WO2019017367A1 - 切断加工方法 - Google Patents

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WO2019017367A1
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dry etching
etching process
groove
forming
processed
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真鍋　俊樹
武彦 妹尾
泉　浩一
正 荘所
孝文 荻原
剛志 坂本
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Hamamatsu Photonics KK
Iwatani Corp
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Hamamatsu Photonics KK
Iwatani Corp
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    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P54/00—Cutting or separating of wafers, substrates or parts of devices

Definitions

  • the present invention relates to a cutting method, and more particularly to a cutting method for cutting a plate-like object to be cut along a line to cut.
  • a cutting method may be considered in which a processing target such as a semiconductor substrate is cut using the processing method described in the above-mentioned publication.
  • dry etching processing which can be microfabricated is preferable to wet etching processing.
  • the width of the groove formed along the line to be cut is narrowed, so that the etching gas does not easily enter the groove. Therefore, there is a problem that the speed of forming the groove is small.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a cutting method capable of increasing the speed of forming a groove along a line to be cut.
  • the cutting method of the present invention is for cutting a plate-like object to be cut along a line to cut.
  • the cutting processing method forms a modified region on the processing object along the planned cutting line by aligning the focusing point on the processing object and irradiating the laser light, and the modified region on the processing object After forming, forming a groove in the object to be processed along the line to cut.
  • a first dry etching process is performed from the front surface to the back surface of the object to be processed.
  • a first decompression process is performed in which the object to be processed is placed under a reduced pressure atmosphere than in the first dry etching process.
  • a second dry etching treatment is performed from the front surface to the back surface of the object to be processed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 4;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. It is a schematic plan view of the processing object after the modification field in the cutting processing method concerning the embodiment of the present invention is formed.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. It is a schematic block diagram of the etching processing apparatus used for formation of the groove
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line XIII-XIII of FIG. 12; It is an expanded sectional view of the area
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view for describing a second dry etching process performed on the region A of FIG. 10; It is an expanded sectional view for demonstrating the 2nd pressure reduction process given to the area
  • region A of FIG. FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view for explaining a third dry etching process performed on the region A of FIG. 10; It is a schematic plan view of the processing object after division.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line XXI-XXI of FIG. 20.
  • FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view for illustrating a first dry etching process performed on the TEG formation region of FIG. 23;
  • the processing target object 1 of the cutting processing method which concerns on embodiment of this invention is prepared.
  • the processing target 1 is, for example, a semiconductor substrate.
  • the case where the processing target 1 is a semiconductor substrate will be described.
  • the semiconductor substrate as the processing target 1 is configured in a substantially disc shape.
  • An orientation flat 2 is provided on the outer periphery of a processing target (semiconductor substrate) 1.
  • the processing target (semiconductor substrate) 1 is, for example, a silicon (Si) wafer or the like.
  • a plurality of functional elements are provided on the surface 3 of the processing target (semiconductor substrate) 1. That is, the processing target (semiconductor substrate) 1 includes a substrate body and a plurality of functional elements arranged on the surface of the substrate body.
  • the functional element is, for example, a semiconductor operation layer formed by crystal growth, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, or a circuit element formed as a circuit.
  • a plurality of functional elements are provided in a matrix in a direction parallel to and perpendicular to the orientation flat 2 of the semiconductor substrate.
  • the laser processing apparatus 100 includes a laser light source 101 that pulse-oscillates laser light (processing laser light) L and dichroics arranged so as to change the direction of the optical axis of the laser light L by 90 °.
  • a mirror 103 and a focusing lens 105 for focusing the laser light L are provided.
  • the laser processing apparatus 100 includes a support base 107 for supporting the processing target (semiconductor substrate) 1 to which the laser light L condensed by the condensing lens 105 is applied, and the support base 107 as X and Y.
  • a stage 111 for moving in the Z-axis direction, a laser light source control unit 102 for controlling the laser light source 101 for adjusting the output and pulse width of the laser light L, and a stage control unit for controlling movement of the stage 111 And 115 are provided.
  • the laser beam L emitted from the laser light source 101 is changed in the direction of its optical axis by 90 ° by the dichroic mirror 103, and the processing target object mounted on the support table 107 (semiconductor substrate ) Is collected by the condensing lens 105.
  • the stage 111 is moved, and the object to be processed (semiconductor substrate) 1 is moved relative to the laser light L along the line to cut.
  • a modified region to be a starting point of cutting is formed on the processing target (semiconductor substrate) 1.
  • this reforming region will be described in detail.
  • a planned cutting line 5 for cutting the processing target (semiconductor substrate) 1 is set in the plate-shaped processing target (semiconductor substrate) 1.
  • the line to cut 5 is a virtual line extending linearly.
  • the laser light L is scheduled to be cut in a state in which the focusing point P is aligned with the inside of the processing target (semiconductor substrate) 1. It is moved relatively along the line 5 (ie, in the direction of arrow A in FIG. 4).
  • the modified region 7 is formed along the planned cutting line 5 in the object (semiconductor substrate) 1 and is formed along the planned cutting line 5.
  • the reforming region 7 becomes the cutting start region 8.
  • the focusing point P is a portion where the laser light L is focused.
  • the planned cutting line 5 is not limited to a straight line but may be a curved line, or may be a line drawn actually on the surface 3 of the processing target 1 without being limited to an imaginary line.
  • the reforming region 7 may be formed continuously or may be formed intermittently.
  • the modified region 7 may be formed at least inside the object 1 to be processed.
  • a crack may be formed starting from the modified region 7, and the crack and the modified region 7 may be exposed to the outer surface (surface, back surface, or outer peripheral surface) of the processing target 1.
  • the modified region 7 refers to a region in which the density, refractive index, mechanical strength and other physical properties are different from those in the surrounding area. For example, there are a melt processing region, a crack region, a dielectric breakdown region, a refractive index change region, and the like, and there are also regions in which these are mixed.
  • the object to be processed (semiconductor substrate) 1 is fixed on the support table 107 of the laser processing apparatus 100. Then, with the surface 3 of the processing object (semiconductor substrate) 1 as the laser light incident surface, the condensing point P is aligned with the inside of the processing object (semiconductor substrate) 1 and the laser light L is irradiated. The focusing point P is scanned along the line to cut 5 which is set in a grid shape so as to pass between the adjacent functional elements. Further, on the planned cutting line 5, the condensing point P is scanned along the thickness direction of the processing target (semiconductor substrate) 1.
  • the modified regions 7 are formed in a lattice on the object to be processed (semiconductor substrate) 1. Further, as shown in FIG. 10, in the inside of the processing target (semiconductor substrate) 1, the modified region 7 is formed from the front surface 3 side to the back surface 4 side of the processing target (semiconductor substrate) 1. That is, the modified region 7 is formed in the thickness direction of the processing target (semiconductor substrate) 1.
  • the modified region 7 may be formed such that the formation state of the modified region 7 on the front surface side of the processing target (semiconductor substrate) 1 and the formation state of the modified region 7 on the back surface side are substantially the same.
  • the formation state of 7 is substantially the same. That is, the modified regions 7 are formed symmetrically with respect to the center in the thickness direction of the processing target (semiconductor substrate) 1.
  • the etching processing apparatus 200 includes a chamber 201, a stage 202, a pressure gauge 203, a thermometer 204, a valve 205, a vacuum pump 206, a valve 207, a valve 208, and a flow rate.
  • a controller 209, a first gas supply device 210, a valve 211, a flow rate controller 212, and a second gas supply device 213 are provided.
  • the chamber 201 is configured to receive the processing target (semiconductor substrate) 1 in which the modified region 7 is formed.
  • the object to be processed (semiconductor substrate) 1 is mounted on a stage 202 disposed in the chamber 201.
  • the stage 202 is configured to be adjustable in temperature. By heating the stage 202 while the processing target (semiconductor substrate) 1 is placed on the stage 202, the processing target (semiconductor substrate) 1 is heated so that the temperature becomes equal to that of the stage 202.
  • a pressure gauge 203 for measuring the pressure in the chamber 201 is connected to the chamber 201.
  • a thermometer 204 for measuring the temperature of the object 1 based on the temperature of the stage 202.
  • the thermometer 204 is connected to the stage 202, and measures the temperature of the processing target (semiconductor substrate) 1 heated to the same temperature as the stage 202 by measuring the temperature of the stage 202.
  • a vacuum pump 206 is connected to the chamber 201 by a pipe via a valve 205.
  • the vacuum pump 206 is, for example, a turbo molecular pump, a mechanical booster pump, or the like.
  • a first gas supply device 210 is connected to the chamber 201 by piping via a valve 207, a valve 208, and a flow rate controller 209.
  • the first gas supply device 210 is configured to be able to supply a first etching gas.
  • a second gas supply device 213 is connected to the chamber 201 by piping via a valve 207, a valve 211, and a flow rate controller 212.
  • the second gas supply device 213 is configured to be able to supply a second etching gas.
  • the second etching gas may be the same etching gas as the first etching gas, or may be a different etching gas.
  • the valve 205, the valve 207, the valve 208, and the valve 211 are, for example, electronic control valves.
  • the flow controllers 209 and 212 are, for example, mass flow meters.
  • the etching processing apparatus 200 includes the second gas supply apparatus 213 in addition to the first gas supply apparatus 210 in FIG. 11, only the first gas supply apparatus 210 may be provided. That is, the etching processing apparatus 200 may include only one gas supply apparatus. In addition, the etching processing apparatus 200 may include three or more gas supply apparatuses.
  • dry etching processing is performed from the front surface 3 to the back surface 4 of the object to be processed (semiconductor substrate) 1.
  • the dry etching process is, for example, an anisotropic dry etching process using a mixed gas of sulfur hexafluoride (SF 6 ), cyclopentafluoride (C 4 F 8 ) and oxygen (O 2 ). Thereby, the surface 3 of the processing target (semiconductor substrate) 1 is etched.
  • a groove 9 is formed on the surface 3 of the object to be processed (semiconductor substrate) 1 along the line 5.
  • the dry etching process may be performed in a state where, for example, a photoresist is formed on the functional element. The photoresist is removed at the end of the dry etch process.
  • decompression processing is performed in which the object to be processed (semiconductor substrate) 1 is placed under a reduced pressure atmosphere than in dry etching processing.
  • the inside of the chamber 201 is evacuated by operating the vacuum pump 206. That is, in the decompression process, the inside of the chamber 201 is evacuated.
  • the reacted latent reaction by-product by the dry etching process is exhausted through the piping via the vacuum pump 206.
  • FIGS. 14 to 19 correspond to the area A surrounded by the alternate long and short dash line in FIGS. 10 and 13.
  • grooves 9 are formed on the object to be processed (semiconductor substrate) 1 along the lines to be cut 5 shown in FIG. 4. Is formed.
  • the first dry etching process is performed on the processing target (semiconductor substrate) 1 from the front surface 3 to the back surface 4 of the processing target (semiconductor substrate) 1.
  • the surface 3 of the processing target (semiconductor substrate) 1 is etched by the first dry etching process.
  • the groove 9 is formed in the middle of the modified region 7 from the front surface 3 to the back surface 4 of the processing target (semiconductor substrate) 1.
  • a first decompression process is performed.
  • the object to be processed (semiconductor substrate) 1 is placed under a reduced pressure atmosphere than in the first dry etching process.
  • the reacted latent reaction by-product in the first dry etching process is removed from the chamber 201 shown in FIG. Therefore, the reacted latent reaction by-product remaining in the groove 9 formed by the first dry etching process is removed from the groove 9.
  • a second dry etching process is performed from the front surface 3 to the back surface 4 of the object to be processed (semiconductor substrate) 1.
  • the surface 3 of the processing target (semiconductor substrate) 1 is etched by the second dry etching process.
  • the groove 9 is formed from the front surface 3 to the back surface 4 of the processing target (semiconductor substrate) 1 to the end of the modified region 7.
  • the time of the etching process may be longer than that of the first dry etching process.
  • the pressure of the etching process may be higher than that of the first dry etching process.
  • the etching gas can be sufficiently introduced into the groove formed by the first dry etching process.
  • a second decompression process is performed.
  • the processing target 1 is placed under a reduced pressure atmosphere than in the second dry etching processing. Thereby, the reacted latent reaction by-product in the second dry etching process is removed.
  • the third dry etching processing is performed from the front surface 3 to the back surface 4 of the object to be processed (semiconductor substrate) 1.
  • the surface 3 of the processing target (semiconductor substrate) 1 is etched by the third dry etching process.
  • the groove 9 is formed to extend from the front surface 3 to the back surface 4 of the object 1 to be processed.
  • the object to be processed (semiconductor substrate) 1 is cut along the modified region 7.
  • the groove 9 may be formed to extend from the front surface 3 to the back surface 4 of the object (semiconductor substrate) 1 by the second dry etching process.
  • FIG. 12 and FIG. 13 the state where the distance between each chip which consists of the processed object (semiconductor substrate) 1 cut
  • FIGS. 20 and 21 show a state in which the distance between chips is maintained at a certain level or more.
  • the distance between chips may be a distance suitable for the next step.
  • the cutting method according to the embodiment of the present invention is not limited to these times.
  • the number of times of dry etching treatment may be two or more (two or more), and the number of times of decompression treatment may be one (one) or plural (two or more).
  • n times of dry etching processes are performed, and n ⁇ 1 reduced pressure processes are performed. Will be described.
  • n means an integer of 4 or more.
  • a step of forming a modified region is performed (step S1).
  • a step of forming a groove is performed (step S2).
  • the first dry etching process step S21
  • the first decompression process step S22
  • the second dry etching process step S23
  • the second decompression process step S24
  • the first The third dry etching process step S25
  • the n-2th decompression process step S26
  • the n-1st dry etching process step S27
  • the n-1th decompression process step S28
  • the nth dry etching process step S29
  • the object to be processed is placed under an atmosphere that is lower in pressure than the dry etching processing immediately before each reduced pressure processing.
  • the groove is formed from the front surface to the back surface of the object to be processed, the object to be processed is cut (step S30).
  • a halogen-based etching gas may be used for each of the first dry etching process and the second dry etching process.
  • a halogen-based etching gas may be used for each of the first to nth dry etching processes.
  • the halogen-based etching gases are chlorine trifluoride (ClF 3 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ), fluorine (F 2 ), chlorine (Cl 2 ), hydrogen bromide ( It may contain at least one of HBr), carbon tetrafluoride (CF 4 ), cyclobutane octafluoride (C 4 F 8 ), methane trifluoride (CHF 3 ), and boron trichloride (BCl 3 ). That is, the halogen-based etching gas may be either a single gas or a mixed gas using these materials.
  • the halogen-based etching gas may be, for example, a mixed gas of cyclobutane octafluoride (C 4 F 8 ) and oxygen (O 2 ).
  • the cutting method according to the embodiment of the present invention after the modified region 7 is formed on the object to be processed (semiconductor substrate) 1, the object to be processed (semiconductor substrate) 1 along the line to cut 5
  • the groove 9 is formed.
  • a first dry etching process is performed utilizing the fact that the etching rate of the modified region 7 is higher than the etching rate of the non-modified region, whereby the line to be cut 5
  • a groove 9 is formed in the object to be processed (semiconductor substrate) 1 along the direction.
  • the first depressurization process is performed to discharge the reacted remaining reaction byproducts.
  • the second dry etching treatment is performed, whereby the etching gas is easily introduced into the groove 9 formed by the first dry etching treatment. Thereby, the etching rate of the second dry etching process can be improved.
  • the pressure in the chamber is maintained constant, and the etching rate is reduced by the reaction remaining reaction by-product.
  • the first reaction treatment residual product generated by performing the first dry etching process is subjected to the first pressure reduction process.
  • the second dry etching process is performed after being discharged from the inside of the groove 9 and the chamber 201, the etching gas is easily introduced into the groove 9 formed by the first dry etching process.
  • the etching rate can be improved as compared to the case where the etching process is performed.
  • the groove 9 is formed to extend from the front surface to the back surface of the object to be processed 1 along the line to cut 5.
  • the processing object 1 may be cut. Since the etching rate can be improved, the object to be processed 1 can be cut quickly.
  • the second residual pressure treatment is performed after the second dry etching treatment, thereby causing the reaction stay by-product. Things are discharged.
  • the third dry etching treatment is performed, whereby the etching gas is easily introduced into the groove 9 formed by the second dry etching treatment.
  • the groove 9 can be formed by performing a cycle of dry etching treatment, reduced pressure treatment, and dry etching treatment a plurality of times. Therefore, the etching rate can be further improved.
  • a halogen-based etching gas can be used for each of the first dry etching process and the second dry etching process.
  • chlorine trifluoride (ClF 3 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ), and fluorine respectively, as a halogen-based etching gas (F 2 ), chlorine (Cl 2 ), hydrogen bromide (HBr), carbon tetrafluoride (CF 4 ), cyclobutane octafluoride (C 4 F 8 ), methane trifluoride (CHF 3 ), boron trichloride At least one of (BCl 3 ) can be used.
  • the formation state of the modified region 7 on the front side and the modified region 7 on the back side may be formed so as to be substantially identical to the formation state. Thereby, the modified region 7 can be etched uniformly from the front surface side and the back surface side of the workpiece 1.
  • a TEG (Test Element Group) 10 may be formed on a line to be cut of the object to be processed (semiconductor substrate) 1.
  • a TEG Thermal Element Group
  • at least one of tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and molybdenum (Mo) may be used as the material of TEG 10.
  • the processing target (semiconductor substrate) 1 includes a substrate body, a functional element (not shown), and the TEG 10.
  • the material of the workpiece 1 may contain at least one of silicon (Si), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and molybdenum (Mo).
  • Si silicon
  • Ti tungsten
  • Ti titanium
  • TiN titanium nitride
  • Mo molybdenum
  • plasma-less chlorine trifluoride (ClF 3 ) gas is used as a halogen-based etching gas, and a pressure of 10 Pa or more and 90 kPa (abs) or less and a boiling point or more of each fluoride of the material
  • the first dry etching process and the second dry etching process may be performed at a temperature less than 200 ° C. Again referring to FIG. 11, this pressure is the pressure in the chamber 201. This temperature is the temperature of the object 1 to be processed.
  • the pressure is set to 10 Pa or more.
  • the pressure is set to 10 Pa or more.
  • the pressure is set to 10 Pa or more.
  • the pressure can be set to 10 Pa using a mechanical booster pump instead of a turbo molecular pump, the pressure is set to 10 Pa or more.
  • the pressure is made 90 kPa or less.
  • etching can be performed over a pressure range of 10 Pa to 90 kPa (abs). For this reason, the pressure range is 10 Pa or more and 90 kPa (abs) or less.
  • Chlorine trifluoride (ClF 3 ) gas can etch silicon (Si), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and molybdenum (Mo).
  • silicon (Si), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and molybdenum (Mo) are used as the material of the object 1 to be processed. Since the etching rate in each material can be secured by setting the boiling point or more of each fluoride of the material of the processing target 1, the temperature is made equal to or more than the boiling point of each fluoride of the material. Since the maximum temperature when dicing the device formed on the workpiece 1 is 200 ° C., the temperature is less than 200 ° C.
  • the material of the object 1 is silicon (Si), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), and molybdenum At least one of Mo) may be included.
  • plasma-less chlorine trifluoride (ClF 3 ) gas is used as a halogen-based etching gas, and a pressure of 10 Pa or more and 90 kPa (abs) or less and a boiling point or more of each fluoride of the material
  • the first dry etching process and the second dry etching process may be performed at a temperature less than 200 ° C.
  • the workpiece 1 containing at least one of silicon (Si), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and molybdenum (Mo) can be etched.
  • an insulating film may be formed on a line to be cut of the object to be processed.
  • at least one of silicon dioxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON) and silicon nitride (SiN x) may be used as the material of the insulating film.
  • SiNx has a width in the composition ratio (x) centering on Si 3 N 4 in which the ratio (composition) of the number of atoms constituting the SiN compound is present as the chemical formula.
  • the value of x may be, for example, 1.0 or more and 1.5 or less.
  • the object to be processed includes the substrate body, the functional element, and the insulating film.
  • the material to be processed may include at least one of silicon dioxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON) and silicon nitride (SiN x).
  • the first dry etching process and the second dry etching process may be performed in a state where anhydrous hydrogen fluoride (HF) is added to the halogen-based etching gas.
  • the etching gas in which anhydrous hydrogen fluoride (HF) is added to the halogen-based etching gas can etch silicon dioxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON) and silicon nitride (SiN x). Therefore, the etching gas is in a state where anhydrous hydrogen fluoride (HF) is added to the halogen-based etching gas.
  • the material of the object to be processed is at least one of silicon dioxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON) and silicon nitride (SiN x). May be included.
  • the first dry etching process and the second dry etching process may be performed in a state where anhydrous hydrogen fluoride (HF) is added to the halogen-based etching gas.
  • HF anhydrous hydrogen fluoride
  • the workpiece 1 including at least one of silicon dioxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON), and silicon nitride (SiN x) can be etched.
  • the pressure reduction process immediately before each dry etching process is performed.
  • the volume density of the gas molecules may be changed in a range of 10 times or more and 10000 times or less.
  • a TEG and an insulating film may be formed on a line to be cut of the object to be processed.
  • tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and molybdenum (Mo) is used as the TEG material
  • silicon dioxide (SiO 2 ) or nitrogen is used as the material of the insulating film.
  • silicon oxide (SiON) and silicon nitride (SiNx) may be used.
  • the material of the object to be processed is silicon (Si), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and molybdenum (Mo), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON) and nitrided It may contain at least one of silicon (SiN x).
  • silicon Si
  • tungsten W
  • titanium Ti
  • titanium nitride TiN
  • Mo molybdenum
  • silicon dioxide SiO 2
  • SiON silicon oxynitride
  • SiON silicon oxynitride
  • nitrided It may contain at least one of silicon (SiN x).
  • carbon tetrafluoride (CF 4 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ), methane trifluoride (CHF 3 ), hydrogen fluoride (HF), oxygen as plasma are used as etching gases.
  • At least one of (O 2 ) may be used, and the first dry etching process and the second dry etching process may be performed at a pressure of 10 Pa or more and 0.8 kPa (abs) or less and a temperature less than 200 ° C. .
  • This pressure is the pressure in the chamber.
  • This temperature is the temperature of the object to be processed.
  • silicon (Si), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and molybdenum (Mo), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON) and nitride as materials of a processing object Silicon (SiN x) is used. Since the pressure at the maximum output of the remote plasma is 0.8 KPa, the pressure is 0.8 kPa (abs) or less.
  • the material of the object to be processed is silicon (Si), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and molybdenum (Mo) ), Silicon dioxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON) and / or silicon nitride (SiN x).
  • silicon Si
  • tungsten W
  • titanium Ti
  • titanium nitride TiN
  • Mo molybdenum
  • Silicon dioxide SiO 2
  • silicon oxynitride SiON
  • SiN x silicon nitride
  • SiN x silicon nitride
  • At least one of (O 2 ) may be used, and the first dry etching process and the second dry etching process may be performed at a pressure of 10 Pa or more and 0.8 kPa (abs) or less and a temperature less than 200 ° C. .
  • the first dry etching process and the second dry etching process may be performed at a pressure of 10 Pa or more and 0.8 kPa (abs) or less and a temperature less than 200 ° C.
  • Si silicon
  • tungsten (W) titanium
  • TiN titanium nitride
  • Mo molybdenum
  • silicon dioxide SiO 2
  • SiON silicon oxynitride
  • SiN x silicon nitride
  • an aluminum film and TEG may be formed on a line to be cut of the object to be processed.
  • aluminum (Al) is used as the material of the aluminum film
  • at least one of tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and molybdenum (Mo) is used as the material of TEG.
  • the material of the object to be processed may include at least one of aluminum (Al), silicon (Si), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and molybdenum (Mo). .
  • at least one of chlorine (Cl 2 ), hydrogen bromide (HBr), hydrogen chloride (HCl) and boron trichloride (BCl 3 ) of plasma is used as an etching gas, 10 Pa
  • the first dry etching process and the second dry etching process may be performed at a pressure of at least 0.8 kPa (abs) and a temperature of less than 200 ° C. This pressure is the pressure in the chamber. This temperature is the temperature of the object to be processed.
  • the material of the object to be processed is aluminum (Al), silicon (Si), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) And / or molybdenum (Mo).
  • the step of forming the groove at least one of chlorine (Cl 2 ), hydrogen bromide (HBr), hydrogen chloride (HCl) and boron trichloride (BCl 3 ) of plasma is used as an etching gas, and 10 Pa or more and 0.
  • the first dry etching process and the second dry etching process may be performed at a pressure of 8 kPa (abs) or less and a temperature less than 200 ° C. Thereby, it is possible to etch a workpiece including at least one of aluminum (Al), silicon (Si), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) and molybdenum (Mo).
  • the pressure reduction process immediately before each dry etching process The pressure fluctuation may be changed to a range of 10% or more and 100% or less.
  • the pressure of the substrate installation space is one of the discharge pressures while the pressure of the gas discharge space is maintained constant. It may be changed in the range of not less than 10 and not more than 1 / 10,000.

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Abstract

切断加工方法は、加工対象物（１）に改質領域を形成する工程と、加工対象物（１）に改質領域を形成した後に、切断予定ラインに沿って加工対象物（１）に溝（９）を形成する工程とを備えている。溝（９）を形成する工程では、加工対象物（１）の表面（３）から裏面（４）に向かって第１のドライエッチング処理が施される。第１のドライエッチング処理の後に、加工対象物（１）が第１のドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる第１の減圧処理が施される。第１の減圧処理の後に、加工対象物（１）の表面（３）から裏面（４）に向かって第２のドライエッチング処理が施される。

Description

切断加工方法
　本発明は、切断加工方法に関し、特に、板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するための切断加工方法に関するものである。
　従来、板状の加工対象物に集光点を合わせてレーザ光が照射されることにより改質領域が形成された後に、改質領域にエッチング処理が施される加工方法が知られている。この加工方法は、例えば、特開２００４－３５９４７５号公報（特許文献１）に記載されている。この公報に記載された加工方法では、改質領域に施されるエッチング処理として、ウェットエッチング処理が用いられている。
特開２００４－３５９４７５号公報
　上記公報に記載された加工方法を用いて半導体基板などの加工対象物を切断する切断加工方法が考えられる。加工対象物としての半導体基板から形成されるチップのサイズが小さい場合、ウェットエッチング処理よりも微細加工が可能なドライエッチング処理が好適である。改質領域に施されるエッチング処理として、一般的なドライエッチング処理が用いられた場合、切断予定ラインに沿って形成される溝の幅が狭くなるため、溝にエッチングガスが入り込みにくい。したがって、溝を形成する速度が小さいという問題がある。
　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、切断予定ラインに沿って溝を形成する速度を大きくすることができる切断加工方法を提供することである。
　本発明の切断加工方法は、板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するためのものである。切断加工方法は、加工対象物に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物に改質領域を形成する工程と、加工対象物に改質領域を形成した後に、切断予定ラインに沿って加工対象物に溝を形成する工程とを備えている。溝を形成する工程では、加工対象物の表面から裏面に向かって第１のドライエッチング処理が施される。第１のドライエッチング処理の後に、加工対象物が第１のドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる第１の減圧処理が施される。第１の減圧処理の後に、加工対象物の表面から裏面に向かって第２のドライエッチング処理が施される。
　本発明の切断加工方法によれば、切断予定ラインに沿って溝を形成する速度を大きくすることができる。
本発明の実施の形態に係る切断加工方法における加工対象物の概略平面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態に係る切断加工方法における改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る切断加工方法における改質領域の形成の対象となる加工対象物の概略平面図である。 図４のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態に係る切断加工方法におけるレーザ加工後の加工対象物の概略平面図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面図である。 図６のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態に係る切断加工方法における改質領域が形成された後の加工対象物の概略平面図である。 図９のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態に係る切断加工方法における溝の形成に用いられるエッチング処理装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る切断加工方法における溝が形成された後の加工対象物の概略平面図である。 図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１０の領域Ａの拡大断面図である。 図１０の領域Ａに施される第１のドライエッチング処理を説明するための拡大断面図である。 図１０の領域Ａに施される第１の減圧処理を説明するための拡大断面図である。 図１０の領域Ａに施される第２のドライエッチング処理を説明するための拡大断面図である。 図１０の領域Ａに施される第２の減圧処理を説明するための拡大断面図である。 図１０の領域Ａに施される第３のドライエッチング処理を説明するための拡大断面図である。 分割後の加工対象物の概略平面図である。 図２０のＸＸＩ－ＸＸＩ線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態に係る切断加工方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る切断加工方法におけるレーザ加工後の加工対象物におけるＴＥＧ形成領域の概略断面図である。 図２３のＴＥＧ形成領域に施される第１のドライエッチング処理を説明するための拡大断面図である。
　以下、本発明の実施の形態に係る切断加工方法について図を参照して説明する。なお、特に説明しない限り、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
　図１および図２を参照して、本発明の実施の形態に係る切断加工方法の加工対象物１が準備される。図１および図２に示されるように、加工対象物１は、例えば、半導体基板である。以下、加工対象物１が半導体基板の場合について説明する。
　加工対象物１としての半導体基板は略円板状に構成されている。加工対象物（半導体基板）１の外周にはオリエンテーションフラット２が設けられている。加工対象物（半導体基板）１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）ウェハ等である。
　加工対象物（半導体基板）１の表面３に複数の機能素子（図示せず）が設けられている。つまり、加工対象物（半導体基板）１は、基板本体と、基板本体の表面に配置された複数の機能素子とを含んでいる。機能素子は、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、或いは回路として形成された回路素子等である。機能素子は、半導体基板のオリエンテーションフラット２に平行な方向及び垂直な方向にマトリックス状に複数設けられている。
　続いて、図３～図１０を参照して、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における改質領域の形成について説明する。まず、改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置１００について説明する。
　図３に示されるように、レーザ加工装置１００は、レーザ光（加工用レーザ光）Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物（半導体基板）１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５とを備えている。
　このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物（半導体基板）１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物（半導体基板）１がレーザ光Ｌに対して切断予定ラインに沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿って、切断の起点となる改質領域が加工対象物（半導体基板）１に形成されることとなる。以下、この改質領域について詳細に説明する。
　図４に示されるように、板状の加工対象物（半導体基板）１には、加工対象物（半導体基板）１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図５に示されるように、加工対象物（半導体基板）１の内部に集光点Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図４の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図６～図８に示されるように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物（半導体基板）１の内部に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。
　なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。
　改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。
　再び、図３を参照して、加工対象物（半導体基板）１がレーザ加工装置１００の支持台１０７上に固定される。そして、加工対象物（半導体基板）１の表面３をレーザ光入射面として加工対象物（半導体基板）１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌが照射され、支持台１０７の移動によって、隣り合う機能素子間を通るように格子状に設定された切断予定ライン５に沿って集光点Ｐがスキャンされる。また、切断予定ライン５上において、加工対象物（半導体基板）１の厚み方向に沿って集光点Ｐがスキャンされる。
　これにより、図９に示されるように、加工対象物（半導体基板）１に改質領域７が格子状に形成される。また、図１０に示されるように加工対象物（半導体基板）１の内部において、加工対象物（半導体基板）１の表面３側から裏面４側に向かって改質領域７が形成される。つまり、加工対象物（半導体基板）１の厚み方向に改質領域７が形成される。
　加工対象物（半導体基板）１の表面側の改質領域７の形成状態と、裏面側の改質領域７の形成状態とが略同一となるように改質領域７が形成されてもよい。この場合、加工対象物（半導体基板）１の厚み方向において、加工対象物（半導体基板）１の中央から表面３までの改質領域７の形成状態と、当該中央から裏面４までの改質領域７の形成状態とが略同一となっている。つまり、改質領域７は、加工対象物（半導体基板）１の厚み方向において、当該中央に対して対称に形成されている。
　続いて、図１１～図１９を参照して、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における溝９の形成について説明する。まず、溝９の形成に用いられるエッチング処理装置２００について説明する。
　図１１に示されるように、エッチング処理装置２００は、チャンバー２０１と、ステージ２０２と、圧力計２０３と、温度計２０４と、弁２０５と、真空ポンプ２０６と、弁２０７と、弁２０８と、流量コントローラー２０９と、第１のガス供給装置２１０と、弁２１１と、流量コントローラー２１２と、第２のガス供給装置２１３とを備えている。
　エッチング処理装置２００において、チャンバー２０１は、改質領域７が形成された加工対象物（半導体基板）１を収容するように構成されている。チャンバー２０１内に配置されたステージ２０２に加工対象物（半導体基板）１が載置される。ステージ２０２は温度を調整可能に構成されている。ステージ２０２に加工対象物（半導体基板）１が載置された状態でステージ２０２が加熱されることにより、加工対象物（半導体基板）１はステージ２０２と温度が等しくなるように加熱される。
　チャンバー２０１には、チャンバー２０１内の圧力を測定するための圧力計２０３が接続されている。ステージ２０２にはステージ２０２の温度に基づいて加工対象物１の温度を測定するための温度計２０４が接続されている。温度計２０４は、ステージ２０２に接続されており、ステージ２０２の温度を測定することによりステージ２０２と同じ温度に加熱された加工対象物（半導体基板）１の温度を測定する。チャンバー２０１には、弁２０５を介して真空ポンプ２０６が配管により接続されている。真空ポンプ２０６は、例えばターボ分子ポンプ、メカニカルブースターポンプなどである。
　チャンバー２０１には、弁２０７、弁２０８、流量コントローラー２０９を介して第１のガス供給装置２１０が配管により接続されている。第１のガス供給装置２１０は、第１のエッチングガスを供給可能に構成されている。また、チャンバー２０１には、弁２０７、弁２１１、流量コントローラー２１２を介して第２のガス供給装置２１３が配管により接続されている。第２のガス供給装置２１３は第２のエッチングガスを供給可能に構成されている。第２のエッチングガスは、第１のエッチングガスと同じエッチングガスであってもよく、違うエッチングガスであってもよい。弁２０５、弁２０７、弁２０８、弁２１１は、例えば電子調整弁などである。流量コントローラー２０９、２１２は、例えばマスフローメータなどである。
　なお、図１１では、エッチング処理装置２００は、第１のガス供給装置２１０の他に第２のガス供給装置２１３を備えているが、第１のガス供給装置２１０のみを備えていてもよい。つまり、エッチング処理装置２００は、１つのガス供給装置のみを備えていてもよい。また、エッチング処理装置２００は、３つ以上のガス供給装置を備えていてもよい。
　図１２および図１３に示されるように、エッチング処理装置２００において、加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に向かってのドライエッチング処理が施される。ドライエッチング処理は、例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、八フッ化シクロブタン（Ｃ４Ｆ８）及び酸素（Ｏ２）の混合ガスを用いた異方性のドライエッチング処理である。これにより、加工対象物（半導体基板）１の表面３がエッチングされる。このとき、加工対象物（半導体基板）１においては、例えば単結晶シリコンである非改質領域のエッチングレートよりも、例えば多結晶シリコンである改質領域７のエッチングレートのほうが高いため、切断予定ライン５に沿って加工対象物（半導体基板）１の表面３に溝９が形成される。なお、ドライエッチング処理は、機能素子上に例えばフォトレジストが形成された状態で施されてもよい。このフォトレジストはドライエッチング処理の終了時に除去される。
　また、加工対象物（半導体基板）１がドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる減圧処理が施される。減圧処理では、真空ポンプ２０６が稼働することによりチャンバー２０１内が真空にされる。つまり、減圧処理では、チャンバー２０１内が真空引きされる。ドライエッチング処理による反応済み潜在反応副成物が真空ポンプ２０６を介して配管を通じて排出される。
　さらに、図１４～図１９を参照して、溝９の形成について詳しく説明する。図１４～図１９は、図１０および図１３における一点鎖線で囲まれた領域Ａに対応している。
　図１４に示されるように、加工対象物（半導体基板）１に改質領域７が形成された後に、図４に示される切断予定ライン５に沿って加工対象物（半導体基板）１に溝９が形成される。図１５に示されるように、加工対象物（半導体基板）１に対し、加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に向かって第１のドライエッチング処理が施される。第１のドライエッチング処理によって、加工対象物（半導体基板）１の表面３がエッチングされる。さらに、加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に向かって改質領域７の途中まで溝９が形成される。
　図１６に示されるように、第１のドライエッチング処理の後に、第１の減圧処理が施される。第１の減圧処理では、加工対象物（半導体基板）１が第１のドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる。これにより、図１１に示されるチャンバー２０１内から第１のドライエッチング処理時の反応済み潜在反応副生成物が除去される。このため、第１のドライエッチング処理により形成された溝９内に残留した反応済み潜在反応副生成物が溝９内から除去される。
　図１７に示されるように、第１の減圧処理の後に、加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に向かって第２のドライエッチング処理が施される。第２のドライエッチング処理によって、加工対象物（半導体基板）１の表面３がエッチングされる。さらに、加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に向かって改質領域７の最後まで溝９が形成される。なお、第２のドライエッチング処理では、第１のドライエッチング処理よりもエッチング処理の時間を長くしてもよい。また、第２のドライエッチング処理では、第１のドライエッチング処理よりもエッチング処理の圧力を高くしてもよい。これらにより、第１のドライエッチング処理により形成された溝にエッチングガスを十分に入れることができる。
　図１８に示されるように、第２のドライエッチング処理の後に、第２の減圧処理が施される。第２の減圧処理では、加工対象物１が第２のドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる。これにより、第２のドライエッチング処理時の反応済み潜在反応副成物が除去される。
　図１９に示されるように、第２の減圧処理の後に、加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に向かって第３のドライエッチング処理が施される。第３のドライエッチング処理によって、加工対象物（半導体基板）１の表面３がエッチングされる。さらに、溝９が加工対象物１の表面３から裏面４に至るように形成される。このようにして、改質領域７に沿って加工対象物（半導体基板）１は切断される。なお、第２のドライエッチング処理により加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に至るように溝９が形成されてもよい。また、図１２および図１３では、切断された加工対象物（半導体基板）１からなる各チップ間距離が略ゼロとなる状態が示されている。
　次に、図２０および図２１を参照して、切断された加工対象物（半導体基板）１は各チップに分割される。つまり、各チップ間距離が広げられる。図２０および図２１では、各チップ間距離が一定以上に保たれた状態が示されている。なお、各チップ間距離は次の工程に適した距離であればよい。
　また、上記においては、第１～第３のドライエッチング処理にわたって３回のドライエッチング処理が施され、第１～第２の減圧処理にわたって２回の減圧処理が施された場合について説明したが、本発明の実施の形態に係る切断加工方法においては、これらの回数に限定されない。ドライエッチング処理の回数は複数（２回以上）であればよく、減圧処理の回数は単数（１回）および複数（２回以上）のいずれかであればよい。
　図２２を参照して、４回以上のドライエッチング処理が施され、３回以上の減圧処理が施される場合として、ｎ回のドライエッチング処理が施され、ｎ－１回の減圧処理が施される場合について説明する。ここでのｎは４以上の整数を意味している。
　まず、改質領域を形成する工程が行われる（ステップＳ１）。改質領域が形成された後に溝を形成する工程が行われる（ステップＳ２）。溝を形成する工程においては、第１のドライエッチング処理（ステップＳ２１）、第１の減圧処理（ステップＳ２２）、第２のドライエッチング処理（ステップＳ２３）、第２の減圧処理（Ｓ２４）、第３のドライエッチング処理（ステップＳ２５）が順次施される。その後、第ｎ－２の減圧処理（ステップＳ２６）、第ｎ－１のドライエッチング処理（ステップＳ２７）、第ｎ－１の減圧処理（ステップＳ２８）、第ｎのドライエッチング処理（ステップＳ２９）が順次施される。各減圧処理においては各減圧処理の直前のドライエッチング処理よりも減圧の雰囲気下に加工対象物が置かれる。加工対象物の表面から裏面に至るまで溝が形成されると、加工対象物は切断される（ステップＳ３０）。
　次に、本発明の実施の形態に係る切断加工方法におけるドライエッチング処理に用いられるエッチングガスについて詳細に説明する。
　第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理のそれぞれにハロゲン系エッチングガスが用いられてもよい。また、第１～第ｎのドライエッチング処理のそれぞれにハロゲン系エッチングガスが用いられてもよい。ハロゲン系エッチングガスは、それぞれ三フッ化塩素（ＣｌＦ３）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、フッ素（Ｆ２）、塩素（Ｃｌ２）、臭化水素（ＨＢｒ）、四フッ化炭素（ＣＦ４）、八フッ化シクロブタン（Ｃ４Ｆ８）、三フッ化メタン（ＣＨＦ３）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）の少なくともいずれかを含んでいてもよい。つまり、ハロゲン系エッチングガスは、これらの材料を用いた単独ガスおよび混合ガスのいずれでもよい。ハロゲン系エッチングガスは、例えば、八フッ化シクロブタン（Ｃ４Ｆ８）、酸素（Ｏ２）の混合ガスであってもよい。
　次に、本発明の実施の形態に係る切断加工方法の作用効果について説明する。
　本発明の実施の形態に係る切断加工方法によれば、加工対象物（半導体基板）１に改質領域７が形成された後に、切断予定ライン５に沿って加工対象物（半導体基板）１に溝９が形成される。溝９を形成する工程では、非改質領域のエッチングレートよりも改質領域７のエッチングレートのほうが高いことを利用して、第１のドライエッチング処理が施されることにより、切断予定ライン５に沿って加工対象物（半導体基板）１に溝９が形成される。第１のドライエッチング処理の後に、第１の減圧処理が施されることにより、反応済み滞在反応副生成物が排出される。第１の減圧処理の後に、第２のドライエッチング処理が施されることにより、第１のドライエッチング処理で形成された溝９にエッチングガスが入り込みやすくなる。これにより、第２のドライエッチング処理のエッチング速度を向上させることができる。
　すなわち、改質領域７が形成された後に一般的なドライエッチング処理が施された場合には、チャンバー内の圧力が一定に維持されるため、反応済み滞在反応副生成物によりエッチング速度が低下する。これに対して、本発明の実施の形態に係る切断加工方法においては、第１のドライエッチング処理が施されることにより生成された反応済み滞在反応副生成物が第１の減圧処理が施されることにより溝９およびチャンバー２０１内から排出された後に第２のドライエッチング処理が施されるため第１のドライエッチング処理で形成された溝９にエッチングガスが入り込みやすくなるため、一般的なドライエッチング処理が施された場合よりもエッチング速度を向上させることができる。
　本発明の実施の形態に係る切断加工方法によれば、溝９を形成する工程では、溝９が加工対象物１の表面から裏面に至るように形成されることにより、切断予定ライン５に沿って加工対象物１が切断されてもよい。エッチング速度を向上させることができるため、加工対象物１を速やかに切断することができる。
　本発明の実施の形態に係る切断加工方法によれば、溝９を形成する工程では、第２のドライエッチング処理の後に、第２の減圧処理が施されることにより、反応済み滞在反応副生成物が排出される。第２の減圧処理の後に、第３のドライエッチング処理が施されることにより、第２のドライエッチング処理で形成された溝９にエッチングガスが入り込みやすくなる。また、ドライエッチング処理、減圧処理、ドライエッチング処理のサイクルを複数回にわたって実施することにより溝９を形成することができる。したがって、エッチング速度をさらに向上させることができる。
　本発明の実施の形態に係る切断加工方法によれば、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理のそれぞれにハロゲン系エッチングガスを用いることができる。
　本発明の実施の形態に係る切断加工方法によれば、ハロゲン系エッチングガスとして、それぞれ三フッ化塩素（ＣｌＦ３）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、フッ素（Ｆ２）、塩素（Ｃｌ２）、臭化水素（ＨＢｒ）、四フッ化炭素（ＣＦ４）、八フッ化シクロブタン（Ｃ４Ｆ８）、三フッ化メタン（ＣＨＦ３）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）の少なくともいずれかを用いることができる。
　本発明の実施の形態に係る切断加工方法によれば、加工対象物１に改質領域７を形成する工程では、表面側の改質領域７の形成状態と、裏面側の改質領域７の形成状態とが略同一となるように改質領域７が形成されてもよい。これにより、加工対象物１の表面側および裏面側から改質領域７を均等にエッチングすることができる。
　次に、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における各種変形例について説明する。まず、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第１の変形例について説明する。第１の変形例として、図２３および図２４を参照して、加工対象物（半導体基板）１の切断予定ライン上にＴＥＧ（Test　Element　Group）１０が形成される場合がある。この場合には、ＴＥＧ１０の材料として、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかが用いられることがある。つまり、この場合には、加工対象物（半導体基板）１は、基板本体、機能素子（図示せず）およびＴＥＧ１０を含んでいる。
　したがって、加工対象物１の材料は、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含んでいる場合がある。この場合、溝９を形成する工程では、ハロゲン系エッチングガスとしてプラズマレスの三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガスが用いられ、１０Ｐａ以上９０ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および材料の各フッ化物の沸点以上２００℃未満の温度で、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。再び図１１を参照して、この圧力はチャンバー２０１内の圧力である。この温度は加工対象物１の温度である。
　圧力が１０Ｐａ未満の場合にはエッチングの反応速度が遅くなることによりエッチング速度が遅くなるため、圧力は１０Ｐａ以上とされる。また、真空ポンプ２０６を用いて圧力を１０Ｐａ未満にするには時間がかかるため、圧力は１０Ｐａ以上とされる。また、圧力が１０Ｐａ未満とされても溝９から排出される反応済み潜在反応副生成物の量は圧力が１０Ｐａとされた場合と略変化しないため、圧力は１０Ｐａ以上とされる。また、ターボ分子ポンプではなくメカニカルブースターポンプを用いて圧力を１０Ｐａにすることができるため、圧力は１０Ｐａ以上とされる。また、真空装置では圧力を９０ｋＰａよりも上げることは困難であるため、圧力は９０ｋＰａ以下とされる。プラズマレスの三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガスでは、１０Ｐａ以上９０ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力の範囲にわたってエッチングすることができる。このため、圧力の範囲は１０Ｐａ以上９０ｋＰａ（ａｂｓ）以下とされる。三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガスは、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）をエッチングすることができる。このため、加工対象物１の材料として珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）が用いられる。加工対象物１の材料の各フッ化物の沸点以上にすることで、各材料におけるエッチング速度が確保することができるため、温度が材料の各フッ化物の沸点以上とされる。加工対象物１に形成されたデバイスをダイシングする際の最高温度は２００℃であるため、温度は２００℃未満とされる。
　本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第１の変形例では、加工対象物１の材料は、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含んでいてもよい。この場合、溝９を形成する工程では、ハロゲン系エッチングガスとしてプラズマレスの三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガスが用いられ、１０Ｐａ以上９０ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および材料の各フッ化物の沸点以上２００℃未満の温度で、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。これにより、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含む加工対象物１をエッチングすることできる。
　続いて、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第２の変形例について説明する。第２の変形例として、加工対象物の切断予定ライン上に絶縁膜が形成される場合がある。この場合、絶縁膜の材料として、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかが用いられることがある。なお、ＳｉＮｘは、ＳｉＮ化合物を構成している原子数の比（組成）が化学式どおりに存在しているＳｉ３Ｎ４を中心にして組成比（ｘ）に幅を有している。ｘの値は、例えば１．０以上１．５以下であってもよい。この場合には、加工対象物（半導体基板）は、基板本体、機能素子および絶縁膜を含んでいる。
　したがって、加工対象物の材料は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかを含んでいる場合がある。この場合、溝を形成する工程では、ハロゲン系エッチングガスに無水フッ化水素（ＨＦ）が添加された状態で第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。ハロゲン系エッチングガスに無水フッ化水素（ＨＦ）が添加されたエッチングガスは、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）をエッチングすることができる。このため、エッチングガスはハロゲン系エッチングガスに無水フッ化水素（ＨＦ）が添加された状態とされる。
　本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第２の変形例では、加工対象物の材料は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかを含んでいてもよい。この場合、溝を形成する工程では、ハロゲン系エッチングガスに無水フッ化水素（ＨＦ）が添加された状態で第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。これにより、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかを含む加工対象物１をエッチングすることできる。
　なお、上記の本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第１の変形例および第２の変形例でのプラズマレスでの複数のドライエッチング処理においては、各ドライエッチング処理の直前の減圧処理に比べて、ガス分子の体積密度が１０倍以上１００００倍以下の範囲で変化されてもよい。
　続いて、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第３の変形例について説明する。第３の変形例として、加工対象物の切断予定ライン上にＴＥＧおよび絶縁膜が形成される場合がある。この場合、ＴＥＧの材料として、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかが用いられ、絶縁膜の材料として、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかが用いられることがある。
　したがって、加工対象物の材料は、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかを含んでいる場合がある。この場合、溝を形成する工程では、エッチングガスとしてプラズマの四フッ化炭素（ＣＦ４）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、三フッ化メタン（ＣＨＦ３）、フッ化水素（ＨＦ）、酸素（Ｏ２）の少なくともいずれかが用いられ、１０Ｐａ以上０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および２００℃未満の温度で、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。この圧力はチャンバー内の圧力である。この温度は加工対象物の温度である。
　プラズマの四フッ化炭素（ＣＦ４）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、三フッ化メタン（ＣＨＦ３）、フッ化水素（ＨＦ）、酸素（Ｏ２）は、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）をエッチングすることができる。このため、加工対象物の材料として珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）が用いられる。リモートプラズマの最高出力における圧力が０．８ＫＰａであるため、圧力は０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下とされる。
　本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第３の変形例では、加工対象物の材料は、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかを含んでいてもよい。この場合、溝を形成する工程は、エッチングガスとしてプラズマの四フッ化炭素（ＣＦ４）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、三フッ化メタン（ＣＨＦ３）、フッ化水素（ＨＦ）、酸素（Ｏ２）の少なくともいずれかが用いられ、１０Ｐａ以上０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および２００℃未満の温度で、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。これにより、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかを含む加工対象物をエッチングすることができる。
　続いて、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第４の変形例について説明する。第４の変形例として、加工対象物の切断予定ライン上にアルミニウム膜およびＴＥＧが形成される場合がある。この場合、アルミニウム膜の材料として、アルミニウム（Ａｌ）が用いられ、ＴＥＧの材料として、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかが用いられることがある。
　したがって、加工対象物の材料は、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含んでいる場合がある。この場合、溝を形成する工程は、エッチングガスとしてプラズマの塩素（Ｃｌ２）、臭化水素（ＨＢｒ）、塩化水素（ＨＣｌ）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）の少なくともいずれかが用いられ、１０Ｐａ以上０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および２００℃未満の温度で、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。この圧力はチャンバー内の圧力である。この温度は加工対象物の温度である。
　プラズマの塩素（Ｃｌ２）、臭化水素（ＨＢｒ）、塩化水素（ＨＣｌ）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）は、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）をエッチングすることができる。このため、加工対象物の材料としてアルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）が用いられる。
　本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第４の変形例では、加工対象物の材料は、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含んでいる。溝を形成する工程は、エッチングガスとしてプラズマの塩素（Ｃｌ２）、臭化水素（ＨＢｒ）、塩化水素（ＨＣｌ）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）の少なくともいずれかが用いられ、１０Ｐａ以上０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および２００℃未満の温度で、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。これにより、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含む加工対象物をエッチングすることができる。
　なお、上記の本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第３の変形例および第４の変形例でのプラズマ放電での複数のドライエッチング処理においては、各ドライエッチング処理の直前の減圧処理に比べて、圧力の変動が１０％以上１００％以下の範囲に変化されてもよい。
　また、ガス放電空間と基板設置空間を放電用圧力制御バルブで区切ったダウンストリームプラズマ処理の場合には、ガス放電空間の圧力が一定に維持されたまま、基板設置空間の圧力が放電圧力の１／１０以上１／１００００以下の範囲に変化されてもよい。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　加工対象物、３　表面、４　裏面、５　切断予定ライン、７　改質領域、９　溝、１００　レーザ加工装置、２００　エッチング処理装置、２０１　チャンバー、２０２　ステージ、２０３　圧力計、２０４　温度計、２０５，２０７，２０８，２１１　弁、２０６　真空ポンプ、２０９，２１２　流量コントローラー、２１０　第１のガス供給装置、２１３　第２のガス供給装置。

Claims (10)

  1. 　板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するための切断加工方法であって、
    　前記加工対象物に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物に改質領域を形成する工程と、
    　前記加工対象物に前記改質領域を形成した後に、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物に溝を形成する工程とを備え、
    　前記溝を形成する工程では、
    　前記加工対象物の表面から裏面に向かって第１のドライエッチング処理が施され、
    　前記第１のドライエッチング処理の後に、前記加工対象物が前記第１のドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる第１の減圧処理が施され、
    　前記第１の減圧処理の後に、前記加工対象物の前記表面から前記裏面に向かって第２のドライエッチング処理が施される、切断加工方法。
  2. 　前記溝を形成する工程では、前記溝が前記加工対象物の前記表面から前記裏面に至るように形成されることにより、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物が切断される、請求項１に記載の切断加工方法。
  3. 　前記溝を形成する工程では、
    　前記第２のドライエッチング処理の後に、前記加工対象物が前記第２のドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる第２の減圧処理が施され、
    　前記第２の減圧処理の後に、前記加工対象物の前記表面から前記裏面に向かって第３のドライエッチング処理が施される、請求項１または２に記載の切断加工方法。
  4. 　前記溝を形成する工程では、前記第１のドライエッチング処理および前記第２のドライエッチング処理のそれぞれにハロゲン系エッチングガスが用いられる、請求項１～３のいずれか１項に記載の切断加工方法。
  5. 　前記ハロゲン系エッチングガスは、それぞれ三フッ化塩素、三フッ化窒素、六フッ化硫黄、フッ素、塩素、臭化水素、四フッ化炭素、八フッ化シクロブタン、三フッ化メタン、三塩化ホウ素の少なくともいずれかを含む、請求項４に記載の切断加工方法。
  6. 　前記加工対象物の材料は、珪素、タングステン、チタン、窒化チタンおよびモリブデンの少なくともいずれかを含み、
    　前記溝を形成する工程では、前記ハロゲン系エッチングガスとしてプラズマレスの三フッ化塩素ガスが用いられ、１０Ｐａ以上９０ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および上記材料の各フッ化物の沸点以上２００℃未満の温度で、前記第１のドライエッチング処理および前記第２のドライエッチング処理が施される、請求項５に記載の切断加工方法。
  7. 　前記加工対象物の材料は、二酸化珪素、窒酸化珪素および窒化珪素の少なくともいずれかを含み、
    　前記溝を形成する工程では、前記ハロゲン系エッチングガスに無水フッ化水素が添加された状態で前記第１のドライエッチング処理および前記第２のドライエッチング処理が施される、請求項６に記載の切断加工方法。
  8. 　前記加工対象物の材料は、珪素、タングステン、チタン、窒化チタンおよびモリブデン、二酸化珪素、窒酸化珪素および窒化珪素の少なくともいずれかを含み、
    　前記溝を形成する工程は、エッチングガスとしてプラズマの四フッ化炭素、六フッ化硫黄、三フッ化メタン、フッ化水素、酸素の少なくともいずれかが用いられ、１０Ｐａ以上０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および２００℃未満の温度で、前記第１のドライエッチング処理および前記第２のドライエッチング処理が施される、請求項１に記載の切断加工方法。
  9. 　前記加工対象物の材料は、アルミニウム、珪素、タングステン、チタン、窒化チタンおよびモリブデンの少なくともいずれかを含み、
    　前記溝を形成する工程は、エッチングガスとしてプラズマの塩素、臭化水素、塩化水素、三塩化ホウ素の少なくともいずれかが用いられ、１０Ｐａ以上０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および２００℃未満の温度で、前記第１のドライエッチング処理および前記第２のドライエッチング処理が施される、請求項１に記載の切断加工方法。
  10. 　前記加工対象物に前記改質領域を形成する工程では、前記表面側の前記改質領域の形成状態と、前記裏面側の前記改質領域の形成状態とが略同一となるように前記改質領域が形成される、請求項１～９のいずれか１項に記載の切断加工方法。
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