JP7066263B2 - 加工方法、エッチング装置、及びレーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工方法、エッチング装置、及びレーザ加工装置に関する。

半導体デバイスを搭載したＩＣチップ等のデバイスチップには、近年、デバイスに使用される配線層間の層間絶縁膜等として、誘電率の低いいわゆるＬｏｗ－ｋ材料が使用される。層間絶縁膜にＬｏｗ－ｋ膜を使用すると、配線層間に形成される寄生容量を低減でき、デバイスチップの処理能力等を向上できる。Ｌｏｗ－ｋ膜としては、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＢ（ボロシリケートガラス）等の無機物系の膜やポリイミド系、パラキシリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜が知られている。

デバイスチップは、例えば、円板状のシリコン基板の表面に配線層や層間絶縁膜等の機能層を積層してデバイスを形成し、各デバイスを区画するように設定された複数のストリートと呼ばれる分割予定ラインに沿って該シリコン基板を分割することで形成される。シリコン基板の分割は、例えば、円環状の切削ブレードで該ストリートに沿ってシリコン基板を切削することで実施される。

しかし、Ｌｏｗ－ｋ膜は非常に脆い膜であることから、Ｌｏｗ－ｋ膜が形成されたシリコン基板を切削ブレードにより切削すると、Ｌｏｗ－ｋ膜がシリコン基板から剥離し、剥離がデバイスに達して該デバイスに損傷が生じてしまう。そこで、レーザビームの照射によるアブレーション加工により部分的に機能層を除去し、該ストリートに沿って機能層の厚さよりも深い加工溝を形成し、その後、該ストリートに沿って切削ブレードにより切削する被加工物の分割方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００５－６４２３０号公報

しかし、アブレーション加工により加工溝を形成すると、該加工溝の底部がシリコン基板に達し、露出したシリコン基板の表面に微小な加工痕が生じてしまう。そのため、シリコン基板が分割されて形成されるデバイスチップに加工痕が残り、該加工痕によりデバイスチップの抗折強度が低下するとの問題があった。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物に生じた加工痕を除去できる加工方法、エッチング装置、及びレーザ加工装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、シリコン基板と、該シリコン基板上に形成された機能層と、を有し、表面に設定された交差する複数のストリートによって区画される各領域に該機能層を含むデバイスが形成され、フレームに張られたテープが裏面に貼着されてフレームユニットの状態となった被加工物の加工方法であって、該機能層に対して吸収性を有する波長のレーザビームを該被加工物の該表面側から該ストリートに沿って照射して該機能層を除去し、該ストリートに沿って該シリコン基板を露出させるレーザ加工ステップと、該レーザ加工ステップの後、該被加工物をエッチングチャンバに収容する収容ステップと、該収容ステップの後、該被加工物の該表面に２フッ化キセノンガスを供給し、該ストリートに沿って露出した該シリコン基板の表面をエッチングして除去するエッチングステップと、を備え、該エッチングチャンバは、下方に開口を有する凹形状のチャンバ蓋と、該チャンバ蓋の下方に配設された保持テーブルと、を備え、該保持テーブルは、該フレームユニットの径よりも大きな径の載置面を備え、該チャンバ蓋の該開口の径は、該被加工物の径よりも大きく、該チャンバ蓋の外径は、該フレームの内径よりも小さく、該収容ステップでは、該保持テーブルの中心及び該チャンバ蓋の中心に該フレームユニットの中心が重なるように該保持テーブルの上に該被加工物を載せ、該チャンバ蓋を下降させて該フレームユニットを構成する該テープに接触させ、該チャンバ蓋と該保持テーブルとに囲まれ密閉された領域を形成することで該被加工物を該エッチングチャンバに収容することを特徴とする被加工物の加工方法が提供される。

好ましくは、該機能層には銅が含まれており、該レーザ加工ステップでは、レーザビームの照射により該機能層から銅を含む加工屑が発生し、該エッチングステップでは、該加工屑に含まれる該銅の表面を該２フッ化キセノンガスによってフッ化させる。

また、本発明の他の一態様によれば、シリコン基板と、該シリコン基板上に形成された機能層と、を有し、表面に設定された交差する複数のストリートによって区画される各領域に該機能層を含むデバイスが形成され、フレームに張られたテープが裏面に貼着されてフレームユニットの状態となっており、該機能層に対して吸収性を有する波長のレーザビームが照射され、該ストリートに沿って該機能層が除去されて該シリコン基板が露出した被加工物をエッチングするエッチング装置であって、該被加工物を収容するエッチングチャンバと、該エッチングチャンバ内の雰囲気を排気する排気ユニットと、該エッチングチャンバ内に２フッ化キセノンガスを供給するガス供給ユニットと、を備え、該エッチングチャンバは、下方に開口を有する凹形状のチャンバ蓋と、該チャンバ蓋の下方に配設された保持テーブルと、を備え、該保持テーブルは、該フレームユニットの径よりも大きな径の載置面を備え、該チャンバ蓋の該開口の径は、該被加工物の径よりも大きく、該チャンバ蓋の外径は、該フレームの内径よりも小さく、該保持テーブルの中心及び該チャンバ蓋の中心に該フレームユニットの中心が重なるように該保持テーブルの上に該被加工物を載せ、該チャンバ蓋を下降させて該フレームユニットを構成する該テープに接触させ、該チャンバ蓋と該保持テーブルとに囲まれ密閉された領域を形成することで該被加工物を該エッチングチャンバに収容することを特徴とするエッチング装置が提供される。

本発明のさらに他の一態様によれば、シリコン基板と、該シリコン基板上に形成された機能層と、を有し、表面に設定された交差する複数のストリートによって区画される各領域に該機能層を含むデバイスが形成され、フレームに張られたテープが裏面に貼着されてフレームユニットの状態となった被加工物をレーザ加工するレーザ加工装置であって、該被加工物を保持するチャックテーブルと、該機能層に対して吸収性を有する波長のレーザビームを該チャックテーブルに保持された該被加工物の該表面側から該ストリートに沿って照射することで該機能層を除去し、該ストリートに沿って該シリコン基板を露出させるレーザビーム照射ユニットと、該被加工物に２フッ化キセノンガスを供給し、該ストリートに沿って露出した該シリコン基板の表面をエッチングするエッチングユニットと、を備え、該エッチングユニットは、該被加工物を収容するエッチングチャンバと、該エッチングチャンバ内の雰囲気を排気する排気ユニットと、該エッチングチャンバ内に２フッ化キセノンガスを供給するガス供給ユニットと、を備え、該エッチングチャンバは、下方に開口を有する凹形状のチャンバ蓋と、該チャンバ蓋の下方に配設された保持テーブルと、を備え、該保持テーブルは、該フレームユニットの径よりも大きな径の載置面を備え、該チャンバ蓋の該開口の径は、該被加工物の径よりも大きく、該チャンバ蓋の外径は、該フレームの内径よりも小さく、該保持テーブルの中心及び該チャンバ蓋の中心に該フレームユニットの中心が重なるように該保持テーブルの上に該被加工物を載せ、該チャンバ蓋を下降させて該フレームユニットを構成する該テープに接触させ、該チャンバ蓋と該保持テーブルとに囲まれ密閉された領域を形成することで該被加工物を該エッチングチャンバに収容することを特徴とするレーザ加工装置が提供される。

本発明の一態様によると、機能層が形成されたシリコン基板の表面にストリートに沿ってレーザビームが照射されて該機能層が除去される。そして、該ストリートに沿ってシリコン基板が露出した被加工物をエッチングチャンバに収容し、被加工物に２フッ化キセノンガスを供給する。すると、露出したシリコン基板の加工痕を含む表面がエッチングされて除去される。そのため、ストリートに沿って被加工物を分割することで形成されるデバイスチップに加工痕が残らず、デバイスチップの強度が増大する。

被加工物のエッチングに用いられる２フッ化キセノンガスは、被加工物のエッチングに際しプラズマ化の必要がない。したがって、エッチングを実施するエッチング装置は、プラズマ化のための構成を搭載している必要がなく、容易にレーザ加工装置に該エッチング装置を搭載できる。エッチング装置を搭載したレーザ加工装置を使用すると、レーザ加工ステップの実施後に速やかにエッチングステップを実施できる。

したがって、本発明により、被加工物に生じた加工痕を除去できる加工方法、エッチング装置、及びレーザ加工装置が提供される。

被加工物を模式的に示す斜視図である。 レーザ加工装置を模式的に示す側面図である。 図３（Ａ）は、被加工物に水溶性の液状樹脂を塗布する様子を模式的に示す断面図であり、図３（Ｂ）は、レーザ加工ステップを模式的に示す断面図である。 図４（Ａ）は、レーザビームが照射される被加工物を拡大して模式的に示す断面図であり、図４（Ｂ）は、レーザ加工ステップ後の被加工物を拡大して模式的に示す断面図である。 図５（Ａ）は、収容ステップを模式的に示す断面図であり、図５（Ｂ）は、エッチングチャンバの排気の様子を模式的に示す断面図である。 図６（Ａ）は、エッチングステップを模式的に示す断面図であり、図６（Ｂ）は、エッチングチャンバの排気の様子を模式的に示す断面図である。 図７（Ａ）は、エッチングステップを実施している際の被加工物を拡大して模式的に示す断面図であり、図７（Ｂ）は、エッチングステップ後の被加工物を拡大して模式的に示す断面図である。 図８（Ａ）は、エッチングチャンバから被加工物を取り出す様子を模式的に示す断面図であり、図８（Ｂ）は、エッチング装置の一例を模式的に示す断面図である。 図９（Ａ）は、被加工物の洗浄を模式的に示す断面図であり、図９（Ｂ）は、洗浄後の被加工物を拡大して模式的に示す断面図である。

まず、本実施形態に係る加工方法の被加工物について説明する。図１は、被加工物１を模式的に示す斜視図である。被加工物１は、シリコン基板１ｃと、該シリコン基板１ｃ上に形成された機能層３と、を含む。被加工物１の表面１ａには、交差する複数のストリート５と呼ばれる分割予定ラインが設定され、該ストリート５によって区画された各領域にはＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイス７が形成される。最終的に、被加工物１がストリート５に沿って分割されることで、個々のデバイスチップが形成される。

被加工物１の裏面には、金属製のフレーム１１に張られたテープ９が貼着される。被加工物１は、テープ９及びフレーム１１と一体となったフレームユニット１３の状態で搬送され、加工される。被加工物１が分割されて個々のデバイスチップが形成されるとき、該デバイスチップはテープ９により支持されるため飛散しない。

テープ９は、可撓性を有するフィルム状の基材と、該基材の一方の面に形成された糊層（接着剤層）と、を有する。例えば、基材にはＰＯ（ポリオレフィン）が用いられる。ＰＯよりも剛性の高いＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等が用いられても良い。また、糊層（接着剤層）には、例えば、シリコーンゴム、アクリル系材料、エポキシ系材料等が用いられる。

デバイス７は、複数層の配線層と、各配線層間を絶縁する層間絶縁膜と、を含む機能層３を有する。近年、配線層間に形成される寄生容量を低減するために、層間絶縁膜等に誘電率の低いいわゆるＬｏｗ－ｋ膜が使用される。Ｌｏｗ－ｋ膜としては、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＢ（ボロシリケートガラス）等の無機物系の膜やポリイミド系、パラキシリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜が知られている。

Ｌｏｗ－ｋ膜は非常に脆い膜であることから、Ｌｏｗ－ｋ膜を含む機能層３が表面に形成されたシリコン基板１ｃを切削ブレードにより切削すると、Ｌｏｗ－ｋ膜がシリコン基板１ｃから剥離し、剥離がデバイス７に達して該デバイス７に損傷が生じてしまう。そこで、切削ブレードで被加工物１を切削する前に、予めレーザ加工（アブレーション加工）によりストリート５に沿って機能層３を除去する。

しかし、レーザ加工を実施するとシリコン基板１ｃが露出し表面に微小な加工痕が生じてしまう。そのため、シリコン基板１ｃが分割されて形成されるデバイスチップに加工痕が残り、デバイスチップの抗折強度が低下するとの問題があった。

ところで、近年、デバイス７に含まれる半導体素子の高集積化の傾向が著しく、該デバイス７の消費電力の低減や、信号の伝送速度の向上のために、配線層に低抵抗な銅が使用される。

被加工物１には、デバイス７の検査等に用いられるＴＥＧ（Test Element Group）と呼ばれる試験用の回路が形成され、該ＴＥＧにも銅を含む配線層が使用される。ＴＥＧは、被加工物１の分割前にだけ使用される場合があり、この場合、被加工物１の分割により失われる領域に形成されていても問題はないため、例えば、ストリート５と重なる領域に形成される。そのため、レーザ加工によりストリート５に沿って加工溝を形成する際に、銅を含むＴＥＧにもレーザ加工が実施される。

銅を含むＴＥＧをレーザ加工すると銅を含んだ加工屑（デブリ）が発生し、加工によりストリート５に沿って露出したシリコン基板１ｃ上に一部の該加工屑が残留する。該加工屑に含まれる銅は徐々に空気中の水分と反応するため、加工屑が肥大化しデバイス７の形成領域に達する場合があり、問題となる。

そこで、本実施形態に係る被加工物の加工方法では、レーザ加工を実施した後、シリコン基板１ｃの露出した表面をエッチングするとともに、加工屑に含まれる銅の反応性を低下させる。図２は、該被加工物１の加工方法が実施されるレーザ加工装置２を模式的に示す斜視図である。図２を用いて、該レーザ加工装置２の構成について説明する。

レーザ加工装置２は、フレームユニット１３の状態の被加工物１を吸引保持するチャックテーブル１０と、該チャックテーブル１０の上方に配設されたレーザ加工ユニット３２と、を備える。

レーザ加工装置２は、基台４の上面の前角部に配設されたカセット載置台６を備える。カセット載置台６には、複数の被加工物１が収容されたカセット６ａが載せられる。また、レーザ加工装置２は、基台４の上方にフレームユニット１３の状態の被加工物１を搬送するための搬送装置８と、搬送レール８ａと、を備える。

レーザ加工装置２の基台４の上面には、Ｙ軸ガイドレール１４と、Ｙ軸移動プレート１６と、Ｙ軸ボールねじ１８と、Ｙ軸パルスモータ２０と、を備えるＹ軸移動機構（割り出し送り機構）１２が配設されている。基台４の上面には、Ｙ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール１４が設けられており、Ｙ軸ガイドレール１４にはＹ軸移動プレート１６がスライド可能に取り付けられている。

Ｙ軸移動プレート１６の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール１４に平行なＹ軸ボールねじ１８が螺合されている。Ｙ軸ボールねじ１８の一端には、Ｙ軸パルスモータ２０が連結されている。Ｙ軸パルスモータ２０によりＹ軸ボールねじ１８を回転させると、Ｙ軸移動プレート１６がＹ軸ガイドレール１４に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動プレート１６の上面には、Ｘ軸ガイドレール２４と、Ｘ軸移動プレート２６と、Ｘ軸ボールねじ２８と、Ｘ軸パルスモータ（不図示）と、を備えるＸ軸移動機構（加工送り機構）２２が配設されている。Ｘ軸移動プレート１６の上面には、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール２４が設けられており、Ｘ軸ガイドレール２４にはＸ軸移動プレート２６がスライド可能に取り付けられている。

Ｘ軸移動プレート２６の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール２４に平行なＸ軸ボールねじ２８が螺合されている。Ｘ軸ボールねじ２８の一端には、Ｘ軸パルスモータが連結されている。Ｘ軸パルスモータによりＸ軸ボールねじ２８を回転させると、Ｘ軸移動プレート２６がＸ軸ガイドレール２４に沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動プレート２６の上には、チャックテーブル１０が配設される。チャックテーブル１０は上面側に多孔質部材（不図示）を有する。多孔質部材の上面は、被加工物１を保持する保持面１０ａとなる。チャックテーブル１０は、保持面１０ａに垂直な軸の周りに回転可能である。

チャックテーブル１０は、多孔質部材に接続された吸引源（不図示）を有する。保持面１０ａ上にテープ９を介して被加工物１が載せられ、多孔質部材の孔を通して該被加工物１に対して吸引源により生じた負圧を作用させると、被加工物１はチャックテーブル１０に吸引保持される。また、チャックテーブル１０の周囲には、フレームユニット１３を構成するフレーム１１を固定するクランプ１０ｂが備えられている。

レーザ加工装置２の基台４の上面の後部には、レーザ加工ユニット３２を支持する支持部３０が配設されている。支持部３０の上部に配設されたレーザ加工ユニット３２は、チャックテーブル１０の上方に配設された加工ヘッド３４と、該加工ヘッド３４に隣接する位置に配設された撮像ユニット３６と、を備える。

レーザ加工ユニット３２は、被加工物１上に形成された機能層３に対して吸収性を有する波長のレーザビームをパルス発振し、チャックテーブル１０に保持された被加工物１に該レーザビームを集光させる機能を有する。撮像ユニット３６は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１を撮像する機能を有する。撮像ユニット３６を用いると、被加工物１のストリート５に沿ってレーザ加工（アブレーション加工）できるように加工ヘッド３４に対する被加工物１の位置を調整するアライメントを実施できる。

レーザ加工ユニット３２により被加工物１に照射されるレーザビームには、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ等を媒体とし発振される波長３５５ｎｍのレーザビームが用いられる。被加工物１のレーザ加工時には、例えば、パルス幅４０ｎｓ以下、周波数１００ｋＨｚ、出力２０Ｗ以下との条件でレーザビームが発振される。加工時には、被加工物１の加工送り速度７００ｍｍ／ｓ～１０００ｍｍ／ｓ、各ストリート５における照射回数３回～４回との条件で被加工物１に該レーザビームが照射される。

レーザ加工装置２は、基台４の上面のカセット載置台６に隣接する位置に保護膜塗布兼洗浄装置３８を備える。保護膜塗布兼洗浄装置３８は、加工前の被加工物１の上面に水溶性の液状樹脂を塗布して保護膜を形成する機能と、加工後の被加工物１を洗浄する機能と、を有する。保護膜塗布兼洗浄装置３８は、被加工物１が置かれるテーブル３８ａと、テーブル３８ａの上に載る被加工物１に流体を噴射するノズル３８ｂと、を備える。

テーブル３８ａは、被加工物１の載置面に垂直な方向に沿った軸の周りに回転できる。ノズル３８ｂは、テーブル３８ａの外側でＺ軸方向（垂直方向）に伸長する軸部と、軸部の上部から該Ｚ軸方向に垂直な水平方向に伸長する本体と、該本体の先端に配設されたＺ軸方向下方に向いた吐出口と、を有する。該吐出口は、該軸部が回転することでテーブル３８ａの上方で水平方向に移動できる。

ノズル３８ｂはパイプ状に形成されており、該軸部の下部に接続された供給源から供給された液体を該吐出口に送り、テーブル３８ａに保持された被加工物１に吐出口から該液体を吐出できる。ノズル３８ｂは、例えば、被加工物１の表面１ａを保護する保護膜の材料となる水溶性の液状樹脂、又は、該表面１ａを洗浄する洗浄液を被加工物１に吐出する。なお、ノズル３８ｂは、液体と、気体と、の混合流体を被加工物１に吐出してもよい。

被加工物１をストリート５に沿ってレーザ加工ユニット３２によりレーザ加工（アブレーション加工）すると、レーザ加工により除去される部分からデブリと呼ばれる加工屑が発生し、被加工物１上に飛散して表面１ａに付着してしまう。一度表面１ａに付着したデブリは、被加工物１を洗浄しても完全に除去するのは容易ではない。

そこで、保護膜塗布兼洗浄装置３８により被加工物１のレーザ加工を実施する前に表面１ａに水溶性の液状樹脂を供給し、保護膜として機能する水溶性樹脂膜を形成しておく。すると、デブリが被加工物１の表面１ａ上に飛散しても、レーザ加工により形成された加工溝以外では、該デブリは水溶性樹脂膜に付着するため該表面１ａには付着しない。

レーザ加工が実施された後、保護膜塗布兼洗浄装置３８により被加工物１の表面に洗浄液が供給され、被加工物１の表面側が洗浄されるが、この際、デブリは該水溶性樹脂膜ごと洗浄液により除去される。

また、レーザ加工装置２の基台４上の該保護膜塗布兼洗浄装置３８に隣接する位置には、エッチング装置４０が配設されている。エッチング装置４０は、エッチングチャンバ４２を備え、被加工物１をエッチングする際は、エッチングチャンバ４２に被加工物１が搬入される。エッチング装置４０は、さらに、エッチングチャンバ４２の内部を排気するための排気ユニット４４と、ガス供給源４６ａから２フッ化キセノンガスをエッチングチャンバ４２に供給するガス供給ユニット４６と、を備える。

レーザ加工装置２の基台４の前部には、表示装置と、入力装置と、を兼ねたタッチパネル付きディスプレイ４８が配設されている。該タッチパネル付きディスプレイ４８は、レーザ加工装置２の状態や、加工状況、加工条件等の様々な情報を表示する。また、レーザ加工装置２の使用者又は管理者等は該タッチパネル付きディスプレイ４８によりレーザ加工装置２に各種の指示等を入力する。

次に、本実施形態に係る被加工物１の加工方法の各ステップについて詳述する。まず、被加工物１の表面１ａ上に保護膜として機能する水溶性樹脂膜を形成する保護膜形成ステップを実施する。搬送レール８ａ及び搬送装置８等を使用して、カセット載置台６に載るカセット６ａから保護膜塗布兼洗浄装置３８のテーブル３８ａ上にフレームユニット１３の状態の被加工物１を搬送する。

次に、ノズル３８ｂの吐出口をテーブル３８ａの中央付近の上方に位置づけ、テーブル３８ａを回転させながら該吐出口から被加工物１の表面１ａに水溶性の液状樹脂を吐出させる。すなわち、スピンコート法により被加工物１の表面１ａに該液状樹脂を塗布する。

図３（Ａ）は、被加工物に水溶性の液状樹脂を塗布する様子を模式的に示す断面図である。図３（Ａ）に示す通り、被加工物１の表面１ａに該液状樹脂を塗布すると、保護膜として機能する水溶性樹脂膜１５が形成される。なお、図３（Ａ）に示す通り、テーブル３８ａはフレームユニット１３のフレーム１１を把持するクランプ３８ｃを備えてもよい。

次に、被加工物１のストリート５に沿ってレーザビームを照射して機能層３（図１参照）を除去するレーザ加工ステップを実施する。レーザ加工ステップは、レーザ加工ユニット３２により実施される。まず、搬送装置８により被加工物１をチャックテーブル１０の保持面１０ａ上に移動させる。そして、クランプ１０ｂでフレーム１１を把持するとともに、テープ９を介してチャックテーブル１０に被加工物１を吸引保持させる。

次に、撮像ユニット３６により被加工物１を撮像して、被加工物１のストリート５を検出し、ストリート５に沿って被加工物１をレーザ加工できるようにチャックテーブル１０を移動及び回転させ、アライメントを実施する。図３（Ｂ）は、レーザ加工ステップを模式的に示す断面図である。図３（Ｂ）に示す通り、被加工物１を加工送りしながら、パルス発振されたレーザビーム３４ａを加工ヘッド３４から被加工物１の表面に照射する。

ストリート５に沿ってレーザビーム３４ａが照射されると、ストリート５（図１参照）に沿って機能層３（図１参照）が除去される。一つのストリート５に沿ってレーザ加工を実施した後、被加工物１を割り出し送りし、他のストリート５に沿って同様に次々にレーザ加工を実施する。一つの方向に平行に並ぶストリート５に沿ってレーザ加工を実施した後、チャックテーブル１０を保持面１０ａに垂直な軸の周りに回転させて、他の方向に並ぶストリート５に沿って同様にレーザ加工を実施する。

図４（Ａ）は、レーザビーム３４ａが照射される被加工物１を拡大して模式的に示す断面図である。レーザビーム３４ａが照射される領域にはＴＥＧ７ａが形成されている。図４（Ｂ）は、レーザ加工ステップ後の被加工物１を拡大して模式的に示す断面図である。

図４（Ｂ）に示す通り、被加工物１がレーザ加工されて機能層３が除去されると、加工溝３ａが形成され該加工溝３ａの底部にシリコン基板１ｃが露出する。このとき、加工溝３ａの底部に露出したシリコン基板１ｃの表面に微小な加工痕（不図示）が形成される。また、レーザ加工が実施されると、被加工物１の溶融物である加工屑７ｂ（デブリ）が被加工物１の表面に飛散するが、該加工屑７ｂにはＴＥＧ７ａに由来する銅も含まれる。

本実施形態に係る被加工物１の加工方法では、被加工物１の表面に２フッ化キセノンガスを供給して加工溝３ａに露出したシリコン基板１ｃの表面をエッチングするとともに、加工屑７ｂに含まれる銅をフッ化して加工屑７ｂの肥大化を抑制する。エッチングステップはエッチング装置４０で実施されるため、その前に、被加工物１をエッチング装置４０に収容する収容ステップを実施する。

収容ステップでは、搬送装置８等により該被加工物１を搬送し、エッチング装置４０のエッチングチャンバ４２に収容する。図５（Ａ）は、収容ステップを模式的に示す断面図である。ここで、図５（Ａ）を用いて、エッチング装置４０の構成について詳述する。図５（Ａ）に示す通り、エッチング装置４０は、下方に開口を有する略凹形状のチャンバ蓋４２ａと、該チャンバ蓋４２ａの下方に配設された保持テーブル４２ｂと、を備える。

保持テーブル４２ｂは、例えば、エッチング装置４０に搬入されるフレームユニット１３の径よりも大きな径の載置面を備え、該載置面上にフレームユニット１３の状態の被加工物１が置かれる。また、例えば、チャンバ蓋４２ａの該開口の径は被加工物１の径よりも大きく、チャンバ蓋４２ａの外径はフレーム１１の内径よりも小さい。チャンバ蓋４２ａの該開口を囲む下面には、例えば、弾性部材で形成されたＯリング等の環状のシール部材４２ｃが装着されている。

被加工物１をエッチングチャンバに収容する際は、保持テーブル４２ｂの中心及びチャンバ蓋４２ａの中心にフレームユニット１３の中心が重なるように保持テーブル４２ｂの上に被加工物１を載せる。そして、チャンバ蓋４２ａを下降させる。すると、該環状のシール部材４２ｃがフレームユニット１３を構成するテープ９に接触して密着し、チャンバ蓋４２ａと、保持テーブル４２ｂと、に囲まれ密閉された領域が形成される。この領域がエッチングチャンバ４２となる。

エッチングチャンバ４２の天井となるチャンバ蓋４２ａの上部には、一端が排気ユニット４４に接続された排気路４４ｂと、一端がガス供給ユニット４６に接続された給気路４６ｂと、が形成されている。排気路４４ｂの他端と、給気路４６ｂの他端と、はそれぞれ、エッチングチャンバ４２に連通している。チャンバ蓋４２ａの内部には、エッチングチャンバ４２を上下に分けるように網状のガス分散部材４２ｄが配設されている。

次に、被加工物１をエッチングするエッチングステップを実施する。排気ユニット４４を作動させて、排気路４４ｂを通じてエッチングチャンバ４２の内部を排気する。図５（Ｂ）は、エッチングチャンバ４２の排気の様子を模式的に示す断面図である。エッチングチャンバ４２の内部が十分に排気された後、排気ユニット４４による排気を停止する。

そして、ガス供給ユニット４６を作動させ、給気路４６ｂを通じてガス供給源４６ａから２フッ化キセノンガスをエッチングチャンバ４２の内部に導入する。この際、２フッ化キセノンガスはガス分散部材４２ｄにより被加工物１の表面上に均一に供給される。該２フッ化キセノンガスは、露出したシリコン基板１ｃの表面をエッチングする。図６（Ａ）は、エッチングステップを模式的に示す断面図である。

エッチングステップでは２フッ化キセノンガスをプラズマ化させる必要がないため、ガスをプラズマ化させる機構はエッチング装置４０には不要である。レーザ加工装置２は、装置構成の最小限の複雑化により被加工物のエッチングが可能となった装置である。

その後、エッチングを停止させるために２フッ化キセノンガスをエッチングチャンバ４２から排出する。図６（Ｂ）は、エッチングチャンバ４２の排気の様子を模式的に示す断面図である。ガス供給ユニット４６による２フッ化キセノンガスの供給を停止させ、排気ユニット４４を作動させて２フッ化キセノンガスを排出すると、エッチングが終了する。

なお、エッチング装置４０は、独立した排気ユニットをさらに備えてもよく、２フッ化キセノンガスを該独立した排気ユニットで排気してもよい。２フッ化キセノンガスは強力なフッ化剤であるため、専用の回収機構で回収して適切に処理することが好ましい。

図７（Ａ）は、エッチングステップを実施する際の被加工物を拡大して模式的に示す断面図である。シリコン基板１ｃは２フッ化キセノンガス４６ｄによりエッチングされやすい一方で、水溶性樹脂膜１５はエッチングされにくい。そのため、エッチングステップではシリコン基板１ｃが選択的にエッチングされる。

図７（Ｂ）は、エッチングステップ後の被加工物１を拡大して模式的に示す断面図である。シリコン基板１ｃの表面には、レーザ加工ステップで形成された加工痕が含まれており、該加工痕を含むシリコン基板１ｃの表面が除去されると、被加工物１が分割されて形成されるデバイスチップに加工痕が残らず、デバイスチップの強度が高くなる。

また、被加工物１の表面に付着した銅を含む加工屑７ｂに２フッ化キセノンガス４６ｄが触れると、加工屑７ｂに含まれる銅がフッ化される。銅がフッ化されると大気中の水分との反応性が低下するため、加工屑７ｂの肥大化を抑制できる。

エッチングステップを実施した後、被加工物１をエッチングチャンバ４２から搬出する搬出ステップを実施する。図８（Ａ）は、エッチングチャンバ４２から被加工物１を取り出す様子を模式的に示す断面図である。エッチングチャンバ４２は、例えば、図示しないリーク機構を備えており、エッチングチャンバ４２内に大気が導入され、気圧が外部と同程度とされる。そして、チャンバ蓋４２ａを引き上げ、被加工物１を搬出する。

または、図８（Ｂ）に示す通り、エッチング装置４０はエッチングチャンバ４２に窒素ガスを供給するガス源４６ｃを備えてもよい。図８（Ｂ）は、エッチング装置４０の構成の一例を模式的に示す断面図である。エッチングチャンバ４２の圧力を外部と同程度とする際、ガス源４６ｃから窒素ガスをエッチングチャンバ４２に導入してもよい。

大気をエッチングチャンバ４２に導入する場合、大気中に含まれる水分等がエッチングチャンバ４２に入り込みチャンバ蓋４２ａの内壁等に水が付着してしまう。すると、エッチング装置４０を使用して他の被加工物１のエッチングを実施しようとするとき、適切なエッチングを実施できないおそれがある。これに対して、エッチングチャンバ４２に窒素ガスを導入する場合、エッチングチャンバ４２の内部への水等の侵入を防止できる。

搬出ステップを実施した後、被加工物１を洗浄する洗浄ステップを実施する。図９（Ａ）は、被加工物１の洗浄を模式的に示す断面図である。搬送装置８等により被加工物１をエッチング装置４０から、再び保護膜塗布兼洗浄装置３８に搬送する。次に、ノズル３８ｂの吐出口をテーブル３８ａの中央付近の上方に位置づけ、テーブル３８ａを回転させながら該吐出口から被加工物１の表面１ａに洗浄液を吐出させる。

図９（Ａ）に示す通り、被加工物１の表面１ａに洗浄液を噴出させると、保護膜として機能していた水溶性樹脂膜１５を被加工物１の表面から除去できる。図９（Ｂ）は、洗浄後の被加工物１を拡大して模式的に示す断面図である。図９（Ｂ）に示す通り、水溶性樹脂膜１５に付着していた加工屑７ｂは、該水溶性樹脂膜１５とともに被加工物１上から洗い流される。

なお、加工溝３ａの底部に露出するシリコン基板１ｃに付着した加工屑７ｂは、洗浄ステップでは十分に除去できない場合があるが、エッチンブステップにおいて該加工屑７ｂに含まれる銅がフッ化されており、加工屑７ｂの肥大化が抑制されているため問題とはならない。その後、被加工物１をストリート５に沿って切削する際に該加工屑７ｂが除去される。

以上に説明する通り、本実施形態に係る被加工物１の加工方法によると、ストリート５に沿って機能層３を除去する際にレーザ加工されるＴＥＧ７ａから銅を含む加工屑７ｂが生じても、エッチングステップにより銅がフッ化されて肥大化が抑制できる。また、ストリート５に沿って露出されたシリコン基板１ｃの加工痕を含む表面は、エッチングステップにより除去されるため、被加工物１が分割されて形成されるデバイスチップの強度を向上できる。

なお、本発明は、上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記の実施形態では、エッチングステップを実施した後に洗浄ステップを実施する場合について説明したが、本発明の一態様に係る被加工物の加工方法はこれに限定されない。例えば、エッチングステップを実施する前に洗浄ステップを実施してもよい。

この場合、洗浄ステップを実施することで被加工物１の表面１ａから保護膜として機能する水溶性樹脂膜１５が除去されるため、エッチングステップでは機能層３の上面が２フッ化キセノンガスに曝される。しかしながら、２フッ化キセノンガスは機能層３よりもシリコン基板１ｃに対する選択性が高いため、レーザ加工により加工痕が残るシリコン基板１ｃの表面を適切にエッチングできる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１ 被加工物
１ａ 表面
１ｂ 裏面
１ｃ シリコン基板
３ 機能層
３ａ 加工溝
５ ストリート
７ デバイス
７ａ ＴＥＧ
７ｂ 加工屑
９ テープ
１１ フレーム
１３ フレームユニット
１５ 水溶性樹脂
２ レーザ加工装置
４ 基台
６ カセット
６ａ カセット載置台
８ 搬送装置
８ａ 搬送レール
１０ チャックテーブル
１０ａ 保持面
１０ｂ，３８ｃ クランプ
１２，２２ 移動機構
１４，２４ ガイドレール
１６，２６ 移動プレート
１８，２８ ボールねじ
２０ パルスモータ
３０ 支持部
３２ レーザ加工ユニット
３４ 加工ヘッド
３４ａ レーザビーム
３６ 撮像ユニット
３８ 保護膜塗布兼洗浄装置
３８ａ テーブル
３８ｂ ノズル
４０ エッチング装置
４２ エッチングチャンバ
４２ａ チャンバ蓋
４２ｂ 保持テーブル
４２ｃ シール部材
４２ｄ ガス分散部材
４４ 排気ユニット
４４ｂ 排気路
４６ ガス供給ユニット
４６ａ，４６ｃ ガス供給源
４６ｂ 給気路
４６ｄ ガス
４８ タッチパネル付きディスプレイ

Claims (4)

1. シリコン基板と、該シリコン基板上に形成された機能層と、を有し、表面に設定された交差する複数のストリートによって区画される各領域に該機能層を含むデバイスが形成され、フレームに張られたテープが裏面に貼着されてフレームユニットの状態となった被加工物の加工方法であって、
   該機能層に対して吸収性を有する波長のレーザビームを該被加工物の該表面側から該ストリートに沿って照射して該機能層を除去し、該ストリートに沿って該シリコン基板を露出させるレーザ加工ステップと、
   該レーザ加工ステップの後、該被加工物をエッチングチャンバに収容する収容ステップと、
   該収容ステップの後、該被加工物の該表面に２フッ化キセノンガスを供給し、該ストリートに沿って露出した該シリコン基板の表面をエッチングして除去するエッチングステップと、を備え、
   該エッチングチャンバは、下方に開口を有する凹形状のチャンバ蓋と、該チャンバ蓋の下方に配設された保持テーブルと、を備え、
   該保持テーブルは、該フレームユニットの径よりも大きな径の載置面を備え、
   該チャンバ蓋の該開口の径は、該被加工物の径よりも大きく、
   該チャンバ蓋の外径は、該フレームの内径よりも小さく、
   該収容ステップでは、該保持テーブルの中心及び該チャンバ蓋の中心に該フレームユニットの中心が重なるように該保持テーブルの上に該被加工物を載せ、該チャンバ蓋を下降させて該フレームユニットを構成する該テープに接触させ、該チャンバ蓋と該保持テーブルとに囲まれ密閉された領域を形成することで該被加工物を該エッチングチャンバに収容することを特徴とする被加工物の加工方法。
2. 該機能層には銅が含まれており、
   該レーザ加工ステップでは、レーザビームの照射により該機能層から銅を含む加工屑が発生し、
   該エッチングステップでは、該加工屑に含まれる該銅の表面を該２フッ化キセノンガスによってフッ化させることを特徴とする請求項１記載の被加工物の加工方法。
3. シリコン基板と、該シリコン基板上に形成された機能層と、を有し、表面に設定された交差する複数のストリートによって区画される各領域に該機能層を含むデバイスが形成され、フレームに張られたテープが裏面に貼着されてフレームユニットの状態となっており、該機能層に対して吸収性を有する波長のレーザビームが照射され、該ストリートに沿って該機能層が除去されて該シリコン基板が露出した被加工物をエッチングするエッチング装置であって、
   該被加工物を収容するエッチングチャンバと、
   該エッチングチャンバ内の雰囲気を排気する排気ユニットと、
   該エッチングチャンバ内に２フッ化キセノンガスを供給するガス供給ユニットと、を備え、
   該エッチングチャンバは、下方に開口を有する凹形状のチャンバ蓋と、該チャンバ蓋の下方に配設された保持テーブルと、を備え、
   該保持テーブルは、該フレームユニットの径よりも大きな径の載置面を備え、
   該チャンバ蓋の該開口の径は、該被加工物の径よりも大きく、
   該チャンバ蓋の外径は、該フレームの内径よりも小さく、
   該保持テーブルの中心及び該チャンバ蓋の中心に該フレームユニットの中心が重なるように該保持テーブルの上に該被加工物を載せ、該チャンバ蓋を下降させて該フレームユニットを構成する該テープに接触させ、該チャンバ蓋と該保持テーブルとに囲まれ密閉された領域を形成することで該被加工物を該エッチングチャンバに収容することを特徴とするエッチング装置。
4. シリコン基板と、該シリコン基板上に形成された機能層と、を有し、表面に設定された交差する複数のストリートによって区画される各領域に該機能層を含むデバイスが形成され、フレームに張られたテープが裏面に貼着されてフレームユニットの状態となった被加工物をレーザ加工するレーザ加工装置であって、
   該被加工物を保持するチャックテーブルと、
   該機能層に対して吸収性を有する波長のレーザビームを該チャックテーブルに保持された該被加工物の該表面側から該ストリートに沿って照射することで該機能層を除去し、該ストリートに沿って該シリコン基板を露出させるレーザビーム照射ユニットと、
   該被加工物に２フッ化キセノンガスを供給し、該ストリートに沿って露出した該シリコン基板の表面をエッチングするエッチングユニットと、を備え、
   該エッチングユニットは、
   該被加工物を収容するエッチングチャンバと、
   該エッチングチャンバ内の雰囲気を排気する排気ユニットと、
   該エッチングチャンバ内に２フッ化キセノンガスを供給するガス供給ユニットと、を備え、
   該エッチングチャンバは、下方に開口を有する凹形状のチャンバ蓋と、該チャンバ蓋の下方に配設された保持テーブルと、を備え、
   該保持テーブルは、該フレームユニットの径よりも大きな径の載置面を備え、
   該チャンバ蓋の該開口の径は、該被加工物の径よりも大きく、
   該チャンバ蓋の外径は、該フレームの内径よりも小さく、
   該保持テーブルの中心及び該チャンバ蓋の中心に該フレームユニットの中心が重なるように該保持テーブルの上に該被加工物を載せ、該チャンバ蓋を下降させて該フレームユニットを構成する該テープに接触させ、該チャンバ蓋と該保持テーブルとに囲まれ密閉された領域を形成することで該被加工物を該エッチングチャンバに収容することを特徴とするレーザ加工装置。

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