JP6823528B2

JP6823528B2 - ウエーハの加工方法

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Publication number: JP6823528B2
Application number: JP2017081214A
Authority: JP
Inventors: 淳機横山
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-04-17
Filing date: 2017-04-17
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2037-04-17
Also published as: JP2018182115A

Description

本発明は、ウエーハを個々のチップに分割し、チップの側面にプラズマ加工を行うウエーハの加工方法に関する。

ウエーハなどの被加工物においては、その表面の格子状の分割予定ラインによってそれぞれ区画された領域にデバイスが形成されている。ウエーハを個々のチップに分割するためには、例えば、レーザビームの照射によるアブレーション加工や切削ブレードによる切削加工でウエーハを分割する方法がある。また、分割予定ラインに沿ってレーザビームをウエーハの上面側から照射してウエーハの内部に改質層を形成し、強度の低下した分割予定ラインに沿って外力を付与して改質層を起点にウエーハを個々のチップに分割する方法もある。

アブレーション加工を実施する際には、レーザビームが照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生することから、デブリがウエーハに付着しないようにウエーハの上面に保護層を形成しておき、アブレーション加工が終了したら保護層を除去している。
また、アブレーション加工によりウエーハを分割した後、チップの側面を鏡面にするために、プラズマエッチングを実施している。切削加工によりウエーハを分割した場合や、レーザビームをウエーハの内部に位置づけ改質層を形成したのち、ウエーハに外力を加えて改質層を起点に分割した場合においても、上記同様、チップの側面を鏡面にするために、プラズマエッチングを実施している。

個々のチップに分割された状態のウエーハをプラズマエッチングする際には、チップの下面をテープに貼着するとともに、チップの上面にマスクとなる保護層を形成する必要があり、例えばスピンコートによってウエーハの上面に液状樹脂を塗布して保護層を形成している。また、下記の特許文献においては、ローラを用いて液状樹脂をウエーハの上面に保護層を形成する方法が提案されており、スピンコートで保護層を形成する場合よりも液状樹脂の塗布量を抑えることが可能となっている。

特開２０１４−１５５８８３号公報

しかし、分割されたチップの側面をプラズマエッチングするためには、チップ単位で保護層を形成する必要がある。上記スピンコートによって保護層を形成する場合においては、隣り合うチップの間の隙間に液状樹脂が進入してチップの側面にも保護層を形成してしまう。また、上記ローラによって保護層を形成する方法においても、ウエーハの上面の全面に対してローラが転動しながら液状樹脂を塗布するため、隣り合うチップの間の隙間に液状樹脂が進入するおそれがある。そして、チップの側面に保護層が形成されると、プラズマエッチングを実施してもチップの側面が所望の鏡面に仕上がらないという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、分割されたチップの側面にプラズマエッチングを容易に行うことができるようにすることを目的としている。

本発明は、分割予定ラインによって区画されデバイスが形成されたウエーハを分割予定ラインに沿って分割して形成されたチップの側面をプラズマ加工してチップの抗折強度を高めるウエーハの加工方法であって、ウエーハの下面にテープを貼着しウエーハの上面側から該分割予定ラインに沿ってウエーハを個々のチップに分割する分割工程と、該分割工程で分割された該チップの上方から樹脂を噴霧し該チップの上面に保護層を形成する保護層形成工程と、該保護層が形成された該チップの側面をプラズマエッチングするプラズマエッチング工程と、該プラズマエッチング工程を実施した後に該保護層を除去する保護層除去工程と、を備えた。

本発明に係るウエーハの加工方法は、分割予定ラインによって区画されデバイスが形成されたウエーハを分割予定ラインに沿って分割して形成されたチップの側面をプラズマ加工してチップの抗折強度を高めるウエーハの加工方法であって、ウエーハの下面にテープを貼着しウエーハの上面側から分割予定ラインに沿ってウエーハを個々のチップに分割する分割工程と、分割工程で分割されたチップの上方から樹脂を噴霧しチップの上面に保護層を形成する保護層形成工程と、保護層が形成されたチップの側面をプラズマエッチングするプラズマエッチング工程と、プラズマエッチング工程を実施した後に保護層を除去する保護層除去工程とを備えたため、チップに向けて噴霧された樹脂の表面張力によって、各チップの上面に保護層を形成し、チップとチップとの間に樹脂が入り込むのを防いでチップの側面のみを露出させることができる。したがって、各チップの上下面のみをマスクすることができ、チップの側面に対してプラズマエッチングを容易に行うことができる。

ウエーハの一例の構成を示す斜視図である。分割工程を示す断面図である。保護層形成工程を示す断面図である。保護層形成工程を示す一部拡大断面図である。プラズマエッチング工程を示す断面図である。保護層除去工程を示す断面図である。

図１に示すウエーハＷは、被加工物の一例であって、円形板状の基板を有し、格子状の分割予定ラインＳによって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスＤがそれぞれ形成されている。ウエーハＷは、デバイスＤが形成された上面が表面Ｗａとなっており、その表面Ｗａと反対側の下面が裏面Ｗｂとなっている。以下では、ウエーハＷを分割予定ラインＳに沿って分割して形成されたチップの側面をプラズマ加工してチップの抗折強度を高めるウエーハの加工方法について説明する。

（１）分割工程
まず、図２（ａ）に示すように、中央部が開口した環状のリングフレーム１の下面に伸張可能なテープ２を貼着し、リングフレーム１の中央部から露出したテープ２にウエーハＷの裏面Ｗｂ側を貼着して表面Ｗａを上向きに露出させる。このようにして、テープ２を介してリングフレーム１とウエーハＷとが一体となったワークセットＷＳを形成する。

ワークセットＷＳを形成したら、例えば、ウエーハＷを切削する切削手段１０を用いて、図１に示した分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷの上面側（表面Ｗａ側）から切削を行う。切削手段１０は、回転可能なスピンドル１１と、スピンドル１１の先端に装着された切削ブレード１２とを備えており、スピンドル１１が回転することにより切削ブレード１２も回転する構成となっている。

ワークセットＷＳを例えばＸ方向に移動させつつ、切削手段１０は、切削ブレード１２を回転させながら、図１に示した分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷの表面Ｗａからテープ２に至るまで切削ブレード１２を切り込ませて切削する。すなわち、切削ブレード１２によってウエーハＷを厚み方向にフルカット（完全切断）する。全ての分割予定ラインＳに沿って切削ブレード１２で切削することにより、図２（ｂ）に示すように、ウエーハＷを個々のチップ３に分割する。

ウエーハＷの裏面Ｗｂにはテープ２が貼着されているため、ウエーハＷを完全に切断した後も各チップ３がばらばらになることはなく、ウエーハＷの形状が維持される。全ての分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷを分割した後は、各チップ３に付着した切削屑を洗浄したのち、例えばエキスパンド装置等を用いて、テープ２を拡張させ隣り合うチップ３の間隔を拡げて隙間４を形成する。

（２）保護層形成工程
分割工程を実施した後、図３に示すように、例えば、分割工程で分割されたチップ３の上方から樹脂２３を噴霧する樹脂供給ノズル２０の下方にワークセットＷＳを移動させる。樹脂供給ノズル２０は、スプレーノズルであり、その先端には、液状の樹脂２３を噴霧させるための噴射口２１を備えている。樹脂供給ノズル２０には、樹脂供給源２２が接続されている。樹脂供給ノズル２０は、旋回可能となっており、ワークセットＷＳの上方側に移動したり、ワークセットＷＳの上方側から退避したりすることが可能となっている。また、樹脂供給ノズル２０は、鉛直方向に昇降可能となっており、噴射口２１の高さ位置を調整することができる。なお、樹脂供給ノズル２０は、噴射口２１から樹脂２３を霧状に噴射可能な構成であればよく、特にその構成は限られない。

ワークセットＷＳを、鉛直方向のワークセットＷＳの中心を軸として例えば矢印Ｂ方向に５００ｒｐｍ〜８００ｒｐｍの回転速度で回転させる。続いて、樹脂供給ノズル２０は、ワークセットＷＳの上方側において旋回しつつ、噴射口２１からチップ３に向けて樹脂２３を噴霧する。樹脂供給ノズル２０は、ワークセットＷＳを保持する保持テーブルの上面に対して平行に旋回しているが、ワークセットＷＳを保持する保持テーブルの外側から中心を通過して反対の外側に向けて直線状に樹脂供給ノズル２０を移動させてもよい。樹脂２３は、例えばポリビニルアルコール（PVA）やポリビニルピロリドン（PVP）等を主成分とする水溶性樹脂を用いる。なお、樹脂２３は、ある程度粘度を有しているものが好ましい。

ここで、樹脂供給ノズル２０の噴射口２１から下方に噴霧された樹脂２３は、図４に示すように、小微粒子２３ａと大微粒子２３ｂとを含む微小液滴となっている。かかる微小液滴がチップ３の上面に滴下されると、チップ３の上面に付着した微小液滴の表面張力によって、複数の小微粒子２３ａと大微粒子２３ｂとが互いに引き合ってチップ３の上面において保護層２４として形成される。保護層２４は、チップ３の縁で留まってチップの縁から樹脂２３が隙間４に流下しない程度の量の樹脂２３を供給することによりチップ３の上面を覆って形成しており、後述するプラズマエッチングを行うときのマスクとなる。また、小微粒子２３ａと大微粒子２３ｂとを含む微小液滴となってチップ３の上面に滴下される樹脂２３は、樹脂供給ノズル２０の噴射口２１から下方向に小さい勢いで噴出されることが好ましく、図示の例では、小微粒子２３ａと大微粒子２３ｂとを含む微小液滴がチップ３の上に降り注がれている。

保護層形成工程では、樹脂供給ノズル２０によって樹脂２３をチップ３の上面に向けて
噴霧するため、隣り合うチップ３の隙間４に樹脂２３が入り込むおそれがなく、隙間４の幅方向全体が露出した状態を維持したまま、チップ３の上面にのみ保護層２４を形成することができる。つまり、各チップ３の側面３ａに保護層２４が形成されるおそれがない。もっとも、実際には、図４に示すように、隣り合うチップ３の隙間４に例えば小微粒子２３ａが入り込むこともありうるが、隙間４に入り込めるのは極めて少量であるため、プラズマエッチングの妨げとはならない。全てのチップ３の上面に保護層２４を形成したら、保護層形成工程を終了する。

上記樹脂供給ノズル２０には、図示しないエアー供給源を接続して樹脂２３とエアーとを混合させた２流体を噴射口２１から噴霧させる構成にしてもよい。この場合、樹脂供給ノズル２０の噴射口２１をチップ３の上面に接近させた位置に移動させて、保護層形成工程を実施することが好ましい。これにより、樹脂２３をチップ３に向けて噴霧する際に、隙間４に樹脂２３が入り込んだとしてもエアーによって隙間４から樹脂２３を吹き飛ばすことができるため、チップ３の側面３ａに保護層２４が形成されるのを確実に防ぐことができる。

（３）プラズマエッチング工程
保護層形成工程を実施した後、例えば、図５に示すプラズマエッチング装置３０にワークセットＷＳを搬送して、チップ３の側面３ａをプラズマエッチングする。プラズマエッチング装置３０は、プラズマエッチングが行われる処理空間３０１を内部に有するチャンバ３００を備えている。チャンバ３００内には、下部電極ユニット３１と、上部電極ユニット３４とが上下方向において対向して配設されている。

下部電極ユニット３１は、ウエーハＷを保持する静電チャックテーブル３１０と、静電チャックテーブル３１０の内部に配設された電極３１１とを備えている。電極３１１には直流電源３２が接続されており、電極３１１に直流電圧を印加することにより、クーロン等の静電力によって静電チャックテーブル３１０上にウエーハＷを吸着させることができる。

上部電極ユニット３４は、チャンバ３００の上部を貫通して配設された支持部３４０と、支持部３４０の下部に連結されたガス供給部３４１とを備えている。ガス供給部３４１の下面には、処理空間３０１に反応ガス（エッチングガス３６）を噴射するための噴射口３４２が形成されている。支持部３４０には、図示しない昇降機構が接続されており、支持部３４０とともにガス供給部３４１を上下方向に昇降させることができる。噴射口３４２は、支持部３４０及びガス供給部３４１の内部に形成された流路３４３を通じて反応ガス供給源３５に接続されている。反応ガス供給源３５には、例えばSF_６系などのフッ素を含むエッチングガス３６が充填されている。

下部電極ユニット３１は、高周波電源３３に接続されている。また、上部電極ユニット３４は、接地されている。下部電極ユニット３１および上部電極ユニット３４に高周波電圧が印加されることで、処理空間３０１においてエッチングガス３６がプラズマ化される。高周波電圧としては、エッチング種をウエーハＷに引き込むことができる周波数、パワーに調節すればよい。チャンバ３００の下部には、真空ポンプなどの排気源３７に連通する排気口３０２が形成されており、排気口３０２から使用済みのエッチングガス３６を排出することができる。

プラズマエッチング装置３０を用いてウエーハＷに対してプラズマエッチングを行う際には、ワークセットＷＳをチャンバ３００の内部に搬入し、静電チャックテーブル３１０でテープ２を介してウエーハＷを吸着保持してチップ３の上面を上向きにさせる。続いて、ガス供給部３４１を下降させ、その状態で反応ガス供給源３５から流路３４３にエッチングガス３６を供給し、ガス供給部３４１の噴射口３４２からエッチングガス３６を噴射させ、高周波電源３３からガス供給部３４１と静電チャックテーブル３１０との間に高周波電圧を印加してエッチングガス３６をプラズマ化させる。

プラズマは、処理空間３０１において各チップ３に接触して作用する。つまり、分割されたチップ３の間の隙間４を通じて、チップ３の側面３ａがプラズマエッチングされる。このとき、チップ３の下面にはテープ２が貼着され、チップ３の上面には保護層２４がマスクとして形成されているため、デバイスＤへのダメージを軽減することができる。また、隣り合うチップ３の隙間４に図４に示した小微粒子２３ａが入り込んでいたとしてもプラズマエッチングによって除去される。プラズマエッチング中は、処理空間３０１内が所定圧に保持され、排気源３７によって排気口３０２から使用済みのエッチングガス３６が排気される。そして、あらかじめ設定した処理時間が経過すると、チップ３の側面３ａが鏡面に仕上げられ、チップ３の抗折強度が高めることができる。

（４）保護層除去工程
プラズマエッチング工程を実施した後に、図６に示すように、例えば洗浄装置４０にワークセットＷＳを搬送して、チップ３の上面から保護層２４を除去する。洗浄装置４０は、ワークセットＷＳを保持し回転可能なスピンナーテーブル４１と、スピンナーテーブル４１の上方側に配設された洗浄水供給ノズル４４とを少なくとも備えている。

スピンナーテーブル４１の上面は、テープ２を介してウエーハＷを吸引保持する保持面４２となっており、保持面４２には図示しない吸引源が接続されている。スピンナーテーブル４１の下部には、鉛直方向の軸心を有する回転軸４３が接続され、回転軸４３には、図示しないモータが接続されている。モータが駆動されて回転軸４３が回転すると、スピンナーテーブル４１を所定の回転速度で回転させることができる。洗浄水供給ノズル４４の下面には、洗浄水４７を下方に供給するための供給口４５を備えており、供給口４５には洗浄水供給源４６が接続されている。

スピンナーテーブル４１でワークセットＷＳを保持したら、モータが回転軸４３を回転させ、スピンナーテーブル４１を例えば矢印Ｂ方向に回転させる。このとき、洗浄水供給ノズル４４の供給口４５からウエーハＷの中央に向けて洗浄水４７を供給する。洗浄水４７は、回転するウエーハＷに発生する遠心力によって径方向外側に流れていき、チップ３の上面の保護層２４を洗い流して除去する。なお、洗浄水４７としては、例えば純水を用いることができる。

このように、本発明に係るウエーハの加工方法は、ウエーハＷの裏面Ｗｂにテープ２を貼着しウエーハＷの表面Ｗａ側から分割予定ラインＳに沿ってウエーハＷを個々のチップ３に分割する分割工程と、分割されたチップ３の上方から樹脂２３を噴霧しチップ３の上面に保護層２４を形成する保護層形成工程と、保護層２４が形成されたチップ３の側面３ａをプラズマエッチングするプラズマエッチング工程と、保護層２４を除去する保護層除去工程とを備えたため、チップ３に向けて噴霧された樹脂２３の表面張力によって、各チップ３の上面に保護層２４を形成し、隣り合うチップ３の隙間４に樹脂２３が入り込むのを防いでチップ３の側面３ａのみを露出させることができる。このように、本発明によれば、各チップ３の上下面のみをマスクすることが可能となり、チップ３の側面３ａに対してプラズマエッチングを容易に行うことができる。

上記実施形態に示す分割工程では、切削ブレード１２によるダイシングによってウエーハＷを個々のチップ３に分割したが、この場合に限定されない。分割工程は、透過性の波長を有するレーザビームをウエーハＷの内部に位置づけ改質層を形成したのち、ウエーハＷに外力を加えて改質層を起点に分割するようにしてもよい。

また、分割工程は、アブレーション加工によりウエーハＷをフルカットして個々のチップ３に分割してもよい。この場合は、ウエーハＷの表面Ｗａに保護層をあらかじめ形成してからウエーハＷを分割するとよい。その後は、保護層を洗浄により除去し、個々のチップ３の上面に新しい保護層を形成してからプラズマエッチング工程、保護層除去工程を順次実施する。

１：リングフレーム２：テープ３：チップ３ａ：側面４：隙間
１０：切削手段１１：スピンドル１２：切削ブレード
２０：樹脂供給ノズル２１：噴射口２２：樹脂供給源
２３：樹脂２３ａ：小微粒子２３ｂ：大微粒子２４：保護層
３０：プラズマエッチング装置３００：チャンバ３０１：処理空間３０２：排気口
３１：下部電極ユニット３１０：静電チャックテーブル３１１：電極
３２：直流電源３３：高周波電源
３４：上部電極ユニット３４０：支持部３４１：ガス供給部３４２：噴射口
３５：反応ガス供給源３６：エッチングガス３７：排気源
４０：洗浄装置４１：スピンナーテーブル４２：保持面４３：回転軸
４４：洗浄水供給ノズル４５：供給口４６：洗浄水供給源４７：洗浄水

Claims

分割予定ラインによって区画されデバイスが形成されたウエーハを分割予定ラインに沿って分割して形成されたチップの側面をプラズマ加工してチップの抗折強度を高めるウエーハの加工方法であって、
ウエーハの下面にテープを貼着しウエーハの上面側から該分割予定ラインに沿ってウエーハを個々のチップに分割する分割工程と、
該分割工程で分割された該チップの上方から樹脂を噴霧し該チップの上面に保護層を形成する保護層形成工程と、
該保護層が形成された該チップの側面をプラズマエッチングするプラズマエッチング工程と、
該プラズマエッチング工程を実施した後に該保護層を除去する保護層除去工程と、を備えたウエーハの加工方法。