IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 株式会社ディスコの特許一覧

<>
  • 特許-ウエーハの加工方法 図1
  • 特許-ウエーハの加工方法 図2
  • 特許-ウエーハの加工方法 図3
  • 特許-ウエーハの加工方法 図4
  • 特許-ウエーハの加工方法 図5
  • 特許-ウエーハの加工方法 図6
  • 特許-ウエーハの加工方法 図7
  • 特許-ウエーハの加工方法 図8
  • 特許-ウエーハの加工方法 図9
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-11
(45)【発行日】2024-10-22
(54)【発明の名称】ウエーハの加工方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/301 20060101AFI20241015BHJP
【FI】
H01L21/78 S
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2020155652
(22)【出願日】2020-09-16
(65)【公開番号】P2022049438
(43)【公開日】2022-03-29
【審査請求日】2023-07-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000134051
【氏名又は名称】株式会社ディスコ
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 稔
【審査官】内田 正和
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第2015/0079760(US,A1)
【文献】国際公開第2020/100403(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/301
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面にパッシベーション膜が積層されたデバイスが分割予定ラインによって区画されて半導体基板の表面に複数形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
分割予定ラインに積層された該パッシベーション膜にレーザー光線を照射して、分割予定ラインに積層されたパッシベーション膜を除去し、半導体基板を分割予定ラインに沿って露出させるパッシベーション膜除去ステップと、
該パッシベーション膜除去ステップの後に、該ウエーハの表面に樹脂を被覆して保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
該分割予定ラインにレーザー光線を照射して、分割予定ラインに積層された該保護膜を除去し、半導体基板を分割予定ラインに沿って露出させる保護膜除去ステップと、
該デバイスを覆う該保護膜を遮蔽膜として分割予定ラインに露出した半導体基板をプラズマエッチングによって分割する分割ステップと、
から少なくとも構成されるウエーハの加工方法。
【請求項2】
該保護膜形成ステップにおいて使用する液状の樹脂は水溶性樹脂であり、
該分割ステップの後に、該デバイスに被覆された保護膜を水で洗浄して、該保護膜を除去する保護膜洗浄ステップをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のウエーハの加工方法。
【請求項3】
該パッシベーション膜は、SiO膜、窒化膜、ポリイミド膜のいずれかであり、
半導体基板はシリコン基板であり、
プラズマエッチングで使用するガスはフッ素系ガスである請求項1又は2に記載のウエーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ウエーハをプラズマエッチングによって分割する加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
表面にパッシベーション膜が形成されたウエーハのパッシベーション膜の上に水溶性樹脂を被覆し、水溶性樹脂の膜が形成された面からレーザー光線を照射して分割予定ラインに形成された水溶性樹脂の膜とパッシベーション膜を除去してマスクを形成し、その後表面側からプラズマエッチングをしてウエーハを個片化する加工方法が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2019-071333号公報
【文献】特開2018-006587号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、水溶性樹脂の膜を介して、水溶性樹脂の膜とパッシベーション膜とを除去しようとすると、水溶性樹脂に含まれた成分によりレーザー光線が散乱し、パッシベーション膜が散乱光により意図しない領域まで加工され剥がれてしまうという問題があった。また、水溶性樹脂を加工できるレーザー出力は、パッシベーション膜を加工するには強すぎる。そのため、水溶性樹脂を介してパッシベーション膜を除去しようとすると、水溶性樹脂から抜けてパッシベーション膜に照射される抜け光が発生し、抜け光の熱によりパッシベーション膜が剥がれてしまうという問題が発生した。
【0005】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、パッシベーション膜が形成されたウエーハをプラズマエッチングによって分割する際に、パッシベーション膜が散乱光や抜け光により剥がされてしまう恐れを抑制できるウエーハの加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの加工方法は、表面にパッシベーション膜が積層されたデバイスが分割予定ラインによって区画されて半導体基板の表面に複数形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、分割予定ラインに積層された該パッシベーション膜にレーザー光線を照射して、分割予定ラインに積層されたパッシベーション膜を除去し、半導体基板を分割予定ラインに沿って露出させるパッシベーション膜除去ステップと、該パッシベーション膜除去ステップの後に、該ウエーハの表面に樹脂を被覆して保護膜を形成する保護膜形成ステップと、該分割予定ラインにレーザー光線を照射して、分割予定ラインに積層された該保護膜を除去し、半導体基板を分割予定ラインに沿って露出させる保護膜除去ステップと、該デバイスを覆う該保護膜を遮蔽膜として分割予定ラインに露出した半導体基板をプラズマエッチングによって分割する分割ステップと、から少なくとも構成されるものである。
【0007】
該保護膜形成ステップにおいて使用する液状の樹脂は水溶性樹脂であり、該分割ステップの後に、該デバイスに被覆された保護膜を水で洗浄して、該保護膜を除去する保護膜洗浄ステップをさらに備えてもよい。
【0008】
該パッシベーション膜は、SiO膜、窒化膜、ポリイミド膜のいずれかであり、半導体基板はシリコン基板であり、プラズマエッチングで使用するガスはフッ素系ガスであってもよい。
【発明の効果】
【0009】
本発明は、パッシベーション膜が形成されたウエーハをプラズマエッチングによって分割する際に、パッシベーション膜が散乱光や抜け光により剥がされてしまう恐れを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1図1は、実施形態に係るウエーハの加工方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
図2図2は、図1のウエーハの加工方法の加工対象であるウエーハの一例を示す斜視図である。
図3図3は、図1のパッシベーション膜除去ステップ及び保護膜形成ステップを説明する断面図である。
図4図4は、図1のパッシベーション膜除去ステップを説明する断面図である。
図5図5は、図1の保護膜形成ステップを説明する断面図である。
図6図6は、図1の保護膜除去ステップ、分割ステップ及び保護膜洗浄ステップを説明する断面図である。
図7図7は、図1の保護膜除去ステップを説明する断面図である。
図8図8は、図1の分割ステップを説明する断面図である。
図9図9は、図1の保護膜洗浄ステップを説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るウエーハの加工方法を図面に基づいて説明する。図1は、実施形態に係るウエーハの加工方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。図2は、図1のウエーハの加工方法の加工対象であるウエーハ100の一例を示す斜視図である。図3は、図1のパッシベーション膜除去ステップ1001及び保護膜形成ステップ1002を説明する断面図である。図4は、図1のパッシベーション膜除去ステップ1001を説明する断面図である。図4は、図3の紙面に直交し、任意の分割予定ライン103に沿う方向を含む面における断面図である。図5は、図1の保護膜形成ステップ1002を説明する断面図である。図6は、図1の保護膜除去ステップ1003、分割ステップ1004及び保護膜洗浄ステップ1005を説明する断面図である。図7は、図1の保護膜除去ステップ1003を説明する断面図である。図7は、図6の紙面に直交し、任意の分割予定ライン103に沿う方向を含む面における断面図である。図8は、図1の分割ステップ1004を説明する断面図である。図9は、図1の保護膜洗浄ステップ1005を説明する断面図である。実施形態に係るウエーハの加工方法は、図1に示すように、パッシベーション膜除去ステップ1001と、保護膜形成ステップ1002と、保護膜除去ステップ1003と、分割ステップ1004と、保護膜洗浄ステップ1005と、を備える。
【0013】
本実施形態に係るウエーハの加工方法の加工対象であるウエーハ100は、シリコンを母材とする円板状の半導体基板101を有する。ウエーハ100は、図2に示すように、半導体基板101の表面102に格子状に形成される複数の分割予定ライン103によって区画された領域にチップサイズのデバイス104が形成されている。なお、ウエーハ100の半導体基板101は、本発明ではこれに限定されず、例えば、サファイア、シリコンカーバイド(SiC)、ガリウムヒ素などを母材としてもよい。
【0014】
デバイス104を含む半導体基板101は、図2に示すように、表面102の全面にパッシベーション膜106が積層されている。パッシベーション膜106は、後述する分割ステップ1004で実施するプラズマエッチングによるエッチングレート(エッチング速度)が半導体基板101よりも低く、例えばエッチングレートが半導体基板101の10分の1以下である場合が多い。パッシベーション膜106は、デバイス104が形成された半導体基板101がシリコン基板である本実施形態では、SiO膜、窒化膜、ポリイミド膜のいずれかであり、これらの場合、エッチングレートがシリコン基板の700分の1~100分の1程度である。パッシベーション膜106は、例えばプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法で積層され、外部からの汚染や不純物などの進入からデバイス104を保護する。また、パッシベーション膜106は、絶縁膜の機能を果たすこともあり、誘電率が低い層間絶縁膜材料からなるlow-k膜もパッシベーション膜106の一種である。なお、パッシベーション膜106は、本発明ではこれに限定されず、半導体基板101の母材に応じて、種々の化合物の膜が使用される。
【0015】
ウエーハ100は、本実施形態では、図2に示すように、表面102の裏側の裏面107に粘着テープ108が貼着され、粘着テープ108の外縁部に環状のフレーム109が装着されて、各ステップの処理が施されるが、本発明ではこれに限定されない。環状のフレーム109を使用せずに粘着テープ108のみでウエーハ100を保持しても良いし、ガラスやシリコンなどの基板にワックスなどの粘着材を介してウエーハ100を保持しても良い。
【0016】
パッシベーション膜除去ステップ1001は、図3及び図4に示すように、レーザー加工装置10により、分割予定ライン103にレーザー光線12を照射して、分割予定ライン103に積層されたパッシベーション膜106を除去し、半導体基板101を分割予定ライン103に沿って露出させるステップである。
【0017】
パッシベーション膜除去ステップ1001では、まず、ウエーハ100の裏面107に粘着テープ108を貼着し、レーザー加工装置10の保持テーブル15により、粘着テープ108を介してウエーハ100の裏面107側を保持面16で保持する。ここで、保持テーブル15は、本実施形態では、例えば、凹部が形成された円盤状の枠体と、凹部内に嵌め込まれ、多数のポーラス孔を備えたポーラスセラミック等から形成された円盤形状の吸着部と、を備え、吸着部の上面が、不図示の吸引源から導入される負圧によりウエーハ100を吸引保持する保持面16である。
【0018】
パッシベーション膜除去ステップ1001では、次に、図4に示すように、レーザー加工装置10のレーザー発振器11によりパッシベーション膜106に対して吸収性を有する波長のレーザー光線12を発振してパッシベーション膜106に照射しながら、例えばレーザー発振器11に対して保持テーブル15をウエーハ100の表面102に平行な方向に沿って移動させる不図示の移動ユニットにより、レーザー光線12とパッシベーション膜106が形成されたウエーハ100とを分割予定ライン103に沿って相対的に移動することにより、分割予定ライン103上のパッシベーション膜106をレーザー光線12により昇華もしくは蒸発させるいわゆるアブレーション加工して、分割予定ライン103に積層されたパッシベーション膜106を除去する。パッシベーション膜除去ステップ1001では、これにより、図3に示すように、分割予定ライン103に沿ってパッシベーション膜106の厚みに相当する深さの加工溝119を形成する。
【0019】
パッシベーション膜除去ステップ1001では、例えば、レーザー加工装置10のレーザー発振器11によりパルス状のレーザー光線12をパッシベーション膜106に照射する。パッシベーション膜除去ステップ1001では、分割予定ライン103毎にアブレーション加工をし、図3に示すように、全ての分割予定ライン103に沿って、分割予定ライン103に積層されたパッシベーション膜106を除去する。
【0020】
保護膜形成ステップ1002は、図3及び図5に示すように、パッシベーション膜除去ステップ1001の後に、樹脂供給装置20により、ウエーハ100の表面102に樹脂22を被覆して保護膜120を形成するステップである。
【0021】
保護膜形成ステップ1002では、まず、樹脂供給装置20の保持テーブル25により、粘着テープ108を介してウエーハ100の裏面107側を保持面26で保持する。保持テーブル25は、保持テーブル15と同様の構造を有する。保護膜形成ステップ1002では、次に、図5に示すように、ウエーハ100を保持した保持テーブル25を回転中に、樹脂供給装置20のノズル21により液状の樹脂(液状樹脂)22をウエーハ100の表面102の中央付近に供給することで、供給された液状の樹脂22がウエーハ100の表面102上で保持テーブル25の回転時の遠心力により引き伸ばされて、ウエーハ100の表面102を被覆する樹脂22の保護膜120を形成する。保護膜形成ステップ1002では、その後、保護膜120上にさらに保護膜120を積層して後述する分割ステップ1004に該当するプラズマエッチング時に必要な厚みを形成する積層処理や、保護膜120を加熱する等して硬化させる硬化処理を行ってもよい。保護膜形成ステップ1002において使用する液状の樹脂22は、水溶性樹脂であり、本実施形態では、例えばポリビニルアルコール(PolyVinyl Alcohol、PVA)やポリビニルピロリドン(PolyVinyl Pyrrolidone、PVP)等である。保護膜120は、追って実施する分割ステップ1004でパッシベーション膜106や半導体基板101がプラズマエッチングにより除去されることを防止する遮蔽膜(マスク)として機能する。
【0022】
保護膜除去ステップ1003は、図6及び図7に示すように、保護膜形成ステップ1002の後に、レーザー加工装置30により、分割予定ライン103にレーザー光線32を照射して、分割予定ライン103に積層された保護膜120を除去し、半導体基板101を分割予定ライン103に沿って露出させるステップである。
【0023】
保護膜除去ステップ1003では、まず、レーザー加工装置30の保持テーブル35により、粘着テープ108を介してウエーハ100の裏面107側を保持面36で保持する。保持テーブル35は、保持テーブル15と同様の構造を有する。保護膜除去ステップ1003では、次に、図7に示すように、レーザー加工装置30のレーザー発振器31により保護膜120(樹脂22)に対して吸収性を有する波長のレーザー光線32を発振して保護膜120に照射しながら、例えばレーザー発振器31に対して保持テーブル35をウエーハ100の表面102に平行な方向に沿って移動させる不図示の移動ユニットにより、レーザー光線32と保護膜120が形成されたウエーハ100とを分割予定ライン103に沿って相対的に移動することにより、分割予定ライン103上の保護膜120をレーザー光線32により昇華もしくは蒸発させるいわゆるアブレーション加工して、分割予定ライン103に積層された保護膜120を除去する。保護膜除去ステップ1003では、これにより、図6に示すように、分割予定ライン103に沿って、保護膜120が除去された加工溝129を形成する。保護膜除去ステップ1003は、保護膜120に対して吸収性を有する波長のレーザー光線32を照射する点を除き、パッシベーション膜除去ステップ1001と同様の方法で実施する。
【0024】
なお、ウエーハ100が分割予定ライン103上にデバイス104の評価用素子であるTEG(Test Element Group)が設けられている場合には、TEGが金属で形成されているために、追って実施する分割ステップ1004で遮蔽膜として作用してしまうおそれがあるため、保護膜除去ステップ1003では、保護膜120(樹脂22)及びウエーハ100に対して吸収性を有する波長のレーザー光線32を照射して、分割予定ライン103上の保護膜120の除去に加えて、半導体基板101の分割予定ライン103上の表層部分を除去することでTEGを除去する。
【0025】
分割ステップ1004は、図6及び図8に示すように、保護膜除去ステップ1003の後に、プラズマエッチング装置40により、デバイス104を覆う保護膜120を遮蔽膜(マスク)として、分割予定ライン103に沿って露出した半導体基板101をプラズマエッチングすることによって、ウエーハ100を分割するステップである。
【0026】
分割ステップ1004では、図8に示すように、保護膜除去ステップ1003後のウエーハ100をプラズマエッチング装置40のチャンバ41の内部に搬送し、保持テーブル45により、粘着テープ108を介してウエーハ100の裏面107側を保持面46で保持する。保持テーブル45は、保持テーブル15と同様の構造を有する。分割ステップ1004では、次に、チャンバ41の内部を密閉空間にして、ガス排出部47によりチャンバ41の内部を減圧排気する。
【0027】
分割ステップ1004では、その後、プラズマエッチング装置40のエッチングガス供給手段42を下降させて、エッチングガス供給手段42の下面を保持テーブル45上のウエーハ100の表面102に対向させ、ガス供給部48からガス流通孔43にエッチングガスを供給し、エッチングガス供給手段42の下面の噴出部44からエッチングガスを噴出させる。分割ステップ1004では、そして、高周波電源49からエッチングガス供給手段42と保持テーブル45との間に高周波電圧を印加して、噴出部44から噴出させたエッチングガスをプラズマ化させる。分割ステップ1004では、また、ウエーハ100にバイアス電圧を印加して、プラズマ中のイオンをウエーハ100の表面102に引き込んで、半導体基板101のうち分割予定ライン103に沿って露出した部分を選択的にエッチングする。分割ステップ1004では、これにより、図6に示すように、分割予定ライン103に沿って半導体基板101の厚みに相当する深さのエッチング溝130を形成して、エッチング溝130によりウエーハ100を個々のデバイス104に分割する。分割ステップ1004では、ウエーハ100を完全に分割しないエッチング溝130を形成するハーフカットでもよい。
【0028】
分割ステップ1004で使用するエッチングガスは、デバイス104が形成された半導体基板101がシリコン基板である本実施形態では、シリコン基板を好適にエッチングするフッ素系ガス(フッ素系安定ガス)であり、例えば、六フッ化硫黄(SF)、四フッ化炭素(CF)、六フッ化エタン(C)、テトラフルオロエチレン(C)、オクタフルオロシクロブタン(C)、トリフルオロメタン(CHF)のうち少なくともいずれかを含む。なお、エッチングガスは、本発明ではこれに限定されず、半導体基板101の母材及びパッシベーション膜106等に応じて、種々の化合物のガスが使用される。
【0029】
分割ステップ1004で使用するプラズマエッチング装置は、本発明では、上記したプラズマエッチング装置40の形態に限定されず、チャンバの外でエッチングガスをプラズマ化し、このプラズマ化したエッチングガスをチャンバ内に供給する、いわゆるリモートプラズマ方式のプラズマエッチング装置でもよい。
【0030】
保護膜洗浄ステップ1005は、図6及び図9に示すように、洗浄装置50により、分割ステップ1004の後に、デバイス104に被覆された保護膜120を洗浄水52で洗浄して除去するステップである。
【0031】
保護膜洗浄ステップ1005では、まず、洗浄装置50の保持テーブル55により、粘着テープ108を介してウエーハ100の裏面107側を保持面56で保持する。保持テーブル55は、保持テーブル15と同様の構造を有する。保護膜洗浄ステップ1005では、次に、図9に示すように、ウエーハ100を保持した保持テーブル55を回転中に、洗浄装置50のノズル51により洗浄水52をウエーハ100の表面102の中央付近に供給することで、保持テーブル55の回転時の遠心力により供給された洗浄水52をウエーハ100の表面102の全面にいきわたらせる。保護膜洗浄ステップ1005では、ウエーハ100の表面102の全面にいきわたった洗浄水52が、ウエーハ100の表面102上の水溶性の保護膜120を溶解するか、もしくは保護膜120と化学反応を起こすことで、ウエーハ100の表面102上に形成された保護膜120を除去する。保護膜洗浄ステップ1005で使用する洗浄水52は、水溶性の樹脂22で保護膜120を形成している本実施形態では純水等の水であるが、本発明ではこれに限定されず、樹脂22の化学的性質に応じて、種々の洗浄用の液体が使用される。
【0032】
以上のような構成を有する実施形態に係るウエーハの加工方法は、パッシベーション膜除去ステップ1001で分割予定ライン103上のパッシベーション膜106の除去をしてから、保護膜形成ステップ1002で保護膜120の形成し、保護膜除去ステップ1003で分割予定ライン103上の保護膜120の除去をするので、パッシベーション膜106を除去する際にレーザー光線12が保護膜120により散乱してパッシベーション膜106がその散乱光により意図しない領域が加工されて剥がされてしまう恐れを抑制できるという作用効果を奏する。また、実施形態に係るウエーハの加工方法は、分割予定ライン103上においてパッシベーション膜106を除去してから保護膜120の形成及び除去をするので、水溶性樹脂の保護膜120から抜けてパッシベーション膜106に照射される抜け光によりパッシベーション膜106の意図しない領域が加工されて剥がされてしまう恐れを抑制できるという作用効果を奏する。
【0033】
実施形態に係るウエーハの加工方法は、保護膜形成ステップ1002で、液状の樹脂22として水溶性樹脂を使用し、分割ステップ1004の後に実行する保護膜洗浄ステップ1005で、デバイス104に被覆された樹脂22の保護膜120を水で洗浄して除去するので、保護膜120を効率よく形成及び除去することができる。
【0034】
実施形態に係るウエーハの加工方法は、ウエーハ100の半導体基板101がシリコン基板であり、パッシベーション膜106がSiO膜、窒化膜、ポリイミド膜のいずれかであり、分割ステップ1004でフッ素系ガスを使用してプラズマエッチングを行うので、パッシベーション膜106のデバイス104の保護等の機能を十分に維持しつつ、半導体基板101の露出部分を効率よくプラズマエッチングできる。
【0035】
なお、保護膜除去ステップ1003におけるレーザー光線32の加工溝129は、パッシベーション膜除去ステップ1001におけるレーザー光線12の加工溝119よりも狭くすることが好ましい。これにより、保護膜120を除去する際のレーザー光線32の散乱光や熱によってパッシベーション膜106が剥がれにくくなるという作用効果を発揮する。
【0036】
なお、本発明は上記実施形態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。
【符号の説明】
【0037】
12,32 レーザー光線
22 樹脂
52 洗浄水
100 ウエーハ
101 半導体基板
102 表面
103 分割予定ライン
104 デバイス
106 パッシベーション膜
120 保護膜
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9