JP6796983B2

JP6796983B2 - マスクの形成方法及びウエーハの加工方法

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Publication number: JP6796983B2
Application number: JP2016193732A
Authority: JP
Inventors: 晋田畑; 知輝芳野; 涼兵山本; 匠諸徳寺
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2020-12-09
Anticipated expiration: 2036-09-30
Also published as: JP2018056486A

Description

本発明は、マスクの形成方法及びマスクを用いてエッチングしてウエーハを分割するウエーハの加工方法に関する。

半導体デバイス製造工程において、ウエーハは分割予定ラインによって区画されており、この分割予定ラインに沿ってウエーハが分割されることによりデバイスチップが製造される。ウエーハの分割方法としては、切削ブレードで分割する方法が知られており（例えば、特許文献１参照）、高速回転の切削ブレードでウエーハを分割予定ラインに沿って切削してウエーハを切断する。しかしながら、高速回転する切削ブレードがウエーハの分割予定ラインに切り込むため、切削ブレードの破砕力に起因してデバイスに欠けが生じる。

そこで、ウエーハの分割予定ラインをプラズマエッチングして個々のデバイスに分割する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の方法においては、ウエーハの表面にフォトレジスト膜を被覆し、分割予定ラインと同様の格子状のマスクパターンを有するマスク板を介して分割予定ラインに対応する部分を露光する。現像により分割予定ラインに対応する部分のフォトレジスト膜が除去され、残されたデバイスに対応する部分のフォトレジスト膜をマスクにして、分割予定ラインに対応する部分がプラズマエッチングされる。これにより、ウエーハが個々のデバイスに分割される。

特開２０１５−１５９２４１号公報特開２００６−１１４８２５号公報

上記のように、フォトレジスト膜をマスクとして用いて対象物にパターンを転写する方法は、対象物にフォトレジスト膜を被覆して所定のパターンで露光した後、溶剤を用いて現像する必要があるため、作業が煩雑になるという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、エッチングのためのマスクを容易に製造できるマスクの形成方法及びウエーハの加工方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様のマスクの形成方法は、マスクの形成方法であって、ウエーハにテープを貼着するテープ貼着工程と、テープ貼着工程で貼着したテープに対して吸収性波長のレーザ光線を照射させテープに環状の切り抜き溝を形成する切り抜き溝加工工程と、切り抜き溝加工工程で加工した切り抜き溝に沿って切り抜き溝の外側のテープを剥離させ、剥離されないでウエーハに残された切り抜き溝の内側のテープがマスクとなるマスク形成工程と、を備える。

本発明の一態様のウエーハの加工方法は、分割予定ラインによって区画され複数のデバイスが形成されたウエーハのデバイスにマスクをして分割予定ラインをドライエッチングしてウエーハを分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハにテープを貼着するテープ貼着工程と、テープ貼着工程でウエーハに貼着したテープに対して吸収性波長のレーザ光線を照射させテープにデバイスを囲繞する環状の切り抜き溝を分割予定ラインに沿って形成する切り抜き溝加工工程と、切り抜き溝加工工程で加工した切り抜き溝に沿って切り抜き溝の外側のテープを剥離させ、剥離されないでウエーハのデバイスの表面に残された切り抜き溝の内側のテープがマスクとなるマスク形成工程と、マスク形成工程でデバイスをテープでマスクしたウエーハをプラズマエッチングして分割予定ラインに沿って分割溝を形成するプラズマエッチング工程と、を備える。

この構成によれば、ウエーハにテープを貼着してレーザ加工によりテープに切り抜き溝を形成し、切り抜き溝に沿ってテープを一体に剥離することで、ウエーハの表面に残されたテープをマスクとして利用できる。これにより、従来のフォトレジスト膜を被覆して露光し、さらにそれを現像してマスクを形成する構成よりも、容易にマスクを形成することができる。テープはウエーハに糊層で貼着されているため、剥がすことで容易にマスクを除去することができる。また、テープの除去において、従来のフォトレジスト膜で行われるウエット剥離を行う必要がないためドライ環境で行うことができ、アッシングを行う必要がないため熱によりデバイスに悪影響を与えることがない。

本発明によれば、エッチングのためのマスクを容易に製造できる。

本実施の形態に係るウエーハの断面模式図である。本実施の形態に係るテープ貼着工程を示す図である。本実施の形態に係る切り抜き溝加工工程を示す図である。本実施の形態に係るマスク形成工程を示す図である。本実施の形態に係るプラズマエッチング工程を示す図である。本実施の形態に係る剥離テープ貼着工程を示す図である。本実施の形態に係るマスク除去工程を示す図である。本実施の形態に係るマスク形成工程におけるテープの剥離の様子を示す図である。本実施の形態に係るプラズマエッチング装置の全体模式図である。

添付図面を参照して、本実施の形態に係るウエーハについて説明する。図１は、本実施の形態に係るウエーハの断面模式図である。

ウエ―ハＷは、シリコン等の基板１１と、基板１１の表面に形成されたデバイスＤとで構成されている。基板１１の表面には複数の分割予定ラインＬが格子状に形成され、分割予定ラインによって区画された領域には複数のデバイスＤが形成されている。ウエーハＷは、保護テープＴを介してリングフレームＦに支持される。

従来、ウエーハを分割予定ラインで分割してデバイスを製造する際には、デバイスの表面にフォトレジスト膜を形成し、これをマスクとして分割予定ラインに対応する部分をプラズマエッチングしていた。しかしながら、フォトレジスト膜をデバイスの表面に形成するためには、ウエーハの表面をフォトレジスト膜で被覆し、分割予定ラインに対応する部分のみを選択的に露光して現像し、デバイスの表面にフォトレジスト膜を残す必要があった。このため、フォトレジスト膜の形成に複雑な工程を要し、さらに現像に溶剤を用いるため作業が煩雑になっていた。そこで、本実施の形態においては、ウエーハの表面にテープを貼着し、レーザ加工によりデバイスを囲うようにテープを切り抜いて、デバイスの表面に容易にマスクを形成できるようにしている。

以下、本実施の形態に係るウエーハの加工方法について説明する。本実施の形態に係るウエーハの加工方法は、テープ貼着工程、切り抜き溝加工工程、マスク形成工程、プラズマエッチング工程、剥離テープ貼着工程、マスク除去工程を含んでいる。図２は本実施の形態に係るテープ貼着工程、図３は切り抜き溝加工工程、図４はマスク形成工程、図５はプラズマエッチング工程、図６は剥離テープ貼着工程、図７はマスク除去工程を示す図である。

図２に示すように、まずテープ貼着装置においてテープ貼着工程が実施される。ウエーハＷは、保護テープＴを介してリングフレームＦに支持され、保護テープＴを介して保持テーブル６１に吸引保持されている。保持テーブル６１の上方には押圧ローラ７１が設けられ、テープロールから送り出されたテープ８０を押し付けてウエーハＷに貼着する。テープ８０は、例えばダイシングテープであり、テープ基材８１と、テープ基材８１の一方の面に形成されたテープ糊層８２とから構成されている。テープ８０のテープ基材８１側が押圧ローラに当接して、テープ糊層８２側がウエーハＷの表面に貼着される。

図３に示すように、テープ貼着工程の後には、レーザ加工装置において切り抜き溝加工工程が実施される。図３Ａに示すように、ウエーハＷは、保護テープＴを介してリングフレームＦに支持されており、保護テープＴを介して保持テーブル６２に吸引保持されている。保持テーブル６２の周囲には、４つのクランプ部９１が設けられ、各クランプ部９１によってウエーハＷの周囲のリングフレームＦが四方から挟持固定されている。レーザ加工手段７２の射出口がウエーハＷの分割予定ラインＬに位置付けられ、ウエーハＷに貼着されているテープ８０に対してレーザ光線が照射される。レーザ光線は、テープ８０に対して吸収性を有する波長であり、テープ８０の内部に集光するように調整されている。そして、このレーザ光線がテープ８０に照射された状態でデバイスＤの外縁形状に沿ってレーザ光線の照射位置が動かされる。これにより、図３Ｂに示すように、分割予定ラインＬに沿ってデバイスＤを囲う切り抜き溝Ｍが形成される。

図４に示すように、切り抜き溝加工工程の後には、剥離装置において切り抜き溝Ｍに沿ってテープ８０を剥離させることによりマスク形成工程が実施される。図４Ａに示すように、ウエーハＷは、保護テープＴを介してリングフレームＦに支持されており、保護テープＴを介して保持テーブル６３に吸引保持されている。保持テーブル６３の上方には、移動手段７４に連結する把持手段７３が設けられている。把持手段７３は、挟持部７３ａでテープ８０の端部を挟持する。この状態で、移動手段７４が昇降手段７５によりＺ軸方向に上昇されると共に、保持テーブル６３に対して水平方向に移動することにより、把持手段７３はウエーハＷの外周部の一端から他端に向かってテープ８０をまくり上げる。このとき、図８に示すようにテープ８０は網目状に剥離され、図４Ｂに示すように、デバイスＤの表面にはテープ８０が残され、分割予定ラインＬが外部に露出される。これにより、デバイスＤの表面に残されたテープ８０を、後続のプラズマエッチング工程でマスクとすることができる。

ウエーハＷにテープ８０を貼着して、レーザ加工手段７２によりデバイスＤを囲うように切り抜き溝Ｍを形成することで、分割予定ラインＬに対応するテープ８０を切り抜き溝Ｍに沿って一体に剥離でき、且つデバイスＤの表面に残されるテープ８０をマスクとして利用できる。これにより、従来のフォトレジスト膜を現像する際に用いられていた溶剤を使う必要がないため、容易にマスクを形成することができる。

マスク形成工程の後には、プラズマエッチング装置においてプラズマエッチング工程が実施される。まず、プラズマエッチング工程について説明する前に、プラズマエッチング工程で用いられるプラズマエッチング装置について説明する。図９は、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置の全体模式図である。

図９に示すように、プラズマエッチング装置１のチャンバー１１の側壁１２には、ウエーハＷの搬入及び搬出用に搬入出口１３が形成されている。側壁１２の外壁面には、搬入出口１３を開閉するようにシャッター機構２１が取り付けられている。シャッター機構２１は、シリンダ２２の上端にシャッター２３が連結されており、シリンダ２２によってチャンバー１１が外壁面に沿って昇降されることで搬入出口１３が開閉される。搬入出口１３がシャッター２３によって閉じられると、チャンバー１１内に密閉空間が形成される。また、チャンバー１１内には、電界を形成する下部電極ユニット３１と上部電極ユニット４１とが上下方向で対向して配設されている。

下部電極ユニット３１は、チャンバー１１の底壁１４を貫通する導電性の支柱部３２の上端に設けられている。下部電極ユニット３１は、導電性の保持テーブル３３の上面に、ポーラス材で形成された円板状の保持板３４を取り付けて構成されている。保持板３４は、保持テーブル３３及び支柱部３２内の吸引路３５を通じて吸引源３６に接続されている。また、下部電極ユニット３１内には、冷却部３７から送り出された冷却水が通る冷却路３８が形成されている。エッチング時には、保持テーブル３３に発生する熱が冷却水に伝達されて異常な温度上昇が抑えられている。

上部電極ユニット４１は、チャンバー１１の上壁１５を貫通する導電性の支柱部４２の下端に設けられている。上部電極ユニット４１は、チャンバー１１内にエッチングガスを導入する導電性の噴出テーブル４３の下面に、ポーラス材で形成された円板状の拡散板材４４を取り付けて構成される。拡散板材４４は、噴出テーブル４３及び支柱部４２内の流路４５を通じてエッチングガス源４８に接続されている。

チャンバー１１内には、エッチングガス源４８から六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、四フッ化メタン（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）等のエッチングガスが供給される。また、支柱部４２の上端側は、チャンバー１１から上方に突出しており、チャンバー１１の上壁１５に設けられたボールねじ式の昇降駆動機構４９に連結されている。この昇降駆動機構４９が駆動されることで、上部電極ユニット４１が下部電極ユニット３１に対して離反又は接近され、保持テーブル３３上のシリコンウエーハＷに対して噴出テーブル４３の高さが適切な位置に調整される。

下部電極ユニット３１及び上部電極ユニット４１の間で高周波電圧が印加されることで、エッチングガスがプラズマ化される。さらに、チャンバー１１には、保持テーブル３３の下方に排出口５３が形成されており、排出口５３には減圧部５４が接続されている。減圧部５４によってチャンバー１１内のエアやエッチングガスが吸引されることで、チャンバー１１内が負圧状態になるまで減圧される。

このように構成されたエッチング装置１では、チャンバー１１内が負圧にされた状態で、上部電極ユニット４１からウエーハＷに向けてエッチングガスが噴射される。この状態で、上部電極ユニット４１及び下部電極ユニット３１間に高周波電圧が印加されることでウエーハＷがプラズマエッチングされる。

デバイスＤの表面にテープ８０が残されたウエーハＷ（図４Ｂ参照）がチャンバー１２に搬入される。ウエーハＷは保護テープＴを介してリングフレームＦに支持されており、保護テープＴを介して保持テーブル３３に吸引保持される。シャッター２３が閉じられ、上部電極ユニット４１が下部電極ユニット３１に近づけられて電極間距離が調整される。減圧部５４によってチャンバー１２内の圧力が負圧状態になるまで減圧処理が開始されると、冷却路３８は冷却水が通水され、保持テーブル３３は冷却水により冷却される。

この減圧状態で、上部電極ユニット４１からエッチングガスが噴射される。上部電極ユニット４１と下部電極ユニット３３との間には高周波電源４２から高周波電圧が印加され高周波電力が供給されて、エッチングガスがプラズマ化（ラジカル化）される。プラズマ化したエッチングガスによって、ウエーハＷの表面のテープ８０でマスクされたデバイスＤ以外の部分、すなわち分割予定ラインのみがプラズマエッチングされる。そして、図５に示すように、分割予定ラインが垂直方向に貫通して分割予定ラインに沿って分割溝Ｇが形成されることで、ウエーハＷが個々のデバイスＤに分割される。

ウエーハＷのプラズマエッチングが完了すると、高周波電源５１から上部電極ユニット４１及び下部電極ユニット３１への高周波電圧の印加が停止され、高周波電力の供給が停止される。また、上部電極ユニット４１からのエッチングガスの噴射は停止され、上部電極ユニット４１は下部電極ユニット３１から離される。減圧部５４による減圧処理が終了され、冷却路３８への冷却水の通水が停止される。シャッター２３が開かれ、ウエーハＷが分割されたデバイスがチャンバー１１外に搬出される。

図６に示すように、プラズマエッチング工程の後には、テープ貼着装置において剥離テープ貼着工程が実施される。ウエーハＷは、保護テープＴを介してリングフレームＦに支持されており、保護テープＴを介して保持テーブル６４に吸引保持されている。保持テーブル６４の上方には押圧ローラ７６が設けられ、押圧ローラ７６は基材８６と粘着層８７とからなる剥離テープ８５の粘着層８７側を、デバイスＤの表面に貼着されているマスクに用いられたテープ８０に押し付けて貼着する。

図７に示すように、剥離テープ貼着工程の後には、剥離装置においてマスク除去工程が実施される。ウエーハＷは、保護テープＴを介してリングフレームＦに支持されており、保護テープＴを介して保持テーブル６５に吸引保持されている。保持テーブル６５の上方に設けられる把持手段７７が、挟持部７７ａで剥離テープ８５の端部を挟持する。この状態で、移動手段７８が昇降手段７９によりＺ軸方向に上昇されると共に、保持テーブル６５に対して水平方向に移動することにより、把持手段７７はウエーハＷの外周部の一端から他端に向かって剥離テープ８５を剥がす。これにより、剥離テープ８５の粘着層８７が貼着されているテープ８０が剥離テープ８５と共に剥がされ、デバイスＤの表面からマスクとしてのテープ８０が除去される。剥離テープ８５としては、例えば、デバイスＤの表面に残されているテープ８０のテープ糊層８２の粘着力以上の粘着力を有するテープを用いればよい。

テープ８０はウエーハＷにテープ糊層８２で貼着されているため、容易に剥がすことができる。このため、フォトレジスト膜のように除去するためにアッシングを行う必要がなく、熱によりデバイスＤに悪影響を与えることがない。また、フォトレジスト膜のようにウエット剥離を行う必要がないため、ドライ環境で行うことができる。これらにより、容易にマスクとしてのテープ８０を除去することができる。

以上のように、本実施の形態に係るマスクの形成方法及びウエーハＷの加工方法では、ウエーハＷにテープ８０を貼着してレーザ加工によりテープ８０に切り抜き溝を形成し、切り抜き溝Ｍに沿ってテープ８０を一体に剥離することで、ウエーハＷの表面に残されたテープ８０をマスクとして利用できる。これにより、従来のフォトレジスト膜を被覆して露光し、さらにそれを現像してマスクを形成する構成よりも、容易にマスクを形成することができる。テープ８０はウエーハＷに糊層８２で貼着されているため、剥がすことで容易にマスクを除去することができる。また、テープ８０の除去において、従来のフォトレジスト膜で行われるウエット剥離を行う必要がないためドライ環境で行うことができ、アッシングを行う必要がないため熱によりデバイスＤに悪影響を与えることがない。

上記実施の形態においては、テープ８０としてダイシングテープを用いたが、テープ８０としてはデバイスＤ保護用のＢＧテープを用いることができる。これにより、デバイスＤの保護ができると共に、ＢＧテープをプラズマエッチングのマスクとして用いることができる。

また、上記実施の形態においては、テープ８０に切り抜き溝Ｍを形成してデバイスＤの表面に残すことにより、テープ８０をプラズマエッチングのためのマスクとして用いる構成としたが、これに限定されない。テープ８０は、フォトレジスト膜に対するフォトマスクとして光を選択的に照射するために用いることもできる。

また、上記実施の形態においては、ウエーハの分割方法に、剥離テープ貼着工程及びマスク除去工程が含まれる構成としたが、剥離テープ貼着工程及びマスク除去工程が含まれない構成としてもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

本実施の形態では、本発明をマスクの形成方法及びウエーハの加工方法に適用した構成について説明したが、選択的に基板をプラズマエッチングする他の加工方法に適用することも可能である。

以上説明したように、本発明は、エッチングのためのマスクを容易に製造できるという効果を有し、特に、エッチングのためのマスクの形成方法及びマスクを用いてエッチングしてウエーハを分割するウエーハの加工方法に有用である。

８０テープ
Ｇ分割溝
Ｍ切り抜き溝
Ｄデバイス
Ｌ分割予定ライン
Ｗウエーハ

Claims

マスクの形成方法であって、
ウエーハにテープを貼着するテープ貼着工程と、
該テープ貼着工程で貼着した該テープに対して吸収性波長のレーザ光線を照射させ該テープに環状の切り抜き溝を形成する切り抜き溝加工工程と、
該切り抜き溝加工工程で加工した該切り抜き溝に沿って該切り抜き溝の外側の該テープを剥離させ、剥離されないでウエーハに残された該切り抜き溝の内側の該テープがマスクとなるマスク形成工程と、を備えるマスクの形成方法。
分割予定ラインによって区画され複数のデバイスが形成されたウエーハの該デバイスにマスクをして該分割予定ラインをドライエッチングしてウエーハを分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハにテープを貼着するテープ貼着工程と、
該テープ貼着工程でウエーハに貼着した該テープに対して吸収性波長のレーザ光線を照射させ該テープに該デバイスを囲繞する環状の切り抜き溝を該分割予定ラインに沿って形成する切り抜き溝加工工程と、
該切り抜き溝加工工程で加工した該切り抜き溝に沿って該切り抜き溝の外側の該テープを剥離させ、剥離されないでウエーハのデバイスの表面に残された該切り抜き溝の内側のテープがマスクとなるマスク形成工程と、
該マスク形成工程で該デバイスを該テープでマスクしたウエーハをプラズマエッチングして該分割予定ラインに沿って分割溝を形成するプラズマエッチング工程と、を備えるウエーハの加工方法。