JP2023018853A - エッチング装置 - Google Patents

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健太郎 和田
Kentaro Wada
宏行 高橋
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Abstract

【課題】チャックテーブルに保持された板状の被加工物にプラズマ化したエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段を含むエッチング装置を提供する。【解決手段】エッチング装置50において、エッチングガス供給手段54は、チャックテーブル55に保持されたウエーハ10に対面してエッチングガスを噴射するシャワーヘッド54bと、シャワーヘッドをチャックテーブルに接近及び離反させる移動手段(モータ58ボールネジ59及び昇降部60)と、を少なくとも備える。扉67を開いてウエーハをチャンバー53内に進入させ、チャックテーブルに保持する際は、シャワーヘッドをチャックテーブルから離反させ、扉を閉じてチャンバー内を真空にする際は、シャワーヘッドをチャックテーブルに保持されたウエーハに対してプラズマエッチング処理を実施する時よりも接近させてウエーハを覆い、チャンバー内に滞留するパーティクルの巻き上がりから保護する。【選択図】図6

Description

本発明は、チャックテーブルに保持された板状の被加工物にプラズマ化したエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段を含み構成されるエッチング装置に関する。
IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画された表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
また、フッ素系ガスをプラズマ化してウエーハをエッチングによって個々のデバイスに分割する技術も提案されている(例えば特許文献1を参照)。
特開2006-108428号公報
ところで、エッチング装置を構成するチャンバーは、エッチング処理を実施する毎に内部のガスが排出され、できるだけクリーンな状態が維持されるように管理されてはいるものの、該チャンバー内には、エッチングによって生成される微細なパーティクルが滞留し、これを完全に排除することは困難である。そして、エッチング処理の過程で、該チャンバー内を減圧して真空にする際に、該チャンバー内の気流が乱れて、該チャンバー内に滞留していたパーティクルが巻き上がり、エッチングすべき被加工物の上面に付着することで、エッチングが不均一になり、エッチング処理の品質が低下するという問題がある。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、エッチングが不均一になり、品質が低下するという問題が解消されるエッチング装置を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、扉が配設されたチャンバーと、該チャンバー内に配設され板状の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にプラズマ化したエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段と、を含み構成されるエッチング装置であって、該エッチングガス供給手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物に対面しエッチングガスを噴射するシャワーヘッドと、該シャワーヘッドを該チャックテーブルに接近及び離反させる移動手段と、を少なくとも備え、該扉を開にして被加工物を該チャンバー内に進入させ該チャックテーブルに保持する際は、該シャワーヘッドを該チャックテーブルから離反させ、該扉を閉にして該チャンバー内を真空にする際は、該シャワーヘッドを該チャックテーブルに保持された被加工物に対してプラズマエッチング処理を実施する時よりも接近させて被加工物を覆い該チャンバー内に滞留するパーティクルの巻き上がりから被加工物を保護する保護状態とするエッチング装置が提供される。
該シャワーヘッドからエッチングガスを噴射して気流が安定するまでの所定時間の間、該シャワーヘッドの位置を、該保護状態で維持することが好ましい。
本発明のエッチング装置は、扉が配設されたチャンバーと、該チャンバー内に配設され板状の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にプラズマ化したエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段と、を含み構成されるエッチング装置であって、該エッチングガス供給手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物に対面しエッチングガスを噴射するシャワーヘッドと、該シャワーヘッドを該チャックテーブルに接近及び離反させる移動手段と、を少なくとも備え、該扉を開にして被加工物を該チャンバー内に進入させ該チャックテーブルに保持する際は、該シャワーヘッドを該チャックテーブルから離反させ、該扉を閉にして該チャンバー内を真空にする際は、該シャワーヘッドを該チャックテーブルに保持された被加工物に対してプラズマエッチング処理を実施する時よりも接近させて被加工物を覆い該チャンバー内に滞留するパーティクルの巻き上がりから被加工物を保護する保護状態とすることから、チャンバー内を真空にする際に気流が乱れてパーティクルが巻き上がっても、エッチングすべき被加工物の上面に付着することが抑制され、エッチングが不均一となって、品質の低下を招くという問題が解消する。
(a)被加工物であるウエーハ及びサブストレートを示す斜視図、(b)(a)に示すウエーハ及びサブストレートの一部拡大断面図である。 (a)図1に示すウエーハのレジスト膜を分割予定ラインに沿って除去する態様を示す斜視図、(b)(a)に示すウエーハの一部拡大断面図、(c)全ての分割予定ラインに沿ってレジスト膜が除去されたウエーハの斜視図である。 本実施形態のエッチング装置の一部を断面で示す概略図である。 図3のエッチング装置において、扉を開にしてウエーハをチャンバー内に進入させる態様を示す概略図である。 図4に示すエッチング装置において、扉を閉じる態様を示す概略図である。 図5に示すエッチング装置において、シャワーヘッドをチャックテーブルに接近させる態様を示す概略図である。 図6に示すエッチング装置において、シャワーヘッドをチャックテーブル接近させた状態でエッチングガスを供給する態様を示す概略図である。 図7に示すエッチング装置において、プラズマエッチングを実施する態様を示す概略図である。
以下、本発明に基づいて構成されるエッチング装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
後述する本実施形態のエッチング装置50によってエッチングされる板状の被加工物は、例えば、図1(a)に示すウエーハ10である。該ウエーハ10は、厚みが例えば100μmのシリコン(Si)の基板からなり、複数のデバイス12が分割予定ライン14によって区画された表面10aに形成されている。また、ウエーハ10の裏面10bには、ウエーハ10を支持するサブストレート20が貼着される。サブストレート20は、例えば、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、セラミックス等のハードプレートから選択されることが好ましい。図1(b)には、図1(a)のウエーハ10とサブストレート20とを一体とした後の断面の一部が拡大され示されており、ウエーハ10の表面10aには、その全域にレジスト膜16が被覆されている。
上記のサブストレート20が貼着されたウエーハ10を用意したならば、ウエーハ10を個々のデバイス12に分割する際に分割の起点となる分割予定ライン14上から、レジスト膜16を除去するレジスト膜除去処理を実施する。該レジスト膜除去処理を実施するに際しては、例えば、図2(a)に示すように、ウエーハ10を、レーザー光線照射手段30(一部のみを示している)の直下に位置付ける。レーザー光線照射手段30は、図示を省略する保持手段と、該保持手段に保持されるウエーハ10にレーザー光線LBを集光して照射する集光器32とを備えている。該保持手段は、該保持手段と集光器32とを相対的にX軸方向に加工送りするX軸送り手段と、該保持手段と集光器32とを相対的にX
軸方向と直交するY軸方向に加工送りするY軸送り手段と、該保持手段を回転させる回転駆動手段とを備えている(いずれも図示は省略する)。
レーザー光線照射手段30の該保持手段に搬送され保持されたウエーハ10は、レジスト膜16が被覆された表面10a側が上方に向けられ、サブストレート20側が該保持手段に吸引保持される。次いで、図示が省略されたアライメント手段によってアライメントが実施され、表面10aに形成された分割予定ライン14の位置を検出すると共に、該回転駆動手段によってウエーハ10を回転して所定方向の分割予定ライン14をX軸方向に整合させる。検出された分割予定ライン14の位置の情報は、図示しない制御手段に記憶される。
上記したアライメント工程によって検出された位置情報に基づき、所定方向の分割予定ライン14の加工開始位置にレーザー光線照射手段30の集光器32を位置付け、図2(b)に示すように、ウエーハ10の表面10aに被覆されたレジスト膜16に、該レジスト膜16に対して吸収性を有する波長のレーザー光線LBのスポットを位置付けて照射すると共に、ウエーハ10をX軸方向に加工送りして、ウエーハ10の所定の分割予定ライン14に沿ってアブレーション加工を施してレジスト膜16を除去して、除去溝100を形成する。なお、分割予定ライン14に沿って所定の幅でレジスト膜16を除去する際には、必要に応じて、所定の分割予定ライン14に沿って繰り返しアブレーション加工を施して、所定の幅の除去溝100とする。該除去溝100を形成したならば、ウエーハ10をY軸方向に分割予定ライン14の間隔だけ割り出し送りして、Y軸方向で隣接する未加工の分割予定ライン14を集光器32の直下に位置付ける。そして、上記したのと同様にしてレーザー光線LBのスポットをウエーハ10の分割予定ライン14に位置付けて照射し、ウエーハ10をX軸方向に加工送りして、除去溝100を形成する。同様にして、ウエーハ10をX軸方向、及びY軸方向に加工送りして、X軸方向に沿うすべての分割予定ライン14に沿って、上記と同様の除去溝100を形成する。次いで、ウエーハ10を90度回転させて、既に除去溝100を形成した分割予定ライン14に直交する方向の未加工の分割予定ライン14をX軸方向に整合させる。そして、残りの各分割予定ライン14に対しても、上記したのと同様にしてレーザー光線LBのスポットを位置付けて照射して、図2(c)に示すように、ウエーハ10の表面10aに形成された全ての分割予定ライン14に沿ってレジスト膜16を除去した除去溝100を形成する。
なお、ウエーハ10の分割予定ライン14に沿ってレジスト膜16を除去する方法は、上記のレーザー光線照射手段30を使用して除去する方法に限定されず、例えば、ウエーハ10の表面10a全域にレジスト膜16を被覆した後に、適宜のマスクを施して、分割予定ライン14に対応する部分のみを露光してレジスト膜16を除去したり、ウエーハ10の表面10a全域にレジスト膜16を被覆した後に、分割予定ライン14に対応する部分に切削ブレードを作用させてレジスト膜16を除去したりするようにしてもよい。
上記したように、本実施形態のエッチング装置50によってエッチングするのに好適なウエーハ10を用意したならば、図3に示す本実施形態のエッチング装置50に搬送する。図3を参照しながら、本実施形態のエッチング装置50について、より具体的に説明する。
本実施形態のエッチング装置50は、被加工物に対してプラズマエッチングを実施する装置であり、扉67が配設されたチャンバー53と、チャンバー53内に配設され板状の被加工物を保持するチャックテーブル55と、チャックテーブル55に保持された被加工物にプラズマ化したエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段54と、を含むエッチング処理部52を備えている。該エッチング処理部52には、ガス供給部51から、プラズマエッチング処理に使用されるフッ素系ガスが、任意のタイミング、任意の量で供給される。
図3に示すように、エッチング処理部52は、プラズマエッチングが行われるチャンバー53の上部側にエッチングガス供給手段54を収容すると共に、エッチングしようとする被加工物を保持するチャックテーブル55を下部側に収容した構成となっている。
エッチングガス供給手段54は、軸部54aがチャンバー53に対して軸受け56を介して挿通されており、軸部54aの内部には、ガス供給部51に連通されると共にシャワーヘッド54bに形成されポーラス部材で形成された噴出部57aに連通するガス流通孔57が形成されている。エッチングガス供給手段54は、モータ58に駆動されてボールネジ59が回動し、ボールネジ59に螺合したナットを有する昇降部60が昇降するのに伴い昇降することが可能であり、該モータ58及びボールネジ59、及び昇降部60が、シャワーヘッド54bをチャックテーブル55に接近及び離反させる移動手段として機能する。
チャックテーブル55は、軸部55aがチャンバー53の軸受け61を介して回動可能に挿通されており、軸部55aの内部には冷却部64に連通されチャックテーブル55内に冷却水を循環させる冷却路65が形成されている。また、チャックテーブル55の上面55bには、複数の電極が埋め込まれた静電チャック55cが配設され、該静電チャック55cには、軸部55aの内部を通じて電気的に接続された電源62から電圧が印加されて、静電チャック55cに載置される板状の被加工物を電気的に吸着する。
チャンバー53の側部にはエッチングするウエーハ10の搬出入口となる開口部66が形成されており、開口部66の外側には昇降により開口部66を開閉する扉67が配設されている。この扉67は、シリンダ68に駆動されて昇降するピストンロッド69の先端に固定され、該シリンダ68によって昇降される。
チャンバー53の下部には、ガス排出部70に連通される排気口71が形成されており、排気口71からチャンバー53の内部のガスを排出することができる。また、エッチングガス供給手段54及びチャックテーブル55には高周波電源72が接続され、エッチングガス供給手段54に供給されるフッ素系ガスをプラズマ化することができる。なお、該高周波電源72によってエッチングガス供給手段54に供給される電気エネルギーは、例えば3000Wであり、チャックテーブル55に供給される電気エネルギーは、例えば100Wになるように設定される。上記したエッチング装置50のガス供給部51、エッチング処理部52の各作動部は、図示を省略する制御手段によって制御される。
本実施形態のエッチング装置50は、概ね上記したとおりの構成を備えており、図3に基づき説明したエッチング装置50を用いて、上記のウエーハ10に対してエッチング処理を行う際の作動について以下に説明する。
まず、図4に示すように、シリンダ68を作動して、扉67を矢印R1で示す方向に下降させて開口部66を開口させた状態とする。次いで、上記のウエーハ10を、開口部66に対し矢印R2で示す方向からチャンバー53内に進入させる。そして、レジスト膜16が被覆された側を上方に、サブストレート20が貼着された側を下方に向けた状態で、電圧源62から電圧が印加された静電チャック55cに載置して保持する。このようにウエーハ10をチャックテーブル55に保持する際には、上記のモータ58を含む該移動手段を作動して、エッチングガス供給手段54の噴出部57aを含むシャワーヘッド54bをチャックテーブル55から離反させた状態とする。この時のシャワーヘッド54bの位置は、エッチング処理を実施する際のシャワーヘッド54の位置よりも高い位置に設定され、例えば、チャックテーブル55の上面55bに対して、100mm程度の高さに位置付けられる。
上記のように、ウエーハ10をチャンバー53内に進入させて、チャックテーブル55に保持させたならば、図5に示すように、シリンダ68を作動して、扉67を矢印R3で示す方向に移動させて、開口部66を閉じ、チャンバー53の内部を外部から遮断する。その後、図6に示すように、ガス排出部70を作動して、矢印R4で示すように、チャンバー53の内部のガスを排出して、チャンバー53内を減圧して真空状態(例えば50pa程度)とする。また、上記の如く該チャンバー53内の減圧を開始する前に、図6に示すように、上記の制御手段により上記の移動手段を作動して、昇降部60を矢印R5で示す方向に下降させ、これと共にシャワーヘッド54bを矢印R6で示す方向に下降させる。これにより、シャワーヘッド54bの下面を、チャックテーブル55に保持されたウエーハ10に対して、エッチング処理を実施するときよりも接近させ、ウエーハ10の表面10aのレジスト膜16が形成された側を、シャワーヘッド54bによって覆う保護状態とする。このときのシャワーヘッド54bとウエーハ10のレジスト膜16との間の間隔は、例えば1mm程度の間隔に設定される。この結果、ガス排出部70を作動してチャンバー53内のガスを排出して減圧する際に、チャンバー53の内部に気流が生じて、チャンバー53の内部に滞留していたパーティクルが巻き上げられたとしても、シャワーヘッド54bとウエーハ10のレジスト膜16との隙間に入り込まず、レジスト膜16の表面に該パーティクルが付着することが防止される。
上記したように、チャンバー53の内部を減圧し、真空状態となった後、該シャワーヘッド54bの高さ位置を上記の保護状態で維持したまま、ガス排出部70を作動させて減圧状態を維持しながら、ガス供給部51からガス流通孔57にフッ素系ガスを供給する。ガス供給部51は、図7にその概略を示すように、例えば、フッ素系ガスとして、六フッ化硫黄(SF)を貯留する第一ガス貯留手段51aと、八フッ化シクロブタン(C)を貯留する第二ガス貯留手段51bと、ガス流通孔57に供給されるフッ素系ガスを切り替える三方弁Vとを備えている。ウエーハ10を形成する素材に応じて、いずれか一方をシャワーヘッド54bの噴出部57aに供給すべく該三方弁Vが切り替えられ、該噴出部57aからエッチングガスを噴出させる。エッチングガスを噴出する際には、高周波電源72を作動して、エッチングガス供給手段54とチャックテーブル55とに上記の如く高周波電圧を印加して、シャワーヘッド54bの噴出部57aからフッ素系ガスをプラズマ化したエッチングガスを噴出する。本実施形態においては、ガス供給部51において、六フッ化硫黄SFが選択されるように三方弁Vが切り替えられて、矢印R7で示す方向に六フッ化硫黄SFが流れて該シャワーヘッド54bの噴出部57aからプラズマ化されたエッチングガスGが噴出される。このようにエッチングガスGが噴出する際には、噴出の開始から所定時間(例えば1分程度)の間、シャワーヘッド54bの位置を、上記の如く保護状態としたままとする。これにより、エッチングガスGが噴出部57aから噴出された影響によりチャンバー53内の気流が乱れて、チャンバー53の内部に滞留しているパーティクルが巻き上げられたとしても、該パーティクルが、チャックテーブル55に保持されたウエーハ10のレジスト膜16上に付着することが防止される。
上記のように、エッチングガスGが噴出部57aから噴出されると共に、ガス排出部70からエッチングガスGが排出されて所定時間が経過することで、チャンバー53内の気流が安定したと判定されたならば、図8に示すように、上記のモータ58を含む移動手段を作動して、昇降部60を矢印R8で示す方向に上昇させて、エッチングガス供給手段54のシャワーヘッド54bを矢印R9で示す方向に上昇させ、エッチングに適した所定の高さ位置(例えば、チャックテーブル55の上面に対して40mm)に位置付ける。これにより、ウエーハ10の上面を形成するレジスト膜16上に、プラズマ化されたエッチングガスGが供給されて、ウエーハ10の上面のうち、レジスト膜16が除去され被覆されていない上記した除去溝100、すなわち分割予定ライン14に沿ってエッチングが施されて、ウエーハ10が個々のデバイス12に分割される。
上記した実施形態によれば、チャンバー53内を真空にする際に気流が乱れてパーティクルが巻き上がっても、エッチングすべきウエーハの上面に付着することが抑制され、エッチングが不均一となって、品質の低下を招くという問題が解消する。また、チャンバー53内が真空になった後、プラズマ化されたエッチングガスGをチャンバー53内に供給する際も、シャワーヘッド54bをウエーハ10の上面に接近させて気流が安定するまでウエーハ10を覆っているので、エッチングガスGの供給によりチャンバー53内の気流が乱れてパーティクルが巻き上がっても、エッチングすべきウエーハ10の上面に、パーティクルが付着するという問題が解消する。
なお、上記した実施形態では、エッチング装置50を使用して、ウエーハ10の表面10a側からプラズマエッチングを実施し、レジスト膜16が除去された分割予定ライン14に沿ってウエーハ10を個々のデバイス12に分割する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、研削加工が施されて、所望の厚みとされたウエーハ10の裏面10b側から、該研削加工によって形成された研削歪みからなるダメージ層を除去すべく実施されるエッチング処理においても、本発明を適用することが可能であり、上記と同様の効果を得ることが可能である。
10:ウエーハ
12:デバイス
14:分割予定ライン
16:レジスト膜
20:サブストレート
30:レーザー光線照射手段
32:集光器
50:エッチング装置
51:ガス供給部
52:エッチング処理部
53:チャンバー
54:エッチングガス供給手段
54a:軸部
54b:シャワーヘッド
55:チャックテーブル
55a:軸部
55b:上面
55c:静電チャック
56:軸受け
57:ガス流通孔
57a:噴出部
58:モータ
59:ボールネジ
60:昇降部
61:軸受け
62:電圧源
64:冷却部
65:冷却路
66:開口部
67:扉
68:シリンダ
69:ピストンロッド
70:ガス排出部
71:排気口
100:除去溝
G:エッチングガス
V:三方弁

Claims (2)

  1. 扉が配設されたチャンバーと、該チャンバー内に配設され板状の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にプラズマ化したエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段と、を含み構成されるエッチング装置であって、
    該エッチングガス供給手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物に対面しエッチングガスを噴射するシャワーヘッドと、該シャワーヘッドを該チャックテーブルに接近及び離反させる移動手段と、を少なくとも備え、
    該扉を開にして被加工物を該チャンバー内に進入させ該チャックテーブルに保持する際は、該シャワーヘッドを該チャックテーブルから離反させ、
    該扉を閉にして該チャンバー内を真空にする際は、該シャワーヘッドを該チャックテーブルに保持された被加工物に対してプラズマエッチング処理を実施する時よりも接近させて被加工物を覆い該チャンバー内に滞留するパーティクルの巻き上がりから被加工物を保護する保護状態とするエッチング装置。
  2. 該シャワーヘッドからエッチングガスを噴射して気流が安定するまでの所定時間の間、該シャワーヘッドの位置を、該保護状態で維持する請求項1に記載のエッチング装置。
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