JP7017648B2 - プラズマダイシング用保護膜形成剤、及び半導体チップの製造方法 - Google Patents

プラズマダイシング用保護膜形成剤、及び半導体チップの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、プラズマダイシング用保護膜形成剤、及び当該プラズマダイシング用保護膜形成剤を用いる半導体チップの製造方法に関する。
半導体デバイス製造工程において形成されるウエハーは、シリコン等の半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体を、ストリートと呼ばれる格子状の分割予定ラインによって区画したものであり、ストリートで区画されている各領域が、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップとなっている。
このストリートに沿ってウエハーを切断することによって複数の半導体チップが得られる。また、光デバイスウエハーでは、窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された積層体がストリートによって複数の領域に区画される。このストリートに沿っての切断により、光デバイスウエハーは、発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割される。これらの光デバイスは、電気機器に広く利用されている。
このようなウエハーのストリートに沿った切断は、過去は、ダイサーと称されている切削装置によって行われていた。しかし、この方法では、積層構造を有するウエハーが高脆性材料であるため、ウエハーを切削ブレード（切れ刃）によって半導体チップ等に裁断分割する際に、傷や欠け等が発生したり、チップ表面に形成されている回路素子として必要な絶縁膜が剥離したりする問題があった。
このような不具合を解消するために、半導体基板の表面に、水溶性材料の層を含むマスクを形成し、次いで、マスクに対してレーザーを照射し、マスクの一部を分解除去することにより、マスクの一部において半導体基板の表面を露出させた後、プラズマエッチングによりマスクの一部から露出した半導体基板を切断して、半導体基板を半導体チップ（ＩＣ）に分割する方法が提案されている（特許文献１を参照。）。
特表２０１４－５２３１１２号公報
特許文献１に記載の方法では、プラズマダイシングに対する耐性を有する保護膜を形成する場合に、保護膜の所望する位置に、レーザー光の照射によって所望する形状の開口（加工溝）を形成しにくい場合があった。
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、プラズマダイシングによって半導体基板を切断して半導体チップを製造する際に、保護膜の所望する位置に、レーザー光の照射によって所望する形状の開口（加工溝）を良好に形成できる、プラズマダイシング用保護膜形成剤と、当該プラズマダイシング用保護膜形成剤を用いる半導体チップの製造方法とを提供することを目的とする。
本発明者らは、水溶性樹脂（Ａ）と、吸光剤（Ｂ）と、溶媒（Ｓ）とを含むプラズマダイシング用保護膜形成剤において、熱重量測定において、５００℃まで昇温した場合に８０重量％以上の重量減少率を示す水溶性樹脂（Ａ）を用いることによって上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
本発明の第１の態様は、水溶性樹脂（Ａ）と、吸光剤（Ｂ）と、溶媒（Ｓ）とを含み、
水溶性樹脂（Ａ）の熱重量測定において、５００℃まで昇温した場合の重量減少率が８０重量％以上である、プラズマダイシング用保護膜形成剤である。
本発明の第２の態様は、プラズマダイシングにより半導体ウエハーを切断する、半導体チップの製造方法であって、
半導体ウエハー上に、第１の態様にかかる保護膜形成剤を塗布して保護膜を形成することと、
半導体ウエハー上における保護膜を含む１以上の層の所定の位置にレーザー光を照射し、半導体ウエハーの表面が露出し、且つ半導体チップの形状に応じたパターンの加工溝を形成することと、
保護膜と、加工溝とを備える半導体ウエハーにプラズマを照射して、半導体ウエハーにおける加工溝の位置を切断することと、
を含む、半導体チップの製造方法である。
本発明によれば、プラズマダイシングによって半導体基板を切断して半導体チップを製造する際に、保護膜の所望する位置に、レーザー光の照射によって所望する形状の開口（加工溝）を良好に形成できる、プラズマダイシング用保護膜形成剤と、当該プラズマダイシング用保護膜形成剤を用いる半導体チップの製造方法とを提供することができる。
本発明の保護膜形成剤を用いるウエハーの加工方法によって加工される半導体ウエハーを示す斜視図。 図１に示される半導体ウエハーの断面拡大図。 保護膜が形成された半導体ウエハーの要部拡大断面図。 保護膜が形成された半導体ウエハーが環状のフレームに保護テープを介して支持された状態を示す斜視図。 レーザー光照射を実施するレーザー加工装置の要部斜視図。 保護膜と、レーザー光照射によって形成された加工溝とを備える半導体ウエハーの断面拡大図。 図６に示される半導体ウエハーに対するプラズマ照射を示す説明図。 プラズマ照射により、半導体ウエハーが半導体チップに分割された状態を示す断面拡大図。 半導体チップ上の保護膜が除去された状態を示す断面拡大図。
≪プラズマダイシング用保護膜形成剤≫
プラズマダイシング用保護膜形成剤は、水溶性樹脂（Ａ）と、吸光剤（Ｂ）と、溶媒（Ｓ）とを含む。以下、プラズマダイシング用保護膜形成剤について、「保護膜形成剤」とも記す。
具体的には、プラズマダイシング用保護膜形成剤は、半導体ウエハー上に形成された保護膜に対してレーザー光を照射して、半導体ウエハーの表面が露出し、且つ半導体チップの形状に応じたパターンの加工溝を形成することと、
上記の保護膜と、上記の化合溝とを備える半導体ウエハーにプラズマを照射して、半導体ウエハーにおける加工溝の位置を切断することと、
を含む半導体チップの製造方法において、保護膜の形成に用いられる。
半導体ウエハーの加工後の水洗による保護膜の除去が容易であることや、プラズマ照射に対する保護膜の十分な耐久性の点で、保護膜の膜厚は、典型的には、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下がさらに好ましい。
水溶性樹脂（Ａ）は、熱重量測定において、５００℃まで昇温した場合に８０重量％以上の重量減少率を示す。
つまり、水溶性樹脂（Ａ）は、５００℃程度に加熱される際に、その大部分が分解し、消失される。
以下、保護膜形成剤が含む、必須、又は任意の成分について、説明する。
＜水溶性樹脂（Ａ）＞
水溶性樹脂（Ａ）は、保護膜形成剤を用いて形成される保護膜の基材である。水溶性樹脂の種類は、水等の溶剤に溶解させて塗布・乾燥して膜を形成し得、且つ熱重量測定において、５００℃まで昇温した場合に８０重量％以上の重量減少率を示す樹脂であれば特に制限されない。
水溶性とは、２５℃の水１００ｇに対して、溶質（水溶性樹脂）が０．５ｇ以上溶解することをいう。
上記の通り、水溶性樹脂（Ａ）は、熱重量測定において、５００℃まで昇温した場合に８０重量％以上の重量減少率を示す樹脂である。５００℃まで昇温した場合の重量減少率は、９０重量％以上が好ましく、９５重量％以上がより好ましい。
５００℃まで昇温した場合の重量減少率が上記の範囲内である水溶性樹脂（Ａ）を含む保護膜形成剤を用いる場合、保護膜中でレーザー光のエネルギーによる水溶性樹脂（Ａ）の分解が良好に進行することから、レーザー光の照射により保護膜において良好に開口した加工溝を形成しやすい。
水溶性樹脂（Ａ）について、熱重量測定において、３５０℃まで昇温した場合の重量減少率は、１０重量％以上が好ましく、１５％以上がより好ましい。
かかる水溶性樹脂（Ａ）を用いる場合、レーザー光により与えられるエネルギー量が少なくとも、水溶性樹脂（Ａ）が良好に分解しやすく、低出力のレーザーを照射する場合であっても、保護膜において良好に開口した加工溝を形成しやすい。
重量減少率を求めるための熱重量測定は、一般的な熱重量測定方法に従って行うことができる。
水溶性樹脂（Ａ）について、重量減少率を調整する方法は特に限定されない。一般的には、同種の樹脂であれば、平均分子量が小さい程、水溶性樹脂（Ａ）の重量減少率が高い。
レーザー光を照射された際の分解性と、成膜性との両立の観点から、水溶性樹脂（Ａ）の重量平均分子量は、１５，０００以上３００，０００以下が好ましく、２０，０００以上２００，０００以下がより好ましい。
水溶性樹脂（Ａ）の種類の具体例としては、ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエチレンオキサイド、ポリグリセリン、及び水溶性ナイロン等を挙げることができる。
ビニル系樹脂としては、ビニル基を有する単量体の単独重合体、又は共重合体であって、水溶性の樹脂であれば特に限定されない。ビニル系樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール（酢酸ビニル共重合体も含む）、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリ（Ｎ－アルキルアクリルアミド）、ポリアリルアミン、ポリ（Ｎ－アルキルアリルアミン）、部分アミド化ポリアリルアミン、ポリ（ジアリルアミン）、アリルアミン・ジアリルアミン共重合体、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコールポリアクリル酸ブロック共重合体、及びポリビニルアルコールポリアクリル酸エステルブロック共重合体が挙げられる。
セルロース系樹脂としては、水溶性のセルロース誘導体であれば特に限定されない。セルロース系樹脂としては、メチルセルロース、エチルセルロース、及びヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。
これらは、１種単独で使用することもできるし、２種以上を組み合わせて使用することもできる。
上記の水溶性樹脂（Ａ）の具体例の中では、保護膜の熱ダレによる加工溝の形状悪化等が生じにくいことから、ビニル系樹脂、及びセルロース系樹脂が好ましく、ポリビニルピロリドン、及びヒドロキシプロピルセルロースがより好ましい。
半導体ウエハー表面に形成される保護膜は、通常、プラズマダイシング加工後に水洗によって除去される。このため、保護膜の水洗性の点から、半導体ウエハー表面との親和性の低い水溶性樹脂が好ましい。半導体ウエハー表面との親和性の低い水溶性樹脂としては、極性基としてエーテル結合、水酸基、アミド結合のみを有する樹脂、例えばポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、及びヒドロキシプロピルセルロースが好ましい。
保護膜に対してレーザー光を照射して加工溝を形成する際の開口不良や、保護膜の熱ダレによる加工溝の形状悪化等が生じにくいことから、保護膜形成剤における、水溶性樹脂（Ａ）の質量と、吸光剤（Ｂ）の質量との総量に対する、水溶性樹脂（Ａ）の質量の比率は、６０質量％以上９９質量％以下が好ましく、８０質量％以上９５質量％以下がより好ましい。
＜吸光剤（Ｂ）＞
保護膜形成剤は、保護膜にレーザー光のエネルギーを効率よく吸収させ、保護膜の熱分解を促進させる目的で、吸光剤（Ｂ）を含む。
吸光剤（Ｂ）としては、従来より、半導体ウエハーのダイシング加工において、レーザー光が照射される保護膜に配合されており、レーザー光の吸収能を有する材料であれば特に限定されない。
吸光剤（Ｂ）としては、例えば、水溶性染料、水溶性色素、及び水溶性紫外線吸収剤等を使用することができる。これらはいずれも水溶性であり、保護膜中に均一に存在させる上で有利である。また、これらは、半導体ウエハー表面に対して高い親和性を示す。このため、これらの吸光剤（Ｂ）を含む保護膜形成剤を用いると、半導体ウエハー表面に対して接着性の高い保護膜を形成しやすい。
水溶性の吸光剤（Ｂ）を用いる場合、保護膜形成剤の保存安定性が高く、保護膜形成剤の保存中に、保護膜形成剤の相分離や吸光剤（Ｂ）の沈降等の不都合を生じることがないため、保護膜形成剤の良好な塗布性を長期間維持しやすい点でも有利である。
なお、顔料等の水不溶性の吸光剤を用いることもできる。水不溶性の吸光剤を用いる場合、保護膜形成剤の使用に致命的な支障が生じるわけではないが、保護膜のレーザー吸収能にばらつきが生じたり、保存安定性や塗布性に優れる保護膜形成剤を得にくかったり、均一な厚みの保護膜を形成しにくかったりする場合がある。
水溶性染料の具体例としては、モノアゾ染料、ポリアゾ染料、金属錯塩アゾ染料、ピラゾロンアゾ染料、スチルベンアゾ染料、チアゾールアゾ染料等のアゾ染料；アントラキノン誘導体、アントロン誘導体等のアントラキノン染料；インジゴイド誘導体、チオインジゴイド誘導体等のインジゴイド染料；フタロシアニン染料；ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料、アクリジン染料等のカルボニウム染料；アジン染料、オキサジン染料、チアジン染料等ノキノンイミン染料；シアニン染料、アゾメチン染料等のメチン染料；キノリン染料；ニトロソ染料；ベンゾキノン及びナフトキノン染料；ナフタルイミド染料；ペリノン染料；並びにその他の染料等の中より、水溶性の染料が選択される。
水溶性の色素としては、例えば食用赤色２号、食用赤色４０号、食用赤色１０２号、食用赤色１０４号、食用赤色１０５号、食用赤色１０６号、食用黄色ＮＹ、食用黄色４号タートラジン、食用黄色５号、食用黄色５号サンセットエローＦＣＦ、食用オレンジ色ＡＭ、食用朱色Ｎｏ．１、食用朱色Ｎｏ．４、食用朱色Ｎｏ．１０１、食用青色１号、食用青色２号、食用緑色３号、食用メロン色Ｂ、及び食用タマゴ色Ｎｏ．３等の食品添加用色素が、環境負荷が低い点等から好適である。
水溶性紫外線吸収剤としては、例えば４，４’－ジカルボキシベンゾフェノン、ベンゾフェノン－４－カルボン酸、２－カルボキシアントラキノン、１，２－ナフタリンジカルボン酸、１，８－ナフタリンジカルボン酸、２，３－ナフタリンジカルボン酸、２，６－ナフタリンジカルボン酸、２，７－ナフタリンジカルボン酸、４－アミノ桂皮酸、３－アミノ桂皮酸、２－アミノ桂皮酸、シナピン酸（３，５－ジメトキシ－４－ヒドロキシ桂皮酸）、フェルラ酸、カフェイン酸、ビフェニル－４－スルホン酸、２，６－アントラキノンジスルホン酸、２，７－アントラキノンジスルホン酸、クルクミン、及びテトラヒドロキシベンゾフェノン等の有機酸類；これらの有機酸類のソーダ塩、カリウム塩、アンモニウム塩、及び第４級アンモニウム塩；ＥＡＢ－Ｆ（４，４’－ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン）等の水溶性アミン類を挙げることができる。
これらの中でも、４－アミノ桂皮酸、３－アミノ桂皮酸、２－アミノ桂皮酸、及びフェルラ酸が好ましく、４－アミノ桂皮酸、及びフェルラ酸がより好ましく、４－アミノ桂皮酸が特に好ましい。
保護膜に対してレーザー光を照射して加工溝を形成する際の開口不良や、保護膜の熱ダレによる加工溝の形状悪化等が生じにくいことから、保護膜形成剤における、水溶性樹脂（Ａ）の質量と、吸光剤（Ｂ）の質量との総量に対する、吸光剤（Ｂ）の質量の比率は、１質量％以上４０質量％以下が好ましく、５質量％以上２０質量％以下がより好ましい。
＜その他の添加剤＞
保護膜形成剤は、水溶性樹脂（Ａ）、及び吸光剤（Ｂ）以外にも、本発明の目的を阻害しない限りにおいて、他の配合剤を含んでいてもよい。他の配合剤としては、例えば、防腐剤、及び界面活性剤等を用いることができる。
防腐剤としては、安息香酸、ブチルパラベン、エチルパラベン、メチルパラベン、プロピルパラベン、安息香酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、ベンジルアルコール、塩化セチルピリジニウム、クロロブタノール、フェノール、フェニルエチルアルコール、２－フェノキシエタノール、硝酸フェニル第二水銀、チメロサール、メタクレゾール、ラウリルジメチルアミンオキサイド又はそれらの組み合わせを使用することができる。
保護膜形成剤の防腐の点だけでなく、半導体ウエハー洗浄後の廃液の処理の負荷低減の点からも、防腐剤を使用することが好ましい。半導体ウエハーの洗浄のために大量の洗浄水が使用されるのが一般的である。しかし、前述の保護膜形成剤を用いるプロセスでは、保護膜形成剤に含まれる水溶性樹脂（Ａ）に起因する、廃液中での雑菌の繁殖が懸念される。そのため、前述の保護膜形成剤を用いるプロセスに由来する廃液は、保護膜形成剤を使用しないプロセスに由来する廃液とは別に処理されることが望ましい。しかし、保護膜形成剤に防腐剤を含有させる場合、水溶性樹脂（Ａ）に起因する雑菌の繁殖が抑制されるので、保護膜形成剤を使用するプロセスに由来する廃液と、保護膜形成剤を使用しないプロセスに由来する廃液とを、同様に処理し得る。このため、廃水処理工程の負荷を減らすことができる。
界面活性剤は、例えば、保護膜形成剤製造時の消泡性、保護膜形成剤の安定性、及び保護膜形成剤の塗布性等を高めるために使用される。特に保護膜形成剤製造時の消泡性の点で界面活性剤を使用することが好ましい。
一般に保護膜は保護膜形成剤をスピンコートすることにより形成される。しかし、保護膜を形成する際に気泡に起因する凹凸が発生する場合がある。このような凹凸の発生を抑制するために、界面活性剤等の消泡剤を使用することが好ましい。
界面活性剤としては、水溶性の界面活性剤が好ましく使用できる。界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、及び両性界面活性剤のいずれも使用することができる。界面活性剤は、シリコーン系であってもよい。洗浄性の点からノニオン系界面活性剤が好ましい。
＜溶媒（Ｓ）＞
保護膜形成剤は、通常、水溶性樹脂（Ａ）や吸光剤（Ｂ）を溶解させるために、溶媒（Ｓ）を含む。溶媒（Ｓ）としては、通常、水が使用される。
保護膜形成剤は、本発明の目的を阻害しない範囲で、溶媒（Ｓ）として、水とともに、有機溶剤を含んでいてもよい。
保護膜形成剤が含み得る有機溶剤の例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、アルキレングリコール、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート等が挙げられる。
アルキレングリコールとしては、エチレングリコール、及びプロピレングリコール等が挙げられる。アルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、及びプロピレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテートとしては、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及びプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等が挙げられる。
保護膜形成剤は、２種以上の有機溶剤を組み合わせて含んでいてもよい。
保護膜形成剤が、溶媒（Ｓ）として、水と、有機溶剤とを含む場合、溶媒（Ｓ）における有機溶媒の濃度は、例えば、５０質量％以下であってよく、３０質量％以下であってよく、２０質量％いかであってよい。
保護膜形成剤の固形分濃度は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。固形分濃度は、例えば、５質量％以上６０質量％以下が好ましく、１０質量％以上５０質量％以下がより好ましい。
≪半導体チップの製造方法≫
半導体チップの製造方法は、プラズマダイシングにより半導体ウエハーを切断することを含む方法である。
より具体的には、半導体チップの製造方法は、
半導体ウエハー上に、前述の保護膜形成剤を塗布して保護膜を形成することと、
半導体ウエハー上における保護膜を含む１以上の層の所定の位置にレーザー光を照射し、半導体ウエハーの表面が露出し、且つ半導体チップの形状に応じたパターンの加工溝を形成することと、
保護膜と、加工溝とを備える半導体ウエハーにプラズマを照射して、半導体ウエハーにおける加工溝の位置を切断することと、
を含む方法である。
以下、保護膜を形成することについて「保護膜形成工程」とも記し、加工溝を形成することについて「加工溝形成工程」とも記し、半導体ウエハーにおけるストリートの位置を切断することを「切断工程」とも記す。
＜保護膜形成工程＞
保護膜形成工程では、半導体ウエハー上に、前述の保護膜形成剤を塗布して保護膜が形成される。
半導体ウエハーの加工面の形状は、半導体ウエハーに対して所望する加工を施すことができる限りにおいて特に限定されない。典型的には、半導体ウエハーの加工面は、多数の凹凸を有している。そして、ストリートに相当する領域に凹部が形成されている。
半導体ウエハーの加工面では、半導体チップに相当する複数の領域が、ストリートによって区画される。
加工後の水洗による保護膜の除去が容易であることや、プラズマ照射に対する保護膜の十分な耐久性の点で、保護膜の膜厚は、典型的には、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。３０μｍ以上１００μｍ以下がさらに好ましい。
以下に、図面を参照しつつ、格子状のストリートで区画された複数の半導体チップを備える半導体ウエハーに対して、前述の保護膜形成剤を用いてダイシング加工を行う半導体チップの製造方法について、半導体チップの製造方法の好ましい一態様として説明する。
図１には、加工対象の半導体ウエハーの斜視図が示される。図２には、図１に示される半導体ウエハーの要部拡大断面図が示される。図１及び図２に示される半導体ウエハー２では、シリコン等の半導体基板２０の表面２０ａ上に、絶縁膜と回路とを形成する機能膜が積層された積層体２１が設けられている。積層体２１においては、複数のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップ２２がマトリックス状に形成されている。
ここで、半導体チップ２２の、形状、及びサイズは特に限定されず、半導体チップ２２の設計に応じて、適宜設定され得る。
各半導体チップ２２は、格子状に形成されたストリート２３によって区画されている。なお、図示される実施形態においては、積層体２１として使用される絶縁膜は、ＳｉＯ２膜、又は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（Ｌｏｗ－ｋ膜）からなる。
上記の積層体２１の表面が、加工面である表面２ａに該当する。上記の表面２ａ上に、前述した保護膜形成剤を用いて、保護膜が形成される。
保護膜形成工程では、例えば、スピンコーターによって半導体ウエハー２の表面２ａに保護膜形成材を塗布して保護膜が形成される。なお、保護膜形成剤の塗布方法は、所望する膜厚の保護膜を形成できる限り特に限定されない。
次いで、表面２ａを被覆する液状の保護膜形成材を乾燥させる。これによって、図３に示されるように半導体ウエハー２上の表面２ａに、保護膜２４が形成される。
このようにして半導体ウエハー２の表面２ａに保護膜２４が形成された後、半導体ウエハー２の裏面に、図４に示されるように、環状のフレーム５に装着された保護テープ６が貼着される。
＜加工溝形成工程＞
加工溝形成工程では、半導体ウエハー２上における保護膜２４を含む１以上の層の所定の位置にレーザー光を照射し、半導体基板２０の表面２０ａが露出し、且つ半導体チップ２２の形状に応じたパターンの加工溝が形成される。
具体的には、半導体ウエハー２上の表面２ａ（ストリート２３）に、保護膜２４を通してレーザー光が照射される。このレーザー光の照射は、図５に示されるようにレーザー光照射手段７２を用いて実施される。
レーザーは強度の点から波長１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である紫外線レーザーが好ましい。また、波長２６６ｎｍ、３５５ｎｍ等のＹＶＯ４レーザー、及びＹＡＧレーザーが好ましい。
加工溝形成工程における上記レーザー光照射は、例えば以下の加工条件で行われる。なお、集光スポット径は加工溝２５の幅を勘案して、適宜選択される。
レーザー光の光源 ：ＹＶＯ４レーザー又はＹＡＧレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下
出力 ：０．３Ｗ以上４．０Ｗ以下
加工送り速度 ：１ｍｍ／秒以上８００ｍｍ／秒以下
上述した加工溝形成工程を実施することにより、図６に示されるように、半導体ウエハー２におけるストリート２３を備える積層体２１において、ストリート２３に沿って加工溝２５が形成される。
上述したように所定のストリート２３に沿ってレーザー光の照射を実行したら、チャックテーブル７１に保持されている半導体ウエハー２を矢印Ｙで示す方向にストリートの間隔だけ割り出し移動し、再びレーザー光の照射を遂行する。
このようにして所定方向に延在する全てのストリート２３についてレーザー光の照射と割り出し移動とを遂行した後、チャックテーブル７１に保持されている半導体ウエハー２を９０度回動させて、上記所定方向に対して直角に延びる各ストリート２３に沿って、上記と同様にレーザー光の照射と割り出し移動とを実行する。このようにして、半導体ウエハー２上の積層体２１に形成されている全てのストリート２３に沿って、加工溝２５を形成することができる。
＜切断工程＞
切断工程では、図７に示されるように、保護膜２４と、加工溝２５とを備える半導体ウエハー２にプラズマを照射される。そうすることにより、図８に示されるように半導体ウエハー２における加工溝２５の位置が切断される。
具体的には、保護膜２４で被覆された半導体ウエハー２において、上記の通り、加工溝２５を形成した後、保護膜２４と、加工溝２５から露出する半導体基板２０の表面２０ａとに対して、プラズマ照射を行うことにより、半導体ウエハー２が、半導体チップ２２の形状に従って切断され、半導体ウエハー２が半導体チップ２２に分割される。
プラズマ照射条件については、加工溝２５の位置における半導体ウエハー２の切断を良好に行うことができれば特に限定されない。プラズマ照射条件は、半導体ウエハー２の材質やプラズマ種等を勘案して、半導体基板に対するプラズマエッチングの一般的な条件の範囲内で適宜設定される
プラズマ照射においてプラズマを生成させるために用いられるガスとしては、半導体ウエハー２の材質に応じて適宜選択される。典型的には、プラズマの生成にはＳＦ６ガスが使用される。
また、所謂ＢＯＳＣＨプロセスに従い、Ｃ４Ｆ６又はＣ４Ｆ８ガス等の供給による側壁保護と、プラズマ照射による半導体ウエハー２のエッチングとを交互に行うことにより、半導体ウエハー２の切断を行ってもよい。ＢＯＳＣＨプロセスによれば、高アスペクト比でのエッチングが可能であり、半導体ウエハー２が厚い場合でも、半導体ウエハー２の切断が容易である。
次に、図９に示されるように、半導体チップ２２の表面を被覆する保護膜２４が除去される。上述したように保護膜２４は、水溶性樹脂（Ａ）を含む保護膜形成剤を用いて形成されているので、水（或いは温水）によって保護膜２４を洗い流すことができる。
以上、半導体ウエハーのプラズマダイシングによる半導体チップの製造方法を実施形態に基づいて説明した。本発明にかかる保護膜形成剤と、半導体チップの製造方法とは、半導体ウエハーを、プラズマダイシングにより分割して半導体チップを製造する方法であれば、種々の半導体チップの製造方法に対して適用することができる。
以下、実施例、及び比較例により、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例になんら限定されない。
＜水溶性樹脂（Ａ）＞
実施例、及び比較例において、下記のＷＳＲ１～ＷＳＲ５を水溶性樹脂として用いた。表１に、下記の方法で測定された、熱重量測定において、５００℃又は３５０℃まで昇温した場合の各水溶性樹脂の重量減少率を記す。
熱重量測定は、ＴＧ／ＤＴＡ装置（示差熱－熱重量同時測定装置、（株）日立ハイテクサイエンス製、ＴＧ／ＤＴＡ６２００Ｒ）を用いて、以下の条件で行った。
測定温度：４０℃～５００℃
昇温速度：１０℃／分
雰囲気：空気（流量２００ＮｍＬ／分）
ＷＳＲ１：ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ－ＳＳＬ（日本曹達製））
ＷＳＲ２：ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ－ＳＬ（日本曹達製））
ＷＳＲ３：ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ Ｋ１５（東京化成製））
ＷＳＲ４：水溶性ナイロン（ＡＱナイロンＡ－９０（東レ製））
ＷＳＲ５：ポリビニルピロリドン（ピッツコールＫ－９０（第一工業製薬製））
＜吸光剤（Ｂ）＞
実施例、及び比較例において、下記のＬＢ１、及びＬＢ２を吸光剤として用いた。
ＬＡ１：フェルラ酸
ＬＡ２：４－アミノ桂皮酸
＜有機溶剤＞
実施例及び比較例において、溶媒（Ｓ）中の有機溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）を用いた。
〔実施例１～１２、及び比較例１～３〕
表１に記載の種類の水溶性樹脂（Ａ）と、表１に記載の種類の数光剤（Ｂ）とを、表１に記載の固形分濃度となるように、表１に記載の組成の溶媒（Ｓ）に均一に溶解させて、各実施例、及び各比較例の保護膜形成剤を得た。
得られた保護膜形成剤を用いて、以下の方法に従って、保護膜に対するレーザー加工を行い、保護膜の所望する位置に、所望する形状のライン状の加工溝を形成できたか否かを確認した。
まず、Ｓｉ基板上にスピンコート法によって保護膜形成剤を塗布した。塗布後に塗布膜を７０℃で５分間乾燥させて、膜厚３０μｍの保護膜が形成された。
次いで、保護膜に、以下の条件でレーザー加工を行い、保護膜を除去して加工溝を形成した。
＜レーザー加工条件＞
レーザー波長：３３５ｎｍ
デフォーカス：－０．４μｍ
出力：０．３Ｗ
パルス周波数：１００ｋＨｚ
加工速度：１００ｍｍ／ｓ
パス数：３
形成された加工溝を顕微鏡により観察し、以下の基準に従い加工溝形成の評価を行った。
○：溝の底の基板表面が完全に露出した
×：溝の底の基板表面が完全に露出できていない（残渣が残っている）
上記の試験の結果、熱重量測定において、５００℃まで昇温した場合の重量減少率が８０重量％以上である水溶性樹脂を用いた各実施例の保護膜形成剤を用いる場合、保護膜の所望する位置に、所望する形状のライン状の加工溝を形成できた。
他方、熱重量測定において、５００℃まで昇温した場合の重量減少率が８０重量％未満である水溶性樹脂を用いた各比較例の保護膜形成剤を用いる場合、保護膜の所望する位置に、所望する形状のライン状の加工溝を形成できなかった。
また、実施例３、実施例１１、及び実施例１２の保護膜形成剤を用いる場合、やや開口部の形状が悪化していた。
Figure 0007017648000001
２ ：半導体ウエハー
２０ ：基板
２１ ：積層体
２２ ：半導体チップ
２３ ：ストリート
２４ ：保護膜
２５ ：レーザー加工溝
２６ ：切削溝
３ ：スピンコーター
５ ：環状のフレーム
６ ：保護テープ
７ ：レーザー加工装置
７１ ：レーザー加工装置のチャックテーブル
７２ ：レーザー光照射手段

Claims (12)

  1. 水溶性樹脂（Ａ）と、吸光剤（Ｂ）と、溶媒（Ｓ）とを含み、
    前記水溶性樹脂（Ａ）の熱重量測定において、５００℃まで昇温した場合の重量減少率が８０重量％以上であり、
    半導体ウエハーの表面にダイシング用の保護膜を形成するために用いられる、ダイシング用保護膜形成剤である、保護膜形成剤（ただし、光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物を除く）。
  2. 水溶性樹脂（Ａ）と、吸光剤（Ｂ）と、溶媒（Ｓ）とを含み、
    前記水溶性樹脂（Ａ）の熱重量測定において、５００℃まで昇温した場合の重量減少率が８０重量％以上であり、
    半導体ウエハーの表面にダイシング用の保護膜を形成するために用いられる、ダイシング用保護膜形成剤である、保護膜形成剤（ただし、光重合性モノマーを含む感光性樹脂組成物を除く）。
  3. 前記水溶性樹脂（Ａ）の質量と、前記吸光剤（Ｂ）の質量との総量に対する、前記吸光剤（Ｂ）の質量の比率が、１質量％以上４０質量％以下である、請求項１又は２に記載の保護膜形成剤。
  4. 前記水溶性樹脂（Ａ）の質量と、前記吸光剤（Ｂ）の質量との総量に対する、前記吸光剤（Ｂ）の質量の比率が、５質量％以上２０質量％以下である、請求項３に記載の保護膜形成剤。
  5. 前記水溶性樹脂（Ａ）の熱重量測定において、３５０℃まで昇温した場合の重量減少率が１０重量％以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載の保護膜形成剤。
  6. 前記水溶性樹脂（Ａ）が、ビニル系樹脂、及びセルロース系樹脂からなる群より選択される１種以上である、請求項１～５のいずれか１項に記載の保護膜形成剤。
  7. 膜厚が５μｍ以上５０μｍ以下である保護膜の形成に用いられる、請求項１～６のいずれか１項に記載の保護膜形成剤。
  8. 前記半導体ウエハー上に、請求項１～７のいずれか１項に記載の保護膜形成剤を塗布して保護膜を形成することと、
    前記半導体ウエハー上における前記保護膜を含む１以上の層の所定の位置にレーザー光を照射し、前記半導体ウエハーの表面が露出し、且つ半導体チップの形状に応じたパターンの加工溝を形成することと、
    を含む、加工溝の形成方法。
  9. 半導体ウエハーを切断する、半導体チップの製造方法であって、
    前記半導体ウエハー上に、請求項１～７のいずれか１項に記載の保護膜形成剤を塗布して保護膜を形成することと、
    前記半導体ウエハー上における前記保護膜を含む１以上の層の所定の位置にレーザー光を照射し、前記半導体ウエハーの表面が露出し、且つ半導体チップの形状に応じたパターンの加工溝を形成することと、
    前記半導体ウエハーにおける前記加工溝の位置を切断することと、
    を含む、半導体チップの製造方法。
  10. 前記保護膜の膜厚が、５μｍ以上５０μｍ以下である、請求項９に記載の半導体チップの製造方法。
  11. 半導体ウエハー上に、保護膜形成剤を塗布して保護膜を形成することと、
    前記半導体ウエハー上における前記保護膜を含む１以上の層の所定の位置にレーザー光を照射し、水溶性樹脂（Ａ）を分解することにより、前記半導体ウエハーの表面が露出し、且つ半導体チップの形状に応じたパターンの加工溝を形成することと、
    を含み、
    前記保護膜形成剤が、水溶性樹脂（Ａ）と、吸光剤（Ｂ）と、溶媒（Ｓ）とを含み、
    前記水溶性樹脂（Ａ）の熱重量測定において、５００℃まで昇温した場合の重量減少率が８０重量％以上である、加工溝の形成方法。
  12. 半導体ウエハーを切断する、半導体チップの製造方法であって、
    前記半導体ウエハー上に、保護膜形成剤を塗布して保護膜を形成することと、
    前記半導体ウエハー上における前記保護膜を含む１以上の層の所定の位置にレーザー光を照射し、水溶性樹脂（Ａ）を分解することにより、前記半導体ウエハーの表面が露出し、且つ半導体チップの形状に応じたパターンの加工溝を形成することと、
    前記半導体ウエハーにおける前記加工溝の位置を切断することと、
    を含み、
    前記保護膜形成剤が、水溶性樹脂（Ａ）と、吸光剤（Ｂ）と、溶媒（Ｓ）とを含み、
    前記水溶性樹脂（Ａ）の熱重量測定において、５００℃まで昇温した場合の重量減少率が８０重量％以上である、半導体チップの製造方法。
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