JP7154697B2 - 被加工物の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成された被加工物に対してプラズマエッチングを行い、当該複数の分割予定ラインに沿って被加工物を加工する加工方法に関する。

半導体デバイスが形成された基板上に水溶性の保護膜を形成した後、当該基板の分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射することにより分割予定ラインに形成されたＴＥＧ（Test Element Group）等を構成する導電膜を分割予定ライン上の保護膜と共に除去し、更にその後、この保護膜をマスクとして基板に対してプラズマエッチングを行う加工方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

ＴＥＧ等を構成していた金属は、レーザービームによりアブレーションされた後、例えば、保護膜の表面に付着する。この状態で基板をプラズマエッチングする場合、仮に、保護膜上に付着した金属がプラズマ発生用の電極に付着すると、エッチングレートが不安定になる。これに対して、金属で汚染されたプラズマ発生用の電極を洗浄することが知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２０１６－２０７７３７号公報 特表２０１３－５１４１７３号公報

このように、保護膜上に付着した金属は、プラズマエッチングのエッチングレートに影響する。例えば、上述の特許文献１のように、保護膜の表面に金属が付着した状態で基板に対してプラズマエッチングを行う場合、基板のエッチングレートが不均一になるという問題がある。

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、レーザービームにより導電膜が除去された基板に対してプラズマエッチングを行う場合に、エッチングレートをより均一にすることを目的とする。

本発明の一態様によれば、基板と、該基板の表面上に設けられた機能層とを含み、分割予定ラインによって区画される複数の領域の各々に該機能層を含むデバイスが形成され、該機能層の該分割予定ラインと重なる領域に金属の構造物が形成された被加工物を、該分割予定ラインに沿って加工する被加工物の加工方法であって、該基板の該表面とは反対側に位置する該基板の裏面に保護部材を貼り付ける保護部材貼り付けステップと、該機能層の該基板とは反対側の面である該被加工物の表面を水溶性の第１の保護膜で被覆する第１の被覆ステップと、該第１の被覆ステップの後、該機能層に対して吸収性を有する波長のレーザービームを該被加工物の該表面側から照射し、該機能層が除去された第１のレーザー加工溝を該分割予定ラインに沿って形成する第１のレーザー加工溝形成ステップと、該第１のレーザー加工溝形成ステップで飛散した該構造物の金属が付着した該第１の保護膜を洗浄によって除去し、該構造物の金属を該被加工物の該表面側から除去する第１の洗浄ステップと、該第１の洗浄ステップの後、該被加工物の該表面及び該第１のレーザー加工溝を水溶性の第２の保護膜で被覆する第２の被覆ステップと、該第２の被覆ステップの後、該基板に対して吸収性を有する波長のレーザービームを該被加工物の該表面側から該第１のレーザー加工溝に照射し、該第１のレーザー加工溝の底部に該第１のレーザー加工溝よりも幅の狭い第２のレーザー加工溝を形成する第２のレーザー加工溝形成ステップと、該第２のレーザー加工溝以外の該被加工物の該表面が該第２の保護膜で被覆された該被加工物をプラズマエッチング装置のエッチングチャンバに収容し、プラズマ化したガスを該被加工物の該表面側に供給して該第２のレーザー加工溝の底部に露出する該基板に対してエッチングを行う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の後、該第２の保護膜を洗浄によって除去する第２の洗浄ステップと、を備える被加工物の加工方法が提供される。

また、本発明の他の態様によれば、該プラズマエッチングステップでは、該第２のレーザー加工溝の該底部で露出する該基板を該プラズマ化したガスでエッチングすることにより該基板を分割する。

また、本発明の他の態様によれば、該プラズマエッチングステップ後の該第２のレーザー加工溝は、該基板の該表面から該基板の仕上げ厚さを超え且つ該基板の該裏面までは至らない深さを有し、該加工方法は、該第２の洗浄ステップの後に、該基板の該裏面を該仕上げ厚さまで研削することにより該基板を分割する研削ステップを更に備える。

本発明に係る被加工物の加工方法では、第１のレーザー加工溝形成ステップで分割予定ラインに形成されている構造物を除去する。このとき、構造物を構成する金属は飛散して水溶性の第１の保護膜に付着するが、この第１の保護膜と共に金属を洗浄して除去する。その後、第２の保護膜を形成して、再度、レーザービームを照射することにより第２のレーザー加工溝を形成する。

その後、第２のレーザー加工溝が形成された第２の保護膜を介してプラズマエッチングを行う。第２の保護膜上には金属が無いので、第２の保護膜上に金属が付着している場合に比べて、プラズマエッチングにおける基板のエッチングレートをより均一にできる。

被加工物の上面図である。 保護部材貼り付けステップ（Ｓ１０）で形成された被加工物ユニットの斜視図である。 図３（Ａ）は、第１の被覆ステップ（Ｓ２０）を示す一部断面側面図であり、図３（Ｂ）は、第１の被覆ステップ（Ｓ２０）後の被加工物の断面図である。 図４（Ａ）は、第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）を示す一部断面側面図であり、図４（Ｂ）は、第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）後の被加工物の断面図である。 図５（Ａ）は、第１の洗浄ステップ（Ｓ４０）を示す一部断面側面図であり、図５（Ｂ）は、第１の洗浄ステップ（Ｓ４０）後の被加工物の断面図である。 図６（Ａ）は、第２の被覆ステップ（Ｓ５０）を示す一部断面側面図であり、図６（Ｂ）は、第２の被覆ステップ（Ｓ５０）後の被加工物の断面図である。 第２のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ６０）後の被加工物の断面図である。 プラズマエッチング装置の構成例を示す断面模式図である。 プラズマエッチングステップ（Ｓ７０）を示す被加工物の断面図である。 第２の洗浄ステップ（Ｓ８０）後の被加工物の断面図である。 第１実施形態における被加工物の加工方法を示すフロー図である。 第２実施形態におけるプラズマエッチングステップ（Ｓ７０）で分割された被加工物の断面図である。 第３実施形態におけるプラズマエッチングステップ（Ｓ７０）で仕上げ厚さを超える深さまでエッチングされた被加工物の断面図である。 第３実施形態における分割ステップを示す図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、被加工物１９の上面図である。被加工物１９は、シリコン等の半導体材料から成る基板１１を有する。

本実施形態の基板１１は、円盤状に形成された、シリコンからなる半導体基板である。また、基板１１の表面１１ａ（図３（Ｂ）等を参照）側には、分割予定ライン（ストリート）１５ｂによって区画される複数の領域の各々に、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（large-scale integrated circuit）等を含むデバイス１５ａが形成されている。

なお、基板１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、シリコン以外のガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などから成る他の半導体基板等を基板１１として用いることもできる。同様に、デバイス１５ａの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。

基板１１の表面１１ａ上には、機能層１３が設けられている（図３（Ｂ）等を参照）。機能層１３は、低誘電率材料（いわゆる、Ｌｏｗ－ｋ材料）で形成された層間絶縁膜等を含む。Ｌｏｗ－ｋ材料は、例えば、炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣＨ）、フッ素含有酸化シリコン（ＳｉＯＦ）、ボロン含有酸化シリコン（ＳｉＯＢ）等の無機系、又は、ポリイミド系、パリレン系等の有機系の材料から成る。

機能層１３は、Ｌｏｗ－ｋ材料で形成された層間絶縁膜に加えて、各々金属から成る配線層、電極層、ポスト、ピラー、ＴＥＧ（Test Element Group）を構成する導電膜等を更に含む。配線層及び電極層等は、基板１１のデバイス１５ａの直上に配置され、デバイス１５ａの一部を形成している。

これに対して、ポスト、ピラー、ＴＥＧ等の金属の構造物１３ａは、デバイス１５ａを区画する分割予定ライン１５ｂと重なる領域に設けられている（図３（Ｂ）等を参照）。本実施形態の金属の構造物１３ａは、デバイス１５ａと重なることなく、分割予定ライン１５ｂの幅内に設けられている。

次いで、図２から図１１を用いて、第１実施形態に係る被加工物１９の加工方法について説明する。図２は、保護部材貼り付けステップ（Ｓ１０）で形成された被加工物ユニット２５の斜視図である。なお、図２では、構造物１３ａを省略している。基板１１の表面１１ａとは反対側に位置する基板１１の裏面１１ｂ側には、保護部材２１が設けられている。

樹脂等で形成されている保護部材２１の周辺部には、金属で形成された環状のフレーム２３が貼り付けられている。即ち、保護部材２１は、環状のフレーム２３の開口よりも大きな径を有しており、保護部材２１の中央部は、フレーム２３の開口で露出している。

保護部材２１は、例えば、基材層と、当該基材層上の全面に設けられた粘着層とを有する。粘着層は、例えば、紫外線硬化型の樹脂層であり、フレーム２３等に対して粘着力を発揮する。フレーム２３の開口には保護部材２１の粘着層が露出している。

保護部材貼り付けステップ（Ｓ１０）では、基板１１の裏面１１ｂに保護部材２１の粘着層を貼り付ける。例えば、フレーム２３の開口内に基板１１が位置し且つ基板１１の裏面１１ｂが露出する様に、フレーム２３及び基板１１を台上に配置した状態で、フレーム２３及び基板１１の裏面１１ｂに保護部材２１を貼り付ける。これにより、被加工物１９、保護部材２１及びフレーム２３が一体化された被加工物ユニット２５を形成する。

保護部材貼り付けステップ（Ｓ１０）の後、機能層１３の基板１１とは反対側の面である被加工物１９の表面１９ａを第１の保護膜３１で被覆する（第１の被覆ステップ（Ｓ２０））。図３（Ａ）は、第１の被覆ステップ（Ｓ２０）を示す図である。

第１の保護膜３１は、例えばスピンコーター３０を用いて形成される。スピンコーター３０は、被加工物１９を支持するスピンナテーブル３２を備える。スピンナテーブル３２の上面の一部は、保護部材２１を介して被加工物１９を吸引保持する保持面３２ａとなっている。

この保持面３２ａは、スピンナテーブル３２の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して吸引源（不図示）に接続されている。吸引源の負圧を保持面３２ａに作用させることで、被加工物１９がスピンナテーブル３２によって吸引保持される。

また、スピンコーター３０は、環状のフレーム２３を固定するクランプ３４と、被加工物１９に向かって水溶性の樹脂等でなる第１の保護膜３１の材料を噴射するノズル３６とを更に備える。

第１の被覆ステップ（Ｓ２０）では、まず、スピンナテーブル３２上に被加工物１９を配置するとともにフレーム２３をクランプ３４により固定する。次に、保持面３２ａで被加工物１９を吸引保持する。そして、被加工物１９を吸引保持したスピンナテーブル３２を鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転させつつ、スピンナテーブル３２の上方に位置するノズル３６から水溶性の樹脂３６ａを噴射する。

これにより、例えば、被加工物１９の表面１９ａの中央部に付着した水溶性の樹脂３６ａが遠心力によって被加工物１９の外周部まで流動し、被加工物１９の表面１９ａ側に水溶性の第１の保護膜３１が形成される。水溶性の樹脂３６ａは、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）、ＰＥＯ（酸化ポリエチレン）等である。図３（Ｂ）は、第１の被覆ステップ（Ｓ２０）後の被加工物１９の断面図である。

第１の被覆ステップ（Ｓ２０）の後、第１のレーザー加工溝３３を形成する（第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０））。図４（Ａ）は、第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）を示す一部断面側面図である。

本実施形態では、レーザー加工装置４０を用いて、分割予定ライン１５ｂに沿って機能層１３を除去することにより第１のレーザー加工溝３３を形成する。レーザー加工装置４０は、被加工物１９を支持するチャックテーブル４２と、フレーム２３を固定するクランプ４４とを備える。

また、レーザー加工装置４０は、被加工物１９の機能層１３に対して吸収性を有する波長（即ち、機能層１３に吸収される波長）のレーザービームＬを照射するレーザー加工ヘッド４６を更に備える。レーザービームＬは、例えば、紫外線の波長を有するパルスレーザービームである。なお、レーザービームＬは、基板１１に対しても吸収性を有する波長（即ち、基板１１に吸収される波長）であってよい。

第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）では、まず、チャックテーブル４２上に被加工物１９を配置するとともにフレーム２３をクランプ４４により固定する。次に、チャックテーブル４２の保持面４２ａで被加工物１９を吸引保持する。そして、レーザービームＬを被加工物１９の表面１９ａ側から分割予定ライン１５ｂに沿って照射しつつ、保持面４２ａで被加工物１９を吸引保持したチャックテーブル４２を所定の方向（いわゆる、加工送り方向）に移動させる。

これにより、分割予定ライン１５ｂに各々位置する第１の保護膜３１及び機能層１３が、アブレーションされて除去される。更に、分割予定ライン１５ｂに位置する基板１１の表面１１ａから所定の深さまでの領域もアブレーションされて除去される。

図４（Ｂ）は、第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）後の被加工物１９の断面図である。上述の様に、第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）では、分割予定ライン１５ｂにおける基板１１の一部が除去されるので、第１のレーザー加工溝３３の底部３５は、基板１１の表面１１ａよりも深い位置（即ち、裏面１１ｂ側）に形成される。

第１のレーザー加工溝３３は、分割予定ライン１５ｂの延伸方向と直交する方向に幅Ｗ_１を有する。幅Ｗ_１は、構造物１３ａの幅よりも大きい。それゆえ、第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）では、分割予定ライン１５ｂに位置する構造物１３ａは全て除去される。本実施形態では、分割予定ライン１５ｂの幅を約３０μｍとし、第１のレーザー加工溝３３の幅Ｗ_１を２０μｍとした。

第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）でアブレーションされた金属の構造物１３ａは、金属片等の金属１３ｂとなり飛散する。飛散した金属１３ｂは、例えば、第１の保護膜３１に付着して残留する。それゆえ、第１の保護膜３１を残した状態で被加工物１９に対してプラズマエッチングを行うと金属１３ｂの影響でエッチングレートが不安定となり、基板１１に対して適切なエッチングを行うことが困難になる。

そこで、第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）の後、構造物１３ａの金属１３ｂが付着した被加工物１９の表面１９ａ側を洗浄し、第１の保護膜３１とともに金属１３ｂを被加工物１９の表面１９ａ側から除去する（第１の洗浄ステップ（Ｓ４０））。図５（Ａ）は、第１の洗浄ステップ（Ｓ４０）を示す一部断面側面図である。

被加工物１９の洗浄は、例えばスピンコーター３０を用いて行われる。スピンコーター３０は、上述のスピンナテーブル３２、クランプ３４及びノズル３６に加えて、被加工物１９に向かって洗浄液（例えば、純水）３８ａを噴射するノズル３８を更に備える。

第１の洗浄ステップ（Ｓ４０）では、スピンナテーブル３２上に被加工物１９を配置するとともにフレーム２３をクランプ３４により固定する。次に、保持面３２ａで被加工物１９を吸引保持する。そして、被加工物１９が吸引保持されたスピンナテーブル３２を鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転させる。

そして、スピンナテーブル３２の上方に位置するノズル３８をスピンナテーブル３２の径方向に揺動させながら、ノズル３８から洗浄液３８ａを噴射することで、回転するスピンナテーブル３２に固定された被加工物１９の表面１９ａ全体に洗浄液３８ａを噴射する。

これにより、被加工物１９の表面１９ａに付着している第１の保護膜３１が洗浄液３８ａに溶解し、洗浄液３８ａとともに遠心力によって被加工物１９の外部へ飛ばされる。なお、第１の洗浄ステップ（Ｓ４０）では、洗浄後の表面１９ａに乾燥エアを供給して、表面１９ａを乾燥させてもよい。

図５（Ｂ）は、第１の洗浄ステップ（Ｓ４０）後の被加工物１９の断面図である。第１の洗浄ステップ（Ｓ４０）後に、第１の保護膜３１は、金属１３ｂと共に被加工物１９の表面１９ａ及び第１のレーザー加工溝３３から完全に除去される。

なお、第１の洗浄ステップ（Ｓ４０）では、第１の保護膜３１に付着した金属１３ｂに加えて、第１のレーザー加工溝３３に付着した金属１３ｂも除去される。それゆえ、第１のレーザー加工溝３３に付着した金属１３ｂが、経時的に膨張してデバイス不良を引き起こす異物になることを防ぐことができる。

第１の洗浄ステップ（Ｓ４０）の後、被加工物１９の表面１９ａ及び第１のレーザー加工溝３３を水溶性の第２の保護膜５１で被覆する（第２の被覆ステップ（Ｓ５０））。図６（Ａ）は、第２の被覆ステップ（Ｓ５０）を示す一部断面側面図である。

第２の保護膜５１は、第１の保護膜３１と同様に、例えばスピンコーター３０を用いて形成される。第２の被覆ステップ（Ｓ５０）では、第１の被覆ステップ（Ｓ２０）と同様に、スピンナテーブル３２上に被加工物１９を配置すると共にフレーム２３をクランプ３４により固定する。

次に、保持面３２ａで被加工物１９を吸引保持する。そして、保持面３２ａで被加工物１９を吸引保持したスピンナテーブル３２を鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転させつつ、スピンナテーブル３２の上方に位置するノズル３６から水溶性の樹脂３６ａを噴射する。

これにより、被加工物１９の表面１９ａの中央部に付着した水溶性の樹脂３６ａが遠心力によって被加工物１９の外周部まで流動し、被加工物１９の表面１９ａ側に水溶性の第２の保護膜５１が形成される。第２の保護膜５１は、第１のレーザー加工溝３３も被覆する。図６（Ｂ）は、第２の被覆ステップ（Ｓ５０）後の被加工物１９の断面図である。

第２の被覆ステップ（Ｓ５０）の後、第１のレーザー加工溝３３の底部３５の下方に、第１のレーザー加工溝３３の幅Ｗ_１よりも狭い幅Ｗ_２を有する第２のレーザー加工溝５３を形成する（第２のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ６０））。

第２のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ６０）では、第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）と同様に、レーザー加工装置４０を用いて、被加工物１９の基板１１に対して吸収性を有する波長のレーザービームＬを照射する。

第２のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ６０）におけるレーザービームＬは、第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）と同じ波長のパルスレーザービームであるが、Ｓ３０に比べてレーザービームのスポット径を小さく調整する。

第２のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ６０）でも、チャックテーブル４２上に被加工物１９を配置するとともにフレーム２３をクランプ４４により固定する。次に、チャックテーブル４２の保持面４２ａで被加工物１９を吸引保持する。そして、レーザービームＬを被加工物１９の表面１９ａ側から第１のレーザー加工溝３３に照射しつつ、保持面４２ａで被加工物１９を吸引保持したチャックテーブル４２を所定の方向（いわゆる、加工送り方向）に移動させる。

これにより、被加工物１９を上面視した場合に第１のレーザー加工溝３３の内側に位置する第２の保護膜５１及び基板１１の一部が、それぞれアブレーションされて除去される。それゆえ、第２のレーザー加工溝５３の底部５５では、基板１１が露出する。つまり、第２のレーザー加工溝５３を除いた被加工物１９の表面１９ａ側が、第２の保護膜５１で被覆される。

より具体的には、被加工物１９は、第２のレーザー加工溝５３以外の被加工物１９の表面１９ａ（即ち、第２のレーザー加工溝５３の底部５５及び側部を除く被加工物１９の表面１９ａ）が、第２の保護膜５１で被覆された状態となる。図７は、第２のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ６０）後の被加工物１９の断面図である。

本実施形態では、第２のレーザー加工溝５３の幅Ｗ_２を第１のレーザー加工溝３３の幅Ｗ_１よりも小さくした。幅Ｗ_１と幅Ｗ_２との差は、１０μｍ以下であることが好ましい（Ｗ_１－Ｗ_２≦１０μｍ）。本実施形態では、上述の様に第１のレーザー加工溝３３の幅Ｗ_１を２０μｍとしているので、第２のレーザー加工溝５３の幅Ｗ_２を１０μｍ以上１５μｍ以下とする。

本実施形態では、幅Ｗ_２を幅Ｗ_１よりも小さくすることにより、第１のレーザー加工溝３３外に位置するデバイス１５ａの機能層１３における配線層及び電極層等に対してアブレーションが行われることを防止できる。それゆえ、第２のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ６０）で、配線層及び電極層等を構成する金属が第２の保護膜５１上に付着することを防止できる。

また、幅Ｗ_１に対して幅Ｗ_２が余りに小さい場合には、第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）で第１のレーザー加工溝３３に生じたダメージ（即ち、結晶の歪み等）が、後述するプラズマエッチングステップ（Ｓ７０）で除去され難くなる。仮に、第１のレーザー加工溝３３に生じたダメージをプラズマエッチングステップ（Ｓ７０）で除去できたとしても、最終的に形成されるチップの外観が悪くなり、分割して形成されたチップの抗折強度が低下する。

そこで、幅Ｗ_２を、例えば、幅Ｗ_１の２５％（本実施形態では、５μｍ）よりも大きくする。これにより、第１のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ３０）で第１のレーザー加工溝３３に生じたダメージを、プラズマエッチングステップ（Ｓ７０）で確実に除去できる。また、最終的に形成されるチップの外観を良くできる。

第２のレーザー加工溝形成ステップ（Ｓ６０）の後、プラズマエッチング装置６０を用いて第２のレーザー加工溝５３の底部５５等に露出する基板１１に対して第２の保護膜５１をマスクとしてエッチングを行う（プラズマエッチングステップ（Ｓ７０））。

図８は、プラズマエッチング装置６０の構成例を示す断面模式図である。なお、図８では、構成要素の一部を線、ブロック、記号等により簡略化して示す。プラズマエッチング装置６０は、処理空間６２を形成するエッチングチャンバ６４を備えている。エッチングチャンバ６４は、底壁６４ａと、上壁６４ｂと、第１側壁６４ｃと、第２側壁６４ｄと、第３側壁６４ｅと、第４側壁（不図示）とを含む直方体状に形成されており、第２側壁６４ｄには、被加工物１９を搬入搬出するための開口６６が設けられている。

開口６６の外側には、開口６６を開閉するゲート６８が設けられている。このゲート６８は、開閉機構７０によって上下に移動する。開閉機構７０は、エアシリンダ７２と、ピストンロッド７４とを含んでいる。エアシリンダ７２はブラケット７６を介してエッチングチャンバ６４の底壁６４ａに固定されており、ピストンロッド７４の先端はゲート６８の下部に連結されている。

開閉機構７０でゲート６８を開くことにより、開口６６を通じて被加工物１９をエッチングチャンバ６４の処理空間６２に搬入でき、被加工物１９をエッチングチャンバ６４の処理空間６２から搬出できる。エッチングチャンバ６４の底壁６４ａには排気口７８が形成されている。この排気口７８は、真空ポンプ等の排気機構８０と接続されている。

エッチングチャンバ６４の処理空間６２には、下部電極８２と上部電極８４とが対向するように配置されている。下部電極８２は導電性の材料で形成されており、円盤状の保持部８６と、保持部８６の下面中央から下方に突出する円柱状の支持部８８とを含む。

支持部８８は、エッチングチャンバ６４の底壁６４ａに形成された開口９０に挿通されている。開口９０内において、底壁６４ａと支持部８８との間には環状の絶縁部材９２が配置されており、エッチングチャンバ６４と下部電極８２とは絶縁されている。下部電極８２は、エッチングチャンバ６４の外部において高周波電源９４と接続されている。

保持部８６の上面には凹部が形成されており、この凹部には、被加工物１９を吸引保持するためのテーブル９６が設けられている。テーブル９６には吸引路（不図示）が形成されており、この吸引路は、下部電極８２の内部に形成された流路９８を通じて吸引源１００と接続されている。

また、保持部８６の内部には、冷却流路１０２が形成されている。冷却流路１０２の一端は、支持部８８に形成された冷媒導入路１０４を通じて冷媒循環機構１０６と接続されており、冷却流路１０２の他端は、支持部８８に形成された冷媒排出路１０８を通じて冷媒循環機構１０６と接続されている。この冷媒循環機構１０６を作動させると、冷媒は、冷媒導入路１０４、冷却流路１０２、冷媒排出路１０８の順に流れ、下部電極８２を冷却する。

上部電極８４は、導電性の材料で形成されており、円盤状のガス噴出部１１０と、ガス噴出部１１０の上面中央から上方に突出する円柱状の支持部１１２とを含む。支持部１１２は、エッチングチャンバ６４の上壁６４ｂに形成された開口１１４に挿通されている。開口１１４内において、上壁６４ｂと支持部１１２との間には環状の絶縁部材１１６が配置されており、エッチングチャンバ６４と上部電極８４とは絶縁されている。

上部電極８４は、エッチングチャンバ６４の外部において高周波電源１１８と接続されている。また、支持部１１２の上端部には、昇降機構１２０と連結された支持アーム１２２が取り付けられており、この昇降機構１２０及び支持アーム１２２によって、上部電極８４は上下に移動する。

ガス噴出部１１０の下面には、複数の噴出口１２４が設けられている。この噴出口１２４は、ガス噴出部１１０に形成された流路１２６及び支持部１１２に形成された流路１２８を通じて、第１のガス供給源１３０及び第２のガス供給源１３２に接続されている。第１のガス供給源１３０、第２のガス供給源１３２、流路１２６及び流路１２８、並びに、噴出口１２４によって、エッチングチャンバ６４内にガスを導入するガス導入部が構成される。

開閉機構７０、排気機構８０、高周波電源９４、吸引源１００、冷媒循環機構１０６、高周波電源１１８、昇降機構１２０、第１のガス供給源１３０、第２のガス供給源１３２等は、制御装置１３４に接続されている。

排気機構８０から制御装置１３４には、処理空間６２の圧力に関する情報が入力される。また、冷媒循環機構１０６から制御装置１３４には、冷媒の温度に関する情報（すなわち、下部電極８２の温度に関する情報）が入力される。

さらに、制御装置１３４には、第１のガス供給源１３０、第２のガス供給源１３２から、各ガスの流量に関する情報が入力される。制御装置１３４は、これらの情報や、ユーザーから入力される他の情報等に基づいて、上述した各構成を制御する制御信号を出力する。

次に、プラズマエッチングステップ（Ｓ７０）の手順について説明する。プラズマエッチングステップ（Ｓ７０）では、まず、開閉機構７０でプラズマエッチング装置６０のゲート６８を下降させる。

次に、開口６６を通じて被加工物１９をエッチングチャンバ６４の処理空間６２に搬入して、被加工物１９の裏面側が下部電極８２のテーブル９６の上面に接する様に、被加工物１９をテーブル９６上に配置する。なお、被加工物１９の搬入時には、昇降機構１２０で上部電極８４を上昇させ、下部電極８２と上部電極８４との間隔を広げておくことが好ましい。

その後、吸引源１００の負圧を作用させて、被加工物１９をテーブル９６上に固定する。また、開閉機構７０でゲート６８を上昇させて、処理空間６２を密閉する。これにより、被加工物１９は、エッチングチャンバ６４に収容される。

さらに、上部電極８４と下部電極８２とがプラズマ加工に適した所定の位置関係となるように、昇降機構１２０で上部電極８４の高さ位置を調節する。また、排気機構８０を作動させて、処理空間６２を所定の真空度とする。

なお、処理空間６２の減圧後、吸引源１００の負圧によって被加工物１９を保持することが困難な場合は、被加工物１９を電気的な力（代表的には静電引力）等によってテーブル９６上に保持する。例えば、テーブル９６の内部に電極を埋め込み、この電極に電力を供給することにより、テーブル９６と被加工物１９との間に電気的な力を作用させることができる。

この状態で、プラズマ加工用のガスを所定の流量で供給しつつ、下部電極８２及び上部電極８４に所定の高周波電力を供給する。本実施形態におけるエッチングステップ（Ｓ７０）では、処理空間６２内を所定の圧力（例えば、５Ｐａ以上５０Ｐａ以下）に維持し、第１のガス供給源１３０からフッ素系のガス（例えば、パーフルオロシクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）又は六フッ化硫黄（ＳＦ_６））を含有するガスを所定の流量で供給しながら下部電極８２及び上部電極８４の少なくとも一方に所定の高周波電力（例えば、１０００Ｗ以上３０００Ｗ以下）を付与する。

これにより、下部電極８２と上部電極８４との間にプラズマＰが発生し、プラズマ化したガスは被加工物１９の表面１９ａ側に供給される。このプラズマ化したガスにより基板１１を構成するシリコンがエッチングされて、第２のレーザー加工溝５３に露出した基板１１が部分的に除去される。

図９は、プラズマエッチングステップ（Ｓ７０）を示す被加工物１９の断面図である。なお、図９では、発生したプラズマＰを被加工物１９の上方に模式的に示す。本実施形態では、上述の第１の洗浄ステップ（Ｓ４０）で第１の保護膜３１に付着した金属は既に除去されており、第２の保護膜５１上に金属は残留していない。それゆえ、第２の保護膜５１上に金属が残留している場合に比べて、プラズマエッチングステップ（Ｓ７０）における基板１１のエッチングレートをより均一にできる。

なお、本実施形態では、平行平板型のプラズマエッチング装置６０を用いたが、他のプラズマエッチング装置を用いてもよい。例えば、プラズマ加工用のガスをエッチングチャンバ６４内でプラズマ状態にする代わりに、プラズマ状態にしたプラズマ加工用のガスをエッチングチャンバ６４内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を用いてもよい。

また、本実施形態のプラズマエッチング装置６０では、下部電極８２と上部電極８４とが容量結合しており、容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）が生成される。ただし、上部電極８４を渦巻き状の電極とし、この渦巻き状の上部電極８４に高周波（例えば、１３．５６ＭＨｚ）を印加することにより、磁場を時間的に変化させることにより電子を加速して誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を生成する誘導結合型のプラズマエッチング装置を用いてもよい。

プラズマエッチングステップ（Ｓ７０）の後、第２の保護膜５１を洗浄によって除去する（第２の洗浄ステップ（Ｓ８０））。被加工物１９の洗浄は、第１の洗浄ステップ（Ｓ４０）と同様に、例えばスピンコーター３０を用いて行う。

第２の洗浄ステップ（Ｓ８０）では、第１の洗浄ステップ（Ｓ４０）と同様に、スピンナテーブル３２上に被加工物１９を配置するとともにフレーム２３をクランプ３４により固定する。次に、保持面３２ａで被加工物１９を吸引保持する。そして、被加工物１９が吸引保持されたスピンナテーブル３２を鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転させつつ、スピンナテーブル３２の上方に位置するノズル３８から被加工物１９の表面１９ａ全体に洗浄液３８ａを噴射する。

これにより、被加工物１９の表面１９ａに付着している第２の保護膜５１が洗浄液３８ａに溶解し、洗浄液３８ａとともに遠心力によって被加工物１９の外部へ飛ばされる。なお、第２の洗浄ステップ（Ｓ８０）でも、洗浄後の表面１９ａに乾燥エアを供給して、表面１９ａを乾燥させてもよい。

図１０は、第２の洗浄ステップ（Ｓ８０）後の被加工物１９の断面図である。第２の保護膜５１は、被加工物１９の表面１９ａ、第１のレーザー加工溝３３、及び、第２のレーザー加工溝５３から完全に除去されている。

本実施形態では、第２の洗浄ステップ（Ｓ８０）の後、切削ブレード等を有する切削装置を用いて第２のレーザー加工溝５３で基板１１を分割する（分割ステップ（Ｓ９０））。例えば、チャックテーブルに吸引保持された被加工物１９と切削ブレードとを、複数の分割予定ライン１５ｂに沿って相対的に移動させることにより、被加工物１９を複数のチップに分割する。

本実施形態では、上述のＳ１０からＳ９０の工程の順で、分割予定ライン１５ｂに沿って被加工物１９を加工する。図１１は、第１実施形態における被加工物１９の加工方法を示すフロー図である。

次に、分割ステップ（Ｓ９０）ではなく、プラズマエッチングステップ（Ｓ７０）で基板１１を分割する第２実施形態を説明する。図１２は、第２実施形態におけるプラズマエッチングステップ（Ｓ７０）で分割された被加工物１９の断面図である。

第２実施形態では、第１実施形態と同様に、プラズマエッチング装置６０を用いて基板１１をエッチングする。プラズマ加工用のガスの濃度を高くする、プラズマエッチング時間を長くする等の一以上の処理を施すことにより、第２のレーザー加工溝５３の底部５５で露出する基板１１を裏面１１ｂまでエッチングする。

これにより、第２のレーザー加工溝５３直下の基板１１は裏面１１ｂに至るまで除去されて、被加工物１９は、複数のチップに分割される。第２実施形態では、切削ブレードで基板１１を分割する第１実施形態に比べて、基板１１の裏面１１ｂ側に生じるチッピングを抑制でき、抗折強度も向上できる。なお、第２実施形態では、第２の洗浄ステップ（Ｓ８０）後に加工工程が終了するので、第１実施形態に係る分割ステップ（Ｓ９０）は省略される。

次に、プラズマエッチングステップ（Ｓ７０）で、基板１１の表面１１ａから基板１１の仕上げ厚さＣを超える深さまで第２のレーザー加工溝５３をエッチングし、分割ステップ（Ｓ９０）で、基板１１の裏面１１ｂを仕上げ厚さＣまで研削することにより基板１１を分割する第３実施形態を説明する。図１３は、第３実施形態におけるプラズマエッチングステップ（Ｓ７０）で仕上げ厚さＣを超える深さまでエッチングされた被加工物１９の断面図である。

第３実施形態では、第１実施形態と同様に、プラズマエッチング装置６０を用いて基板１１をエッチングする。但し、第３実施形態では、プラズマ加工用のガスの濃度を高くする、プラズマエッチング時間を長くする等の一以上の処理を施すことにより、第２のレーザー加工溝５３を第１実施形態に比べて更に深くエッチングする。

第３実施形態では、基板１１の仕上げ厚さＣを超え且つ基板１１の裏面１１ｂまでは至らない深さまで基板１１をエッチングする。これにより、基板１１の一部が除去されて第２のレーザー加工溝５３よりも深い溝部５７が形成される。溝部５７の直下には、例えば、数十μｍ以上数百μｍ以下の厚さの基板１１が残る。

このプラズマエッチングステップ（Ｓ７０）の後、第１実施形態と同様に、第２の洗浄ステップ（Ｓ８０）を行う。第２の洗浄ステップ（Ｓ８０）後に、被加工物１９を保護部材２１から剥離して、基板１１の表面１１ａ側（即ち、被加工物１９の表面１９ａ）に保護テープ１４１を貼り付ける。

そして、基板１１を裏面１１ｂから研削することで、被加工物１９を複数のチップに分割する（分割ステップ（Ｓ９０））。図１４は、第３実施形態における分割ステップ（Ｓ９０）を示す図である。第３実施形態の分割ステップ（Ｓ９０）は、基板１１を研削する研削ステップである。研削ステップは、研削装置１４０を用いて行われる。

研削装置１４０は、基板１１を吸引保持するチャックテーブル１４２を備えている。このチャックテーブル１４２は、モータ等の回転機構（不図示）と連結されており、Ｚ軸方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。

チャックテーブル１４２の上面は、被加工物１９の表面１９ａ側を吸引保持する保持面１４２ａとなっている。保持面１４２ａには、チャックテーブル１４２の内部に形成された流路を通じて吸引源の負圧が作用し、被加工物１９の表面１９ａ側を吸引する吸引力が発生する。

チャックテーブル１４２の保持面１４２ａに対向するように、チャックテーブル１４２の上方には研削機構が配置されている。研削機構は、Ｚ軸方向に概ね平行な回転軸の周りに回転するスピンドル１４４を備えている。このスピンドル１４４は、昇降機構（不図示）で昇降される。スピンドル１４４の下端側には、円盤状のホイールマウント１４６が固定されている。

ホイールマウント１４６の下面には、ホイールマウント１４６と略同径の研削ホイール１４８が装着されている。研削ホイール１４８は、アルミニウム又はステンレス鋼等の金属材料で形成された環状のホイール基台（環状基台）１４８ａを備えている。

ホイール基台１４８ａの上面側が、ホイールマウント１４６に固定されることで、ホイール基台１４８ａはスピンドル１４４に装着されている。また、ホイール基台１４８ａの下面には複数の研削砥石（砥石チップ）１４８ｂが設けられている。

各々の研削砥石１４８ｂは略直方体形状を有しており、ホイール基台１４８ａの環状の下面の全周において、隣り合う研削砥石１４８ｂ同士の間に間隙が設けられる態様で環状に配列されている。

研削砥石１４８ｂは、例えば、金属、セラミックス、樹脂等の結合材に、ダイヤモンド、ＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒を混合して形成される。ただし、結合材や砥粒に制限はなく、研削砥石１４８ｂの仕様に応じて適宜選択できる。

第３実施形態に係る研削ステップでは、第２の洗浄ステップ（Ｓ８０）後の被加工物１９を保護部材２１から剥離して、被加工物１９の表面１９ａ（即ち、基板１１の表面１１ａ側）に保護テープ１４１を貼り付ける。その後、保護テープ１４１を介して保持面１４２ａで被加工物１９の表面１９ａ側を吸引保持する。

そして、チャックテーブル１４２とスピンドル１４４とを、それぞれ所定の方向に回転させつつ、スピンドル１４４を下降させ、基板１１の裏面１１ｂ側に研削砥石１４８ｂを押し当てる。これにより、基板１１を仕上げ厚さＣまで研削加工する。これにより、被加工物１９を複数のチップに分割する。

第３実施形態では、切削ブレードで基板１１を分割する第１実施形態に比べて、基板１１の裏面１１ｂ側に生じるチッピングを抑制でき、抗折強度も向上できる。以上、第１から第３実施形態について説明したが、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。

１１ 基板
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ 機能層
１３ａ 構造物
１３ｂ 金属
１５ａ デバイス
１５ｂ 分割予定ライン（ストリート）
１９ 被加工物
１９ａ 表面
２１ 保護部材
２３ フレーム
２５ 被加工物ユニット
３０ スピンコーター
３１ 第１の保護膜
３２ スピンナテーブル
３２ａ 保持面
３３ 第１のレーザー加工溝
３４ クランプ
３５ 底部
３６ ノズル
３６ａ 樹脂
３８ ノズル
３８ａ 洗浄液
４０ レーザー加工装置
４２ チャックテーブル
４２ａ 保持面
４４ クランプ
４６ レーザー加工ヘッド
５１ 第２の保護膜
５３ 第２のレーザー加工溝
５５ 底部
５７ 溝部
６０ プラズマエッチング装置
６２ 処理空間
６４ エッチングチャンバ
６４ａ 底壁
６４ｂ 上壁
６４ｃ 第１側壁
６４ｄ 第２側壁
６４ｅ 第３側壁
６６ 開口
６８ ゲート
７０ 開閉機構
７２ エアシリンダ
７４ ピストンロッド
７６ ブラケット
７８ 排気口
８０ 排気機構
８２ 下部電極
８４ 上部電極
８６ 保持部
８８ 支持部
９０ 開口
９２ 絶縁部材
９４ 高周波電源
９６ テーブル
９８ 流路
１００ 吸引源
１０２ 冷却流路
１０４ 冷媒導入路
１０６ 冷媒循環機構
１０８ 冷媒排出路
１１０ ガス噴出部
１１２ 支持部
１１４ 開口
１１６ 絶縁部材
１１８ 高周波電源
１２０ 昇降機構
１２２ 支持アーム
１２４ 噴出口
１２６ 流路
１２８ 流路
１３０ 第１のガス供給源
１３２ 第２のガス供給源
１３４ 制御装置
１４０ 研削装置
１４１ 保護テープ
１４２ チャックテーブル
１４２ａ 保持面
１４４ スピンドル
１４６ ホイールマウント
１４８ 研削ホイール
１４８ａ 環状基台
１４８ｂ 研削砥石
Ｗ_１ 幅
Ｗ_２ 幅
Ｌ レーザービーム
Ｐ プラズマ
Ｃ 仕上げ厚さ

Claims (3)

1. 基板と、該基板の表面上に設けられた機能層とを含み、分割予定ラインによって区画される複数の領域の各々に該機能層を含むデバイスが形成され、該機能層の該分割予定ラインと重なる領域に金属の構造物が形成された被加工物を、該分割予定ラインに沿って加工する被加工物の加工方法であって、
   該基板の該表面とは反対側に位置する該基板の裏面に保護部材を貼り付ける保護部材貼り付けステップと、
   該機能層の該基板とは反対側の面である該被加工物の表面を水溶性の第１の保護膜で被覆する第１の被覆ステップと、
   該第１の被覆ステップの後、該機能層に対して吸収性を有する波長のレーザービームを該被加工物の該表面側から照射し、該機能層が除去された第１のレーザー加工溝を該分割予定ラインに沿って形成する第１のレーザー加工溝形成ステップと、
   該第１のレーザー加工溝形成ステップで飛散した該構造物の金属が付着した該第１の保護膜を洗浄によって除去し、該構造物の金属を該被加工物の該表面側から除去する第１の洗浄ステップと、
   該第１の洗浄ステップの後、該被加工物の該表面及び該第１のレーザー加工溝を水溶性の第２の保護膜で被覆する第２の被覆ステップと、
   該第２の被覆ステップの後、該基板に対して吸収性を有する波長のレーザービームを該被加工物の該表面側から該第１のレーザー加工溝に照射し、該第１のレーザー加工溝の底部に該第１のレーザー加工溝よりも幅の狭い第２のレーザー加工溝を形成する第２のレーザー加工溝形成ステップと、
   該第２のレーザー加工溝以外の該被加工物の該表面が該第２の保護膜で被覆された該被加工物をプラズマエッチング装置のエッチングチャンバに収容し、プラズマ化したガスを該被加工物の該表面側に供給して該第２のレーザー加工溝の底部に露出する該基板に対してエッチングを行う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の後、該第２の保護膜を洗浄によって除去する第２の洗浄ステップと、を備えることを特徴とする被加工物の加工方法。
2. 該プラズマエッチングステップでは、該第２のレーザー加工溝の該底部で露出する該基板を該プラズマ化したガスでエッチングすることにより該基板を分割することを特徴とする請求項１に記載の被加工物の加工方法。
3. 該プラズマエッチングステップ後の該第２のレーザー加工溝は、該基板の該表面から該基板の仕上げ厚さを超え且つ該基板の該裏面までは至らない深さを有し、
   該第２の洗浄ステップの後に、該基板の該裏面を該仕上げ厚さまで研削することにより該基板を分割する研削ステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の被加工物の加工方法。
   

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