JP6314047B2

JP6314047B2 - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP6314047B2
Application number: JP2014143702A
Authority: JP
Inventors: 晋横尾; 宏行高橋; 健志岡崎; 吉輝西田; 智隆田渕
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Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2018-04-18
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Also published as: JP2016021448A

Description

本発明は、プラズマダイシングなどのウエーハの加工方法に関する。

半導体ウエーハの分割には、通常、ダイシング装置やレーザー加工装置が用いられる。ダイシング装置は、粉砕加工であるため、カケ（チッピング）が発生しやすく、分割されたチップの抗折強度が低くなってしまうという問題と、加工時間が比較的長いという問題がある。また、レーザー加工装置は、カケが少なく切り代もほとんど無いという利点があるが、チップ同士が隣接しているため、その後の搬送時にチップ同士がこすれて逆にカケを発生させてしまうという問題も残されていた。

そこで、プラズマエッチングを利用してウエーハを個々のチップに分割するという加工方法（プラズマダイシング）が考案された（例えば、特許文献１参照）。この加工方法であれば、ウエーハの直径が大きくなっても溝を形成する加工時間が長くなることがほとんど無く、抗折強度の高いチップが形成できるという利点がある。この加工方法の対象となるデバイスは、Ｌｏｗ−ｋ膜という機能層で形成されることが多い。研削により薄化されたウエーハの裏面からプラズマダイシングで溝を形成し、個々のデバイスチップに分割する場合、シリコン基板をプラズマエッチングで加工できてもＬｏｗ−ｋ膜や分割予定ライン上に存在する金属を含むＴＥＧ（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔＧｒｏｕｐ）を分割することはできない。もしくは、シリコン基板と同じプラズマ条件では加工ができない。そこで、予め、分割予定ライン上のＬｏｗ−ｋ膜やＴＥＧをレーザーやダイシングで浅く除去してからプラズマエッチングを実施していた。

また、半導体ウエーハの分割には、ダイシング装置で半導体ウエーハの表面の分割予定ラインに切削溝を形成し、半導体ウエーハの裏面を研削してチップに分割した後に、裏面にＤＡＦ（ＤｉｅＡｔｔａｃｈＦｉｌｍ）と呼ばれるダイボンディング用の接着フィルムを貼着する方法が用いられる（例えば、特許文献２参照）。この方法では、裏面に貼着された接着フィルムを別途レーザー加工によりチップ毎に分割する。

特開２００６−１１４８２５号公報特許第４７９１８４３号公報

しかしながら、特許文献１に示された方法では、予め、分割予定ライン上のＬｏｗ−ｋ膜やＴＥＧをレーザーやダイシングで浅く除去する必要があるが、レーザーアブレーションにより熱影響等で僅かながらもボイドの発生や機能層の剥離が発生してしまうことがあり、特許文献２に示された方法では、接着フィルムを別途レーザー加工により分割する必要があるので、工程が増加する傾向であった。

本発明の目的は、工程を抑制することができるウエーハの加工方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの加工方法は、基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成され、該デバイスは複数の分割予定ラインによって区画されたウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面を露出させてチャックテーブルに保持し、ウエーハの裏面を研削して該仕上げ厚さへと薄化する研削ステップと、研削ステップを実施したウエーハの裏面の該分割予定ラインに対応する領域を除く領域にレジスト膜を被覆するレジスト膜被覆ステップと、該レジスト膜被覆ステップが実施されたウエーハにプラズマエッチングを実施し、該機能層を残してウエーハを分割する溝を該分割予定ラインに沿って形成するプラズマエッチングステップと、ウエーハの裏面又は表面に外周を環状のフレームに装着されたエキスパンドシートを貼着するエキスパンドシート貼着ステップと、該エキスパンドシートを拡張することにより該機能層をウエーハの該溝に沿って破断する機能層破断ステップと、を備え、該プラズマエッチングステップで該溝は、幅がウエーハの裏面から表面に向かって先細り形状に形成され、該機能層破断ステップで該先細りの溝の狭い幅で露出した該機能層が該溝の狭い幅で破断されることを特徴とする。

上記ウエーハの加工方法では、該エキスパンドシート貼着ステップは、該溝が形成されたウエーハの裏面に外周を環状のフレームに装着されたエキスパンドシートを貼着するものとすることができる。

上記ウエーハの加工方法では、該分割予定ライン上には特性評価用金属素子が形成されており、該機能層破断ステップでは、該特性評価用金属素子も破断されるものとすることができる。

そこで、本願発明のウエーハの加工方法では、プラズマダイシングで形成する溝を深さ方向で先細りにし、充分に狭い溝に沿ってＬｏｗ−ｋ膜やＴＥＧを拡張して破断するため、プラズマエッチングステップの前にＬｏｗ−ｋ膜やＴＥＧを除去する工程が不要になるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の加工対象のウエーハを示す図である。図２は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の保護部材貼着ステップを示す斜視図である。図３は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の研削ステップの断面図である。図４は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の研削ステップ後のウエーハの斜視図である。図５は、実施形態１に係るウエーハの加工方法のレジスト膜被覆ステップ後を示す斜視図である。図６は、実施形態１に係るウエーハの加工方法のプラズマエッチングステップで用いられるプラズマエッチング装置の一例の断面図である。図７は、実施形態１に係るウエーハの加工方法のプラズマエッチングステップ後のウエーハの断面図である。図８は、実施形態１に係るウエーハの加工方法のレジスト膜除去ステップを示す断面図である。図９は、実施形態１に係るウエーハの加工方法のエキスパンドシート貼着ステップを示す断面図である。図１０は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の機能層破断ステップを示す断面図である。図１１は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の機能層破断ステップ後の断面図である。図１２は、実施形態２に係るウエーハの加工方法のエキスパンドシート貼着ステップの概要を示す斜視図である。図１３は、実施形態２に係るウエーハの加工方法の研削ステップの断面図である。図１４は、実施形態２に係るウエーハの加工方法のレジスト膜被覆ステップ後を示す斜視図である。図１５は、実施形態２に係るウエーハの加工方法のプラズマエッチングステップ後のウエーハの断面図である。図１６は、実施形態２に係るウエーハの加工方法のレジスト膜除去ステップを示す断面図である。図１７は、図１６に示されたウエーハの裏面に接着フィルムを貼着した状態を示す断面図である。図１８は、実施形態２に係るウエーハの加工方法の機能層破断ステップを示す断面図である。図１９は、実施形態１の変形例に係るウエーハの加工方法のプラズマエッチングステップのウエーハＷの要部の断面図である。

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、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
実施形態１に係るウエーハの加工方法を、図１から図１１に基づいて説明する。図１（ａ）は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の加工対象のウエーハを示す斜視図、図１（ｂ）は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の加工対象のウエーハの要部の断面図、図２は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の保護部材貼着ステップを示す斜視図、図３は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の研削ステップの断面図、図４は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の研削ステップ後のウエーハの斜視図、図５は、実施形態１に係るウエーハの加工方法のレジスト膜被覆ステップ後を示す斜視図、図６は、実施形態１に係るウエーハの加工方法のプラズマエッチングステップで用いられるプラズマエッチング装置の一例の断面図、図７（ａ）は、実施形態１に係るウエーハの加工方法のプラズマエッチングステップ後のウエーハの断面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示されたウエーハの要部を拡大して示す断面図、図８は、実施形態１に係るウエーハの加工方法のレジスト膜除去ステップを示す断面図、図９は、実施形態１に係るウエーハの加工方法のエキスパンドシート貼着ステップを示す断面図、図１０（ａ）は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の機能層破断ステップを示す断面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示された機能層を破断した状態を示す断面図、図１１は、実施形態１に係るウエーハの加工方法の機能層破断ステップ後の断面図である。

実施形態１に係るウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と記す）は、図１に示すウエーハＷの加工方法であって、ウエーハＷを個々のデバイスＤを含むチップＤＴ（図１０（ｂ）に示す）へと分割する方法である。なお、実施形態１に係る加工方法により個々のチップＤＴに分割される加工対象としてのウエーハＷは、例えば、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。

ウエーハＷは、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、基板の表面に、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（Ｌｏｗ−ｋ膜）が積層された機能層ＦＬによって、チップＤＴを構成するデバイスＤが形成されている。機能層ＦＬは、プラズマエッチングステップにおけるエッチングガスなどに対する耐食性を有する材料で構成されている。デバイスＤは、ウエーハＷの表面ＷＳに形成された複数の分割予定ラインＳによって区画されている。また、ウエーハＷの表面ＷＳにおいて、分割予定ラインＳ上には、ＴＥＧα（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔＧｒｏｕｐ：特性評価用金属素子に相当する）が形成されている。ＴＥＧαは、デバイスＤに発生する設計上や製造上の問題を見つけ出すための評価用素子である。なお、図１（ｂ）では、ＴＥＧαは、分割予定ラインＳの幅方向の中央に設けられているが、本発明では、これに限定されることなく、種々の形状、配置のＴＥＧαが用いられる。

実施形態１に係る加工方法は、保護部材貼着ステップと、研削ステップと、レジスト膜被覆ステップと、プラズマエッチングステップと、レジスト膜除去ステップと、エキスパンドシート貼着ステップと、機能層破断ステップとを備える。

保護部材貼着ステップは、ウエーハＷのデバイスＤが形成された表面ＷＳにウエーハＷと略同等の大きさの保護部材Ｇ（ハードサブストレート又は保護テープ）を貼着するステップである。この実施形態１で保護部材Ｇは、硬質な材料で構成され、ウエーハＷと略同等の大きさの円盤状に形成されている。保護部材貼着ステップは、図２に示すように、ウエーハＷの表面ＷＳに保護部材Ｇを貼着する。保護部材貼着ステップの後は、研削ステップに進む。

研削ステップは、ウエーハＷの裏面ＷＲを研削して、ウエーハＷを仕上げ厚さＴ（図７（ｂ）に示す）へと薄化するステップである。研削ステップは、図３に示すように、保護部材Ｇを下にして、ウエーハＷの表面ＷＳを研削装置１０のチャックテーブル１１に載置し、ウエーハＷの裏面ＷＲを露出させてチャックテーブル１１に吸引保持する。その後、研削装置１０の軸心回りに回転する研削ホイール１２（研削手段に相当）を、軸心回りに回転するチャックテーブル１１上に位置付ける。そして、研削ホイール１２内の図示しないノズルを通して研削水をウエーハＷの裏面ＷＲに供給しつつ、研削ホイール１２を徐々に下降していき、ウエーハＷの裏面ＷＲに研削送りする。

ウエーハＷの裏面ＷＲを研削ホイール１２で研削して仕上げ厚さＴへと薄化する。ウエーハＷの厚さが仕上げ厚さＴになると、研削ホイール１２をチャックテーブル１１から離間させて、チャックテーブル１１のウエーハＷの吸引保持を解除する。実施形態１では、仕上げ厚さＴは、例えば、１００μｍである。そして、レジスト膜被覆ステップに進む。

レジスト膜被覆ステップは、図４に示す研削ステップを実施したウエーハＷの裏面ＷＲの分割予定ラインＳに対応する領域を除く領域にレジスト膜Ｒを被覆するステップである。レジスト膜Ｒは、プラズマエッチングステップにおけるエッチングガスなどに対する耐食性を有する材料で構成されている。レジスト膜被覆ステップは、例えば、ウエーハＷの裏面ＷＲ全体にレジスト膜Ｒを薄膜形成した後、分割予定ラインＳに対応するネガ型又はポジ型のマスクを介して露光し現像して、分割予定ラインＳに対応する領域（分割予定ラインＳと厚み方向に重なる領域）上からレジスト膜Ｒを除去する。レジスト膜被覆ステップ後では、ウエーハＷの裏面ＷＲでは、図５に示すように、分割予定ラインＳに対応する領域が露出し、分割予定ラインＳに対応する領域を除く領域（即ち、デバイスＤ等に対応する領域）がレジスト膜Ｒにより被覆されている。そして、プラズマエッチングステップに進む。

プラズマエッチングステップは、レジスト膜被覆ステップが実施されたウエーハＷにプラズマエッチングを実施するステップである。プラズマエッチングステップでは、例えば、図６に示すプラズマエッチング装置２０のハウジング２１の開口２２を通して、ウエーハＷをハウジング２１内に収容する。そして、保護部材Ｇを介してウエーハＷの表面ＷＳを高周波電源２３に接続された下部電極２４の吸着保持部材２５に吸引、保持して、開口２２をゲート２６により閉じる。次に、冷媒供給手段３２から下部電極２４内の冷却通路３３内に冷媒を循環させ、ガス排出手段２７を作動してハウジング２１内の雰囲気を排気口２８を通して真空排気し、ガス供給手段２９から上部電極３０の噴出口３１を通してハウジング２１内にエッチングガスをウエーハＷの裏面ＷＲに向けて噴射する。なお、この際、ハウジング２１内を所定の圧力に維持する。そして、エッチングガスを噴射した状態で、高周波電源２３から下部電極２４と上部電極３０とに高周波電力を印加する。これにより、下部電極２４と上部電極３０との間にプラズマ放電が発生し、ウエーハＷの裏面ＷＲの分割予定ラインＳに対応する領域をエッチングして、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、機能層ＦＬを残してウエーハＷを分割する溝ＳＴを分割予定ラインＳに沿って形成する。

なお、プラズマエッチングステップで用いられるエッチングガスは、ウエーハＷの材質に応じて適宜選択される。例えば、ウエーハＷの材質がシリコンである場合には、エッチングガスとして、ＳＦ_６、ＮＦ_３、ＸｅＦ_２などを用いる。

実施形態１では、ウエーハＷがシリコンで構成されている。プラズマエッチングステップでは、ハウジング２１内の圧力を２５Ｐａ（ゲージ圧）に維持し、高周波電源２３の電力周波数を１３．５６ＭＨｚとし、冷媒供給手段３２から冷却通路３３内に２０００Ｐａ（ゲージ圧）で冷媒としてヘリウムガスを循環させて、下部電極２４の温度を１０℃とする。

プラズマエッチングステップでは、エッチングガスとしてＳＦ_６を４００ｓｃｃｍ（Ｓｔａｎｄａｒｄｃｃ／ｍｉｎ）の流量で供給し、上部電極３０に２５００Ｗの高周波電力を印加し、下部電極２４に１５０Ｗの高周波電力を印加するエッチングステップと、エッチングガスとしてＣ_４Ｆ_８を４００ｓｃｃｍの流量で供給し、上部電極３０に２５００Ｗの高周波電力を印加し、下部電極２４に５０Ｗの高周波電力を印加する保護膜堆積ステップとを交互に繰り返す。即ち、プラズマエッチングステップでは、エッチングステップと、保護膜堆積（デポジション）ステップとを交互に繰り返して、所謂ボッシュプロセスによりウエーハＷの裏面ＷＲの分割予定ラインＳに対応する領域をエッチングする。

所謂ボッシュプロセスを行うプラズマエッチングステップでは、エッチングステップと保護膜堆積ステップを繰り返しながら行う。プラズマエッチングステップでは、エッチングステップのときに分割予定ラインＳに対応する領域が高速でエッチングされ、保護膜堆積ステップのときにエッチングされて露出した溝の内面に保護膜であるフルオロカーボン膜を堆積させるため、高いアスペクト比でウエーハＷを高速にエッチングすることができる。

実施形態１では、エッチングステップを行う時間と、保護膜堆積ステップを行う時間を、繰り返すのにしたがって徐々に短くする。例えば、実施形態１では、初めにエッチングステップを５秒行い、保護膜堆積ステップを３秒行い、エッチングステップを行う時間と保護膜堆積ステップを行う時間を、例えば５０回繰り返す際に徐々に短くする。このために、実施形態１では、プラズマエッチングステップで、溝ＳＴは、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ウエーハＷの裏面ＷＲから表面ＷＳに向かって先細り形状の断面Ｖ字状に形成される。また、実施形態１では、ウエーハＷの仕上げ厚さＴが１００μで、溝ＳＴの表面ＷＳにおける幅Ｗ１が１μｍ、溝ＳＴの裏面ＷＲにおける幅Ｗ２が１０〜２０μｍに形成されている。そして、ハウジング２１内のエッチングガスを排気して、レジスト膜除去ステップに進む。

レジスト膜除去ステップは、ウエーハＷの裏面ＷＲを被覆したレジスト膜Ｒを除去するステップである。レジスト膜除去ステップは、例えば、ウエーハＷを下部電極２４の吸着保持部材２５に吸引、保持したまま、ガス供給手段２９から上部電極３０の噴出口３１を通してハウジング２１内にＯ_２ガスを噴射するとともに、高周波電源２３から下部電極２４と上部電極３０とに高周波電力を印加する。Ｏ_２ガスをプラズマ化させ、レジスト膜Ｒの有機成分を燃焼させて灰化（アッシング）させる。その後、プラズマエッチング装置２０のハウジング２１内から取り出した後、ウエーハＷを薬液に浸漬させて、図８に示すように、レジスト膜Ｒを除去する。そして、エキスパンドシート貼着ステップに進む。

エキスパンドシート貼着ステップは、溝ＳＴが形成されたウエーハＷの裏面ＷＲに外周を環状のフレームＦに装着されたエキスパンドシートＴＥを貼着するステップである。エキスパンドシート貼着ステップは、まず、ウエーハＷの裏面ＷＲにダイボンディング用の接着フィルムＦＡを貼着する。なお、ダイボンディング用の接着フィルムＦＡとは、チップＤＴを実装、積層するのに用いる特殊粘着フィルムのことをいう。ダイボンディング用の接着フィルムＦＡを貼着した後、図９に示すように、接着フィルムＦＡ側に伸縮性を有するエキスパンドシートＴＥを貼着する。なお、エキスパンドシートＴＥの外周には、環状のフレームＦを貼着しておく。そして、保護部材ＧをウエーハＷの表面ＷＳから剥離する。そして、機能層破断ステップに進む。

機能層破断ステップは、エキスパンドシートＴＥを拡張することにより機能層ＦＬをウエーハＷの溝ＳＴに沿って破断するステップである。機能層破断ステップは、図１０（ａ）に示すように、冷却チャンバー５０内に設けられた拡張装置４０のフレーム保持手段４１に環状のフレームＦを保持し、拡張装置４０の押圧部材４２をエキスパンドシートＴＥの下方に位置付ける。そして、冷却チャンバー５０内に冷気供給口５１から冷気を供給して、冷却チャンバー５０内を所定温度まで冷却した後、図１０（ｂ）に示すように、押圧部材４２を上昇させて、エキスパンドシートＴＥをウエーハＷ毎上昇させて、ウエーハＷが貼着されたエキスパンドシートＴＥを半径方向に拡張して、ウエーハＷ及び接着フィルムＦＡに半径方向に拡大する外力を付与する。すると、接着フィルムＦＡのウエーハＷに貼着されていない溝ＳＴ内に露出する部分に張力が集中する。そして、図１１に示すように、機能層破断ステップで、先細りの溝ＳＴを起点に機能層ＦＬ及びＴＥＧαを破断するとともに、溝ＳＴを起点に接着フィルムＦＡを破断して、ウエーハＷを個々のチップＤＴに分割する。このように、機能層破断ステップで、溝ＳＴの細い幅Ｗ１で露出した機能層ＦＬが、溝ＳＴの細い幅Ｗ１で破断される。こうして、機能層ＦＬ、接着フィルムＦＡを分割予定ラインＳに沿って個々のチップＤＴ毎に破断分割する。その後、分割されたチップＤＴは、エキスパンドシートＴＥから取り外されて、次工程に搬送される。

実施形態１に係るウエーハの加工方法によれば、プラズマエッチングステップで形成する溝ＳＴをウエーハＷの裏面ＷＲから表面ＷＳに深さ方向で先細りのＶ字状に形成し、ウエーハＷの裏面ＷＲに接着フィルムＦＡ及びエキスパンドシートＴＥを貼着して、エキスパンドシートＴＥを拡張する。デバイスＤが形成された部分では、機能層ＦＬがウエーハＷの表面ＷＳに形成され、分割予定ラインＳでは、機能層ＦＬが如何なるものに支えられることなく溝ＳＴ内に露出している。このために、接着フィルムＦＡ及びエキスパンドシートＴＥを拡張した際の張力は、機能層ＦＬでは、分割予定ラインＳ部分即ち溝ＳＴ内に露出する部分に集中することとなる。したがって、機能層ＦＬ及びＴＥＧαが、溝ＳＴ内に露出する部分で破断する。したがって、実施形態１に係るウエーハの加工方法によれば、エキスパンドシートＴＥを拡張することで、予め分割予定ラインＳ上の機能層ＦＬやＴＥＧαをレーザー等で除去することなく、機能層ＦＬ及びＴＥＧαを分割予定ラインＳで分割することができる。

また、溝ＳＴをウエーハＷの裏面ＷＲから表面ＷＳに深さ方向で先細りのＶ字状に形成し、ウエーハＷの裏面ＷＲに接着フィルムＦＡ及びエキスパンドシートＴＥを貼着する。デバイスＤが形成された部分では、ウエーハＷと接着フィルムＦＡとエキスパンドシートＴＥとが順に貼着され、分割予定ラインＳでは、接着フィルムＦＡとエキスパンドシートＴＥとが貼着されている。このために、接着フィルムＦＡ及びエキスパンドシートＴＥを拡張した際の張力は、接着フィルムＦＡでは、分割予定ラインＳ部分即ち溝ＳＴ内に位置する部分に集中することとなる。したがって、実施形態１に係るウエーハの加工方法によれば、エキスパンドシートＴＥを拡張することで、予め分割予定ラインＳ上の接着フィルムＦＡを除去することなく、接着フィルムＦＡを分割予定ラインＳで分割することができる。

したがって、実施形態１に係るウエーハの加工方法によれば、工数を増加させることなく、機能層ＦＬ、ＴＥＧα及び接着フィルムＦＡを分割予定ラインＳで確実に分割することができ、分割後に機能層ＦＬ、ＴＥＧα及び接着フィルムＦＡのチップＤＴの外周からはみ出す量を抑制でき、不要な接着フィルムＦＡの貼りつきを抑制することができる。よって、実施形態１に係るウエーハの加工方法によれば、ウエーハＷをチップＤＴに分割する際の工数を抑制することができる。

〔実施形態２〕
実施形態２に係るウエーハの加工方法を、図１２〜図１８に基づいて説明する。図１２は、実施形態２に係るウエーハの加工方法のエキスパンドシート貼着ステップの概要を示す斜視図、図１３は、実施形態２に係るウエーハの加工方法の研削ステップの断面図、図１４は、実施形態２に係るウエーハの加工方法のレジスト膜被覆ステップ後を示す斜視図、図１５は、実施形態２に係るウエーハの加工方法のプラズマエッチングステップ後のウエーハの断面図、図１６は、実施形態２に係るウエーハの加工方法のレジスト膜除去ステップを示す断面図、図１７は、図１６に示されたウエーハの裏面に接着フィルムを貼着した状態を示す断面図、図１８（ａ）は、実施形態２に係るウエーハの加工方法の機能層破断ステップを示す断面図、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示された機能層を破断した状態を示す断面図である。なお、図１２〜図１８において、実施形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係るウエーハの加工方法では、まず、エキスパンドシート貼着ステップを実施する。エキスパンドシート貼着ステップは、図１２に示すように、ウエーハＷの表面ＷＳに外周を環状のフレームＦに装着されたエキスパンドシートＴＥを貼着する。そして、研削ステップに進む。

研削ステップは、図１３に示すように、エキスパンドシートＴＥを下にして、ウエーハＷの表面ＷＳを研削装置１０のチャックテーブル１１に載置し、ウエーハＷの裏面ＷＲを露出させてチャックテーブル１１に吸引保持するとともに、環状のフレームＦをクランプ部１３でクランプする。その後、研削装置１０の軸心回りに回転する研削ホイール１２でウエーハＷの裏面ＷＲを研削して仕上げ厚さＴへと薄化する。ウエーハＷの薄化が完了すると、レジスト膜被覆ステップに進む。

レジスト膜被覆ステップは、実施形態１と同様に、図１４に示すように、研削ステップを実施したウエーハＷの裏面ＷＲの分割予定ラインＳに対応する領域を除く領域にレジスト膜Ｒを被覆する。そして、プラズマエッチングステップに進む。プラズマエッチングステップは、実施形態１と同様に、所謂ボッシュプロセスにより、図１５に示すように、ウエーハＷの裏面ＷＲの分割予定ラインＳに対応する領域に裏面ＷＲから表面ＷＳに向かって先細りの断面Ｖ字状の溝ＳＴを形成する。そして、レジスト膜除去ステップで、実施形態１と同様に、図１６に示すように、レジスト膜Ｒを除去し、図１７に示すように、ウエーハＷの裏面ＷＲに接着フィルムＦＡを貼着して、機能層破断ステップに進む。

機能層破断ステップは、実施形態１と同様に、図１８（ａ）に示すように、冷却チャンバー５０内に設けられた拡張装置４０のフレーム保持手段４１に環状のフレームＦを保持し、拡張装置４０の押圧部材４２をエキスパンドシートＴＥの下方に位置付ける。そして、冷却チャンバー５０内に冷気供給口５１から冷気を供給して、冷却チャンバー５０内を所定温度まで冷却した後、図１８（ｂ）に示すように、押圧部材４２を上昇させて、エキスパンドシートＴＥをウエーハＷ毎上昇させて、ウエーハＷが貼着されたエキスパンドシートＴＥを半径方向に拡張して、ウエーハＷ及び接着フィルムＦＡに半径方向に拡大する外力を付与する。そして、接着フィルムＦＡ、機能層ＦＬ及びＴＥＧαを溝ＳＴを起点に破断して、ウエーハＷを個々のチップＤＴに分割する。その後、分割されたチップＤＴは、エキスパンドシートＴＥから取り外されて、次工程に搬送される。

実施形態２に係るウエーハの加工方法によれば、実施形態１と同様に、プラズマエッチングステップで形成する溝ＳＴをウエーハＷの裏面ＷＲから表面ＷＳに深さ方向で先細りの断面Ｖ字状に形成し、ウエーハＷの裏面ＷＲに接着フィルムＦＡを貼着して、ウエーハＷの表面ＷＳに貼着したエキスパンドシートＴＥを拡張する。このために、実施形態２に係るウエーハの加工方法によれば、エキスパンドシートＴＥを拡張することで、予め分割予定ラインＳ上の機能層ＦＬやＴＥＧαを除去することなく、機能層ＦＬ及びＴＥＧαを分割予定ラインＳで分割することができるとともに、予め接着フィルムＦＡを除去することなく、接着フィルムＦＡを分割予定ラインＳで分割することができる。よって、実施形態２に係るウエーハの加工方法によれば、工数の増加を抑制することができる。

また、研削ステップから機能層破断ステップまで一貫してエキスパンドシートＴＥを貼着した状態で加工できるため、貼り替え等の作業が不要であるという効果を奏する。また、実施形態２に係るウエーハの加工方法によれば、エキスパンドシート貼着ステップで、エキスパンドシートＴＥをウエーハＷの表面ＷＳに貼着するので、エキスパンドシートＴＥの貼着する面積を裏面ＷＲに貼着する場合よりも大きくすることができる。このために、エキスパンドシートＴＥを拡張した際に、エキスパンドシートＴＥとウエーハＷとの位置ずれを抑制でき、エキスパンドシートＴＥを拡張した際の張力が、機能層ＦＬ、ＴＥＧα及び接着フィルムＦＡにおいて、溝ＳＴ内に位置する部分に確実に集中し、溝ＳＴを起点に機能層ＦＬ、ＴＥＧα及び接着フィルムＦＡが確実に破断することとなる。

〔変形例〕
実施形態１の変形例に係るウエーハの加工方法を、図１９に基づいて説明する。図１９は、実施形態１の変形例に係るウエーハの加工方法のプラズマエッチングステップのウエーハＷの要部の断面図である。なお、図１９において、実施形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

変形例に係るウエーハの加工方法では、研削ステップにおけるウエーハＷの仕上げ厚さＴを実施形態１よりも薄くしている。例えば、変形例では、ウエーハＷの仕上げ厚さＴを１０μｍとしている。

そして、変形例に係るウエーハの加工方法では、プラズマエッチングステップにおいて、図１９に示すように、断面矩形状でかつ幅Ｗ１−１が実施形態１の表面ＷＳ側の幅Ｗ１と等しい溝ＳＴ−１を形成する。即ち、変形例では、プラズマエッチングステップにおいて繰り返されるエッチングステップと保護膜堆積ステップを行う時間を一定時間（望ましくは、実施形態１における最後の辺りの時間）としている。変形例では、溝ＳＴ−１の幅Ｗ１−１を１μｍとしている。

このように、本発明では、溝ＳＴのウエーハＷの裏面ＷＲから表面ＷＳに向かって先細り形状とは、溝ＳＴのアスペクト比（溝の深さ／溝の幅）が１０〜２０程度の小さな場合、即ちウエーハＷの仕上げ厚さＴが３０μｍ以下の薄い場合には、幅Ｗ１−１が深さ方向に一定の溝も含まれる。

変形例によれば、実施形態１と同様に、工数の増加を抑制できる。なお、変形例においても、実施形態２と同様に、エキスパンドシート貼着ステップにおいて、ウエーハＷの表面ＷＳに外周を環状のフレームＦに装着されたエキスパンドシートＴＥを貼着してから、研削ステップ、プラズマエッチングステップなどを実施してもよい。

前述した実施形態１及び実施形態２では、プラズマエッチングステップにおいて、所謂ボッシュプロセスにより断面Ｖ字状の溝ＳＴを形成したが、本発明では、これに限ることなく、異方性エッチングにより断面Ｖ字状の溝ＳＴを形成してもよい。また、レジスト膜Ｒの塗布は、マスク等により分割予定ラインを覆った状態で塗布する等の方法でも良い。

なお、本発明は上記実施形態、変形例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。

１１チャックテーブル
Ｄデバイス
Ｆ環状のフレーム
ＦＬ機能層
Ｒレジスト膜
Ｓ分割予定ライン
ＳＴ溝
Ｔ仕上げ厚さ
ＴＥエキスパンドシート
Ｗウエーハ
ＷＳ表面
ＷＲ裏面
Ｗ１幅
α ＴＥＧ（特性評価用金属素子）

Claims

基板の表面に積層された機能層によってデバイスが形成され、該デバイスは複数の分割予定ラインによって区画されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面を露出させてチャックテーブルに保持し、ウエーハの裏面を研削して該仕上げ厚さへと薄化する研削ステップと、
研削ステップを実施したウエーハの裏面の該分割予定ラインに対応する領域を除く領域にレジスト膜を被覆するレジスト膜被覆ステップと、
該レジスト膜被覆ステップが実施されたウエーハにプラズマエッチングを実施し、該機能層を残してウエーハを分割する溝を該分割予定ラインに沿って形成するプラズマエッチングステップと、
ウエーハの裏面又は表面に外周を環状のフレームに装着されたエキスパンドシートを貼着するエキスパンドシート貼着ステップと、
該エキスパンドシートを拡張することにより該機能層をウエーハの該溝に沿って破断する機能層破断ステップと、を備え、
該プラズマエッチングステップで該溝は、幅がウエーハの裏面から表面に向かって先細り形状に形成され、該機能層破断ステップで該先細りの溝の狭い幅で露出した該機能層が該溝の狭い幅で破断されることを特徴とするウエーハの加工方法。
該エキスパンドシート貼着ステップは、
該溝が形成されたウエーハの裏面に外周を環状のフレームに装着されたエキスパンドシートを貼着することを特徴とする請求項１記載のウエーハの加工方法。
該分割予定ライン上には特性評価用金属素子が形成されており、
該機能層破断ステップでは、該特性評価用金属素子も破断されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のウエーハの加工方法。