できる。
エッチング後検査ステップ（Ｓ４０）後、レジスト膜２５を除去する（レジスト膜除去ステップ（Ｓ５０））。レジスト膜除去ステップ（Ｓ５０）では、まず、チャックテーブル３８からスピンナテーブル１６ａへウェーハユニット２１を搬送する。
そして、表面１１ａ側が上方を向いた態様でウェーハユニット２１を保持し、スピンナテーブル１６ａを回転させ、洗浄用ノズル１６ｃから二流体を噴射する。これにより、水溶性樹脂２３で形成されているレジスト膜２５は、溶解して除去される。ウェーハ１１を洗浄した後、ウェーハユニット２１はカセット１０へ搬送される。
次に、第２の実施形態に係るウェーハ１１の加工方法について説明する。第２の実施形態における加工方法は、エッチング後検査ステップ（Ｓ４０）に加えて、レジスト膜被覆ステップ（Ｓ１０）の後、且つ、レーザービーム照射ステップ（Ｓ２０）及びプラズマエッチングステップ（Ｓ３０）の前に行われるエッチング前検査ステップ（Ｓ１２）を更に含む。
図１１は、第２の実施形態に係るウェーハ１１の加工方法のフロー図である。エッチング前検査ステップ（Ｓ１２）でも、エッチング後検査ステップ（Ｓ４０）と同様に、膜厚測定器４４を用いて、ウェーハ１１の複数の位置でレジスト膜２５の厚さを検査する。
エッチング前検査ステップ（Ｓ１２）では、第２の閾値（例えば、２μｍ）より薄い膜厚不足領域２７の有無を検査する。なお、プラズマエッチングによるレジスト膜２５の目減りを考慮して、第２の閾値は、第１の閾値よりも大きく設定される。
エッチング前検査ステップ（Ｓ１２）で、第２の閾値より薄い膜厚不足領域２７が検出された場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、レジスト膜被覆ステップ（Ｓ１０）が再度行われる。この場合、既存のレジスト膜２５に更にレジスト膜２５を形成してもよいし、既存のレジスト膜２５を塗布洗浄ユニット１６で除去した後に、再度、表面１１ａ側にレジスト膜２５を形成してもよい。
エッチング前検査ステップ（Ｓ１２）では、レジスト膜２５が部分的に又は全く形成されていない状態でウェーハ１１に対してプラズマエッチング（Ｓ３０）が施されるという事態を防ぐことができる。従って、デバイス１５が損傷する、デバイスチップの厚さが不均一になる等の加工不良を抑制できる。
エッチング前検査ステップ（Ｓ１２）で制御部４８により第２の閾値より薄い膜厚不足領域２７が検出されなかった場合（Ｓ１４でＮＯ）、レーザービーム照射ステップ（Ｓ２０）に進む。以降は、第１の実施形態と同じである。
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、レジスト膜被覆ステップ（Ｓ１０）で、表面１１ａに代えて、裏面（一面）１１ｂにレジスト膜２５を形成する。この場合、レーザービーム照射ステップ（Ｓ２０）でウェーハ１１をアライメントするときには、赤外線カメラユニットが用いられる。また、第１及び第２の実施形態において表面１１ａ側に施したプラズマエッチングステップ（Ｓ３０）等は、裏面１１ｂ側に対して行われる。
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。例えば、プラズマエッチングステップ（Ｓ３０）では、リモートプラズマエッチングステップ（Ｓ３２）のみを行ってもよい。この場合、レジスト膜除去ステップ（Ｓ５０）後に、例えば、所謂ステルスダイシングにより基板１１ｃを分割する。
ステルスダイシングでは、ウェーハ１１に吸収される波長を有するレーザービームを分割予定ライン１３に沿って照射することによりレーザービームが照射されていない領域に比べて脆弱な改質層を形成した後、外力等を付与することで、ウェーハ１１を切断する。また、ステルスダイシングに代えて、レジスト膜除去ステップ（Ｓ５０）後に、切削ブレードを用いて分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１１を切削することにより、ウェーハ１１を切断してもよい。
ところで、エッチング後検査ステップ（Ｓ４０）は、上述のレーザー加工装置２ではなく、水平移動機構２０、テーブルベース３６、チャックテーブル３８、膜厚測定器４４等を有する測定装置（不図示）で行ってもよい。
また、レーザー加工装置２とは別途に設けられた加工装置（不図示）であって、水平移動機構２０、テーブルベース３６、チャックテーブル３８、膜厚測定器４４等に加えて、塗布洗浄ユニット１６を有する加工装置を用いてもよい。
例えば、この加工装置を用いて、レジスト膜被覆ステップ（Ｓ１０）、エッチング前検査ステップ（Ｓ１２）、エッチング後検査ステップ（Ｓ４０）、及び、レジスト膜除去ステップ（Ｓ５０）を行うことができる。
それゆえ、加工装置とレーザー加工装置２とを併用することで、レーザー加工装置２で一のウェーハ１１にレーザービーム照射ステップ（Ｓ２０）を施すと同時に、加工装置で他のウェーハ１１にエッチング後検査ステップ（Ｓ４０）等を施すことができる。従って、この場合、効率的にデバイスチップを製造できる。
１１ ウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１１ｃ 基板
１１ｄ 溝（露出領域）
１３ 分割予定ライン
１５ デバイス
１５ａ 機能層
１５ｂ ＴＥＧ
１７ ダイシングテープ
１９ フレーム
２１ ウェーハユニット
２３ 水溶性樹脂
２５ レジスト膜
２５ａ 穴
２５ｂ デブリ
２７ 膜厚不足領域
２ レーザー加工装置
４ 基台
４ａ 突出部
６ 支持構造
６ａ 支持アーム
８ カセットエレベータ
１０ カセット
１２ 仮置き機構
１２ａ、１２ｂ ガイドレール
１４ 搬送機構
１４ａ 把持部
１６ 塗布洗浄ユニット
１６ａ スピンナテーブル
１６ｂ 塗布用ノズル
１６ｃ 洗浄用ノズル
２０ 水平移動機構
２２ Ｙ軸ガイドレール
２４ Ｙ軸移動テーブル
２６ Ｙ軸ボールネジ
２８ Ｙ軸パルスモータ
３０ Ｘ軸ガイドレール
３２ Ｘ軸移動テーブル
３４ Ｘ軸ボールネジ
３６ テーブルベース
３８ チャックテーブル
３８ａ 保持面
４０ クランプ
４２ 集光器
４４ 膜厚測定器
４４ａ 測定ヘッド
４４ｂ 測定用光源
４４ｃ ハーフミラー
４４ｄ ミラー
４４ｅ 集光レンズ
４４ｆ 受光部
４６ 撮像ヘッド
４８ 制御部
Ｐ１ リモートプラズマ
Ｐ２ ダイレクトプラズマ

Claims (4)

  1. 表面側において互いに交差する様に設定された複数の分割予定ラインで区画される複数の領域の各々にデバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、
    該表面及び該表面とは反対側に位置する裏面のいずれかの一面を、紫外線吸収剤を含むレジスト膜で被覆するレジスト膜被覆ステップと、
    該レジスト膜が被覆された該一面側に、該ウェーハに対して吸収される波長を有するレーザービームを照射し、該分割予定ラインに沿って該ウェーハの一部と該レジスト膜とを除去するレーザービーム照射ステップと、
    該レーザービーム照射ステップの後、該一面側にプラズマ状態のガスを供給し、該分割予定ラインに沿って露出した該ウェーハの露出領域をプラズマエッチングして除去するプラズマエッチングステップと、
    該レジスト膜被覆ステップの後に、該ウェーハの該一面側の複数の位置に紫外線を照射して紫外線を吸収した該レジスト膜の発光を検出することにより、該各位置での該レジスト膜の厚さを測定して、該レジスト膜の被覆状態を検査する検査ステップと、を備えることを特徴とするウェーハの加工方法。
  2. 該検査ステップは、該プラズマエッチングステップの後に行われるエッチング後検査ステップを含み、
    該エッチング後検査ステップでは、該レジスト膜の厚さが第１の閾値より薄い膜厚不足領域の有無を検出する請求項１に記載のウェーハの加工方法。
  3. 該検査ステップは、該レジスト膜被覆ステップの後、且つ、該レーザービーム照射ステップ及び該プラズマエッチングステップの前に行われるエッチング前検査ステップを含み、
    該エッチング前検査ステップで、該レジスト膜の厚さが第２の閾値より薄い膜厚不足領域が検出された場合、該レジスト膜被覆ステップを再度行う請求項１又は２に記載のウェーハの加工方法。
  4. 該一面は、該デバイスが形成された該表面であり、
    該レジスト膜被覆ステップでは、該表面側を該レジスト膜で被覆する請求項１から３のいずれかに記載のウェーハの加工方法。
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