JP7083716B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハの加工方法、特にプラズマダイシングに関する。

シリコン基板等からなる半導体ウェーハは、個々のデバイスチップに分割するため、切削ブレードやレーザー光線を用いた加工方法が適用されることが知られている。これらの加工方法は、分割予定ライン（ストリート）を１本ずつ加工してウェーハをデバイスチップに分割する。近年の電子機器の小型化からデバイスチップの軽薄短小化、コスト削減が進み、サイズが従来のように１０ｍｍを超えるようなデバイスチップから２ｍｍ以下のようなサイズの小さなデバイスチップが数多く生産されている。サイズの小さなデバイスチップを製造する場合、１枚のウェーハに対する分割予定ラインの数が激増し、１ラインずつの加工では加工時間も長くなってしまう。

そこで、ウェーハの分割予定ライン全てを一括で加工するプラズマダイシングという手法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示されたプラズマダイシングは、マスクによって遮蔽された領域以外をプラズマエッチングによって除去し、ウェーハ単位で加工を実施するため、分割予定ラインの本数が多くなっても加工時間が劇的に長くなることがないという効果がある。

しかしながら、特許文献１に示されたプラズマダイシングは、エッチングによって除去する領域のみを正確に露出させるために、それぞれのウェーハの分割予定ラインにあった精密なマスクを準備する必要がある（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。

特開２００６－１１４８２５号公報 特開２０１３－０５５１２０号公報 特開２０１４－１９９８３３号公報

しかしながら、特に、特許文献２及び特許文献３に示されたマスクは、製造コスト及び製造工数の抑制、マスクを位置合わせする技術の確立など、切削加工等に比べてコストが高く難易度の高い課題が残されていた。

更に、近年では、メモリーなどに代表される積層チップの極薄化及び抗折強度アップの要望に伴い、ウェーハは、仕上がり厚さが５０μｍ以下となるまで研削及び研磨加工が実施されている。仕上がり厚さを５０μｍ以下となるまでウェーハを研削及び研磨する加工方法は、研削面を研磨することで研削による破砕層が除去されデバイスの抗折強度を向上させることができる。しかしながら、この種の加工方法は、ウェーハの裏面に破砕層が無くなることで、デバイスのゲッタリング効果を消失させてしまう虞がある。デバイスのゲッタリング効果を消失させてしまうことは、デバイスが重金属により汚染されてしまう恐れがあり、望ましくない。この種の懸念は、貫通電極を有する所謂ＴＳＶ（Through-Silicon Via）デバイスの製造においても同様に生じる。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストを抑制しながらもプラズマエッチングを行うことができるウェ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、本発明のウェーハの加工方法は、基板の表面に機能層が積層され複数のデバイスが形成され、該デバイスの電極から基板の裏面に向かって絶縁膜で覆われた電極ポストが埋設されたＴＳＶウェーハを、該複数のデバイスを区画する分割予定ラインに沿って分割するウェーハの加工方法であって、該ウェーハの表面の該機能層側に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、該ウェーハの裏面に切削ブレードを切り込ませ、該機能層に至らない深さの切削溝を該分割予定ラインに沿って該基板に形成する切削ステップと、チャックテーブルで該保護部材側を保持した該ウェーハの裏面側にプラズマ化したガスを供給し、該切削溝の底に残存する基板をエッチングして除去し、該基板を該分割予定ラインに沿って分割するとともに、該絶縁膜で覆われた該電極ポストを裏面側で突出させるプラズマエッチングステップと、該プラズマエッチングステップを実施した後に、ウェーハの裏面側からレーザー光線の集光点をエッチングした該切削溝の底に位置づけて照射し、該機能層を切断する機能層切断ステップと、を備えることを特徴とする。

前記ウェーハの加工方法において、該プラズマエッチングステップを実施した該ウェーハ裏面側の基板にプラズマ化した不活性ガスを供給し、基板の裏面に歪み層を形成する歪み層形成ステップを備えても良い。

前記ウェーハの加工方法において、該プラズマエッチングステップの前に、ウェーハの裏面を予め研削する予備研削ステップと、を備えても良い。

本願発明のウェーハの加工方法は、コストを抑制しながらもプラズマエッチングを行うことができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の加工対象のウェーハの一例を示す斜視図である。 図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。 図３は、図１に示すウェーハのデバイスを拡大して示す斜視図である。 図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 図５は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。 図６は、図５に示されたウェーハの加工方法の保護部材配設ステップ後のウェーハを示す斜視図である。 図７は、図５に示されたウェーハの加工方法の切削ステップを一部断面で示す側面図である。 図８は、図５に示されたウェーハの加工方法の切削ステップ後のウェーハの要部の断面図である。 図９は、図５に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ及び歪み層形成ステップで用いられるエッチング装置の構成を示す断面図である。 図１０は、図５に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ後のウェーハの断面図である。 図１１は、図１０中のＸＩ部を示す断面図である。 図１２は、図１０に示されたウェーハの要部の断面図である。 図１３は、図５に示されたウェーハの加工方法の歪み層形成ステップ後のウェーハの断面図である。 図１４は、図１３中のＸＩＶ部を示す断面図である。 図１５は、図１３に示されたウェーハの要部の断面図である。 図１６は、図５に示されたウェーハの加工方法の機能層切断ステップを示す断面図である。 図１７は、図５に示されたウェーハの加工方法の機能層切断ステップ後のウェーハの要部の断面図である。 図１８は、実施形態２に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。 図１９は、実施形態２に係るウェーハの加工方法の加工対象のウェーハの断面図である。 図２０は、図１８に示されたウェーハの加工方法の予備研削ステップを示す側断面図である。 図２１は、実施形態３に係るウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ及び歪み層形成ステップで用いられるエッチング装置の構成を示す断面図である。

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〕
本発明の実施形態１に係るウェーハの加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の加工対象のウェーハの一例を示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、図１に示すウェーハのデバイスを拡大して示す斜視図である。図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、実施形態１に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。

実施形態１に係るウェーハの加工方法は、図１に示すウェーハ１の加工方法である。実施形態１では、ウェーハ１は、シリコン、サファイア、又はガリウムヒ素などを基板２とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハである。ウェーハ１は、図１及び図２に示すように、基板２の表面３に機能層４が積層され、かつ複数のデバイス５が形成されている。機能層４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）により構成されている。機能層４は、基板２の表面３に積層されている。

デバイス５は、表面３の交差する複数の分割予定ライン６で区画された各領域にそれぞれ形成されている。即ち、分割予定ライン６は、複数のデバイス５を区画するものである。デバイス５を構成する回路は、機能層４により支持されている。なお、実施形態１において、デバイス５は、切削加工によりウェーハ１から分割されるデバイスよりも小型であり、例えば、１ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさである。また、ウェーハ１は、分割予定ライン６の少なくとも一部において、基板２の表面３側に図示しない金属膜とＴＥＧ（Test Element Group）とのうち少なくとも一方が形成されている。ＴＥＧは、デバイス５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の素子である。

また、デバイス５は、図３に示すように、電極８と、電極８に接続した電極ポスト９とを備える。電極８は、デバイス５の表面に少なくとも一つ（実施形態１では、複数）設けられている。電極ポスト９は、デバイス５がウェーハ１から個々に分割されると、デバイス５の基板２を貫通する貫通電極（ＴＳＶ：Through-Silicon Via）となるものである。実施形態１では、電極ポスト９は、電極８と１対１で対応して設けられている。電極ポスト９は、一端が対応する電極８に接続し、対応する電極８からウェーハ１の基板２の裏面７に向って延びて、基板２内に埋設されている。

なお、実施形態１に係るウェーハの加工方法の加工前の状態では、電極ポスト９は、図４に示すように、他端９－１が裏面７側に露出せずに、基板２内に位置している。電極ポスト９は、銅などの金属で構成されかつ柱状の導体部９－２を備え、導体部９－２の外表面が絶縁膜９－３で覆われている。なお、実施形態１では、絶縁膜９－３は、ＳｉＯ_２により構成されているが、本発明では、ＳｉＯ_２に限定されない。実施形態１において、ウェーハ１は、デバイス５が前述した電極ポスト９を有しているので、個々に分割されたデバイス５が貫通電極を有する所謂ＴＳＶウェーハである。

実施形態１に係るウェーハの加工方法は、ウェーハ１を分割予定ライン６に沿って個々のデバイス５に分割するとともに、デバイス５の裏面７側に電極ポスト９の他端９－１を露出させる方法である。ウェーハの加工方法は、図５に示すように、保護部材配設ステップＳＴ１と、切削ステップＳＴ２と、プラズマエッチングステップＳＴ３と、歪み層形成ステップＳＴ４と、機能層切断ステップＳＴ５と、を備える。

（保護部材配設ステップ）
図６は、図５に示されたウェーハの加工方法の保護部材配設ステップ後のウェーハを示す斜視図である。保護部材配設ステップＳＴ１は、ウェーハ１の基板２の表面３の機能層４側に保護部材である粘着テープ２００を配設するステップである。実施形態１において、保護部材配設ステップＳＴ１は、図６に示すように、ウェーハ１よりも大径な粘着テープ２００を機能層４側に貼着し、粘着テープ２００の外周縁に環状フレーム２０１を貼着する。実施形態１では、保護部材として粘着テープ２００を用いるが、本発明では、保護部材は、粘着テープ２００に限定されない。ウェーハの加工方法は、ウェーハ１の機能層４側に粘着テープ２００を貼着すると、切削ステップＳＴ２に進む。

（切削ステップ）
図７は、図５に示されたウェーハの加工方法の切削ステップを一部断面で示す側面図である。図８は、図５に示されたウェーハの加工方法の切削ステップ後のウェーハの要部の断面図である。

切削ステップＳＴ２は、ウェーハ１の基板２の裏面７に図７に示す切削装置１０の切削ブレード１２を切り込ませ、機能層４に至らない深さの切削溝３００を分割予定ライン６に沿って基板２に形成するステップである。実施形態１において、切削ステップＳＴ２では、図７に示すように、切削ユニット１１を２つ備えた、即ち、２スピンドルのダイサ、いわゆるフェイシングデュアルタイプの切削装置１０のチャックテーブル１３の保持面１４に粘着テープ２００を介してウェーハ１の機能層４側を吸引保持する。切削ステップＳＴ２では、切削装置１０の図示しない赤外線カメラがウェーハ１の裏面７を撮像して分割予定ライン６を検出し、ウェーハ１と各切削ユニット１１の切削ブレード１２との位置合わせを行なうアライメントを遂行する。

切削ステップＳＴ２では、ウェーハ１と各切削ユニット１１の切削ブレード１２とを分割予定ライン６に沿って相対的に移動させながら切削ブレード１２を裏面７に切り込ませて、ウェーハ１の裏面７側に切削溝３００を形成する。実施形態１で用いる切削装置１０の一対の切削ユニット１１のうちの一方の切削ユニット１１（以下、符号１１－１で記す）の切削ブレード１２（以下、符号１２－１で記す）の厚さは、他方の切削ユニット１１（以下、符号１１－２で記す）の切削ブレード１２（以下、符号１２－２で記す）の厚さよりも厚い。実施形態１の切削ステップＳＴ２では、一方の切削ユニット１１－１の切削ブレード１２－１を裏面７に切り込ませて、第１切削溝３０１をウェーハ１の裏面７に形成する。

切削ステップＳＴ２では、第１切削溝３０１を形成した後、他方の切削ユニット１１－２の切削ブレード１２－２を第１切削溝３０１の溝底３０３に切り込ませて、第１切削溝３０１より細い第２切削溝３０２を第１切削溝３０１の溝底３０３に形成する。切削ステップＳＴ２では、第１切削溝３０１と第２切削溝３０２とを形成して、ウェーハ１の裏面７に機能層４に至らない深さの切削溝３００を形成して、プラズマエッチングステップＳＴ３でのプラズマ化したエッチングガスの切削溝３００への侵入を促進させる。なお、実施形態１において、切削溝３００は、第１切削溝３０１と第２切削溝３０２とで構成される。ウェーハの加工方法は、図８に示すように、ウェーハ１の全ての分割予定ライン６の裏面７側に第１切削溝３０１及び第２切削溝３０２を形成すると、プラズマエッチングステップＳＴ３に進む。なお、実施形態１において、切削ステップＳＴ２では、ウェーハ１を太い切削ブレード１２－１で切削した後に、細い切削ブレード１２－２で切削する所謂ステップカットを実施したが、本発明は、ウェーハ１を１枚の切削ブレードで切削する所謂シングルカットを実施しても良い。なお、図７及び図８は、デバイス５を省略している。

（プラズマエッチングステップ）
図９は、図５に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ及び歪み層形成ステップで用いられるエッチング装置の構成を示す断面図である。図１０は、図５に示されたウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ後のウェーハの断面図である。図１１は、図１０中のＸＩ部を示す断面図である。図１２は、図１０に示されたウェーハの要部の断面図である。

プラズマエッチングステップＳＴ３は、図９に示すエッチング装置２０の真空チャンバー２５内のチャックテーブル２１で粘着テープ２００側を保持したウェーハ１の裏面７側にプラズマ化したエッチングガスを供給し、切削溝３００の底３０４（図８に示す）に残存する基板２をエッチングして除去し、基板２を分割予定ライン６に沿って分割するとともに、絶縁膜９－３で覆われた電極ポスト９の他端９－１を裏面７側で突出させるステップである。プラズマエッチングステップＳＴ３は、ウェーハ１の基板２をプラズマダイシングするステップである。

プラズマエッチングステップＳＴ３では、エッチング装置２０の制御ユニット２２が、ゲート作動ユニット２３を作動してゲート２４を図９中の下方に移動させ、真空チャンバー２５の開口２６を開ける。次に、図示しない搬出入手段によって切削ステップＳＴ２が実施されたウェーハ１を開口２６を通して真空チャンバー２５内の密閉空間２７に搬送し、下部電極２８を構成する被加工物保持部２９のチャックテーブル２１（静電チャック、ＥＳＣ：Electrostatic chuck）上に粘着テープ２００を介してウェーハ１の機能層４側を載置する。このとき、制御ユニット２２は、昇降駆動ユニット３０を作動して上部電極３１を上昇させておく。制御ユニット２２は、被加工物保持部２９内に設けられた電極３２，３３に電力を印加してチャックテーブル２１上にウェーハ１を吸着保持する。

制御ユニット２２は、ゲート作動ユニット２３を作動してゲート２４を上方に移動させ、真空チャンバー２５の開口２６を閉じる。制御ユニット２２は、昇降駆動ユニット３０を作動して上部電極３１を下降させ、上部電極３１を構成するガス噴出部３４の下面と下部電極２８を構成するチャックテーブル２１に保持されたウェーハ１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に位置付ける。

制御ユニット２２は、ガス排出ユニット３５を作動して真空チャンバー２５内の密閉空間２７を真空排気して、密閉空間２７の圧力を所定の圧力に維持するとともに、冷媒供給ユニット３６を作動させて下部電極２８内に設けられた冷媒導入通路３７、冷却通路３８及び冷媒排出通路３９に冷媒であるヘリウムガスを循環させて、下部電極２８の異常昇温を抑制する。

次に、制御ユニット２２は、ウェーハ１に対してプラズマ化したＳＦ_６ガスを供給してウェーハ１の裏面７全体をエッチングするとともに切削溝３００を基板２の表面３に向かって進行させるエッチングステップと、エッチングステップに次いでプラズマ化したＣ_４Ｆ_８ガスをウェーハ１に供給してウェーハ１の裏面７、切削溝３０１，３０２の内面及び切削溝３００の底３０４に被膜を堆積させる被膜堆積ステップとを交互に繰り返す。なお、被膜堆積ステップ後のエッチングステップは、切削溝３００の底３０４の被膜を除去して切削溝３００の底３０４をエッチングする。このように、プラズマエッチングステップＳＴ３は、所謂ボッシュ法でウェーハ１をプラズマエッチングする。

なお、エッチングステップでは、制御ユニット２２は、ＳＦ_６ガス供給ユニット４０を作動しエッチングガスであるＳＦ_６ガスを上部電極３１の複数の噴出口４１から下部電極２８のチャックテーブル２１上に保持されたウェーハ１に向けて噴出する。そして、制御ユニット２２は、プラズマ発生用のＳＦ_６ガスを供給した状態で、高周波電源４２から上部電極３１にプラズマを作り維持する高周波電力を印加し、高周波電源４２から下部電極２８にイオンを引き込むための高周波電力を印加する。これにより、下部電極２８と上部電極３１との間の空間にＳＦ_６ガスからなる等方性を有するプラズマ化したエッチングガスが発生し、このプラズマ化したエッチングガスがウェーハ１に引き込まれて、ウェーハ１の裏面７、切削溝３０１，３０２の内面及び切削溝３００の底３０４をエッチングして、切削溝３００を基板２の表面３に向かって進行させる。

また、被膜堆積ステップでは、制御ユニット２２は、Ｃ_４Ｆ_８ガス供給ユニット４３を作動しエッチングガスであるＣ_４Ｆ_８ガスを上部電極３１の複数の噴出口４１から下部電極２８のチャックテーブル２１上に保持されたウェーハ１に向けて噴出する。そして、制御ユニット２２は、プラズマ発生用のＣ_４Ｆ_８ガスを供給した状態で、高周波電源４２から上部電極３１にプラズマを作り維持する高周波電力を印加し、高周波電源４２から下部電極２８にイオンを引き込むための高周波電力を印加する。これにより、下部電極２８と上部電極３１との間の空間にＣ_４Ｆ_８ガスからなるプラズマ化したエッチングガスが発生し、このプラズマ化したエッチングガスがウェーハ１に引き込まれて、ウェーハ１に被膜を堆積させる。

プラズマエッチングステップＳＴ３では、制御ユニット２２は、切削溝３００の深さ即ちウェーハ１の厚さに応じて、エッチングステップと被膜堆積ステップとを繰り返す回数が予め設定されている。プラズマエッチングステップＳＴ３において、エッチングステップと被膜堆積ステップとを予め設定された回数繰り返されたウェーハ１は、図１０、図１１及び図１２に示すように、始めのエッチンングステップによって裏面７全体がエッチングされて、厚さ１０１分薄化されている。また、エッチングステップと被膜堆積ステップとを予め設定された回数繰り返されたウェーハ１は、図１０及び図１１に示すように、厚さ１０１分薄化されることにより、裏面７側に電極ポスト９の他端９－１が露出している。実施形態１では、エッチングステップと被膜堆積ステップとを予め設定された回数繰り返されたウェーハ１において、電極ポスト９の他端９－１は、裏面７から突出している。

また、エッチングステップと被膜堆積ステップとを予め設定された回数繰り返されたウェーハ１は、図１２に示すように、エッチングステップにおいて切削溝３００の底３０４に残存する基板２がエッチングされ除去され、切削溝３００が機能層４に到達している。ウェーハ１は、基板２が切削溝３００により分割され、切削溝３００内に機能層４が露出して、切削溝３００の底に機能層４が残っている。なお、図１２は、デバイス５を省略している。ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３を終了すると、歪み層形成ステップＳＴ４に進む。なお、図１２は、プラズマエッチングステップＳＴ３後のウェーハ１が切削溝３００の底の基板２を除去している例を示しているが、本発明では、切削溝３００の底に僅かに基板２が残っていても良い。

（歪み層形成ステップ）
図１３は、図５に示されたウェーハの加工方法の歪み層形成ステップ後のウェーハの断面図である。図１４は、図１３中のＸＩＶ部を示す断面図である。図１５は、図１３に示されたウェーハの要部の断面図である。歪み層形成ステップＳＴ４は、プラズマエッチングステップＳＴ３を実施したウェーハ１の裏面７側の基板２にプラズマ化した不活性ガスを供給し、基板２の裏面７に歪み層１００を形成するステップである。

歪み層形成ステップＳＴ４では、エッチング装置２０の制御ユニット２２が、プラズマエッチングステップＳＴ３から続いてチャックテーブル２１上にウェーハ１を吸着保持し、密閉空間２７の圧力を所定の圧力に維持するとともに、下部電極２８の異常昇温を抑制した状態を維持している。歪み層形成ステップＳＴ４では、エッチング装置２０の制御ユニット２２が、前述した状態を維持したまま不活性ガス供給ユニット４４を作動し不活性ガスを上部電極３１の複数の噴出口４１から下部電極２８のチャックテーブル２１上に保持されたウェーハ１に向けて噴出する。そして、制御ユニット２２は、不活性ガスを供給した状態で、高周波電源４２から上部電極３１にプラズマを作り維持する高周波電力を印加し、高周波電源４２から下部電極２８にイオンを引き込むための高周波電力を印加する。これにより、下部電極２８と上部電極３１との間の空間に等方性を有するプラズマ化した不活性ガスが発生し、このプラズマ化した不活性ガスがウェーハ１に衝突する。

歪み層形成ステップＳＴ４では、エッチング装置２０は、プラズマ化した不活性ガスをウェーハ１の裏面７に衝突させて、裏面７の表層に結晶欠陥、歪みを付与して、図１３、図１４及び図１５に示すように、歪み層１００を形成する。即ち、歪み層１００は、ウェーハ１の裏面７及び切削溝３００の内面の表層に結晶欠陥、歪みが形成された層であり、ウェーハ１に含有される銅（Ｃｕ）などの金属を主とする不純物を捕捉して、デバイス５の不純物による金属汚染を抑制する所謂ゲッタリング層としての機能を発揮する層である。また、歪み層１００は、機械的加工により形成される歪みより、プラズマゲッタリングで形成されるので、圧倒的に薄く、抗折強度への影響が小さい。なお、本発明は、歪み層形成ステップＳＴ４において、図１５に示すように、切削溝３００の内面の表層にも歪み層１００を形成しても良い。ウェーハの加工方法は、ウェーハ１の基板２の裏面７側等に歪み層１００を形成すると、機能層切断ステップＳＴ５に進む。なお、不活性ガス供給ユニット４４から供給する不活性ガスは、アルゴンガス（Ａｒ）、ヘリウムガス（Ｈｅ）等の希ガス、希ガスに窒素ガス（Ｎ_２）又は水素ガス（Ｈ_２）等を混合した混合ガス等で構成することができる。なお、図１５は、デバイス５を省略している。

（機能層切断ステップ）
図１６は、図５に示されたウェーハの加工方法の機能層切断ステップを示す断面図である。図１７は、図５に示されたウェーハの加工方法の機能層切断ステップ後のウェーハの要部の断面図である。

機能層切断ステップＳＴ５は、プラズマエッチングステップＳＴ３及び歪み層形成ステップＳＴ４を実施した後、ウェーハ１の裏面７側から図１６に示すレーザー加工装置５０が機能層４に対して吸収性を有する波長のレーザー光線５１の集光点５１－１をエッチングした切削溝３００の底の機能層４に位置づけて照射し、機能層４を切削溝３００に沿って切断するステップである。

機能層切断ステップＳＴ５では、レーザー加工装置５０が、チャックテーブルに粘着テープ２００を介してウェーハ１の機能層４側を保持し、図１６に示すように、レーザー光線照射ユニット５２とチャックテーブルとを分割予定ライン６に沿って相対的に移動させながらレーザー光線照射ユニット５２から機能層４に対して吸収性を有する波長（例えば、３５５ｎｍ）のレーザー光線５１の集光点５１－１を切削溝３００の底に露出した機能層４に設定して、レーザー光線５１を機能層４に照射する。機能層切断ステップＳＴ５では、各分割予定ライン６において、切削溝３００の底で露出した機能層４にアブレーション加工を施して、切削溝３００の底で露出した機能層４を切断して、ウェーハ１を個々のデバイス５に分割する。なお、機能層切断ステップＳＴ５では、図示しない分割予定ライン６に形成された金属膜やＴＥＧも分割する。ウェーハの加工方法は、図１７に示すように、全ての分割予定ライン６において切削溝３００の底で露出した機能層４を分割すると、終了する。なお、その後、デバイス５は、図示しないピックアップにより粘着テープ２００からピックアップされる。なお、図１６及び図１７は、デバイス５を省略している。

実施形態１に係るウェーハの加工方法は、切削ステップＳＴ２において裏面７から分割予定ライン６に沿って切削溝３００を形成した後、プラズマエッチングステップＳＴ３において裏面７側からプラズマエッチングすることで、切削溝３００を基板２の表面３に向かって進行させて、ウェーハ１を分割するため、マスクを不要としたプラズマダイシングを実現することができる。このために、ウェーハの加工方法は、切削加工により分割するデバイスよりも小型であるためにプラズマエッチングで分割するのに好適なデバイス５を備えるウェーハ１の加工方法において、高価なマスクが不要となる。その結果、ウェーハの加工方法は、コストを抑制しながらもウェーハ１にプラズマエッチングを行ってウェーハ１を個々のデバイス５に分割することができる。

また、ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３後に、エッチング装置２０のチャックテーブル２１にウェーハ１を保持した状態で、歪み層形成ステップＳＴ４において、プラズマ化した不活性ガスを供給して、歪み層１００を形成する。その結果、ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３後、連続して、歪み層形成ステップＳＴ４において、ゲッタリング層としての機能を発揮する歪み層１００を形成するので、デバイス５にゲッタリング効果を付与することが出来る。また、ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３と歪み層形成ステップＳＴ４とを同一のエッチング装置２０の真空チャンバー２５内で連続的に実施出来るので、効率的な加工となる。

また、ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３の前にウェーハ１の裏面７に切削溝３００を形成して、プラズマエッチングステップＳＴ３では、電極ポスト９の他端９－１が裏面７側に露出するまでエッチングするとともに、切削溝３００を基板２の表面３まで進行させる。その結果、ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３では、電極ポスト９の露出と基板２の分割とを行うことができ、効率的なウェーハ１の加工が可能となる。

また、ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３を実施した後、ウェーハ１を真空チャンバー２５から取り出すことなく、歪み層形成ステップＳＴ４を実施することができるので、これらのステップの間の搬送工程が不要であるため、搬送中にデバイス５毎に分割された基板２同士がこすれて破損する等のリスクを抑制することができる。

また、ウェーハの加工方法は、切削ステップＳＴ２前の保護部材配設ステップＳＴ１において、機能層４側に粘着テープ２００が貼着されている。このために、切削ステップＳＴ２及び仕上げ研削ステップＳＴ６時に発生するコンタミがデバイス５に付着することを抑制することができる。

また、ウェーハの加工方法は、機能層切断ステップＳＴ５において、切削溝３００の溝底に残った機能層４にレーザー光線５１を照射して分割するので、Ｌｏｗ－ｋ膜等の機能層４が積層されたウェーハ１を個々のデバイス５に分割することができる。また、ウェーハの加工方法は、機能層切断ステップＳＴ５前の保護部材配設ステップＳＴ１において、機能層４側に粘着テープ２００が貼着され、機能層切断ステップＳＴ５において、裏面７側からレーザー光線５１を切削溝３００の底の機能層４に照射するので、アブレーション加工時に発生するデブリがデバイス５に付着することを抑制することができる。

また、ウェーハの加工方法は、切削ステップＳＴ２において、第１切削溝３０１を形成した後に第１切削溝３０１の溝底３０３に第１切削溝３０１よりも細い第２切削溝３０２を形成すると共に、プラズマエッチングステップＳＴ３においてボッシュ法でウェーハ１をプラズマエッチングする。このために、ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３のエッチングステップにおいて、ＳＦ_６ガスからなるプラズマ化したエッチングガスを切削溝３００の底を通してウェーハ１に引き込むことができる。その結果、ウェーハの加工方法は、効率的にウェーハ１の基板２を分割することができる。

また、ウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３において、基板２を分割予定ライン６に沿って分割するために、個々に分割されたデバイス５の側面がプラズマエッチングによって除去された面である。このために、ウェーハの加工方法は、切削加工による欠けが個々に分割されたデバイス５の側面に残らず、抗折強度が高いデバイス５を製造できる、という効果も奏する。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係るウェーハの加工方法を図面に基づいて説明する。図１８は、実施形態２に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャートである。図１９は、実施形態２に係るウェーハの加工方法の加工対象のウェーハの断面図である。図２０は、図１８に示されたウェーハの加工方法の予備研削ステップを示す側断面図である。なお、図１８、図１９及び図２０は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係るウェーハの加工方法は、図１８に示すように、予備研削ステップＳＴ１０を備えること以外、実施形態１と同じである。また、実施形態２に係るウェーハの加工方法の加工対象のウェーハ１は、図１９に示すように、電極ポスト９の他端９－１における基板２の厚さ１０３がプラズマエッチングステップＳＴ３で実施するボッシュ法では、電極ポスト９の他端９－１を露出することが困難な厚みである。即ち、図１９に断面を示すウェーハ１は、プラズマエッチングステップＳＴ３で実施するボッシュ法では、電極ポスト９の他端９－１を裏面７から突出させることが可能な厚さよりも基板２が厚いものである。なお、前述した厚さ１０３は、電極ポスト９の他端９－１と裏面７との距離である。

予備研削ステップＳＴ１０は、プラズマエッチングステップＳＴ３の前に、ウェーハ１の裏面７を予め研削するステップである。実施形態２において、ウェーハの加工方法は、予備研削ステップＳＴ１０を保護部材配設ステップＳＴ１の後でかつ切削ステップＳＴ２の前に実施するが、本発明では、プラズマエッチングステップＳＴ３の前であれば、保護部材配設ステップＳＴ１の前又は切削ステップＳＴ２の後に実施しても良い。

予備研削ステップＳＴ１０では、研削装置８０が、チャックテーブル８１の保持面８２に粘着テープ２００を介してウェーハ１の機能層４側を吸引保持する。実施形態２において、予備研削ステップＳＴ１０では、図２０に示すように、スピンドル８３により粗研削用の研削ホイール８４を回転しかつチャックテーブル８１を軸心回りに回転しながら研削水を供給するとともに、粗研削用砥石８５をチャックテーブル８１に所定の送り速度で近づけることによって、粗研削用砥石８５でウェーハ１の裏面７を粗研削する。なお、図２０は、デバイス５を省略している。

予備研削ステップＳＴ１０では、前述した厚さ１０３がプラズマエッチングステップＳＴ３において電極ポスト９の他端９－１を裏面７側に突出可能な厚みになるまで、ウェーハ１を研削する。実施形態２において、ウェーハの加工方法は、厚さ１０３がプラズマエッチングステップＳＴ３において電極ポスト９の他端９－１を裏面７側に突出可能な厚みになるまでウェーハ１を研削すると切削ステップＳＴ２に進む。なお、実施形態２では、ウェーハ１の裏面７を粗研削用砥石８５で粗研削したが、本発明は、予備研削ステップＳＴ１０において、粗研削の後に、図示しない仕上げ研削用砥石を用いて、ウェーハ１の裏面７を仕上げ研削しても良く、粗研削することなく仕上げ研削用砥石を用いてウェーハ１の裏面７を仕上げ研削しても良い。

実施形態２に係るウェーハの加工方法は、切削ステップＳＴ２において裏面７から分割予定ライン６に沿って切削溝３００を形成した後、プラズマエッチングステップＳＴ３において裏面７側からプラズマエッチングするので、マスクを不要としたプラズマダイシングを実現することができる。その結果、ウェーハの加工方法は、実施形態１と同様に、コストを抑制しながらもウェーハ１にプラズマエッチングを行ってウェーハ１を個々のデバイス５に分割することができる。

また、実施形態２に係るウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３の前に予備研削ステップＳＴ１０を実施してウェーハ１を薄化するので、プラズマエッチングステップＳＴ３時のウェーハ１の基板２の除去量を抑制することができるとともに、プラズマエッチングステップＳＴ３後に電極ポスト９の他端９－１を裏面７側に露出させることができる。その結果、実施形態２に係るウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３において発生する所謂アウトガスの量を抑制することができるとともに、プラズマエッチングステップＳＴ３後に、電極ポスト９を露出させるために研削加工等を行う必要が生じない。

また、実施形態２に係るウェーハの加工方法は、切削ステップＳＴ２の前に予備研削ステップＳＴ１０を実施してウェーハ１の裏面７を研削するので、予備研削ステップＳＴ１０の前においてウェーハ１の裏面７が梨地面（細かい凹凸を有する面）であっても、切削ステップＳＴ２の前に裏面７を平坦化することができる。その結果、実施形態２に係るウェーハの加工方法は、切削ステップＳＴ２において、赤外線カメラが撮像した画像に基づいてアライメントを遂行した際の切削ブレード１２－１，１２－２と分割予定ライン６との位置ずれを抑制することができる。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３に係るウェーハの加工方法を図面に基づいて説明する。図２１は、実施形態３に係るウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップ及び歪み層形成ステップで用いられるエッチング装置の構成を示す断面図である。なお、図２１は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

実施形態３に係るウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３で用いられる図２１に示すエッチング装置２０－３の構成が、エッチング装置２０と異なること以外、実施形態１と同じである。

エッチング装置２０－３は、電極２８，３１に高周波電力を印加して密閉空間２７内でエッチングガス及び不活性ガスをプラズマ化するものではなく、プラズマ化したエッチングガス及び不活性ガスを真空チャンバー２５内の密閉空間２７に導入するリモートプラズマ方式のプラズマエッチング装置である。エッチング装置２０－３は、図２１に示すように、図示しない不活性ガス供給ユニットから不活性ガスが供給される配管４５が真空チャンバー２５の外壁を貫通して接続している。なお、不活性ガス供給ユニットが供給する不活性ガスは、アルゴンガス（Ａｒ）、ヘリウムガス（Ｈｅ）等の希ガスや、希ガスに窒素ガス（Ｎ_２）、又は水素ガス（Ｈ_２）等を混合した混合ガス等で構成することができる。

また、エッチング装置２０－３は、図２１に示すように、ガス供給ユニット４０，４３，４４からのエッチングガス又は不活性ガスが供給される供給管４６が真空チャンバー２５の上壁に貫通して接続し、供給管４６内を流れるガスに高周波電力を加えるための電極４７が供給管４６に設けられている。供給管４６は、ガス供給ユニット４０，４３，４４から供給されるガスを真空チャンバー２５内の密閉空間２７に導入する。電極４７は、高周波電源４２から高周波電力が印加されて、供給管４６内を流れるガスをプラズマ化する。また、エッチング装置２０－３は、供給管４６から密閉空間２７に供給されるプラズマ化されたガスを分散させる分散部材４８を備える。

実施形態３に係るウェーハの加工方法は、実施形態１と同様に、プラズマエッチングステップＳＴ３において、エッチング装置２０－３の制御ユニット２２が、ウェーハ１を真空チャンバー２５内の密閉空間２７に収容した後、チャックテーブル２１上に吸着保持する。実施形態３に係るウェーハの加工方法のプラズマエッチングステップＳＴ３では、制御ユニット２２が、ガス排出ユニット３５を作動して密閉空間２７を真空排気するとともに、不活性ガス供給ユニットを作動して密閉空間２７内に不活性ガスを供給し、密閉空間２７の圧力を所定の圧力に維持するとともに、冷媒供給ユニット３６を作動させてヘリウムガスを循環させて、下部電極２８の異常昇温を抑制する。

実施形態３に係るウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３において、実施形態１と同様に、ボッシュ法でウェーハ１をプラズマエッチングする。なお、プラズマエッチングステップＳＴ３のエッチングステップでは、制御ユニット２２は、ＳＦ_６ガス供給ユニット４０を作動するとともに高周波電源４２から電極４７にプラズマを作り維持する高周波電力を印加して、ＳＦ_６ガスをプラズマ化して、供給管４６から下部電極２８のチャックテーブル２１上に保持されたウェーハ１に向けて噴出する。そして、制御ユニット２２は、高周波電源４２から下部電極２８にイオンを引き込むための高周波電力を印加して、ウェーハ１の裏面７、切削溝３０１，３０２の内面及び切削溝３００の底３０４をエッチングする。

また、プラズマエッチングステップＳＴ３の被膜堆積ステップでは、制御ユニット２２は、Ｃ_４Ｆ_８ガス供給ユニット４３を作動しＣ_４Ｆ_８ガスを高周波電源４２から電極４７に印加する高周波電力でプラズマ化して、供給管４６から下部電極２８のチャックテーブル２１上に保持されたウェーハ１に向けて噴出する。そして、制御ユニット２２は、高周波電源４２から下部電極２８にイオンを引き込むための高周波電力を印加して、ウェーハ１に被膜を堆積させる。

実施形態３に係るウェーハの加工方法は、歪み層形成ステップＳＴ４では、エッチング装置２０がプラズマエッチングステップＳＴ３から続いてチャックテーブル２１上にウェーハ１を吸着保持し、密閉空間２７の圧力を所定の圧力に維持するとともに、下部電極２８の異常昇温を抑制したまま、不活性ガス供給ユニット４４を作動する。実施形態３に係るウェーハの加工方法は、歪み層形成ステップＳＴ４では、エッチング装置２０が不活性ガス供給ユニット４４から供給された供給管４６内の不活性ガスを高周波電源４２から電極４７に印加する高周波電力でプラズマ化して、供給管４６から下部電極２８のチャックテーブル２１上に保持されたウェーハ１に向けて噴出する。そして、制御ユニット２２は、高周波電源４２から下部電極２８にイオンを引き込むための高周波電力を印加して、ウェーハ１の裏面７及び切削溝３００の内面にプラズマ化した不活性ガスを衝突させて、実施形態１と同様に、裏面７及び切削溝３００の内面の表層に歪み層１００を形成する。

実施形態３に係るウェーハの加工方法は、切削ステップＳＴ２において裏面７から分割予定ライン６に沿って切削溝３００を形成した後、プラズマエッチングステップＳＴ３において裏面７側からプラズマエッチングするので、マスクを不要としたプラズマダイシングを実現することができる。その結果、ウェーハの加工方法は、実施形態１と同様に、コストを抑制しながらもウェーハ１にプラズマエッチングを行ってウェーハ１を個々のデバイス５に分割することができる。

また、実施形態３に係るウェーハの加工方法は、プラズマエッチングステップＳＴ３及び歪み層形成ステップＳＴ４において、リモートプラズマ方式のエッチング装置２０－３を用いるので、エッチング装置２０－３ではプラズマ化したガスに混入するイオンが供給管４６の内面に衝突して真空チャンバー２５内の密閉空間２７に到達することを抑制できるので、より幅の狭い切削溝３００であっても基板２をデバイス５毎に分割することができる。

なお、実施形態３に係るウェーハの加工方法は、実施形態２と同様に、予備研削ステップＳＴ１０を実施しても良い。

なお、本発明は、上記実施形態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。例えば、本発明では、分割予定ライン６に形成される機能層４、金属膜及びＴＥＧを切削ステップＳＴ２の前に、表面からレーザー光線を照射して、アブレーションで除去しても良い。また、本発明では、プラズマエッチングステップＳＴ３において、プラズマエッチングガスに樹脂で構成される機能層４をエッチングするために酸素ガスを混入しても良い。この場合、機能層切断ステップＳＴ５を実施することなく、切削溝３００の底に残った機能層４を除去することができる。若しくは、本発明は、酸素ガスによって機能層４を部分的に除去し、径方向に拡張する外力を加える事で（具体的には、粘着テープ２００を拡張する事で）部分的に除去された部分を破断起点に機能層４を引きちぎって分割しても良い。また、本発明は、ウェーハ１の裏面７に予め酸化被膜が形成されている場合、プラズマエッチングステップＳＴ３において、この酸化被膜をマスクとしてプラズマエッチングを行っても良い。また、本発明は、デバイス５のサイズが上記実施形態に記載されたものに限定されない。

１ ウェーハ（ＴＳＶウェーハ）
２ 基板
３ 表面
４ 機能層
５ デバイス
６ 分割予定ライン
７ 裏面
８ 電極
９ 電極ポスト
９－３ 絶縁膜
１２，１２－１，１２－２ 切削ブレード
２１ チャックテーブル
５１ レーザー光線
５１－１ 集光点
１００ 歪み層
２００ 粘着テープ（保護部材）
３００ 切削溝
３０４ 底
ＳＴ１ 保護部材配設ステップ
ＳＴ２ 切削ステップ
ＳＴ３ プラズマエッチングステップ
ＳＴ４ 歪み層形成ステップ
ＳＴ５ 機能層切断ステップ
ＳＴ１０ 予備研削ステップ

Claims (3)

1. 基板の表面に機能層が積層され複数のデバイスが形成され、該デバイスの電極から基板の裏面に向かって絶縁膜で覆われた電極ポストが埋設されたＴＳＶウェーハを、該複数のデバイスを区画する分割予定ラインに沿って分割するウェーハの加工方法であって、
   該ウェーハの表面の該機能層側に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、
   該ウェーハの裏面に切削ブレードを切り込ませ、該機能層に至らない深さの切削溝を該分割予定ラインに沿って該基板に形成する切削ステップと、
   チャックテーブルで該保護部材側を保持した該ウェーハの裏面側にプラズマ化したガスを供給し、該切削溝の底に残存する基板をエッチングして除去し、該基板を該分割予定ラインに沿って分割するとともに、該絶縁膜で覆われた該電極ポストを裏面側で突出させるプラズマエッチングステップと、
   該プラズマエッチングステップを実施した後に、ウェーハの裏面側からレーザー光線の集光点をエッチングした該切削溝の底に位置づけて照射し、該機能層を切断する機能層切断ステップと、を備えるウェーハの加工方法。
2. 該プラズマエッチングステップを実施した該ウェーハ裏面側の基板にプラズマ化した不活性ガスを供給し、基板の裏面に歪み層を形成する歪み層形成ステップを備える請求項１記載のウェーハの加工方法。
3. 該プラズマエッチングステップの前に、ウェーハの裏面を予め研削する予備研削ステップと、を備える請求項１または請求項２記載のウェーハの加工方法。

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