JP7382578B2 - プラズマ処理方法および素子チップの製造方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係るプラズマ処理方法は、底部に酸化膜が露出した溝を有する溝入り基板を準備する溝入り基板の準備工程と、溝入り基板をプラズマに晒して、酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、を備える。酸化膜除去工程は、酸化膜をエッチングする酸化膜エッチングステップと、酸化膜エッチングステップの後、溝の内壁に付着した付着物を除去するクリーニングステップと、を含むサイクルを複数回繰り返す。図1は、本実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。
プラズマ処理の対象となる溝入り基板を準備する。
溝入り基板は複数の溝を有しており、溝の底部には酸化膜が露出している。複数の溝は、例えば、基板を個片化するのに使用される分割用の溝である。本実施形態は、溝の底部に露出する、エッチングされ難い酸化膜をプラズマエッチングする方法である。本実施形態にかかるプラズマ処理方法によれば、高いアスペクト比を有する溝の底部に露出する酸化膜を、垂直に近い角度でエッチングすることができる。高いアスペクト比を有する溝とは、溝の幅に対して十分に深く掘られた溝をいう。溝の幅と深さとの比(幅/深さ)は、例えば、1/5以上、1/20以下である。
積層基板は、第1主面および第2主面を備えるとともに、複数の素子領域および複数の分割領域に区画されている。また、積層基板は、シリコンを含むシリコン層(第1のシリコン層)と、第1のシリコン層の第2主面側に配置される酸化膜とを備える。素子領域における第1のシリコン層の第1主面側には、さらに配線層が配置されてよい。分割領域における第1のシリコン層の第1主面側には、さらに絶縁膜とTEG(Test Element Group)等の金属材料とが配置されてよい。分割領域における積層基板をエッチングすることにより、複数の素子チップが得られる。
分割領域における第1のシリコン層を、第1主面側から酸化膜が露出するまで除去して溝を形成する。
シリコン層除去工程は、例えば、プラズマを用いた所謂ボッシュプロセスにより行うことができる。
酸化膜をプラズマに晒してエッチングする。
酸化膜除去工程では、酸化膜をエッチングする酸化膜エッチングステップ(S021)と、酸化膜エッチングステップの後、溝の内壁に付着した付着物を除去するクリーニングステップ(S022)と、を含むサイクルが複数回繰り返される。
酸化膜エッチングステップでは、異方性エッチングが行われて、溝の底部から露出する酸化膜がエッチングされる。
酸化膜エッチングステップでは、例えば、炭素原子を含むガス(炭素含有ガス)を含むエッチングガスにより発生する第1のプラズマが用いられる。炭素含有ガスは特に限定されず、例えば、CF4、C4F8等のフッ化炭素およびCHF3等のフッ化炭化水素等が挙げられる。なかでも、エッチングレートが高くなり易い点で、フッ化炭素が好ましい。
クリーニングステップでは、等方性エッチングが行われて、特に溝の側壁がエッチングされる。これにより、溝の側壁に堆積している付着物が除去される。溝の底部にはイオンあるいはラジカルが到達し難い。
同様にしてサイクル目以降を繰り返し、側壁1021bに堆積する付着物60を除去しながら溝の底部1021aを少しずつエッチングすることにより、溝の底部1021aに対応する酸化膜15が除去される。分断された酸化膜の側面15aは、第1のシリコン層11Aの側壁にほぼ沿っている。酸化膜の側面15aは、ほぼ垂直である。
フレームは、溝入り基板あるいは積層基板(以下、単に基板と称す場合がある。)を囲める程度の開口を有した枠体であり、所定の幅および略一定の薄い厚みを有している。フレームは、保持シートおよび基板を保持した状態で搬送できる程度の剛性を有している。フレームの開口の形状は特に限定されないが、例えば、円形や、矩形、六角形など多角形であってもよい。フレームの材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属や、樹脂等が挙げられる。
プラズマ処理装置100は、ステージ111を備えている。搬送キャリア20は、保持シート22の基板10を保持している面が上方を向くように、ステージ111に搭載される。ステージ111は、搬送キャリア20の全体を載置できる程度の大きさを備える。ステージ111の上方には、少なくとも1つの素子チップ200を露出させるための窓部124Wを有するカバー124が配置されている。カバー124には、フレーム21がステージ111に載置されている状態のとき、フレーム21を押圧するための押さえ部材107が配置されている。押さえ部材107は、フレーム21と点接触できる部材(例えば、コイルバネや弾力性を有する樹脂)であることが好ましい。これにより、フレーム21およびカバー124の熱が互いに影響し合うことを抑制しながら、フレーム21の歪みを矯正することができる。
基板10の搬入の際、真空チャンバ103内では、昇降ロッド121の駆動により、カバー124が所定の位置まで上昇している。図示しないゲートバルブが開いて搬送キャリア20が搬入される。複数の支持部122は、上昇した状態で待機している。搬送キャリア20がステージ111上方の所定の位置に到達すると、支持部122に搬送キャリア20が受け渡される。搬送キャリア20は、保持シート22の粘着面22Xが上方を向くように、支持部122の上端面に受け渡される。
本実施形態に係る素子チップの製造方法は、第1主面および第2主面を備え、シリコンを含むシリコン層と酸化膜とを有し、複数の素子領域および複数の分割領域に区画された積層基板を準備する積層基板の準備工程と、積層基板をプラズマに晒して、分割領域におけるシリコン層を、第1主面側から酸化膜が露出するまで除去して溝を形成するシリコン層除去工程と、シリコン層除去工程の後、溝をプラズマに晒して、溝の底部に露出する酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、を備える。酸化膜除去工程は、酸化膜をエッチングする酸化膜エッチングステップと、酸化膜エッチングステップの後、溝の内壁に付着した付着物を除去するクリーニングステップと、を含むサイクルを複数回繰り返す。
図12は、本実施形態に係る製造方法を示すフローチャートである。
まず、第1主面および第2主面を備えるとともに、複数の素子領域および複数の分割領域に区画された上記の積層基板を準備する。積層基板は、シリコンを含むシリコン層(第1のシリコン層)と、第1のシリコン層の第2主面側に配置される酸化膜とを備える。
積層基板の第1主面を被覆する樹脂膜を形成する。樹脂膜は、積層基板の素子領域をプラズマ等から保護するために設けられる。
樹脂膜に開口を形成して、分割領域において積層基板を露出させる。
積層基板をプラズマに晒して、開口から露出する第1のシリコン層を第1主面側から酸化膜が露出するまで除去して、複数の溝を形成する。
酸化膜をプラズマエッチングして除去する。
酸化膜除去工程は、上記のプラズマ処理方法により実行される。すなわち、酸化膜をエッチングする酸化膜エッチングステップ(S021)と、酸化膜エッチングステップの後、溝の内壁に付着した付着物を除去するクリーニングステップ(S022)と、を含むサイクルが複数回繰り返される。上記プラズマ処理方法によれば、分断された酸化膜の側面がほぼ垂直になるようにエッチングされる。
溝入り基板が第2のシリコン層を備える場合、溝入り基板を再びプラズマに晒して、分割領域における第2のシリコン層をエッチングする。これにより、溝入り基板が分断されて、複数の素子チップが得られる。
第2のシリコン層除去工程の後、プラズマ処理装置においてアッシングを行ってもよい。これにより、樹脂膜が除去される。アッシング用のアッシングガスは、例えば、酸素ガスや、酸素ガスとフッ素含有ガスとの混合ガス等である。アッシングガスの流量は、例えば、150sccm以上300sccm以下である。
a)積層基板の準備工程、樹脂膜形成工程および開口形成工程
シリコン層(厚み約50μm)と酸化膜(厚み約10μm)とを備える積層基板を準備した。スピンコート法により、シリコン層の一方の主面を覆う樹脂膜(厚み約15μm、ノボラック樹脂)を形成した。分割領域に樹脂膜側からレーザ光を照射して、分割領域における樹脂膜を除去した。
続いて、図10に示すプラズマ処理装置を用いて、ボッシュプロセスにより分割領域におけるシリコン層を除去して、複数の溝を形成した。ボッシュプロセスでは、保護膜形成ステップと保護膜除去ステップとシリコンエッチングステップとを含むサイクルを繰り返した。繰り返し回数は25回であった。
保護膜除去ステップでは、プロセスガスとしてSF6を用いた。SF6の供給量は600sccmとした。真空チャンバ内の圧力は20Pa、第1の電極への投入電力は4800W、第2の電極への投入電力は200Wとして、2秒間処理した。
エッチングステップでは、プロセスガスとしてSF6を用いた。SF6の供給量は600sccmとした。真空チャンバ内の圧力は20Pa、第1の電極への投入電力は4800W、第2の電極への投入電力は50Wとして、5秒間処理した。
同じプラズマ処理装置の真空チャンバ内のガスを排気した後、酸化膜除去工程を行い、複数の素子チップを得た。酸化膜除去工程では、以下の酸化膜エッチングステップとクリーニングステップとを含むサイクルを繰り返した。繰り返し回数は20回であった。
溝入り基板を第1のプラズマに晒して、溝の底部から露出する酸化膜をエッチングした。エッチングガスとしてAr、C4F8、SF6の混合ガスを用いた。Ar、C4F8、SF6の供給量は、それぞれ300sccm、20sccm、25sccmとした。真空チャンバ内の圧力は1Pa、第1の電極への投入電力は2400W、第2の電極への投入電力は1300Wとして5分間処理した。その後、真空チャンバ内のガスを排気した。
続いて、溝入り基板を第2のプラズマに晒して、側壁に堆積する付着物を除去した。クリーニングガスとしてO2を用いた。O2の供給量は200sccmとした。真空チャンバ内の圧力は20Pa、第1の電極への投入電力は3000W、第2の電極への投入電力は50Wとして1分間処理した。その後、真空チャンバ内のガスを排気した。
クリーニングステップを行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして素子チップを作製した。
図20は、得られた素子チップの要部の断面におけるSEM画像(倍率3000倍)である。素子チップの底面(第2主面)と酸化膜の側面とが成す角度は約80°であった。
10A:積層基板
10B:溝入り基板
10X:第1主面
10Y:第2主面
101:素子領域
102:分割領域
1021:溝
1021a:底部
1021b:側壁
11A:第1のシリコン層
11B:第2のシリコン層
12:配線層
14:絶縁膜
15:酸化膜
15a:側面
20:搬送キャリア
21:フレーム
21a:ノッチ
21b:コーナーカット
22:保持シート
22X:粘着面
22Y:非粘着面
40:樹脂膜
60:付着物
100:プラズマ処理装置
103:真空チャンバ
103a:ガス導入口
103b:排気口
108:誘電体部材(天板)
109:第1の電極
110A:第1の高周波電源
110B:第2の高周波電源
111:ステージ
112:プロセスガス源
113:アッシングガス源
114:減圧機構
115:電極層
116:金属層
117:基台
118:外周部
119:ESC電極
120:第2の電極
121:昇降ロッド
122:支持部
123:昇降機構
125:冷媒循環装置
126:直流電源
127:冷媒流路
128:制御装置
129:外周リング
200:素子チップ
Claims (5)
- 底部に酸化膜が露出した溝を有する溝入り基板を準備する溝入り基板の準備工程と、
前記溝入り基板をプラズマに晒して、前記酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、を備え、
前記溝入り基板の準備工程は、
第1主面および前記第1主面とは反対側の第2主面を備え、シリコンを含むシリコン層と前記シリコン層の前記第2主面側に配置される前記酸化膜とを有し、複数の素子領域および複数の分割領域に区画された積層基板を準備する積層基板の準備工程と、
前記分割領域における前記シリコン層を、前記第1主面側から前記酸化膜が露出するまで除去して前記溝を形成するシリコン層除去工程と、を備え、
前記酸化膜除去工程は、
前記酸化膜をエッチングする酸化膜エッチングステップと、前記酸化膜エッチングステップの後、前記溝の内壁に付着した付着物を除去するクリーニングステップと、を含むサイクルを複数回繰り返す、プラズマ処理方法。 - 前記シリコン層除去工程は、
前記分割領域における前記シリコン層を、プラズマエッチングするシリコンエッチングステップと、
前記シリコンエッチングステップにより形成された溝をプラズマに晒して、前記溝の内壁に保護膜を堆積させる保護膜形成ステップと、を含むサイクルを複数回繰り返す、請求項1に記載のプラズマ処理方法。 - 前記酸化膜除去工程における前記溝入り基板の温度は、前記シリコン層除去工程における前記積層基板の温度よりも高い、請求項1または2に記載のプラズマ処理方法。
- 前記酸化膜エッチングステップは、炭素原子を含むガスにより発生する第1のプラズマにより行われ、
前記クリーニングステップは、酸素ガスを含むガスにより発生するプラズマにより行われる、請求項1~3のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。 - 第1主面および前記第1主面とは反対側の第2主面を備え、シリコンを含むシリコン層と前記シリコン層の前記第2主面側に配置される酸化膜とを有し、複数の素子領域および複数の分割領域に区画された積層基板を準備する積層基板の準備工程と、
前記積層基板をプラズマに晒して、前記分割領域における前記シリコン層を、前記第1主面側から前記酸化膜が露出するまで除去して溝を形成するシリコン層除去工程と、
前記シリコン層除去工程の後、前記溝をプラズマに晒して、前記溝の底部に露出する前記酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、を備え、
前記酸化膜除去工程は、
前記酸化膜をエッチングする酸化膜エッチングステップと、前記酸化膜エッチングステップの後、前記溝の内壁に付着した付着物を除去するクリーニングステップと、を含むサイクルを複数回繰り返す、素子チップの製造方法。
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