JP2023029071A - Wafer processing method - Google Patents

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一聖 橘
Kazumasa Tachibana
知輝 芳野
Tomoki Yoshino
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Disco Abrasive Systems Ltd
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Abstract

To provide a wafer processing method capable of removing all desired regions by etching.SOLUTION: A wafer processing method for etching a wafer with a plasma gas includes a mask material coating step 1 for coating the front surface side of a wafer with a mask material serving as a mask, a laser processing step 2 of emitting a laser beam from the front surface side of the wafer after performing the mask material coating step, thereby removing the mask material from a region to be etched on the front surface of the wafer, a mask finishing step 3 of supplying plasma gas onto the surface of the wafer after the laser processing step is performed, thereby removing the mask material remaining in the region to be etched on the surface of the wafer by anisotropic etching for leading gas ion to the wafer side, and an etching step 4 of supplying plasma gas onto the surface of the wafer after the mask finishing step is performed, thereby etching the region to be etched on the surface of the wafer in a depth direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ウェーハの加工方法に関する。 The present invention relates to a wafer processing method.

シリコン等の半導体基板にデバイスをパターニングしたり、ストリートに沿ってウェーハを分割するダイシングをしたりする加工において、プラズマエッチング加工が用いられる。プラズマエッチングは、エッチングしない領域をエッチング用のガスから保護するために、ウェーハにマスクを被覆して実施する。 2. Description of the Related Art Plasma etching is used in processes such as device patterning on a semiconductor substrate such as silicon and dicing for dividing a wafer along streets. Plasma etching is performed by covering the wafer with a mask to protect the areas not to be etched from the etching gas.

デバイス形成用のプラズマエッチングでは、高精度なパターンのマスクが求められるため、露光機等を用いて複雑なデザインのレジスト層がマスクとしてウェーハに形成される。一方、プラズマダイシングやスルーホール等の単純なパターンのプラズマエッチングでは、レジスト層(水溶性の液状樹脂やパッシベーション層等)を被覆後、レーザー光線のアブレーション加工によってレジスト層を部分的に除去するという安価な方法でマスクを形成することがある。そして、この方法では、形成したマスクを利用し、所謂ボッシュプロセスで、ストリートや所望の領域を深くエッチングする。 Plasma etching for device formation requires a mask with a highly accurate pattern, so a resist layer with a complicated design is formed on the wafer as a mask using an exposure machine or the like. On the other hand, in plasma etching of simple patterns such as plasma dicing and through-holes, a resist layer (water-soluble liquid resin, passivation layer, etc.) is coated, and then the resist layer is partially removed by laser beam ablation. A method may form a mask. In this method, the formed mask is used to deeply etch the streets and desired regions by the so-called Bosch process.

特開2020-102588号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-102588

しかしながら、レーザー光線のアブレーション加工によるレジスト層の除去は、レジスト層の材料飛散が発生しやすく、除去した領域にマスクの材料が僅かに残り、プラズマエッチングで飛散したマスクに覆われた部分のウェーハが柱のように残ってしまうという課題があった。特に、エッチングする領域が広い場合にはマスクの材料の残りが多く発生してしまう。また、マスクの材料を完全に除去しようとすると、レーザー加工の時間が大幅に増加して、加工時間全体も非常に長くなってしまう。 However, the removal of the resist layer by laser beam ablation is likely to cause the material of the resist layer to scatter. There was a problem that it remained like In particular, when the area to be etched is wide, a large amount of mask material remains. In addition, when trying to completely remove the mask material, the laser processing time increases significantly, and the overall processing time becomes very long.

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、所望の領域を全てエッチングで除去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。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a wafer processing method capable of removing all desired regions by etching.

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、ウェーハをプラズマ状のガスでエッチングするウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面側をマスクとなるマスク材料で被覆するマスク材料被覆ステップと、該マスク材料被覆ステップ実施後、レーザー光線をウェーハの表面側から照射し、ウェーハの表面のエッチングする領域からマスク材料を除去するレーザー加工ステップと、該レーザー加工ステップ実施後、ウェーハの表面にプラズマ状のガスを供給し、該ガスのイオンをウェーハ側に引き込む異方性エッチングで、ウェーハの表面の該エッチングする領域に残った該マスク材料を除去するマスク仕上げステップと、該マスク仕上げステップ実施後、ウェーハの表面にプラズマ状のガスを供給し、ウェーハの表面の該エッチングする領域を深さ方向に掘り進めるエッチングステップと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the wafer processing method of the present invention is a wafer processing method in which a wafer is etched with a plasma gas, and a mask material serving as a mask on the front surface side of the wafer. after performing the mask material coating step, a laser processing step of irradiating a laser beam from the surface side of the wafer to remove the mask material from the area to be etched on the wafer surface; and performing the laser processing step. a mask finishing step of removing the mask material remaining in the etched region of the wafer surface by anisotropic etching in which a plasma gas is supplied to the wafer surface and ions of the gas are drawn toward the wafer; and an etching step of supplying a plasma gas to the surface of the wafer after the mask finishing step, and digging the region to be etched on the surface of the wafer in the depth direction.

また、本発明のウェーハの加工方法において、該エッチングステップは、等方性エッチングと該異方性エッチングとを繰り返すボッシュプロセスを含んでもよい。 In the wafer processing method of the present invention, the etching step may include a Bosch process in which isotropic etching and anisotropic etching are repeated.

また、本発明のウェーハの加工方法において、該ウェーハは、裏面側に機能層が積層され、該エッチングステップでは、該裏面側の該機能層に至る穴をウェーハに形成してもよい。 Further, in the wafer processing method of the present invention, the wafer may have a functional layer laminated on the back side, and a hole reaching the functional layer on the back side may be formed in the wafer in the etching step.

また、本発明のウェーハの加工方法において、該マスク材料は、水溶性の液状樹脂を含んでもよい。 In the wafer processing method of the present invention, the mask material may contain a water-soluble liquid resin.

また、本発明のウェーハの加工方法において、該マスク仕上げステップでは、プラズマ状の酸素ガスをウェーハの表面側に供給して該エッチングする領域に残った該マスク材料を除去してもよい。 In the wafer processing method of the present invention, in the mask finishing step, plasma oxygen gas may be supplied to the front surface side of the wafer to remove the mask material remaining in the region to be etched.

本発明は、所望の領域を全てエッチングで除去することができる。 The present invention can etch away all desired areas.

図1は、実施形態に係るウェーハの加工方法の加工対象であるウェーハの一例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a wafer to be processed by a wafer processing method according to an embodiment. 図2は、実施形態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図である。FIG. 2 is a flow chart showing the flow of the wafer processing method according to the embodiment. 図3は、図2に示すマスク材料被覆ステップの一状態を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing one state of the mask material coating step shown in FIG. 図4は、図2に示すマスク材料被覆ステップ実施後のウェーハを示す断面拡大図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the wafer after the masking material coating step shown in FIG. 2 has been performed. 図5は、図2に示すレーザー加工ステップの一状態を模式的に示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing one state of the laser processing step shown in FIG. 図6は、図2に示すレーザー加工ステップ実施後のウェーハを示す断面拡大図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the wafer after the laser processing step shown in FIG. 2 has been performed. 図7は、図2に示すマスク仕上げステップおよびエッチングステップを実施するプラズマエッチング装置の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of a plasma etching apparatus that performs the mask finishing step and etching step shown in FIG. 図8は、図2に示すマスク仕上げステップ中のウェーハを示す断面拡大図である。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the wafer during the mask finishing step shown in FIG. 図9は、図2に示すマスク仕上げステップ実施後のウェーハを示す断面拡大図である。FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the wafer after performing the mask finishing step shown in FIG. 図10は、図2に示すエッチングステップにおける最初の等方性エッチング中のウェーハを示す断面拡大図である。FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the wafer during the first isotropic etch in the etching step shown in FIG. 図11は、図2に示すエッチングステップにおける保護膜形成中のウェーハを示す断面拡大図である。11 is an enlarged cross-sectional view showing the wafer during the formation of a protective film in the etching step shown in FIG. 2. FIG. 図12は、図2に示すエッチングステップにおける異方性エッチング中のウェーハを示す断面拡大図である。FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing the wafer during anisotropic etching in the etching step shown in FIG. 図13は、図2に示すエッチングステップにおける等方性エッチング中のウェーハを示す断面拡大図である。FIG. 13 is a cross-sectional enlarged view showing the wafer during isotropic etching in the etching step shown in FIG. 図14は、図2に示すエッチングステップ実施後のウェーハを示す断面拡大図である。FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the wafer after the etching step shown in FIG. 2 has been performed.

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、置換または変更を行うことができる。 A form (embodiment) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. In addition, the components described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the configurations described below can be combined as appropriate. In addition, various omissions, substitutions, or changes in configuration can be made without departing from the gist of the present invention.

(実施形態)
本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図1は、実施形態に係るウェーハ10の加工方法の加工対象であるウェーハ10の一例を示す斜視図である。ウェーハ10は、シリコン(Si)、サファイア(Al)、ヒ化ガリウム(GaAs)または炭化ケイ素(SiC)等を基板11とする円板状の半導体ウェーハ、または光デバイスウェーハ等のウェーハである。
(embodiment)
An embodiment of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a wafer 10 to be processed by a method for processing a wafer 10 according to an embodiment. The wafer 10 is a wafer such as a disk-shaped semiconductor wafer or an optical device wafer having a substrate 11 made of silicon (Si), sapphire (Al 2 O 3 ), gallium arsenide (GaAs), silicon carbide (SiC), or the like. be.

ウェーハ10は、基板11の裏面12に格子状に設定される複数の分割予定ライン13と、分割予定ライン13によって区画された各領域に形成されるデバイス14と、を有する。デバイス14は、例えば、IC(Integrated Circuit)またはLSI(Large Scale Integration)等の集積回路、CCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等のイメージセンサ、またはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、あるいはメモリ(半導体記憶装置)等である。 The wafer 10 has a plurality of planned division lines 13 set in a grid pattern on the rear surface 12 of the substrate 11 and devices 14 formed in each area partitioned by the planned division lines 13 . The device 14 is, for example, an integrated circuit such as an IC (Integrated Circuit) or LSI (Large Scale Integration), an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). , or a memory (semiconductor memory device) or the like.

基板11の裏面12側には、機能層15が積層されている。機能層15は、SiOF、BSG(SiOB)等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜(以下、Low-k膜と呼ぶ)と、導電性の金属により構成された導電体膜とを備えている。Low-k膜は、導電体膜と積層されて、デバイス14を形成する。導電体膜は、デバイス14の回路を構成する。このために、デバイス14は、互いに積層されたLow-k膜と、Low-k膜間に積層された導電体膜とにより構成される。なお、分割予定ライン13の機能層15は、Low-k膜により構成され、導電体膜を備えていない。 A functional layer 15 is laminated on the back surface 12 side of the substrate 11 . The functional layer 15 is a low dielectric constant insulating film (hereinafter referred to as a Low-k film) made of an inorganic film such as SiOF or BSG (SiOB) or an organic film such as a polymer film such as polyimide or parylene. ) and a conductor film made of a conductive metal. The low-k film is laminated with a conductive film to form device 14 . The conductive film constitutes the circuitry of device 14 . For this purpose, the device 14 is composed of Low-k films stacked together and conductor films stacked between the Low-k films. The functional layer 15 of the dividing line 13 is composed of a Low-k film and does not have a conductor film.

機能層15が積層された裏面12と反対側に位置するウェーハ10の表面16は、例えば、研削装置によって仕上げ厚さまで研削して薄化された後、プラズマエッチングによって分割予定ライン13に沿って分割されて、個々のデバイスチップに個片化される。なお、デバイスチップは、正方形状であるが、長方形状であってもよい。 The front surface 16 of the wafer 10, which is located on the opposite side of the back surface 12 on which the functional layer 15 is laminated, is thinned by, for example, grinding to a finished thickness using a grinding device, and then divided along the division lines 13 by plasma etching. and singulated into individual device chips. Although the device chip has a square shape, it may have a rectangular shape.

ウェーハ10は、例えば、環状フレーム20が貼着されかつウェーハ10の外径よりも大径な保護テープ21がウェーハ10の裏面12に貼着されて、環状フレーム20の開口内に支持される。環状フレーム20は、ウェーハ10の外径より大きな開口を有し、金属や樹脂等の材質で構成される。 The wafer 10 is supported in the opening of the annular frame 20 by, for example, attaching an annular frame 20 and attaching a protective tape 21 having a larger diameter than the outer diameter of the wafer 10 to the rear surface 12 of the wafer 10 . The annular frame 20 has an opening larger than the outer diameter of the wafer 10 and is made of a material such as metal or resin.

保護テープ21は、後述のレーザー加工装置40のチャックテーブル41(図5参照)またはプラズマエッチング装置50のテーブル74(図7参照)に保持されるウェーハ10の裏面12側のデバイス14を異物の付着や接触による損傷から保護するものである。保護テープ21は、実施形態において、ウェーハ10より大径の円板形状のテープである。保護テープ21は、例えば、合成樹脂により構成された基材層と、基材層の表面および裏面の少なくともいずれかに積層された粘着性を有する糊層とを含む。 The protective tape 21 protects the device 14 on the back surface 12 side of the wafer 10 held on the chuck table 41 (see FIG. 5) of the laser processing device 40 (see FIG. 5) or the table 74 (see FIG. 7) of the plasma etching device 50 to prevent foreign matter from adhering to the protective tape 21. It protects against damage caused by contact or contact. The protective tape 21 is a disc-shaped tape having a diameter larger than that of the wafer 10 in the embodiment. The protective tape 21 includes, for example, a base layer made of synthetic resin, and an adhesive glue layer laminated on at least one of the front surface and the back surface of the base layer.

図2は、実施形態に係るウェーハ10の加工方法の流れを示すフローチャート図である。ウェーハ10の加工方法は、マスク材料被覆ステップ1と、レーザー加工ステップ2と、マスク仕上げステップ3と、エッチングステップ4と、を備える。 FIG. 2 is a flow chart showing the flow of the method for processing the wafer 10 according to the embodiment. The method for processing the wafer 10 includes a mask material coating step 1, a laser processing step 2, a mask finishing step 3, and an etching step 4. FIG.

(マスク材料被覆ステップ1)
図3は、図2に示すマスク材料被覆ステップ1の一状態を模式的に示す断面図である。図4は、図2に示すマスク材料被覆ステップ1実施後のウェーハ10を示す断面拡大図である。
(Mask material coating step 1)
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing one state of the mask material coating step 1 shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of wafer 10 after mask material coating step 1 shown in FIG.

マスク材料被覆ステップ1は、ウェーハ10の表面16側をマスクとなるマスク材料35で被覆するステップである。マスク材料35は、実施形態において、水溶性の液状樹脂である。実施形態のマスク材料被覆ステップ1では、樹脂塗布装置30によって、ウェーハ10の表面16をマスク材料35で被覆する。樹脂塗布装置30は、実施形態において、スピンコーターを含む。実施形態の樹脂塗布装置30は、保持面32を有するスピンナテーブル31と、クランプ機構33と、ノズル34と、を備える。 The mask material coating step 1 is a step of coating the front surface 16 side of the wafer 10 with a mask material 35 serving as a mask. The mask material 35 is a water-soluble liquid resin in the embodiment. In the mask material coating step 1 of the embodiment, the surface 16 of the wafer 10 is coated with the mask material 35 by the resin coating device 30 . Resin coating device 30 includes a spin coater in the embodiment. A resin coating device 30 of the embodiment includes a spinner table 31 having a holding surface 32 , a clamping mechanism 33 and a nozzle 34 .

マスク材料被覆ステップ1では、まず、保護テープ21を介してウェーハ10の裏面12側をスピンナテーブル31の保持面32に吸引保持し、環状フレーム20の外周部をクランプ機構33で固定する。次に、スピンナテーブル31を軸心回りに回転させた状態で、ノズル34からマスク材料35である水溶性の液状樹脂を、ウェーハ10の表面16に滴化させる。この際、ノズル34は、ウェーハ10の半径方向に往復移動してもよい。滴化された液状樹脂は、スピンナテーブル31の回転により発生する遠心力によって、ウェーハ10の表面16上を中心側から外周側に向けて流れていき、ウェーハ10の表面16の全面に塗布される。 In the mask material covering step 1 , first, the back surface 12 side of the wafer 10 is held by suction on the holding surface 32 of the spinner table 31 via the protective tape 21 , and the outer peripheral portion of the annular frame 20 is fixed by the clamping mechanism 33 . Next, while the spinner table 31 is rotated about its axis, a water-soluble liquid resin, which is the mask material 35 , is dripped onto the surface 16 of the wafer 10 from the nozzle 34 . At this time, the nozzle 34 may reciprocate in the radial direction of the wafer 10 . The dropletized liquid resin flows on the surface 16 of the wafer 10 from the center toward the outer circumference by the centrifugal force generated by the rotation of the spinner table 31, and is applied to the entire surface 16 of the wafer 10. .

マスク材料35は、例えば、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol:PVA)またはポリビニルピロリドン(Polyvinylpyrrolidone:PVP)等の水溶性の液状樹脂である。マスク材料35には、例えば、株式会社ディスコ製のHOGOMAX(登録商標)が用いられる。マスク材料被覆ステップ1では、ウェーハ10の表面16の全面に塗布されたマスク材料35を乾燥および硬化することによって、ウェーハ10の表面16の全面を覆うマスク材料35のマスク層を形成する。これにより、ウェーハ10の表面16は、マスク材料35によるマスク層に被覆される。 The mask material 35 is, for example, a water-soluble liquid resin such as polyvinyl alcohol (PVA) or polyvinylpyrrolidone (PVP). For example, HOGOMAX (registered trademark) manufactured by DISCO Corporation is used as the mask material 35 . In the mask material coating step 1, the mask material 35 applied over the entire surface 16 of the wafer 10 is dried and cured to form a mask layer of the mask material 35 covering the entire surface 16 of the wafer 10. FIG. The surface 16 of the wafer 10 is thereby covered with a masking layer of masking material 35 .

(レーザー加工ステップ2)
図5は、図2に示すレーザー加工ステップ2の一状態を模式的に示す断面図である。図6は、図2に示すレーザー加工ステップ2実施後のウェーハ10を示す断面拡大図である。
(Laser processing step 2)
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing one state of laser processing step 2 shown in FIG. FIG. 6 is an enlarged sectional view showing the wafer 10 after the laser processing step 2 shown in FIG. 2 has been performed.

レーザー加工ステップ2は、マスク材料被覆ステップ1実施後に実施される。レーザー加工ステップ2は、レーザー光線45をウェーハ10の表面16側から照射し、ウェーハ10の表面16のエッチングする領域17からマスク材料35を除去するステップである。実施形態のレーザー加工ステップ2では、レーザー加工装置40によって、ウェーハ10の表面16のエッチングする領域17からマスク材料35を除去する。実施形態のレーザー加工装置40は、保持面42を有するチャックテーブル41と、クランプ機構43と、レーザー光線照射部44と、チャックテーブル41とレーザー光線照射部44とを相対的に移動させる不図示の移動ユニットと、を備える。 Laser processing step 2 is performed after mask material coating step 1 is performed. The laser processing step 2 is a step of irradiating the laser beam 45 from the front surface 16 side of the wafer 10 to remove the mask material 35 from the area 17 to be etched on the front surface 16 of the wafer 10 . In the laser processing step 2 of the embodiment, the mask material 35 is removed from the etching area 17 of the surface 16 of the wafer 10 by the laser processing device 40 . The laser processing apparatus 40 of the embodiment includes a chuck table 41 having a holding surface 42, a clamping mechanism 43, a laser beam irradiation unit 44, and a moving unit (not shown) that relatively moves the chuck table 41 and the laser beam irradiation unit 44. And prepare.

レーザー加工ステップ2では、まず、保護テープ21を介してウェーハ10の裏面12側をチャックテーブル41の保持面42に吸引保持し、環状フレーム20の外周部をクランプ機構43で固定する。次に、分割予定ライン13に相当するエッチングする領域17沿ってチャックテーブル41とレーザー光線照射部44とを相対的に移動させながら、レーザー光線照射部44からレーザー光線45をウェーハ10の表面16のエッチングする領域17に照射させる。レーザー光線45は、ウェーハ10に対して吸収性を有する波長のレーザー光線である。 In laser processing step 2 , first, the rear surface 12 side of the wafer 10 is held by suction on the holding surface 42 of the chuck table 41 via the protective tape 21 , and the outer peripheral portion of the annular frame 20 is fixed by the clamping mechanism 43 . Next, while relatively moving the chuck table 41 and the laser beam irradiation unit 44 along the etching area 17 corresponding to the dividing line 13 , the laser beam 45 is emitted from the laser beam irradiation unit 44 to the etching area of the surface 16 of the wafer 10 . 17 is irradiated. Laser beam 45 is a laser beam of a wavelength that is absorptive to wafer 10 .

レーザー光線45によって、ウェーハ10の表面16の全面を覆うマスク材料35のうち分割予定ライン13に相当するエッチングする領域17のマスク材料35が除去され、基板11が露出する。この際、エッチングする領域17には、レーザー加工により除去しきれず、またはレーザー加工によりマスク材料35が飛散することによって、残ったマスク材料36が残存している。 The mask material 35 covering the entire surface 16 of the wafer 10 is removed by the laser beam 45 from the areas 17 to be etched corresponding to the dividing lines 13 to expose the substrate 11 . At this time, the remaining mask material 36 remains in the region 17 to be etched because the mask material 35 cannot be completely removed by the laser processing or the mask material 35 is scattered by the laser processing.

(プラズマエッチング装置50)
図7は、図2に示すマスク仕上げステップ3およびエッチングステップ4を実施するプラズマエッチング装置50の一例を模式的に示す断面図である。実施形態において、図7に示すプラズマエッチング装置50は、マスク仕上げステップ3およびエッチングステップ4を実施する。
(Plasma etching device 50)
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of a plasma etching apparatus 50 that carries out mask finishing step 3 and etching step 4 shown in FIG. In an embodiment, the plasma etching apparatus 50 shown in FIG. 7 performs mask finishing step 3 and etching step 4 .

プラズマエッチング装置50は、真空チャンバ60と、下部電極70と、上部電極80と、開閉機構90と、排気機構100と、高周波電源110と、吸引源120と、冷媒循環機構130と、高周波電源140と、昇降機構150と、第1ガス供給源160と、第2ガス供給源170と、制御装置180と、を備える。 The plasma etching apparatus 50 includes a vacuum chamber 60, a lower electrode 70, an upper electrode 80, an opening/closing mechanism 90, an exhaust mechanism 100, a high frequency power source 110, a suction source 120, a refrigerant circulation mechanism 130, and a high frequency power source 140. , a lifting mechanism 150 , a first gas supply source 160 , a second gas supply source 170 , and a control device 180 .

真空チャンバ60は、底壁61と、上壁62と、四方を囲む側壁63と、を含む直方体状に形成され、内部に処理空間64を形成する。処理空間64には、後述の下部電極70と上部電極80とが対向するように配置されている。真空チャンバ60は、開口65と、ゲート66と、排気口67と、開口68と、開口69と、を含む。 The vacuum chamber 60 is formed in a rectangular parallelepiped shape including a bottom wall 61, a top wall 62, and side walls 63 surrounding four sides, and forms a processing space 64 inside. In the processing space 64, a lower electrode 70 and an upper electrode 80, which will be described later, are arranged so as to face each other. Vacuum chamber 60 includes opening 65 , gate 66 , exhaust port 67 , opening 68 and opening 69 .

開口65は、真空チャンバ60の側壁63の一部に設けられる。真空チャンバ60には、開口65を介して、ウェーハ10が搬入搬出可能である。ゲート66は、開口65の外側に設けられる。ゲート66は、後述の開閉機構90によって上下に移動することによって、開口65を開閉可能である。 An opening 65 is provided in a portion of side wall 63 of vacuum chamber 60 . A wafer 10 can be loaded into and unloaded from the vacuum chamber 60 through an opening 65 . A gate 66 is provided outside the opening 65 . The gate 66 can open and close the opening 65 by moving up and down by an opening and closing mechanism 90 which will be described later.

排気口67および開口68は、真空チャンバ60の底壁61に形成されている。排気口67は、後述の排気機構100に接続している。開口68には、後述の下部電極70の支持部72が挿通している。開口69は、真空チャンバ60の上壁62に形成されている。開口69には、後述の上部電極80の支持部82が挿通している。 An exhaust port 67 and an opening 68 are formed in the bottom wall 61 of the vacuum chamber 60 . The exhaust port 67 is connected to an exhaust mechanism 100 which will be described later. A support portion 72 of a lower electrode 70 , which will be described later, is inserted through the opening 68 . An opening 69 is formed in the top wall 62 of the vacuum chamber 60 . A support portion 82 of an upper electrode 80 , which will be described later, is inserted through the opening 69 .

下部電極70は、真空チャンバ60の処理空間64において、上部電極80と対向するよう、上部電極80の下方に配置される。下部電極70は、導電性の材料で形成されている。下部電極70は、円盤状の保持部71と、保持部71の下面中央から下方に突出する円柱状の支持部72と、を含む。支持部72は、真空チャンバ60の底壁61に形成された開口68に挿通されている。 The lower electrode 70 is arranged below the upper electrode 80 so as to face the upper electrode 80 in the processing space 64 of the vacuum chamber 60 . The lower electrode 70 is made of a conductive material. The lower electrode 70 includes a disk-shaped holding portion 71 and a columnar support portion 72 protruding downward from the center of the lower surface of the holding portion 71 . The support portion 72 is inserted through an opening 68 formed in the bottom wall 61 of the vacuum chamber 60 .

下部電極70は、開口68内において、底壁61と支持部72との間に配置された環状の絶縁部材73によって、真空チャンバ60と絶縁されている。下部電極70は、真空チャンバ60の外部において後述の高周波電源110と接続している。 The lower electrode 70 is insulated from the vacuum chamber 60 within the opening 68 by an annular insulating member 73 arranged between the bottom wall 61 and the support portion 72 . The lower electrode 70 is connected outside the vacuum chamber 60 to a high-frequency power source 110, which will be described later.

下部電極70は、保持部71の上面にテーブル74が設けられる凹部を有する。テーブル74には、ウェーハ10が載置される。テーブル74の内部には、載置されるウェーハ10を吸引するための吸引路(不図示)と静電吸着機構(不図示)とが形成されている。 The lower electrode 70 has a recess in which a table 74 is provided on the upper surface of the holding portion 71 . A wafer 10 is placed on the table 74 . Inside the table 74, a suction path (not shown) for sucking the placed wafer 10 and an electrostatic adsorption mechanism (not shown) are formed.

下部電極70は、内部に、流路75と、冷却流路76と、冷媒導入路77と、冷媒排出路78と、が形成される。流路75は、保持部71および支持部72の内部に形成され、テーブル74の上面から内部に向かって形成される吸引路と、後述の吸引源120とを接続している。冷却流路76は、保持部71の内部に形成されている。冷媒導入路77および冷媒排出路78は、支持部72の内部に形成されている。冷却流路76は、一端が冷媒導入路77を通じて後述の冷媒循環機構130と接続しており、他端が冷媒排出路78を通じて冷媒循環機構130と接続している。冷媒導入路77、冷却流路76、冷媒排出路78には、冷媒が流れる。 A channel 75 , a cooling channel 76 , a coolant introduction channel 77 , and a coolant discharge channel 78 are formed inside the lower electrode 70 . The flow path 75 is formed inside the holding portion 71 and the support portion 72, and connects the suction path formed from the upper surface of the table 74 toward the inside, and the suction source 120, which will be described later. The cooling channel 76 is formed inside the holding portion 71 . A coolant introduction path 77 and a coolant discharge path 78 are formed inside the support portion 72 . One end of the cooling channel 76 is connected to a coolant circulation mechanism 130 described later through a coolant introduction channel 77 , and the other end is connected to the coolant circulation mechanism 130 through a coolant discharge channel 78 . A coolant flows through the coolant introduction channel 77 , the cooling channel 76 , and the coolant discharge channel 78 .

上部電極80は、真空チャンバ60の処理空間64において、下部電極70と対向するよう、下部電極70の上方に配置される。上部電極80は、導電性の材料で形成されている。上部電極80は、円盤状のガス噴出部81と、ガス噴出部81の上面中央から上方に突出する円柱状の支持部82とを含む。支持部82は、真空チャンバ60の上壁62に形成された開口69に挿通されている。 The upper electrode 80 is arranged above the lower electrode 70 so as to face the lower electrode 70 in the processing space 64 of the vacuum chamber 60 . The upper electrode 80 is made of a conductive material. The upper electrode 80 includes a disk-shaped gas ejection portion 81 and a columnar support portion 82 projecting upward from the center of the upper surface of the gas ejection portion 81 . The support portion 82 is inserted through an opening 69 formed in the upper wall 62 of the vacuum chamber 60 .

上部電極80は、開口69内において、上壁62と支持部82との間に配置された環状の絶縁部材83によって、真空チャンバ60と絶縁されている。上部電極80は、真空チャンバ60の外部において高周波電源140と接続している。 The upper electrode 80 is insulated from the vacuum chamber 60 within the opening 69 by an annular insulating member 83 arranged between the upper wall 62 and the support portion 82 . The upper electrode 80 is connected to the high frequency power supply 140 outside the vacuum chamber 60 .

上部電極80は、支持部82の上端部に、後述の昇降機構150と連結された支持アーム151が取り付けられている。上部電極80は、昇降機構150および支持アーム151によって、上下に移動可能である。 The upper electrode 80 has a support arm 151 attached to the upper end of the support portion 82 and connected to a lifting mechanism 150 to be described later. The upper electrode 80 can be moved up and down by an elevating mechanism 150 and a support arm 151 .

上部電極80は、ガス噴出部81の下面に、複数の噴出口84を有する。上部電極80は、内部に、流路85と、流路86と、が形成される。流路85は、ガス噴出部81に形成されている。流路86は、支持部82に形成されている。噴出口84は、流路85および流路86を通じて、後述の第1ガス供給源160および第2ガス供給源170に接続されている。第1ガス供給源160、第2ガス供給源170、流路85、86、および噴出口84によって、真空チャンバ60内にガスを導入するガス導入部が構成される。 The upper electrode 80 has a plurality of ejection ports 84 on the lower surface of the gas ejection portion 81 . A channel 85 and a channel 86 are formed inside the upper electrode 80 . A flow path 85 is formed in the gas ejection portion 81 . A flow path 86 is formed in the support portion 82 . The ejection port 84 is connected to a first gas supply source 160 and a second gas supply source 170 to be described later through flow paths 85 and 86 . The first gas supply source 160 , the second gas supply source 170 , the flow paths 85 and 86 , and the ejection port 84 constitute a gas introduction section that introduces gas into the vacuum chamber 60 .

開閉機構90、排気機構100、高周波電源110、吸引源120、冷媒循環機構130、高周波電源140、昇降機構150、第1ガス供給源160、第2ガス供給源170、および制御装置180は、真空チャンバ60の外部に設けられる。また、開閉機構90、排気機構100、高周波電源110、吸引源120、冷媒循環機構130、高周波電源140、昇降機構150、第1ガス供給源160、および第2ガス供給源170は、制御装置180に接続されている。 The opening/closing mechanism 90, the exhaust mechanism 100, the high-frequency power source 110, the suction source 120, the refrigerant circulation mechanism 130, the high-frequency power source 140, the lifting mechanism 150, the first gas supply source 160, the second gas supply source 170, and the control device 180 are connected to a vacuum. It is provided outside the chamber 60 . In addition, the opening/closing mechanism 90, the exhaust mechanism 100, the high-frequency power source 110, the suction source 120, the refrigerant circulation mechanism 130, the high-frequency power source 140, the lifting mechanism 150, the first gas supply source 160, and the second gas supply source 170 are controlled by the control device 180. It is connected to the.

開閉機構90は、エアシリンダ91と、ピストンロッド92と、を含む。エアシリンダ91は、ブラケット93を介して真空チャンバ60の底壁61に固定されている。ピストンロッド92は、先端がゲート66の下部に連結されている。開閉機構90は、制御装置180から出力される制御信号に基づいて、真空チャンバ60のゲート66を開閉可能である。開閉機構90によってゲート66が開かれることにより、開口65を通じてウェーハ10を真空チャンバ60の処理空間64に搬入、または、ウェーハ10を真空チャンバ60の処理空間64から搬出できる。開閉機構90によってゲート66が閉じられることにより、処理空間64が密閉される。 The opening/closing mechanism 90 includes an air cylinder 91 and a piston rod 92 . Air cylinder 91 is fixed to bottom wall 61 of vacuum chamber 60 via bracket 93 . The tip of the piston rod 92 is connected to the bottom of the gate 66 . The opening/closing mechanism 90 can open/close the gate 66 of the vacuum chamber 60 based on a control signal output from the controller 180 . By opening the gate 66 by the opening/closing mechanism 90 , the wafer 10 can be loaded into the processing space 64 of the vacuum chamber 60 or unloaded from the processing space 64 of the vacuum chamber 60 through the opening 65 . The processing space 64 is sealed by closing the gate 66 by the opening/closing mechanism 90 .

排気機構100は、例えば、真空ポンプ等を含む。排気機構100は、真空チャンバ60の底壁61に形成される排気口67と接続している。排気機構100は、処理空間64の圧力に関する情報を、制御装置180に通知する。排気機構100は、制御装置180から出力される制御信号に基づいて、真空チャンバ60の処理空間64から排気する。 The exhaust mechanism 100 includes, for example, a vacuum pump. The exhaust mechanism 100 is connected to an exhaust port 67 formed in the bottom wall 61 of the vacuum chamber 60 . The exhaust mechanism 100 notifies the control device 180 of information regarding the pressure in the processing space 64 . The exhaust mechanism 100 exhausts the processing space 64 of the vacuum chamber 60 based on a control signal output from the control device 180 .

高周波電源110は、下部電極70と接続している。高周波電源110は、制御装置180から出力される制御信号に基づいて、下部電極70に所定の高周波電力を供給する。 A high frequency power supply 110 is connected to the lower electrode 70 . High-frequency power supply 110 supplies predetermined high-frequency power to lower electrode 70 based on a control signal output from control device 180 .

吸引源120は、負圧を作用することによって、下部電極70の内部に形成されている流路75と、テーブル74の内部に形成される吸引路と、を通じて、テーブル74の上面に載置されるウェーハ10を吸引可能である。これにより、ウェーハ10は、テーブル74の上面に固定される。 The suction source 120 is placed on the upper surface of the table 74 through the channel 75 formed inside the lower electrode 70 and the suction channel formed inside the table 74 by applying a negative pressure. The wafer 10 can be sucked. Thereby, the wafer 10 is fixed on the upper surface of the table 74 .

冷媒循環機構130は、冷媒導入路77および冷媒排出路78と接続している。冷媒循環機構130は、冷媒の温度に関する情報、すなわち、下部電極70の温度に関する情報を、制御装置180に通知する。冷媒循環機構130は、制御装置180から出力される制御信号に基づいて、冷媒を、冷媒導入路77、冷却流路76、冷媒排出路78の順に循環させる。冷媒は、冷媒導入路77、冷却流路76、冷媒排出路78の順に循環して流れることによって、下部電極70を冷却する。 The coolant circulation mechanism 130 is connected to the coolant introduction path 77 and the coolant discharge path 78 . Coolant circulation mechanism 130 notifies control device 180 of information about the temperature of the coolant, that is, information about the temperature of lower electrode 70 . The refrigerant circulation mechanism 130 circulates the refrigerant through the refrigerant introduction passage 77 , the cooling passage 76 , and the refrigerant discharge passage 78 in this order based on a control signal output from the control device 180 . The coolant cools the lower electrode 70 by circulating through the coolant introduction channel 77 , the cooling channel 76 , and the coolant discharge channel 78 in this order.

高周波電源140は、上部電極80と接続されている。高周波電源140は、制御装置180から出力される制御信号に基づいて、上部電極80に所定の高周波電力を供給する。 A high frequency power supply 140 is connected to the upper electrode 80 . High-frequency power supply 140 supplies predetermined high-frequency power to upper electrode 80 based on a control signal output from control device 180 .

昇降機構150は、制御装置180から出力される制御信号に基づいて、支持アーム151を上下に移動させることにより、上部電極80を上下に移動可能である。例えば、真空チャンバ60の処理空間64にウェーハ10を搬入する際は、昇降機構150によって、上部電極80を上昇させる。また、例えば、プラズマエッチングする際は、昇降機構150によって、下部電極70と上部電極80とがプラズマエッチングに適した所定の位置関係となるように、上部電極80を下降させる。 The lifting mechanism 150 can move the upper electrode 80 up and down by moving the support arm 151 up and down based on a control signal output from the control device 180 . For example, when loading the wafer 10 into the processing space 64 of the vacuum chamber 60 , the lifting mechanism 150 lifts the upper electrode 80 . Further, for example, when performing plasma etching, the lifting mechanism 150 lowers the upper electrode 80 so that the lower electrode 70 and the upper electrode 80 have a predetermined positional relationship suitable for plasma etching.

第1ガス供給源160は、上部電極80の内部に形成されている流路86および流路85を介して、噴出口84から真空チャンバ60の処理空間64にエッチング用のガス51(図8等参照)を供給する。ガス51は、実施形態において、SFガスである。第1ガス供給源160は、制御装置180から出力される制御信号に基づいて、所定量のガス51を供給する、または外部放出する。 The first gas supply source 160 supplies the etching gas 51 (see FIG. 8, etc.) from the ejection port 84 to the processing space 64 of the vacuum chamber 60 through the flow paths 86 and 85 formed inside the upper electrode 80 . ). Gas 51 is SF6 gas in an embodiment. The first gas supply source 160 supplies or releases a predetermined amount of gas 51 based on a control signal output from the control device 180 .

第2ガス供給源170は、上部電極80の内部に形成されている流路86および流路85を介して、噴出口84から真空チャンバ60の処理空間64に保護膜54(図11等参照)形成用のガス53(図11等参照)を供給する。ガス53は、実施形態において、Cガスである。第2ガス供給源170は、制御装置180から出力される制御信号に基づいて、所定量のガス53を供給する、または外部放出する。 The second gas supply source 170 is supplied from the ejection port 84 to the processing space 64 of the vacuum chamber 60 via the flow path 86 and the flow path 85 formed inside the upper electrode 80 and the protective film 54 (see FIG. 11 etc.). A formation gas 53 (see FIG. 11, etc.) is supplied. Gas 53 is C4F8 gas in an embodiment. The second gas supply source 170 supplies or releases a predetermined amount of gas 53 based on a control signal output from the control device 180 .

制御装置180は、排気機構100から、処理空間64の圧力に関する情報を取得する。制御装置180は、冷媒循環機構130から、冷媒の温度に関する情報(すなわち、下部電極70の温度に関する情報)を取得する。制御装置180は、第1ガス供給源160から、ガス51の流量に関する情報を取得する。制御装置180は、第2ガス供給源170から、ガス53の流量に関する情報を取得する。制御装置180は、これらの情報や、ユーザから入力される他の情報等に基づいて、上述した各構成を制御する制御信号を出力する。 The control device 180 acquires information regarding the pressure in the processing space 64 from the exhaust mechanism 100 . Control device 180 acquires information about the temperature of the coolant (that is, information about the temperature of lower electrode 70 ) from coolant circulation mechanism 130 . The controller 180 acquires information on the flow rate of the gas 51 from the first gas supply source 160 . The controller 180 acquires information on the flow rate of the gas 53 from the second gas supply source 170 . The control device 180 outputs a control signal for controlling each configuration described above based on such information and other information input by the user.

プラズマエッチング装置50では、制御装置180による制御により、密閉された処理空間64に第1ガス供給源160からエッチング用のガス51を所定の流量で供給しつつ、高周波電源110が下部電極70に高周波電力を供給すると共に高周波電源140が上部電極80高周波電力を供給することによって、下部電極70と上部電極80との間にラジカルやイオンを含むプラズマを発生させる。 In the plasma etching apparatus 50 , under the control of the control device 180 , the etching gas 51 is supplied from the first gas supply source 160 to the sealed processing space 64 at a predetermined flow rate, and the high-frequency power source 110 applies high-frequency power to the lower electrode 70 . Plasma containing radicals and ions is generated between the lower electrode 70 and the upper electrode 80 by supplying electric power and high-frequency power to the upper electrode 80 from the high-frequency power supply 140 .

(マスク仕上げステップ3)
図8は、図2に示すマスク仕上げステップ3中のウェーハ10を示す断面拡大図である。図9は、図2に示すマスク仕上げステップ3実施後のウェーハ10を示す断面拡大図である。
(Mask finishing step 3)
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing wafer 10 during mask finishing step 3 shown in FIG. FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing the wafer 10 after performing the mask finishing step 3 shown in FIG.

図8に示すマスク仕上げステップ3は、レーザー加工ステップ2実施後に実施される。マスク仕上げステップ3は、ウェーハ10の表面16にプラズマ状のガス51を供給し、ガス51のイオン52をウェーハ10側に引き込む異方性エッチングで、ウェーハ10の表面16のエッチングする領域17に残ったマスク材料36を除去するステップである。 Mask finishing step 3 shown in FIG. 8 is performed after laser processing step 2 is performed. The mask finishing step 3 is an anisotropic etching in which plasma gas 51 is supplied to the surface 16 of the wafer 10 and ions 52 of the gas 51 are drawn toward the wafer 10 , leaving the etching area 17 on the surface 16 of the wafer 10 . removing the mask material 36;

マスク仕上げステップ3では、まず、図7に示すプラズマエッチング装置50において、開閉機構90によってゲート66を下降させる。また、昇降機構150によって上部電極80を上昇させておく。そして、開口65を通じてウェーハ10を真空チャンバ60の処理空間64に搬入し、下部電極70のテーブル74に載置する。この際、表面16側を上方に位置付けるようにウェーハ10をテーブル74上に載置する。 In the mask finishing step 3, first, in the plasma etching apparatus 50 shown in FIG. 7, the opening/closing mechanism 90 lowers the gate 66 . Also, the upper electrode 80 is raised by the lifting mechanism 150 . Then, the wafer 10 is loaded into the processing space 64 of the vacuum chamber 60 through the opening 65 and placed on the table 74 of the lower electrode 70 . At this time, the wafer 10 is placed on the table 74 so that the front surface 16 side is positioned upward.

次に、吸引源120の負圧を作用させて、ウェーハ10をテーブル74上に固定する。また、開閉機構90によってゲート66を上昇させて、処理空間64を密閉する。さらに、上部電極80と下部電極70とがプラズマエッチングに適した所定の位置関係となるように、昇降機構150によって上部電極80を下降させる。その後、排気機構100を作動させて、処理空間64を真空(低圧)とする。そして、テーブル74に負圧で吸引されテーブル74に密着したウェーハ10に対して、負圧による固定方法を、テーブル74の内部に形成された静電吸着機構による静電吸着に固定方法に切り替えて固定する。 Next, the negative pressure of the suction source 120 is applied to fix the wafer 10 on the table 74 . Also, the opening/closing mechanism 90 raises the gate 66 to seal the processing space 64 . Further, the upper electrode 80 is lowered by the lifting mechanism 150 so that the upper electrode 80 and the lower electrode 70 have a predetermined positional relationship suitable for plasma etching. After that, the exhaust mechanism 100 is operated to evacuate the processing space 64 (low pressure). Then, for the wafer 10 which is attracted to the table 74 by negative pressure and is in close contact with the table 74 , the fixing method using the negative pressure is switched to the fixing method by electrostatic adsorption by the electrostatic adsorption mechanism formed inside the table 74 . fixed.

次に、第1ガス供給源160から処理空間64にSFのガス51を所定の流量で供給しつつ、下部電極70および上部電極80に所定の高周波電力を供給することで、プラズマ状のガス51をウェーハ10の表面16に供給させ、異方性エッチングを実施する。これにより、図8に示すように、ガス51のイオン52がウェーハ10側に引き込まれ、ウェーハ10の表面16のエッチングする領域17がエッチングされて、図9に示すように、エッチングする領域17に残ったマスク材料36が除去される。 Next, while supplying the SF6 gas 51 from the first gas supply source 160 to the processing space 64 at a predetermined flow rate, a predetermined high-frequency power is supplied to the lower electrode 70 and the upper electrode 80 to generate a plasma gas. 51 is applied to the surface 16 of the wafer 10 and an anisotropic etch is performed. As a result, as shown in FIG. 8, ions 52 of the gas 51 are drawn toward the wafer 10, etching the etching region 17 of the surface 16 of the wafer 10, and as shown in FIG. The remaining mask material 36 is removed.

なお、マスク仕上げステップ3は、実施形態ではプラズマ状のSFガスをウェーハ10の表面16側に供給するが、本発明ではプラズマ状の酸素ガスをウェーハ10の表面16側に供給して、エッチングする領域17に残ったマスク材料36をアッシングして除去してもよい。 In the mask finishing step 3, plasma SF 6 gas is supplied to the front surface 16 side of the wafer 10 in the embodiment, but in the present invention, plasma oxygen gas is supplied to the front surface 16 side of the wafer 10 for etching. The mask material 36 remaining in the region 17 to be etched may be removed by ashing.

(エッチングステップ4)
図10は、図2に示すエッチングステップ4における最初の等方性エッチング中のウェーハ10を示す断面拡大図である。図11は、図2に示すエッチングステップ4における保護膜54形成中のウェーハ10を示す断面拡大図である。図12は、図2に示すエッチングステップ4における異方性エッチング中のウェーハ10を示す断面拡大図である。図13は、図2に示すエッチングステップ4における等方性エッチング中のウェーハ10を示す断面拡大図である。図14は、図2に示すエッチングステップ4実施後のウェーハ10を示す断面拡大図である。
(Etching step 4)
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of wafer 10 during the first isotropic etch in etching step 4 shown in FIG. FIG. 11 is an enlarged sectional view showing the wafer 10 during the formation of the protective film 54 in the etching step 4 shown in FIG. FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing the wafer 10 during anisotropic etching in etching step 4 shown in FIG. FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing the wafer 10 during isotropic etching in etching step 4 shown in FIG. FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the wafer 10 after etching step 4 shown in FIG.

エッチングステップ4は、マスク仕上げステップ3実施後に実施される。エッチングステップ4は、ウェーハ10の表面16にプラズマ状のガス53を供給し、ウェーハ10の表面16のエッチングする領域17を深さ方向に掘り進めるステップである。 Etching step 4 is performed after mask finishing step 3 is performed. The etching step 4 is a step of supplying a plasma gas 53 to the surface 16 of the wafer 10 and digging the region 17 to be etched on the surface 16 of the wafer 10 in the depth direction.

エッチングステップ4では、まず、第1ガス供給源160から処理空間64にSFのガス51を所定の流量で供給しつつ、下部電極70および上部電極80に所定の高周波電力を供給することで、プラズマ状のガス51をウェーハ10の表面16に供給させ、等方性エッチングを実施する。これにより、図10に示すように、残ったマスク材料36がマスク仕上げステップ3の異方性エッチングで除去されたエッチングする領域17に凹部18が形成される。 In the etching step 4, first, while supplying the SF6 gas 51 from the first gas supply source 160 to the processing space 64 at a predetermined flow rate, predetermined high frequency power is supplied to the lower electrode 70 and the upper electrode 80, A plasma gas 51 is supplied to the surface 16 of the wafer 10 to perform isotropic etching. This forms recesses 18 in areas to be etched 17 where the remaining masking material 36 has been removed in the anisotropic etching of mask finishing step 3, as shown in FIG.

次に、等方性エッチングによって形成された凹部18の表面に保護膜54を形成する。具体的には、図7に示すプラズマエッチング装置50において、第2ガス供給源170から処理空間64にCのガス53を所定の流量で供給しつつ、下部電極70および上部電極80に所定の高周波電力を供給することで、プラズマ状のガス53をウェーハ10の表面16に供給させ、保護膜54形成を実施する。これにより、ガス53がウェーハ10側に引き込まれ、図11に示すように、ウェーハ10のエッチングする領域17に形成された凹部18の表面に保護膜54が形成される。 Next, a protective film 54 is formed on the surfaces of the recesses 18 formed by isotropic etching. Specifically, in the plasma etching apparatus 50 shown in FIG. 7, the C 4 F 8 gas 53 is supplied from the second gas supply source 170 to the processing space 64 at a predetermined flow rate, while the lower electrode 70 and the upper electrode 80 are By supplying a predetermined high-frequency power, the plasma gas 53 is supplied to the surface 16 of the wafer 10 to form the protective film 54 . As a result, the gas 53 is drawn toward the wafer 10, and as shown in FIG.

次に、第1ガス供給源160から処理空間64にSFのガス51を所定の流量で供給しつつ、下部電極70および上部電極80に所定の高周波電力を供給することで、プラズマ状のガス51をウェーハ10の表面16に供給させ、異方性エッチングを実施する。これにより、ガス51がウェーハ10側に引き込まれ、図12に示すように、ウェーハ10のエッチングする領域17に形成された凹部18の底面がエッチングされて、凹部18の表面に形成された保護膜54のうち、底面の保護膜54が除去される。 Next, while supplying the SF6 gas 51 from the first gas supply source 160 to the processing space 64 at a predetermined flow rate, a predetermined high-frequency power is supplied to the lower electrode 70 and the upper electrode 80 to generate a plasma gas. 51 is applied to the surface 16 of the wafer 10 and an anisotropic etch is performed. As a result, the gas 51 is drawn into the wafer 10 side, and as shown in FIG. Of 54, the bottom protective film 54 is removed.

次に、第1ガス供給源160から処理空間64にSFのガス51を所定の流量で供給しつつ、下部電極70および上部電極80に所定の高周波電力を供給することで、プラズマ状のガス51をウェーハ10の表面16に供給させ、等方性エッチングを実施する。これにより、図13に示すように、マスク材料35および保護膜54のいずれかにも覆われていない領域、すなわち、ウェーハ10のエッチングする領域17に形成された凹部18の底面がさらにエッチングされて、凹部18が深さ方向に掘り進められる。 Next, while supplying the SF6 gas 51 from the first gas supply source 160 to the processing space 64 at a predetermined flow rate, a predetermined high-frequency power is supplied to the lower electrode 70 and the upper electrode 80 to generate a plasma gas. 51 is applied to the surface 16 of the wafer 10 and an isotropic etch is performed. As a result, as shown in FIG. 13, the area not covered by either the mask material 35 or the protective film 54, that is, the bottom surface of the recess 18 formed in the etching area 17 of the wafer 10 is further etched. , the recess 18 is dug in the depth direction.

この後は、Cのガス53による保護膜54形成と、SFのガス51による異方性エッチングおよび等方性エッチングとを繰り返すことによって、凹部18を深さ方向に掘り進め、図14に示すように、ウェーハ10の裏面12側の機能層15に至る凹部18をウェーハ10に形成する。すなわち、実施形態のエッチングステップ4は、等方性エッチングと異方性エッチングとを繰り返すボッシュプロセスを含む。 Thereafter, by repeating the formation of a protective film 54 with a gas 53 of C 4 F 8 and the anisotropic etching and isotropic etching with a gas 51 of SF 6 , the concave portion 18 is dug in the depth direction. As indicated by 14 , a recess 18 reaching the functional layer 15 on the back surface 12 side of the wafer 10 is formed in the wafer 10 . That is, the etching step 4 of the embodiment includes a Bosch process that repeats isotropic etching and anisotropic etching.

なお、下部電極70に供給する高周波電力は、異方性エッチング時の方が保護膜形成時および等方性エッチング時より高い。より詳しくは、マスク仕上げステップ3での異方性エッチング、およびエッチングステップ4での図12に示す異方性エッチングの際に、下部電極70に供給する高周波電力は、エッチングステップ4での図11に示す保護膜形成、および図13に示す等方性エッチングの際に、下部電極70に供給する高周波電力より高い。 The high-frequency power supplied to the lower electrode 70 is higher during anisotropic etching than during protective film formation and during isotropic etching. More specifically, during the anisotropic etching in mask finishing step 3 and the anisotropic etching in etching step 4 shown in FIG. is higher than the high frequency power supplied to the lower electrode 70 during the protective film formation shown in FIG.

ボッシュプロセスは、マスク材料35によるマスクをウェーハ10の表面16に形成した後、通常、等方性エッチングから開始する。これに対し、実施形態に係るウェーハ10の加工方法では、先に、マスク仕上げステップ3において、イオン52をテーブル74側の下部電極70で引きつける異方性エッチングを行う。 The Bosch process typically begins with an isotropic etch after forming a mask with mask material 35 on surface 16 of wafer 10 . On the other hand, in the method for processing the wafer 10 according to the embodiment, anisotropic etching is first performed in the mask finishing step 3 in which the ions 52 are attracted by the lower electrode 70 on the table 74 side.

これにより、レーザー加工ステップ2で飛散して残ったマスク材料36を予め除去することで、レーザー加工ステップ2でエッチングする領域17からマスク材料35が除去しきれなくても、残ったマスク材料36に影響なく所望の領域を全てエッチングで除去できるという効果を奏する。 As a result, by previously removing the mask material 36 scattered and remaining in the laser processing step 2, even if the mask material 35 is not completely removed from the region 17 to be etched in the laser processing step 2, the remaining mask material 36 can be removed. The effect is that all the desired regions can be removed by etching without any influence.

さらに、レーザー加工ステップ2におけるレーザー加工によって発生したマスクの境界の僅かなギザギザ部分も、マスク仕上げステップ3によって除去されるため、エッチングした領域の縁をなめらかにすることができ、ウェーハ10から形成されるデバイスチップの強度向上にも繋がるという効果も奏する。 Furthermore, since the mask finishing step 3 removes even the slightly jagged portions of the mask boundary caused by the laser processing in the laser processing step 2, the edges of the etched regions can be smoothed and the wafer 10 formed from the wafer 10. It also has the effect of improving the strength of the device chip that is used.

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。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、エッチングステップ4において、実施形態では最初に等方性エッチングを実施してから、保護膜54形成、異方性エッチング、等方性エッチングの順に繰り返し実施したが、本発明では最初に等方性エッチングを実施せずに、保護膜54形成、異方性エッチング、等方性エッチングの順に繰り返し実施してもよい。すなわち、ボッシュプロセスを、保護膜54形成から開始してもよい。 For example, in the etching step 4, isotropic etching is first performed in the embodiment, and then the protective film 54 formation, anisotropic etching, and isotropic etching are repeatedly performed in this order. Formation of the protective film 54, anisotropic etching, and isotropic etching may be repeated in order without performing the isotropic etching. That is, the Bosch process may start from the formation of the protective film 54 .

また、本発明におけるウェーハ10の加工方法は、分割予定ライン13(ストリート)をエッチングする以外にも、MEMSのようにデバイスチップ毎に設けられる凹部(穴等)を形成する際に適用可能である。 In addition, the method for processing the wafer 10 according to the present invention can be applied not only to etching the dividing lines 13 (street) but also to form recesses (holes, etc.) provided for each device chip like MEMS. .

10 ウェーハ
11 基板
12 裏面
15 機能層
16 表面
17 エッチングする領域
18 凹部(穴)
35 マスク材料(液状樹脂)
36 残ったマスク材料
45 レーザー光線
51 ガス
REFERENCE SIGNS LIST 10 wafer 11 substrate 12 back surface 15 functional layer 16 front surface 17 area to be etched 18 recess (hole)
35 Mask material (liquid resin)
36 remaining mask material 45 laser beam 51 gas

Claims (5)

ウェーハをプラズマ状のガスでエッチングするウェーハの加工方法であって、
ウェーハの表面側をマスクとなるマスク材料で被覆するマスク材料被覆ステップと、
該マスク材料被覆ステップ実施後、レーザー光線をウェーハの表面側から照射し、ウェーハの表面のエッチングする領域からマスク材料を除去するレーザー加工ステップと、
該レーザー加工ステップ実施後、ウェーハの表面にプラズマ状のガスを供給し、該ガスのイオンをウェーハ側に引き込む異方性エッチングで、ウェーハの表面の該エッチングする領域に残った該マスク材料を除去するマスク仕上げステップと、
該マスク仕上げステップ実施後、ウェーハの表面にプラズマ状のガスを供給し、ウェーハの表面の該エッチングする領域を深さ方向に掘り進めるエッチングステップと、
を備える、ウェーハの加工方法。
A wafer processing method for etching a wafer with a plasma gas, comprising:
a mask material coating step of coating the surface side of the wafer with a mask material serving as a mask;
After performing the mask material coating step, a laser processing step of irradiating a laser beam from the front surface side of the wafer to remove the mask material from the area to be etched on the front surface of the wafer;
After the laser processing step is performed, plasma gas is supplied to the surface of the wafer, and the mask material remaining in the etching area on the surface of the wafer is removed by anisotropic etching in which ions of the gas are drawn toward the wafer. a mask finishing step to
After the mask finishing step, an etching step of supplying a plasma gas to the surface of the wafer and digging the region to be etched on the surface of the wafer in the depth direction;
A method of processing a wafer, comprising:
該エッチングステップは、等方性エッチングと該異方性エッチングとを繰り返すボッシュプロセスを含む、
請求項1に記載のウェーハの加工方法。
the etching step includes a Bosch process that repeats isotropic etching and the anisotropic etching;
The method of processing a wafer according to claim 1 .
該ウェーハは、裏面側に機能層が積層され、
該エッチングステップでは、該裏面側の該機能層に至る穴をウェーハに形成する、
請求項1または2に記載のウェーハの加工方法。
The wafer has a functional layer laminated on the back side,
the etching step forms a hole in the wafer to the functional layer on the back side;
3. The method of processing a wafer according to claim 1 or 2.
該マスク材料は、水溶性の液状樹脂を含む、
請求項1、2または3に記載のウェーハの加工方法。
The mask material contains a water-soluble liquid resin,
4. The method of processing a wafer according to claim 1, 2 or 3.
該マスク仕上げステップでは、プラズマ状の酸素ガスをウェーハの表面側に供給して該エッチングする領域に残った該マスク材料を除去する、
請求項1、2、3または4に記載のウェーハの加工方法。
In the mask finishing step, plasma oxygen gas is supplied to the front surface side of the wafer to remove the mask material remaining in the etching area.
5. The method of processing a wafer according to claim 1, 2, 3 or 4.
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