JP7233019B2 - 素子チップの製造方法 - Google Patents
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Description
前記基板は、第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、前記第1面に形成された複数の素子領域と、前記素子領域を画定する分割領域を有しており、
前記素子チップの製造方法は、
前記保持シートに、前記第2面側から保持された前記基板を準備する準備工程と、
水溶性樹脂と溶媒とを含む混合物を、前記基板の前記第1面に塗布して前記水溶性樹脂を含む保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜の前記分割領域を覆う部分にレーザ光を照射して、前記分割領域を覆う部分を除去し、前記分割領域において前記基板の前記第1面を露出させるレーザグルービング工程と、
前記素子領域を前記保護膜で被覆した状態で、前記分割領域において、前記基板を前記第1面から前記第2面までプラズマエッチングすることにより、前記基板を複数の素子チップに個片化する個片化工程と、
前記保護膜の前記素子領域を被覆する部分を除去する除去工程と、
を備え、
前記水溶性樹脂は、融点が250℃以上または熱分解温度が450℃以上であり、
前記レーザ光の波長に対する前記保護膜の吸収係数が1abs・L/g・cm-1以上である、素子チップの製造方法に関する。
(a)基板準備工程
基板準備工程で準備される基板は、プラズマエッチング技術を用いて、複数の素子チップに個片化されるものである。基板は、シリコンウエハのような半導体基板、フレキシブルプリント基板のような樹脂基板、セラミックス基板等であってもよく、半導体基板は、シリコン(Si)、ガリウム砒素(GaAs)、窒化ガリウム(GaN)、炭化ケイ素(SiC)等で形成されたものであってもよい。本開示は基板の材料等に限定されるものではない。
保護膜形成工程では、水溶性樹脂と溶媒とを含む混合物が、基板1の表面1aに塗布されることで、水溶性樹脂を含む保護膜が形成される。保護膜は、通常、混合物の塗膜を乾燥させることにより形成される。
レーザグルービング工程で照射されるレーザ光の波長における吸光度が低いものが好ましく、レーザ光を吸収しないものがより好ましい。有機溶媒としては、例えば、アルコール、エーテル、ケトン、ニトリル、アミドなどが挙げられる。水溶性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、アセトン、エチルメチルケトン、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、エーテルグリコール類などが挙げられる。有機溶媒は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、混合物26の粘度は、せん断速度1s-1で回転粘度計を用いて測定される。
基板の層構造は、例えば、上層側から順に、デバイス層/Si層/絶縁膜層(SiO2層など)/樹脂層(ダイアタッチフィルム層など)を備える。保護膜28は、デバイス層を覆うように形成される。基板の層構造はこの例に限らず、Si層/樹脂層/Si層のような構造の場合もある。ここでは、基板の層構造が、上層側から、デバイス層/Si層/絶縁膜層(SiO2層など)/樹脂層(ダイアタッチフィルム層など)である場合を例にとって、保護膜の厚みの決定方法を説明する。なお、基板の個片化のためには、分割領域において、保護膜28、デバイス層、Si層、絶縁膜層、および樹脂層を切断する必要がある。分割領域における保護膜28とデバイス層との切断はレーザグルービングにより行われるため、プラズマダイシング工程で切断する対象は、Si層、絶縁層、および樹脂層である。保護膜28の厚みは、これらのSi層、絶縁膜層、および樹脂層をプラズマエッチングで除去する間、素子領域を覆う保護膜28が無くならない膜厚に設定する必要がある。
T=(Si層の厚み/A×α)+(絶縁膜層の厚み/B×β)+(樹脂層の厚み/C×γ)+D
(式中、Aは、Si層のプラズマエッチングを行う条件における水溶性保護膜のエッチング速度とSi層のエッチング速度との比(選択比)であり、Bは、絶縁膜層のプラズマエッチングを行う条件における水溶性保護膜のエッチング速度と絶縁膜層のエッチング速度との比(選択比)であり、樹脂層のプラズマエッチングを行う条件における水溶性保護膜のエッチング速度と樹脂層のエッチング速度との比(選択比)である。Dは、プラズマダイシング後に素子領域上に残す保護膜の残厚であり、αは、Si層をオーバーエッチング加工するためのマージン値であり、βは、絶縁膜層をオーバーエッチング加工するためのマージン値であり、γは、樹脂層をオーバーエッチング加工するためのマージン値である。)
なお、水溶性保護膜の厚みは、生産性および/またはコストの観点から、上記式と実際の加工条件から得られる選択比を鑑みて、残膜が残る範囲で設定することが好ましい。
図5は、レーザグルービング工程を説明するための断面模式図である。レーザグルービング工程では、保護膜28の分割領域R2を覆う部分にレーザ光を照射して、この部分の保護膜28を除去し、分割領域R2において基板1の表面1aを露出させる。基板1の分割領域R2を覆う保護膜28の下に多層配線層30や、多層配線層30を保護する絶縁性の保護層31が配置されている場合には、レーザ光の照射により多層配線層30や絶縁性の保護層31も除去し、分割領域R2において基板1の表面1aを露出させる。これにより、残存する保護膜28により、所定のパターンが形成される。本開示によれば、融点が250℃以上または熱分解温度が450℃以上の水溶性樹脂を含む混合物を用いて保護膜28を形成するとともに、レーザグルービング工程で照射されるレーザ光の波長に対する保護膜28の吸収係数を1abs・L/g・cm-1以上とする。そのため、レーザグルービング加工の際に、保護膜28の厚みが大きくても、周囲に過度な熱が加わることが抑制され、整った形状の溝を形成することができる。
また、レーザグルービングの間、基板1および保持シート3の温度を50℃以下に維持することが好ましい。
図6は、個片化工程により個片化された素子チップを説明するための断面模式図である。個片化工程では、レーザグルービング工程で露出させた、図5に示す基板1の分割領域R2において、図6の状態まで、基板1の表面1aから裏面1bまでプラズマエッチングすることにより、基板1を複数の素子領域R1に対応する素子チップ11に個片化する。本工程では、パターン化された保護膜28をマスクとしてプラズマエッチングが行なわれる。
図8は、本工程で使用されるドライエッチング装置50の一例を示す模式図である。ドライエッチング装置50のチャンバ52の頂部には誘電体窓(図示せず)が設けられており、誘電体窓の上方には上部電極としてのアンテナ54が配置されている。アンテナ54は、第1高周波電源部56に電気的に接続されている。一方、チャンバ52内の処理室58の底部側には、搬送キャリア4に固着された基板1が配置されるステージ60が配置されている。ステージ60には内部に冷媒流路(図示せず)が形成されており、冷媒流路に冷媒を循環させることにより、ステージ60は冷却される。ステージ60は下部電極としても機能し、第2高周波電源部62に電気的に接続されている。また、ステージ60は図示しない静電吸着用電極(ESC電極)を備え、ステージ60に載置された搬送キャリア4に固着された基板1をステージ60に静電吸着できるようになっている。また、ステージ60には冷却用ガスを供給するための図示しない冷却用ガス孔が設けられており、冷却用ガス孔からヘリウムなどの冷却用ガスを供給することで冷却されたステージ60に静電吸着された搬送キャリア4に固着された基板1を冷却できる。チャンバ52のガス導入口64はエッチングガス源66に流体的に接続されており、排気口68はチャンバ52内を真空排気するための真空ポンプを含む真空排気部70に接続されている。
図7は、保護膜が除去された状態の素子チップを説明するための断面模式図である。保護膜除去工程では、個片化工程で個片化された図6に示すような素子チップ11において、保護膜28の素子領域R1を被覆する部分を除去する。保護膜28は水溶性樹脂を含むため、素子チップ11の保護膜28を、水性洗浄液に接触させることにより容易に除去することができる。
以下、本開示を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
(1)基板の準備
シリコン基板を保持した搬送キャリアを準備した。シリコン基板上には、複数の素子領域が形成されており、各素子領域は分割領域で取り囲まれている。
ポリスチレンスルホン酸ナトリウム塩を、水とアセトンとの混合溶媒(水:アセトン=1:1(質量比))に溶解させることにより、塗布液(混合物)を調製した。ここで使用したポリスチレンスルホン酸ナトリウム塩は、水溶性樹脂であり、その融点は450℃、熱分解温度は約600℃、レーザの吸収係数は1.02abs・L/g・cm-1であった。混合物中の固形分濃度は、200g/Lとした。混合物の20℃における粘度は、10mPa・sであり、pHは7であった。
上記(1)で準備したシリコン基板の露出した表面全体にスプレーコートすることにより、塗膜を形成した。塗膜を、大気圧下、室温にて乾燥させた。スプレーコートと乾燥とを複数回繰り返すことにより、厚み30μmの保護膜を形成した。
355nmの波長のナノ秒レーザを用いて、シリコン基板の分割領域上の保護膜にレーザ光を照射し、この部分の保護膜を除去した。レーザ光の照射は、パルス周期200kHz、出力0.3W、スキャン速度400mm/秒で、3パス加工を行った。
シリコン基板を保持した搬送キャリアをプラズマ処理装置が備えるチャンバ内に搬入して、チャンバ内に設けられたステージ上に載置した。搬送キャリアは、シリコン基板を保持している面をチャンバの頂部に設けられた上部電極に向けた状態でステージ上に載置した。チャンバ内に、パッシベーション膜を堆積させるプラズマとシリコンをエッチングさせるプラズマを交互に発生させて、保護膜が除去された領域において、シリコン基板をエッチングした。より具体的には、チャンバ内にパッシベーション膜を堆積させるためのプラズマを5秒間発生させるステップAと、チャンバ内にシリコンをエッチングさせるプラズマを15秒間発生させるステップBとを20サイクル繰り返した。各ステップは、以下の条件で行った。
ステップB:チャンバ内にSF6を流量300sccmで導入しながら、チャンバ内に設置した排気バルブによりチャンバ内を排気することで、チャンバ内の圧力を20Paに調圧し、アンテナ54に2000Wの高周波電力(RF電力)を印加するとともに、下部電極に300WのLF電圧を印加する。
このようなエッチングにより、シリコン基板の分割領域部分が表面から裏面まで除去され、複数のチップに個片化された。
シリコン基板の素子領域上に残存した保護膜に対して、水性洗浄液を2流体スプレー噴霧することにより、保護膜を除去した。水性洗浄液としては、脱イオン水を用いた。
実施例1の(2)保護膜形成において、ポリビニルアルコール20g、フェルラ酸0.2g、および水80gを混合することにより塗布液を調製した。得られた塗布液を用いる以外は、実施例1と同様にして、シリコン基板上に厚み5μmの保護膜を形成した。ただし、5μmの厚みの保護膜を形成するのに要した時間は、実施例1の4倍以上であった。保護膜を形成した後、プラズマエッチングに対する耐性を付与するため、60℃にて10分間加熱した。加熱後の保護膜を有する基板を用いて、実施例1と同様にして、(3)レーザグルービングおよび(4)プラズマエッチングによる個片化を行った。
Claims (7)
- 保持シートに保持された基板から、プラズマエッチングにより素子チップを製造する方法であって、
前記基板は、第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、前記第1面に形成された複数の素子領域と、前記素子領域を画定する分割領域を有しており、
前記素子チップの製造方法は、
前記保持シートに、前記第2面側から保持された前記基板を準備する準備工程と、
水溶性樹脂と溶媒とを含む混合物を、前記基板の前記第1面に塗布して前記水溶性樹脂を含む保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜の前記分割領域を覆う部分にレーザ光を照射して、前記分割領域を覆う部分を除去し、前記分割領域において前記基板の前記第1面を露出させるレーザグルービング工程と、
前記素子領域を前記保護膜で被覆した状態で、前記分割領域において、前記基板を前記第1面から前記第2面までプラズマエッチングすることにより、前記基板を複数の素子チップに個片化する個片化工程と、
前記保護膜の前記素子領域を被覆する部分を除去する除去工程と、
を備え、
前記水溶性樹脂は、融点が250℃以上または熱分解温度が450℃以上であり、
前記レーザ光の波長に対する前記保護膜の吸収係数が1abs・L/g・cm -1 以上であり、
前記保護膜形成工程において形成される前記保護膜の膜厚は5μmより大きい、素子チップの製造方法。 - 前記水溶性樹脂は、前記レーザグルービング工程において前記レーザ光を吸収する、請求項1に記載の素子チップの製造方法。
- 前記混合物は、さらに、前記レーザ光を吸収する光増感剤を含む、請求項1または2に記載の素子チップの製造方法。
- 前記基板は、前記第1面に電極を備え、
前記混合物のpHは、5以上8以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の素子チップの製造方法。 - 前記レーザ光の波長は、250nm以上かつ360nm以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の素子チップの製造方法。
- 前記除去工程において、前記保護膜を水性洗浄液に接触させて除去する、請求項1~5のいずれか1項に記載の素子チップの製造方法。
- 前記混合物の20℃における粘度が、100mPa・s以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載の素子チップの製造方法。
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