(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
基材と、該基材の表面に交差する複数のストリートで区画された領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイス層と、を備えるとともに該ストリート上に積層物が積層された被加工物の加工方法であって、
該被加工物の表面を保護部材で被覆する被覆ステップと、
該被覆ステップを実施した後、該ストリートに沿ってレーザビームを照射して該ストリートに沿って該保護部材とともに該積層物を除去するレーザ加工溝を形成するレーザ加工溝形成ステップと、
該レーザ加工溝形成ステップを実施した後、該レーザ加工溝の幅より薄い切削ブレードで該レーザ加工溝形成ステップで生成され該レーザ加工溝に堆積した堆積物を切削し除去する堆積物除去ステップと、
該堆積物除去ステップを実施した後、該保護部材を介してドライエッチングを施すドライエッチングステップと、を備えた被加工物の加工方法。
【発明を実施するための形態】
【0013】
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。
【0014】
〔実施形態1〕
本発明の実施形態1に係る被加工物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に係る被加工物の加工方法の加工対象の被加工物の一例を示す斜視図である。
図2は、
図1に示された被加工物の要部を拡大して示す斜視図である。
図3は、
図2中のIII−III線に沿う断面図である。
図4は、実施形態1に係る被加工物の加工方法の流れを示すフローチャートである。
【0015】
実施形態1に係る被加工物の加工方法は、
図1、
図2及び
図3に示す被加工物1の加工方法である。実施形態1では、被加工物1は、シリコン、サファイア、又はガリウムヒ素などを基材2とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。被加工物1は、
図1、
図2及び
図3に示すように、基材2と、基材2の表面3に交差する複数のストリート4で区画された領域にそれぞれデバイス5が形成されたデバイス層7(
図3に示す)とを備える。
【0016】
デバイス5は、IC(Integrated Circuit)、又はLSI(Large Scale Integration)等である。デバイス5を構成するデバイス層7は、金属等から構成された回路を形成する配線層と、配線層を支持する低誘電率絶縁膜(以下、Low−k膜という)とを含む。Low−k膜は、デバイス5を構成し、層間絶縁膜として用いられる膜である。また、実施形態1では、ストリート4上には、
図3に示すように、デバイス層7が積層物として積層されているが、本発明では、ストリート4の表面にデバイス層7が積層されずに、ストリート4において基材2の表面が露出し、積層物として後述するTEG8のみが形成されていても良い。
【0017】
また、実施形態1において、被加工物1は、ストリート4に
図2及び
図3に示すTEG(Test Elements Group)8等の金属が部分的に形成されている。TEG8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り、表面に金属からなる電極パッドを有している。TEG8は、被加工物1の種別等に応じて、任意に配置される。実施形態1において、被加工物1は、積層物としてストリート4にTEG8等の金属が形成されているが、本発明は、ストリート4にTEG8等の金属が形成されていなくても良い。要するに、本発明の被加工物1は、ストリート4の表面にデバイス層7とTEG8等の金属との少なくとも一方が形成されていれば良い。また、実施形態1において、被加工物1は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハなどのウエーハであるが、本発明では、ウエーハに限定されない。
【0018】
実施形態1に係る被加工物の加工方法は、
図1、
図2及び
図3に示す被加工物1の加工方法であって、実施形態1では、被加工物1を個々のデバイス5に分割する方法である。被加工物の加工方法は、
図4に示すように、テープ貼着ステップST1と、被覆ステップST2と、レーザ加工溝形成ステップST3と、堆積物除去ステップST4と、ドライエッチングステップST5と、マスク除去ステップST6とを備える。
【0019】
(テープ貼着ステップ)
図5は、
図4に示された被加工物の加工方法のテープ貼着ステップ後の被加工物の斜視図である。テープ貼着ステップST1は、被加工物1に粘着テープ10を貼着するステップである。実施形態1では、ドライエッチングステップST5において被加工物1をGフルカットするために被加工物1の裏面9に粘着テープ10等の支持部材を配設するのが望ましい。実施形態1において、テープ貼着ステップST1では、
図5に示すように、被加工物1の基材2の裏面9に外周縁が環状フレーム11に貼着された粘着テープ10を貼着して、被加工物1を環状フレーム11で支持する。被加工物の加工方法は、被加工物1に粘着テープ10を貼着すると、被覆ステップST2に進む。
【0020】
(被覆ステップ)
図6は、
図4に示された被加工物の加工方法の被覆ステップを示す側断面図である。
図7は、
図4に示された被加工物の加工方法の被覆ステップ後の被加工物の断面図である。
【0021】
被覆ステップST2は、被加工物1のデバイス層7の表面を保護部材である保護膜12で被覆するステップである。実施形態1において、被覆ステップST2では、
図6に示すように、被加工物1の基材2の表面3の裏側の裏面9側を粘着テープ10を介して保護膜被覆装置20のケース21内のスピンナテーブル22に吸着保持させ、スピンナテーブル22を軸心回りに回転させながら、被加工物1の表面にノズル23から水溶性の保護膜溶液13を塗布する。水溶性の保護膜溶液13は、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol:PVA)又はポリビニルピロリドン(polyvinyl pyrrolidone:PVP)等の、後述するドライエッチングステップST5で使用されるエッチングガスに対して耐性を有しかつ水溶性の液状の樹脂等を含む。
【0022】
被覆ステップST2では、被加工物1のデバイス層7の表面に水溶性の保護膜溶液13を塗布した後、保護膜溶液13を乾燥や加熱し硬化させて、
図7に示すように、被加工物1の表面全体に保護膜溶液13が硬化して構成された保護膜12を被覆する。即ち、実施形態1において、保護膜12は、水溶性樹脂からなる。被加工物の加工方法は、被加工物1の表面全体に保護膜12を被覆すると、レーザ加工溝形成ステップST3に進む。
【0023】
(レーザ加工溝形成ステップ)
図8は、
図4に示された被加工物の加工方法のレーザ加工溝形成ステップで用いられるレーザ加工装置の一例を示す斜視図である。
図9は、
図4に示された被加工物の加工方法のレーザ加工溝形成ステップを示す側断面図である。
図10は、
図4に示された被加工物の加工方法のレーザ加工溝形成ステップ後の被加工物の断面図である。
図11は、
図10中のXI部を拡大して示す断面図である。
【0024】
レーザ加工溝形成ステップST3は、被覆ステップST2を実施した後、ストリート4に沿ってレーザビーム200を照射してストリート4に沿って保護膜12とともにストリート4上の積層物であるデバイス層7とTEG8を除去して、レーザ加工溝14を形成するステップである。レーザ加工溝形成ステップST3では、
図8に示すレーザ加工装置30が保護膜12により表面が被覆された被加工物1の裏面9側を粘着テープ10を介してチャックテーブル31に吸引保持するとともに、クランプ部32で環状フレーム11をクランプする。レーザ加工溝形成ステップST3では、レーザ加工装置30が撮像ユニット33でチャックテーブル31に保持された被加工物1を撮像して、被加工物1とレーザビーム照射ユニット34との位置合わせを行うアライメントを遂行する。
【0025】
レーザ加工溝形成ステップST3では、レーザ加工装置30が、
図9に示すように、X軸移動ユニット36、Y軸移動ユニット37及び回転ユニット35に各ストリート4とレーザビーム照射ユニット34とをストリート4に沿って相対的移動させながらレーザビーム照射ユニット34から保護膜12及び被加工物1に対して吸収性を有する波長(実施形態1では、355nm)のレーザビーム200を各ストリート4の幅方向の中央に照射する。レーザ加工溝形成ステップST3では、レーザ加工装置30が各ストリート4の幅方向の中央にアブレーション加工を施して、ストリート4の幅方向の中央の保護膜12、デバイス層7及びTEG8等の金属膜を除去して、
図10及び
図11に示すように、基材2の表面3から凹のレーザ加工溝14を各ストリート4の長手方向に沿って形成する。なお、実施形態1において、レーザ加工溝形成ステップST3では基材2の表面3から約3μmから10μm程度の深さのレーザ加工溝14を形成して、デバイス層7を分断する。
【0026】
また、レーザ加工溝形成ステップST3では、レーザ加工装置30は、
図11に示すように、レーザ加工溝14の溝底にアブレーション加工時に生じるデブリで構成される堆積物15を形成することとなる。なお、堆積物15は、前述したデブリから構成されるために後述するドライエッチングステップST5で使用されるエッチングガスに対して耐性を有するTEG8等を構成する金属を含む。なお、実施形態1において、レーザ加工溝形成ステップST3では、
図8に示すレーザ加工装置30を用いたが、本発明では、レーザ加工溝形成ステップST3で用いるレーザ加工装置は、
図8に示すものに限定されない。被加工物の加工方法は、被加工物1の全てのストリート4にレーザ加工溝14を形成すると、堆積物除去ステップST4に進む。
【0027】
(堆積物除去ステップ)
図12は、
図4に示された被加工物の加工方法の堆積物除去ステップで用いられる切削装置の一例を示す斜視図である。
図13は、
図4に示された被加工物の加工方法の堆積物除去ステップを示す側断面図である。
図14は、
図4に示された被加工物の加工方法の堆積物除去ステップ中の被加工物の要部の断面図である。
【0028】
堆積物除去ステップST4は、レーザ加工溝形成ステップST3を実施した後、レーザ加工溝14の幅16より厚さ42が薄い切削ブレード41でレーザ加工溝形成ステップST3で生成されレーザ加工溝14の溝底に堆積した堆積物15を切削し除去するステップである。堆積物除去ステップST4では、
図12に示す切削装置40の制御ユニット55が、レーザ加工溝14が形成された被加工物1の裏面9側を粘着テープ10を介してチャックテーブル43に吸引保持するとともに、クランプ部44で環状フレーム11をクランプする。堆積物除去ステップST4では、切削装置40の制御ユニット55が撮像ユニット45でチャックテーブル43に保持された被加工物1を撮像して、被加工物1と切削ユニット46との位置合わせを行うアライメントを遂行する。
【0029】
堆積物除去ステップST4では、切削装置40の制御ユニット55が、
図13に示すように、X軸移動ユニット47にチャックテーブル43をX軸方向に移動させ、Y軸移動ユニット48に切削ユニット46をY軸方向に移動させ、Z軸移動ユニット54に切削ユニット46をZ軸方向に移動させ、回転ユニット49にチャックテーブル43をZ軸方向と平行な軸心回りに回転させて、各ストリート4と切削ユニット46とをストリート4に沿って相対的移動させながら
図14に示すように切削ユニット46の切削ブレード41を基材2に到達するまで堆積物15に切り込ませる。堆積物除去ステップST4では、切削装置40が切削ブレード41でレーザ加工溝14の溝底に堆積した堆積物15を切削して、レーザ加工溝14の溝底に堆積した堆積物15を除去して、レーザ加工溝14の溝底に基材2を露出させる。なお、実施形態1において、堆積物除去ステップST4は、切削装置40が、切削ユニット46の切削液供給ユニット50から切削ブレード41に冷却用等の用途で用いられる切削液を供給することなく実施する(即ち、ドライカットを実施する)。
【0030】
また、実施形態1において、堆積物除去ステップST4では、切削ブレード41のレーザ加工溝14の溝底に堆積した堆積物15を切り込む刃先51において、切削ブレード41を被加工物1に対して下から上に向かう
図13中の矢印52で示す方向に回転させる、所謂アップカットを実施する。なお、実施形態1において、堆積物除去ステップST4では、
図12に示す切削装置40を用いたが、本発明では、堆積物除去ステップST4で用いる切削装置は、
図12に示すものに限定されない。被加工物の加工方法は、被加工物1の全てのストリート4に形成されたレーザ加工溝14の溝底の堆積物15を除去すると、ドライエッチングステップST5に進む。
【0031】
また、実施形態1の堆積物除去ステップST4で用いられる前述した切削装置40は、チャックテーブル43と、クランプ部44と、撮像ユニット45と、切削ブレード41及び切削液供給ユニット50を有する切削ユニット46と、X軸移動ユニット47と、Y軸移動ユニット48と、回転ユニット49と、Z軸移動ユニット54と、制御ユニット55とを備える。制御ユニット55は、切削装置40の各構成要素をそれぞれ制御して、被加工物1に対する加工動作を切削装置40に実施させるものである。なお、制御ユニット55は、CPU(central processing unit)のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ROM(read only memory)又はRAM(random access memory)のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有するコンピュータである。制御ユニット55の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、切削装置40を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介して切削装置40の上述した構成要素に出力する。制御ユニット55は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示ユニットと、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる図示しない入力ユニットと、図示しない報知ユニットとが接続されている。入力ユニットは、表示ユニットに設けられたタッチパネルと、キーボード等の外部入力装置とのうち少なくとも一つにより構成される。
【0032】
(ドライエッチングステップ)
図15は、
図4に示された被加工物の加工方法のドライエッチングステップで用いられるエッチング装置の一例を示す断面図である。
図16は、
図4に示された被加工物の加工方法のドライエッチングステップ後の被加工物の断面図である。
【0033】
ドライエッチングステップST5は、堆積物除去ステップST4を実施した後、保護膜12を介してドライエッチングを施すステップである。ドライエッチングステップST5では、
図15に示すエッチング装置60がゲートバルブ61を開け、搬入出口62から被加工物1をチャンバ63内に搬入し、被加工物1の裏面9側を粘着テープ10を介して静電チャック(ESC:Electrostatic chuck)64に静電保持する。なお、静電チャック64に被加工物1を静電保持する際には、整合器65を介してバイアス高周波電源66の電力を静電チャック64の電極67に供給する。
【0034】
そして、ドライエッチングステップST5では、エッチング装置60が排気管68を通して排気装置69によってチャンバ63内を減圧し、チャンバ63内の圧力を、例えば0.10〜0.15Paとするとともに、静電チャック64の温度を粘着テープ10からガスが発生しない温度である例えば70℃以下とし、ストリート4で露出した基材2をエッチングして、レーザ加工溝14を裏面9に向け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レーザ加工溝14の内面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、レーザ加工溝14の溝底の被膜を除去してレーザ加工溝14の溝底をエッチングする。このように、ドライエッチングステップST5は、所謂ボッシュ法で被加工物1をドライエッチングする。
【0035】
なお、エッチングステップでは、エッチング装置60は、ガス供給部70からエッチングガスであるSF
6ガスをガス配管71及びガス導入口72を介してガス噴出ヘッド73のガス吐出部74から噴射させる。そして、エッチング装置60は、プラズマ発生用のSF
6ガスを供給した状態で、整合器75を介して高周波電源76からガス噴出ヘッド73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76から静電チャック64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、静電チャック64とガス噴出ヘッド73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が発生し、このプラズマが被加工物1の基材2に引き込まれて、レーザ加工溝14の溝底をエッチングして、レーザ加工溝14を被加工物1の裏面9に向かって進行させる。
【0036】
また、被膜堆積ステップでは、エッチング装置60は、ガス供給部70から堆積性ガスであるC
4F
8ガスをガス噴出ヘッド73の複数のガス吐出部74から静電チャック64に保持された被加工物1に向けて噴出する。そして、エッチング装置60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76からガス噴出ヘッド73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76から静電チャック64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、静電チャック64とガス噴出ヘッド73との間の空間にC
4F
8ガスからなるプラズマが発生し、このプラズマが被加工物1の基材2に引き込まれて、レーザ加工溝14の内面に被膜を堆積させる。
【0037】
ドライエッチングステップST5では、エッチング装置60は、レーザ加工溝14の深さ、被加工物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。実施形態1において、ドライエッチングステップST5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被加工物1は、
図16に示すように、レーザ加工溝14が裏面9側に到達して、個々のデバイス5に分割される。なお、実施形態1において、ドライエッチングステップST5では、
図15に示すエッチング装置60を用いたが、本発明では、ドライエッチングステップST5で用いるエッチング装置は、
図15に示すものに限定されない。被加工物の加工方法は、被加工物1を個々のデバイス5に分割すると、マスク除去ステップST6に進む。
【0038】
(マスク除去ステップ)
図17は、
図4に示された被加工物の加工方法のマスク除去ステップを示す側断面図である。マスク除去ステップST6は、ドライエッチングステップST5を実施した後、保護膜12を除去するステップである。実施形態1において、マスク除去ステップST6では、
図17に示すように、被加工物1の裏面9側を粘着テープ10を介して洗浄装置80のケース81内のスピンナテーブル82に吸着保持させ、スピンナテーブル82を軸心回りに回転させながら、被加工物1にノズル83から洗浄液17を噴射する。実施形態1にて、洗浄液17は、純水又は市水(水道水)である。
【0039】
被覆ステップST2では、スピンナテーブル82を軸心回りに回転させながら被加工物1の表面に洗浄液17を所定時間噴射して、洗浄液17で保護膜12を洗い流して、保護膜12を被加工物1の表面3から除去する。被加工物の加工方法は、保護膜12を除去すると、終了する。なお、その後、被加工物1は、例えば、個々のデバイス5が粘着テープ10からピックアップされる。
【0040】
実施形態1に係る被加工物の加工方法は、レーザ加工溝形成ステップST3においてレーザ加工溝14を形成した後、堆積物除去ステップST4において切削ブレード41でレーザ加工溝14の溝底の堆積物15を除去する。このため、被加工物の加工方法は、ドライエッチングステップST5の前に全てのストリート4のレーザ加工溝14の溝底で基材2を露出させることができ、レーザ加工溝14の溝底においてドライエッチングが進行しない領域の発生を抑制することができる。
【0041】
また、実施形態1に係る被加工物の加工方法は、堆積物除去ステップST4において、レーザ加工溝14の幅16よりも厚さ42が薄い切削ブレード41で堆積物15を除去する。このため、被加工物の加工方法は、堆積物除去ステップST4において、切削ブレード41がレーザ加工溝14の溝底以外を切削することを抑制できるので、被加工物1を個々のデバイス5に分割する際にチッピングが発生することを抑制することができる。その結果、被加工物の加工方法は、チッピングを発生させることなく、ドライエッチングにより被加工物1を個々のデバイス5に分割することができる。
【0042】
また、実施形態1に係る被加工物の加工方法は、保護膜12が水溶性樹脂からなり、堆積物除去ステップST4では、切削ブレード41に切削液を供給することなく実施するので、ドライエッチングステップST5の前にデバイス5を被覆した保護膜12を除去してしまうことを抑制することができる。
【0043】
また、実施形態1に係る被加工物の加工方法は、堆積物除去ステップST4では、所謂アップカットにより切削ブレード41で堆積物15を除去するので、堆積物15を除去した際に発生した加工屑が切削ブレード41の回転によりレーザ加工溝14の溝底から離れる方向に排出され被加工物1の表面の保護膜12上に飛散する。よって、被加工物の加工方法は、堆積物15を除去した際に発生した加工屑がレーザ加工溝14の溝底に付着してエッチングを阻害することを抑制することができる。更に飛散した加工屑は、後のマスク除去ステップST6で保護膜12とともに除去される。
【0044】
〔変形例〕
本発明の実施形態1の変形例に係る被加工物の加工方法を図面に基づいて説明する。
図18は、実施形態1の変形例に係る被加工物の加工方法の堆積物除去ステップを示す側断面図である。なお、
図18は、実施形態1と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0045】
実施形態1の変形例に係る被加工物の加工方法は、堆積物除去ステップST4が実施形態1と異なること以外、実施形態1に係る被加工物の加工方法と同じである。
【0046】
実施形態1の変形例に係る被加工物の加工方法において、堆積物除去ステップST4では、切削ブレード41のレーザ加工溝14の溝底に堆積した堆積物15を切り込む刃先51において、切削ブレード41を被加工物1に対して上から下に向かう
図18中の矢印53で示す方向に回転させる、所謂ダウンカットを実施する。
【0047】
実施形態1の変形例に係る被加工物の加工方法は、レーザ加工溝形成ステップST3においてレーザ加工溝14を形成した後、堆積物除去ステップST4においてレーザ加工溝14の幅16よりも厚さ42が薄い切削ブレード41で堆積物15を除去する。このため、被加工物の加工方法は、実施形態1と同様に、チッピングを発生させることなく、ドライエッチングにより被加工物1を個々のデバイス5に分割することができる。
【0048】
なお、本発明は、上記実施形態及び変形例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。前述した実施形態1等では、被加工物の加工方法は、被覆ステップST2において、水溶性の保護膜溶液13を塗布して、保護膜12を形成している。しかしながら、本発明では、被加工物の加工方法は、被覆ステップST2において、被加工物1の表面にシート状の保護部材を貼着しても良い。この場合、堆積物除去ステップST4において、切削液を切削ブレード41に供給しながら実施しても良く、マスク除去ステップST6では、保護部材を被加工物1から剥がすのが望ましい。
【0049】
また、実施形態1において、テープ貼着ステップST1では、被加工物1の裏面9に外周縁が環状フレーム11に貼着された粘着テープ10を貼着するが、本発明では、被加工物1の裏面9に硬質な板状のハードプレートを配設しても良い。また、実施形態1において、レーザ加工溝形成ステップST3では、レーザビーム200を基材2の表面3から約3μmから10μm程度切り込ませて、デバイス層7を分断するレーザ加工溝14を形成するが、本発明では、デバイス層7のみを除去して基材2に切り込まないレーザ加工溝14を形成しても良いし、溝底にデバイス層7をわずかに残したレーザ加工溝14即ちデバイス層7を分断しないレーザ加工溝14を形成しても良い。この場合、堆積物除去ステップST4において、切削ブレード41で残りのデバイス層7を切削しても良く、TEG8等だけで配線層が問題にならない場合にはプラズマエッチングでも良い。
【0050】
また、本発明では、ドライエッチングステップST5において、レーザ加工溝14を裏面9に到達させずに、被加工物1をレーザ加工溝14で所謂ハーフカットしても良い。この場合、テープ貼着ステップST1を実施せずに、被加工物1の裏面9に粘着テープ10等の支持部材を配設しなくても良く、ドライエッチングステップST5後に被加工物1の裏面9に研削加工等を施して被加工物1を薄化して、個々のデバイス5に分割するのが望ましい。