JP6161365B2 - Workpiece etching method - Google Patents
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本発明は、エッチング領域と非エッチング領域とを備えた被加工物のエッチング方法に関する。 The present invention relates to a method for etching a workpiece having an etched region and a non-etched region.
IC、LSI、LED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表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。 A wafer such as a silicon wafer or a sapphire wafer formed on the surface by dividing a plurality of devices such as IC, LSI, LED, etc. by dividing lines is divided into individual devices by a processing apparatus, and the divided devices are mobile phones, Widely used in various electrical equipment such as personal computers.
ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ30μm程度とした切削ブレードを、30000rpm程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスへと分割する。 A dicing method using a cutting device called a dicer is widely used for dividing the wafer. In the dicing method, a wafer is cut by cutting a wafer into a wafer while rotating a cutting blade having a thickness of about 30 μm by solidifying abrasive grains such as diamond with a metal or a resin at a high speed of about 30000 rpm. Divide into
切削ブレードによるダイシング方法では、デバイスのサイズが小さく切削する分割予定ラインの数が多い場合には、全ての分割予定ラインを切削するのに相当の時間を要し、生産性が著しく低下するという問題がある。 In the dicing method using a cutting blade, if the device size is small and the number of division lines to be cut is large, it takes a considerable amount of time to cut all the division lines and the productivity is significantly reduced. There is.
この問題を解決するために、特開2006−114825号公報には、ウエーハの表面のうち分割予定ライン以外にレジスト膜を被覆し、分割予定ラインに対応する領域の表面から裏面にかけてプラズマエッチングしてウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの分割方法が開示されている。 In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-114825 discloses that a resist film is coated on the surface of a wafer other than the planned division line, and plasma etching is performed from the surface to the rear surface of the region corresponding to the planned division line. A wafer dividing method for dividing a wafer into individual devices is disclosed.
保護膜としてのレジスト膜には感光性樹脂からなるフォトレジストが広く利用されており、通常、ウエーハの前面にフォトレジストをスピンコートした後、プリベークと呼ばれる軽い焼き締めを行い、露光後焼き締め(ポストベーク)、現像処理工程を経て非エッチング領域にのみレジスト膜を形成している。 A photoresist made of a photosensitive resin is widely used as a resist film as a protective film. Usually, after a photoresist is spin-coated on the front surface of a wafer, light baking called pre-baking is performed, followed by baking after exposure ( A resist film is formed only in the non-etched region through post-baking) and development processing steps.
しかし、レジスト膜を利用する特許文献1に開示されたようなウエーハの分割方法では、レジストを塗付する塗付装置、マスクパターンを転写する転写装置、露光用マスク、現像処理を行う現像装置等様々な設備が必要となるので、工程も煩雑であるという問題がある。 However, in the wafer dividing method disclosed in Patent Document 1 using a resist film, a coating device for applying a resist, a transfer device for transferring a mask pattern, an exposure mask, a developing device for performing development processing, and the like Since various facilities are required, there is a problem that the process is complicated.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より簡易的なエッチングを可能とする被加工物のエッチング方法を提供することである。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide an etching method for a workpiece that enables simpler etching.
本発明によると、エッチング領域と非エッチング領域とを備えた被加工物のエッチング方法であって、被加工物の非エッチング領域に対応した開口を有する被加工物を被覆可能なマスクを準備するマスク準備ステップと、該マスクの該開口と被加工物の該非エッチング領域とを一致させた状態で該マスクを被加工物上に載置して、被加工物の該エッチング領域を該マスクで被覆するとともに該非エッチング領域は露出させるマスク載置ステップと、該マスクが載置された被加工物上に該マスクを介して保護膜剤を塗付し、被加工物の該非エッチング領域上に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、該非エッチング領域上に該保護膜が形成された被加工物上から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を実施した後、被加工物にエッチングを施して被加工物の該エッチング領域をエッチングするエッチングステップと、を備え、該マスクは、被加工物と同一の熱膨張率を有する材質から構成されることを特徴とする被加工物のエッチング方法が提供される。 According to the present invention, a mask for preparing a mask capable of covering a workpiece having an opening corresponding to the non-etched region of the workpiece, the etching method of the workpiece having an etched region and a non-etched region. The mask is placed on the work piece in a state where the opening of the mask and the non-etched area of the work piece coincide with each other, and the etched area of the work piece is covered with the mask. And a mask placing step for exposing the non-etched region, a protective film agent is applied to the workpiece on which the mask is placed via the mask, and a protective film is formed on the non-etched region of the workpiece. After performing the protective film forming step to be formed, the mask removing step for removing the mask from the workpiece on which the protective film is formed on the non-etched region, and the mask removing step Comprising an etching step of etching the etched region of the workpiece by etching the workpiece, and the mask is characterized by consisting of a material having the same thermal expansion coefficient and the workpiece A method for etching a workpiece is provided.
好ましくは、保護膜形成ステップでは、マスクが載置された被加工物上にマスクを介して保護膜剤をスプレーコートする。 Preferably, in the protective film forming step, the protective film agent is spray-coated on the workpiece on which the mask is placed via the mask.
本発明の被加工物のエッチング方法では、非エッチング領域に対応した開口を有する被加工物を被覆したマスクを利用して被加工物の非エッチング領域に保護膜を形成する。よって、従来方法に比べてより簡易的なエッチングが可能となる。また、露光装置や現像装置との設備が不要となるため、より安価に被加工物のエッチングが可能となる。 In the method for etching a workpiece according to the present invention, a protective film is formed in the non-etched region of the workpiece using a mask that covers the workpiece having an opening corresponding to the non-etched region. Therefore, simpler etching is possible as compared with the conventional method. In addition, since an equipment with an exposure device and a developing device is not required, the workpiece can be etched at a lower cost.
さらに、マスクとして被加工物と同一の熱膨張率を有する材質を選定することで、マスク載置時にマスクの開口と非エッチング領域とにずれが生じにくく、高精度に保護膜を形成可能である。 Furthermore , by selecting a material having the same thermal expansion coefficient as the workpiece as the mask, it is difficult for the mask opening and the non-etched region to shift when the mask is placed, and a protective film can be formed with high accuracy. .
請求項2記載の発明によると、保護膜形成ステップで保護膜剤をスプレーコートすることにより、保護膜剤の使用量を低減可能である。 According to the second aspect of the present invention, the amount of the protective film agent used can be reduced by spray coating the protective film agent in the protective film forming step.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1を参照すると、被加工物としての半導体ウエーハ11の表面側斜視図が示されている。半導体ウエーハ(以下、単にウエーハと略称することがある)11は、例えば厚さが100μmのシリコンウエーハからなっており、表面11aに複数の分割予定ライン(ストリート)13が格子状に形成されているとともに、複数の分割予定ライン13によって区画された各領域にIC、LSI等のデバイス15が形成されている。11bはウエーハ11の裏面である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, a front side perspective view of a
本発明の被加工物のエッチング方法では、まず、図2に示すように、ウエーハ11の非エッチング領域(デバイス15)に対応した複数の開口14を有し、ウエーハ11を被覆可能なマスク12を準備するマスク準備ステップを実施する。
In the workpiece etching method of the present invention, first, as shown in FIG. 2, a
ウエーハ11がシリコンウエーハから形成されている場合、好ましくはマスク12もシリコンウエーハから形成する。シリコンの熱膨張率(線膨張率)は、25℃で2.6μm.m−1.K−1であり、マスク12をウエーハ11と同一の材質であるシリコンから形成することにより、ウエーハ11上にマスクを載置した時にマスクの開口14とウエーハ11の非エッチング領域とにずれが生じにくくなる。
When the
マスク12を準備した後、図3に示すように、マスク12の開口14とウエーハ11の非エッチング領域(デバイス15)とを一致させた状態でマスク12をウエーハ11上に載置して、ウエーハ11のエッチング領域(分割予定ライン13)をマスク12で被覆するとともに非エッチング領域(デバイス15)を露出させるマスク載置ステップを実施する。
After preparing the
マスク載置ステップを実施した後、図4に示すように、レジスト供給ノズル16からマスク12が載置されたウエーハ11上にマスク12を介して保護膜剤としてのフォトレジスト18を塗付し、ウエーハ11の非エッチング領域(デバイス15)上に保護膜(レジスト膜)20を形成する保護膜形成ステップを実施する。
After performing the mask placement step, as shown in FIG. 4, a
好ましくは、レジスト供給ノズル16とマスク12が載置されたウエーハ11とを相対移動させてフォトレジスト18をスプレーコートする。相対移動には、ウエーハ11の回転も含む。
Preferably, the
フォトレジスト18をスプレーコートした後、所定温度に加熱してフォトレジスト18の焼き締めを行う。ここで、保護膜剤としては、フォトレジスト18の他、エッチャントに対する耐エッチング性を有する各種樹脂を適宜選択可能である。
After the
一般に、感光性樹脂であるフォトレジストは高価であるのに対して、より安価な樹脂を選択することで従来に比べてより安価にエッチングが可能となる。焼き締め温度は、レジスト組成物に用いられる有機溶剤等に応じて適宜設定される(例えば80℃〜200℃)。 In general, a photoresist, which is a photosensitive resin, is expensive, but by selecting a cheaper resin, etching can be performed at a lower cost than in the past. The baking temperature is appropriately set according to the organic solvent used for the resist composition (for example, 80 ° C. to 200 ° C.).
保護膜形成ステップを実施した後、図5に示すように、非エッチング領域上に保護膜20が形成されたウエーハ11上からマスク12を除去するマスク除去ステップを実施する。
After performing the protective film forming step, as shown in FIG. 5, a mask removing step for removing the
マスク除去ステップを実施した後、ウエーハ11にエッチングを施してウエーハのエッチング領域(分割予定ライン13)をエッチングするエッチングステップを実施する。好ましくは、このエッチングステップは図6に示すようなプラズマエッチング装置22により実施する。
After performing the mask removal step, an etching step is performed in which the
プラズマエッチング装置22は、密閉空間25を形成するハウジング24を具備している。ハウジング24は、底壁24aと、上壁24bと、左右側壁24c、24dと、後ろ側側壁24eと、前側側壁(図示せず)からなっており、右側側壁24dには被加工物搬入用の開口27が設けられている。
The
開口27の外側には、開口27を開閉するためのゲート26が上下方向に移動可能に配設されている。ゲート26は、ゲート作動手段28によって作動される。ゲート作動手段28は、エアシリンダ30と、エアシリンダ30内に配設されたピストンに連結されたピストンロッド30aとからなっており、エアシリンダ30がブラケット32を介してハウジング24の底壁24aに取り付けられており、ピストンロッド30aの先端がゲート26に連結されている。
A
ゲート作動手段28によってゲート26が開けられることにより、被加工物としてのウエーハ11が開口27を通して密閉空間25内に搬出入される。ハウジング24の底壁24aには排気口29が形成されており、排気口29はガス排出手段34に接続されている。
When the
ハウジング24によって形成される密閉空間25には、下部電極36と上部電極38が対向して配設されている。下部電極36は導電性材料によって形成されており、円盤状の被加工物保持部40と、被加工物保持部40の下面中央部から突出して形成された円柱状の支持部42とから構成されている。
In the sealed
被加工物保持部40と円柱状の支持部42とから構成された下部電極36は、支持部42がハウジング24の底壁24aに形成された穴31を挿通して配設され、絶縁体44を介して底壁24aにシールされた状態で支持されている。ハウジング24の底壁24aに支持された下部電極36は、支持部42を介して高周波電源46に電気的に接続されている。
The
下部電極36を構成する被加工物保持部40の上部には、上方が開放された円形状の嵌合凹部40aが設けられており、嵌合凹部40aにポーラスセラミックス等によって形成された円盤状の吸引保持部48が嵌合されている。
A circular
円形凹部40aにおける吸引保持部48の下側に形成された室40bは、被加工物保持部40及び支持部42に形成された連通路33によって吸引手段50に連通されている。従って、吸引保持部48上にウエーハ11を載置して吸引手段50を作動すると、連通路33を介して室40bに負圧が作用し、吸引保持部48上に載置されたウエーハ11が吸引保持される。連通路33を大気に開放すると、吸引保持部48上に吸引保持されたウエーハ11の吸引保持が解除される。
A
下部電極36を構成する被加工物保持部40の下部には、冷却通路35が形成されている。冷却通路35の一端は支持部42に形成された冷媒導入通路37に連通され、冷却通路37の他端は支持部42に形成された冷媒排出通路39に連通されている。
A
冷媒導入通路37及び冷媒排出通路39は、冷媒供給手段52に連通されている。従って、冷媒供給手段52を作動すると、冷媒が冷媒導入通路37、冷却通路35及び冷媒排出通路39を通して循環される。その結果、下部電極36は循環する冷媒により冷やされているため、後述するプラズマ処理時に発生する熱による下部電極36の異常昇温が防止される。
The
上部電極38は導電性の材料によって形成されており、円盤状のガス噴出部54と、ガス噴出部54の上面中央部から突出して形成された円柱状の支持部56とから構成される。
The
ガス噴出部54と円柱状の支持部56とからなる上部電極38は、ガス噴出部54が下部電極36を構成する被加工物保持部40とを対向して配設され、支持部56がハウジング24の上壁24bに形成された穴41を挿通して、穴41に装着されたシール部材58によって上下方向に移動可能に支持されている。
The
支持部56の上端部には作動部材60が取り付けられており、作動部材60は昇降駆動手段62に連結されている。尚、上部電極38は支持部56を介して接地されている。
An
上部電極38を構成する円盤状のガス噴出部54には、下面に開口する複数の噴出口43が設けられている。この複数の噴出口43は、ガス噴出部54に形成された連通路45及び支持部56に形成された連通路47を介して、SF6ガス供給手段64及びC4F8ガス供給手段66に連通されている。
The disc-shaped
ゲート作動手段28、ガス排出手段34、高周波電源46、吸引手段50、冷媒供給手段52、昇降駆動手段62、SF6ガス供給手段64及びC4F8ガス供給手段68は制御手段68に接続されており、制御手段68により制御される。
The gate actuating means 28, the gas discharging means 34, the high
制御手段68には、ガス排出手段34からハウジング24で形成される密閉空間25内の圧力に関するデータが、冷媒供給手段52から冷媒温度(即ち電極温度)に関するデータが、SF6ガス供給手段64及びC4F8ガス供給手段66からガス流量に関するデータが入力され、これらのデータに基づいて制御手段68は制御信号を出力する。
The control means 68 includes data relating to the pressure in the sealed
以下、このように構成されたプラズマエッチング装置22によるエッチングステップについて説明する。まず、ゲート作動手段28を作動してゲート26を下側に移動し、ハウジング24の右側側壁24dに設けられた開口27を開ける。
Hereinafter, the etching step by the
図示しない搬出入手段によって各デバイス15上に保護膜20が形成されたウエーハ11を開口27を介して密閉空間25内に搬送し、下部電極36を構成する被加工物保持部40の吸引保持部48上にウエーハ11を載置する。
The
このとき、昇降駆動手段62を作動して上部電極38を上昇させておく。そして、吸引手段50を作動して下部電極36の室40bに負圧を作用させることにより、吸引保持部48上に載置されたウエーハ11は下部電極36に吸引保持される。
At this time, the raising / lowering drive means 62 is operated to raise the
ウエーハ11が下部電極36の吸引保持部48上に吸引保持されたならば、ゲート手段28を作動してゲート26を上方に移動して、ハウジング24の右側側壁24dに設けられた開口27を閉鎖する。
If the
そして、昇降駆動手段62を作動して上部電極38を下降させ、上部電極38を構成するガス噴出部54の下面と下部電極36を構成する被加工物保持部40に保持されたウエーハ11の上面との間の距離をプラズマエッチング処理に適した所定の電極間距離(例えば10mm)に位置付ける。
Then, the upper and lower drive means 62 is operated to lower the
次いで、ガス排出手段34を作動して密閉空間25内を真空排気する。密閉空間25内を真空排気したならば、ウエーハ11のエッチング領域(分割予定ライン13)をエッチングするエッチングステップを実施する。
Next, the gas discharge means 34 is operated to evacuate the sealed
このエッチングステップでは、ウエーハ11を分割予定ライン13に沿ってフルカットしてもよいし、分割予定ライン13に沿ったエッチング溝を形成するようにしてもよい。エッチング溝を形成した場合は、例えば割断又は裏面研削によってウエーハ11をデバイスチップ15に個片化する。
In this etching step, the
エッチングステップでは、SF6ガス供給手段64とC4F8ガス供給手段66を交互に作動し、プラズマ発生用のSF6ガスとC4F8ガスを上部電極38に供給する。SF6ガス供給手段64から供給されたSF6ガスとC4F8ガス供給手段66から形成されたC4F8ガスは、支持部56に形成された連通路47及びガス噴出部54に形成された連通路45を介して複数の噴出口43から下部電極36の吸引保持部48に吸引保持されたウエーハ11に向けて交互に噴出される。
In the etching step, the SF 6 gas supply means 64 and the C 4 F 8 gas supply means 66 are alternately operated to supply SF 6 gas and C 4 F 8 gas for generating plasma to the
このとき、密閉空間25内は所定のガス圧力(例えば20Pa)に維持する。このようにプラズマ発生用のSF6ガスとC4F8ガスを交互に供給した状態で、高周波電源46から下部電極36に例えば50Wの高周波電力を印加するとともに、上部電極38に例えば3000Wの高周波電力を印加する。
At this time, the inside of the sealed
これにより、下部電極36と上部電極38との間の空間にSF6ガスとC4F8ガスからなる異方性を有するプラズマが発生し、このプラズマ化した活性物質がウエーハ11の分割予定ライン13に作用するので、エッチングの程度に応じて、ウエーハ11に分割予定ライン13に沿ったエッチング溝が形成されるか、或いはウエーハ11が分割予定ライン13に沿って完全切断され、個々のデバイスチップ15に分割される。
As a result, a plasma having anisotropy composed of SF 6 gas and C 4 F 8 gas is generated in the space between the
このエッチング工程は、例えば以下の条件で行われる。 This etching process is performed, for example, under the following conditions.
密閉空間25内の圧力 :20Pa
高周波電力 :下部電極 :50W
上部電極 :3000W
SF6ガス供給量 :1.0リットル/分
C4F8ガス供給量 :0.7リットル/分
SF6ガス供給間隔 :2秒間隔で1秒間供給
C4F8ガス供給間隔 :1秒間隔で2秒間供給
Pressure in the sealed space 25: 20Pa
High frequency power: Lower electrode: 50W
Upper electrode: 3000 W
SF 6 gas supply rate: 1.0 liter / min C 4 F 8 gas supply rate: 0.7 liter / min SF 6 gas supply interval: 1 second supply at 2 second intervals C 4 F 8 gas supply interval: 1 second interval Supply for 2 seconds
エッチング終了後、ウエーハ11を密閉容器25内から取り出し、保護膜20をアッシングや洗浄して除去する。マスク12上に堆積した保護膜も同様に除去する。アッシングはオゾン等のガスが充満した処理室内で紫外線等を照射し、保護膜20とガスの化学反応を利用して除去する光励起アッシングやプラズマアッシングを利用する。
After the etching is completed, the
11 半導体ウエーハ
12 マスク
13 分割予定ライン(エッチング領域)
14 開口
15 デバイス(非エッチング領域)
16 レジスト供給ノズル
18 フォトレジスト
20 保護膜(レジスト膜)
22 プラズマエッチング装置
24 ハウジング
25 密閉空間
36 下部電極
38 上部電極
46 高周波電源
64 SF6ガス供給手段
66 C4F8ガス供給手段
14
16 Resist
22
Claims (3)
被加工物の非エッチング領域に対応した開口を有する被加工物を被覆可能なマスクを準備するマスク準備ステップと、
該マスクの該開口と被加工物の該非エッチング領域とを一致させた状態で該マスクを被加工物上に載置して、被加工物の該エッチング領域を該マスクで被覆するとともに該非エッチング領域は露出させるマスク載置ステップと、
該マスクが載置された被加工物上に該マスクを介して保護膜剤を塗付し、被加工物の該非エッチング領域上に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
該非エッチング領域上に該保護膜が形成された被加工物上から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を実施した後、被加工物にエッチングを施して被加工物の該エッチング領域をエッチングするエッチングステップと、を備え、
該マスクは、被加工物と同一の熱膨張率を有する材質から構成されることを特徴とする被加工物のエッチング方法。 A method of etching a workpiece having an etched region and a non-etched region,
A mask preparation step of preparing a mask capable of covering a workpiece having an opening corresponding to a non-etched region of the workpiece;
The mask is placed on the workpiece in a state in which the opening of the mask and the non-etched region of the workpiece are aligned, and the etched region of the workpiece is covered with the mask and the non-etched region A mask placement step to expose;
A protective film forming step of applying a protective film agent on the workpiece on which the mask is placed through the mask and forming a protective film on the non-etched region of the workpiece;
A mask removing step of removing the mask from a workpiece on which the protective film is formed on the non-etched region;
An etching step of performing etching on the workpiece and etching the etching region of the workpiece after performing the mask removing step,
The method for etching a workpiece , wherein the mask is made of a material having the same thermal expansion coefficient as the workpiece.
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