JP7401183B2

JP7401183B2 - ウェーハの加工方法

Info

Publication number: JP7401183B2
Application number: JP2018148311A
Authority: JP
Inventors: 美玉朴; 健太郎小田中; 匡俊若原; わか奈尾上; 麗華藍
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2023-12-19
Anticipated expiration: 2038-08-07
Also published as: US10784166B2; US20200051861A1; JP2020025003A

Description

本発明は、基板と基板の表面に積層されデバイスを構成するデバイス層とを備え、交差する複数のストリートによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハの加工方法に関する。

表面にストリート（分割予定ライン）として設定される幅を縮小してウェーハ毎のチップの取り数を増やすため、及び加工時間を短縮するために、プラズマエッチングを利用して被加工物であるウェーハを分割する所謂プラズマダイシングが従来から用いられている。

一方、デバイスが形成されたウェーハでは、デバイスを構成する回路層（金属層）と絶縁層とからなるデバイス層がストリート上にも存在するため、シリコン（基板）をエッチングするのに適したエッチングガスでは、ストリート上のデバイス層をエッチングすることが非常に難しいという問題がある。また、ストリート上に主にアルミニウム又は銅等の金属で構成されるＴＥＧ（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔＧｒｏｕｐ）を有したウェーハでも同様の問題がある。

この問題を解決するための方法として、ウェーハの表面に水溶性樹脂層を形成した後、ストリート上の水溶性樹脂層をデバイス層及びＴＥＧとともにレーザビームの照射により除去した後、ウェーハの表面側からプラズマダイシングを行う手法が特許文献１に開示されている。

特開２０１６－２０７７３７号公報

しかし、レーザビームの照射によってＴＥＧやデバイス層等を完全に除去しようとすると相当のパワーが必要であり、レーザビームの照射によって基板に変質領域が生成されて、分割により形成されるデバイスチップの抗折強度が低下するという問題がある。

また、ウェーハの表面側からプラズマダイシングをする場合、デバイスを保護するマスクの厚みが均一に形成されていないと、マスクが薄い領域においてプラズマエッチング中にマスクが除去されウェーハ表面が露出しデバイスが損傷してしまうおそれがある。

よって、基板と基板の表面に積層されデバイスを構成するデバイス層とを備え、交差する複数のストリートによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハをチップに分割する場合には、レーザビーム照射によるチップの抗折強度の低下を防ぎ、また、プラズマダイシングにおいてデバイスの損傷が発生しないようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、基板と該基板の表面に積層されデバイスを構成するデバイス層とを備え、交差する複数のストリートによって区画された各領域にそれぞれ該デバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、ウェーハの裏面側から該基板に該ストリートに沿ったエッチング溝を形成するためのマスクをウェーハの該裏面に形成するマスク形成ステップと、該マスク形成ステップを実施した後、該マスクを介してウェーハの該裏面側からプラズマエッチングを施して該ストリートに沿った複数のエッチング溝を該基板に形成するプラズマエッチングステップと、該プラズマエッチングステップを実施した後、ウェーハの表面側を載置面上に載置した状態で、ウェーハの該裏面に高圧流体を噴射してウェーハの該エッチング溝で囲繞された領域を押圧し、該エッチング溝に対応するデバイス層を破断するか、又は、該デバイス層に亀裂若しくは歪みを形成する押圧ステップと、少なくとも該押圧ステップを実施する前までに、ウェーハの該表面にテープを貼着するテープ貼着ステップと、を備え、該押圧ステップの実施後に該テープから該デバイスを剥離する、ウェーハの加工方法である。

本発明に係るウェーハの加工方法においては、少なくとも前記押圧ステップと前記テープ貼着ステップとを実施する前に、前記デバイス層に切削ブレードまたはレーザビームでウェーハの表面側から前記ストリートに沿って前記基板に至らないガイド溝を形成するガイド溝形成ステップを更に備えると好ましい。

前記マスク形成ステップでは、ウェーハの前記裏面に水溶性樹脂層を形成した後、前記ストリートに沿って該水溶性樹脂層を除去すると好ましい。

前記マスク形成ステップでは、ウェーハの前記裏面にダイアタッチ材からなるダイアタッチ層を形成した後、前記ストリートに沿って該ダイアタッチ層を除去すると好ましい。

本発明に係るウェーハの加工方法は、ウェーハの裏面側から基板にストリートに沿ったエッチング溝を形成するためのマスクをウェーハの裏面に形成するマスク形成ステップと、マスク形成ステップを実施した後、表面側ではなくマスクを介してウェーハの裏面側からプラズマエッチングを施してストリートに沿った複数のエッチング溝を基板に形成するプラズマエッチングステップとを実施することで、マスクが薄い領域でエッチング中にウェーハ表面が露出しデバイスが損傷してしまうといった事態を生じさせない。さらに、プラズマエッチングステップを実施した後、ウェーハの表面側を載置面上に載置した状態で、ウェーハの裏面に高圧流体を噴射してウェーハのエッチング溝で囲繞された領域を押圧する押圧ステップと、少なくとも押圧ステップを実施する前までに、ウェーハの表面にテープを貼着するテープ貼着ステップと、を実施することで、プラズマエッチングで加工されなかったデバイス層やＴＥＧは高圧流体を利用してウェーハ裏面側から押圧力が付与され破断されたりクラックが形成されたりする。そして、押圧ステップの実施後にテープからデバイスを剥離（例えば、チップのピックアップ）することで、デバイスチップを得ることができる。よって、強パワーのレーザビームの照射によるチップの抗折強度の低下を生じさせるおそれもない。

本発明に係るウェーハの加工方法においては、少なくとも押圧ステップとテープ貼着ステップとを実施する前に、デバイス層に切削ブレードまたはレーザビームでウェーハの表面側からストリートに沿って基板に至らないガイド溝を形成するガイド溝形成ステップを更に備えるものとすることで、押圧ステップにおいて該ガイド溝を起点にしてデバイス層に亀裂が生成される、又はデバイス層が破断されるため、デバイスの損傷を防ぐことができ、また、デバイス層のサイズがエッチング溝で囲繞された領域（チップ領域）より大きくなる（デバイス層のはみ出し部分が大きくなる）ことを防ぐことができる。

ウェーハの一例を示す斜視図である。ウェーハの一例を示す断面図である。レーザビームを照射してウェーハの表面側からストリートに沿って基板に至らないガイド溝を形成している状態を説明する断面図である。ウェーハに形成された基板に至らないガイド溝を拡大して示す断面図である。表面にテープが貼着され環状フレームで支持されたウェーハを示す斜視図である。スピンコータを用いてウェーハの裏面に水溶性樹脂層を形成している状態を示す断面図である。裏面に水溶性樹脂層が形成されたウェーハの一部を拡大して示す断面図である。ストリートに沿ってウェーハの水溶性樹脂層にレーザビームを照射して、水溶性樹脂層を除去してウェーハの裏面にマスクを形成している状態を示す断面図である。裏面にマスクが形成されたウェーハの一部を拡大して示す断面図である。ウェーハにプラズマエッチングを施すプラズマエッチング装置の一例を示す断面図である。プラズマエッチングが施されたウェーハの一部を示す断面図である。ウェーハの裏面側に高圧流体を噴射してウェーハのエッチング溝で囲繞された領域を押圧している状態を説明する断面図である。高圧流体が噴射されエッチング溝で囲繞された領域が押圧されているウェーハの一部を拡大して示す断面図である。テープからデバイスを剥離している状態を説明する断面図である。

以下に、本発明に係るウェーハの加工方法を実施して図１に示すウェーハＷをデバイスＤを備えるチップへと分割する場合の、加工方法の各ステップについて説明していく。

図１、２に示すウェーハＷは、例えば、シリコンからなる基板Ｗ１を備える円形の半導体ウェーハである。図２に示すように、基板Ｗ１の表面Ｗ１ａのストリートＳ上にはデバイス層Ｄ１が積層されており、該デバイス層Ｄ１によって複数のデバイスＤがマトリックス状に形成されている。なお、デバイス層Ｄ１は、金属からなる回路層と、回路間を絶縁する絶縁層（例えば、ｌｏｗ－ｋ膜）とから構成されている。各デバイスＤは、それぞれ直交差するように基板Ｗ１の表面Ｗ１ａに設定された複数の該ストリートＳによって区画されている。デバイスＤの表面とデバイス層Ｄ１の表面とからなるウェーハＷの表面Ｗａに対して反対側の面となるウェーハＷの裏面Ｗｂ（基板Ｗ１の裏面）は、例えば図示しない保護テープが貼着されて保護されていてもよい。

上記ストリートＳ上には、例えば、所定の金属で構成される図示しないＴＥＧがデバイス層Ｄ１と共に形成されていてもよい。また、デバイスＤの外周縁に沿って図示しないガードリングが設けられていてもよい。ガードリングは、金属により構成された数μｍ程度の幅を有する領域であって、デバイス層Ｄ１の破断時等においてチッピングやクラックがデバイスＤに到達するのを防ぐためのものである。
なお、基板Ｗ１はシリコン以外にガリウムヒ素、サファイア、窒化ガリウム又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよい。

（１）ガイド溝形成ステップ
本実施形態においては、例えば、まず、デバイス層Ｄ１にレーザビームでウェーハＷの表面Ｗａ側からストリートＳに沿って基板Ｗ１に至らないガイド溝を形成する。

ウェーハＷは、例えば、図３に示すレーザ加工装置１に搬送される。レーザ加工装置１は、ウェーハＷを吸引保持するチャックテーブル１０と、チャックテーブル１０に保持されたウェーハＷのデバイス層Ｄ１に対して吸収性を有する波長のレーザビームを照射可能なレーザビーム照射手段１１とを少なくとも備えている。

チャックテーブル１０は、Ｚ軸方向の軸心周りに回転可能であるとともに、図示しない移動手段によって加工送り方向であるＸ軸方向及び割り出し送り方向であるＹ軸方向に往復移動可能となっている。チャックテーブル１０は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材からなりウェーハＷを吸着する平坦な保持面１０ａを備えている。そして保持面１０ａに連通する図示しない吸引源が生み出す吸引力が保持面１０ａに伝達されることで、チャックテーブル１０は保持面１０ａ上でウェーハＷを吸引保持できる。

レーザビーム照射手段１１は、レーザビーム発振器１１９から発振されたレーザビームを、伝送光学系を介して集光器１１１の内部の集光レンズ１１１ａに入光させることで、チャックテーブル１０で保持されたウェーハＷのデバイス層Ｄ１にレーザビームを正確に集光して照射できる。レーザビームの集光点の高さ位置は、図示しない集光点位置調整手段によりＺ軸方向に調整可能となっている。

レーザ加工装置１は、装置全体の制御を行う図示しない制御手段を備えている。ＣＰＵ及びメモリ等の記憶素子等で構成される制御手段の下で、チャックテーブル１０のＸ軸方向及びＹ軸方向における移動動作や、レーザビーム照射手段１１が照射するレーザビームの平均出力等が制御される。

レーザ加工装置１において、ウェーハＷは表面Ｗａを上側に向けた状態で、チャックテーブル１０の保持面１０ａ上で吸引保持される。次いで、レーザビームをデバイス層Ｄ１に照射するための基準となるストリートＳの位置が、図３に示すアライメント手段１５によって検出される。即ち、例えば、カメラ等の撮像手段１５０によりウェーハＷの表面ＷａのストリートＳが撮像され、形成された撮像画像に基づき、アライメント手段１５がパターンマッチング等の画像処理を行い、ウェーハＷのストリートＳの座標位置を検出する。

ストリートＳの位置の検出結果が図示しない制御手段に入力されるのに伴って、制御手段がチャックテーブル１０の移動方向や移動量を制御する。即ち、チャックテーブル１０がＹ軸方向に割り出し送りされ、レーザビームを照射するストリートＳと集光器１１１とのＹ軸方向における位置合わせがなされる。この位置合わせは、例えば、集光器１１１の集光点直下にストリートＳの中心線が位置するように行われる。
該位置合わせが行われた後、さらにチャックテーブル１０がＹ軸方向に僅かにオフセットした位置まで移動することで、集光器１１１の集光点直下が、ストリートＳの中心線の位置から僅かにずれて該中心線からオフセット距離だけＹ軸方向に離れた位置となる。

なお、該オフセット距離は、ストリートＳの幅の値等を考慮して定められており、予め図示しない制御手段に記憶されている。なお、該オフセット距離をストリートＳの幅の情報に加えて、後述するマスク形成ステップにおいて形成される各マスク間の距離の情報（理論値や実験値）、及びプラズマエッチングステップにおいて形成されるエッチング溝の幅情報（理論値や実験値）を加味して設定することで、２条のガイド溝Ｍ（図４参照）を破線で示すエッチング溝形成予定位置とほとんどずれることなくデバイス層Ｄ１に形成できる。

さらに、集光レンズ１１１ａによって集光されるレーザビームの集光点の高さ位置が、例えば、デバイス層Ｄ１の上面の高さ位置よりも僅かに下方に合わせられる。そして、レーザビーム発振器１１９がデバイス層Ｄ１に吸収性を有する波長のレーザビームを発振し、レーザビームをデバイス層Ｄ１に集光し照射する。なお、レーザビームの平均出力は、形成するガイド溝が基板Ｗ１に至らないようにするため、例えば低く設定されている。

また、ウェーハＷが往方向である－Ｘ方向（紙面奥側）に所定の加工送り速度で送られ、レーザビームがストリートＳに沿ってデバイス層Ｄ１に照射されていき、デバイス層Ｄ１がアブレーションされて、ストリートＳに沿って基板Ｗ１に至らないガイド溝Ｍが形成される。

ストリートＳに沿ってレーザビームを照射し終える所定の位置までウェーハＷが－Ｘ方向に進行すると、レーザビームの照射が停止される。さらに、チャックテーブル１０が、ストリートＳの中心線側に向かってＹ軸方向に例えばオフセット距離の二倍の距離だけ移動される。その結果、ストリートＳの中心線を基準として先に形成されたガイド溝ＭのＹ軸位置と対称の位置（ストリートＳの中心線からオフセット距離だけＹ軸方向に離れた位置）に、集光器１１１の集光点直下が位置付けられる。

ウェーハＷが復方向である＋Ｘ方向（紙面手前側）へ加工送りされ、往方向でのレーザビーム照射と同様に、デバイス層Ｄ１がアブレーションされて、ストリートＳに沿って基板Ｗ１に至らないガイド溝Ｍが形成される。したがって、本実施形態においては、１本のストリートＳに対するデバイス層Ｄ１に、ストリートＳの中心線を挟んで対称な２条のガイド溝Ｍが形成される。順次同様のレーザビーム照射をＸ軸方向に延びる全ストリートＳに沿って行った後、チャックテーブル１０を９０度回転させて同様のレーザビームの照射を行うと、基板Ｗ１の表面Ｗ１ａの全ストリートＳに対応するデバイス層Ｄ１に、ストリートＳの中心線を挟んで対称な２条のガイド溝Ｍが形成される。
なお、レーザビームの平均出力を低く設定しており、ガイド溝Ｍは基板Ｗ１に至らぬように形成されるため、本加工方法によって最終的に形成されるデバイスチップの抗折強度の低下等は起きない。

ガイド溝形成ステップは、本実施形態のように１本のストリートＳに対するデバイス層Ｄ１に２条のガイド溝Ｍを形成すると好ましいが、例えば、１本のストリートＳに対するデバイス層Ｄ１にストリートＳの中心線上を通る１条のガイド溝Ｍを形成してもよい。

また、本実施形態においては、チャックテーブル１０の往方向と復方向との加工送りで、１本のストリートＳに対するデバイス層Ｄ１に２条のガイド溝Ｍを形成しているが、チャックテーブル１０の往方向（又は、復方向）の加工送りで１本のストリートＳに対するデバイス層Ｄ１に２条のガイド溝Ｍを一度に形成するものとしてもよい。この場合には、例えば、レーザビーム発振器１１９から発振されたレーザビームを、１／２波長板、ビームスプリッタ、及びミラー等からなる分岐手段によって２光路に分岐させてから集光レンズ１１１ａに入射させ、２光路のレーザビームをデバイス層Ｄ１に集光し照射する。

ガイド溝形成ステップは、本実施形態のようなレーザビーム照射によってなされるのではなく、切削装置を用いて行われてもよい。この場合においては、極細厚の回転する切削ブレードをウェーハＷの表面Ｗａ側からストリートＳに沿ってデバイス層Ｄ１に切り込ませ、基板Ｗ１に至らないガイド溝を形成する。

（２）テープ貼着ステップ
ガイド溝Ｍが形成されたウェーハＷは、例えば、図５に示すように表面ＷａにテープＴが貼着される。テープＴは、ウェーハＷよりも大径の円形のテープであり、例えばポリオレフィン系樹脂等からなる基材Ｔｄ（図６参照）と、基材Ｔｄ上の糊層Ｔｃとからなる。糊層Ｔｃは、紫外線照射により硬化して粘着力が低下するＵＶ硬化糊が用いられてもよい。

例えば、図示しない貼り付けテーブル上に載置されたウェーハＷの中心と環状フレームＦの開口の中心とが略合致するように、ウェーハＷに対して環状フレームＦが位置付けられる。そして、貼り付けテーブル上でプレスローラー等によりウェーハＷの表面ＷａにテープＴの糊層Ｔｃが押し付けられて貼着される。同時に、糊層Ｔｃの外周部を環状フレームＦにも貼着することで、ウェーハＷはテープＴを介して環状フレームＦに支持され、環状フレームＦを介したハンドリングが可能になる。なお、ウェーハＷだけに先にテープＴをプレスローラー等で貼着した後、環状フレームＦに対してウェーハＷを適切に位置付けて、環状フレームＦにテープＴを貼着してもよい。
例えば、環状フレームＦ及びテープＴは、後のプラズマエッチングステップで使用されるエッチングガス（例えば、ＳＦ_６ガスやＣ_４Ｆ_８ガス）に対する耐性を備えているものを用いると好ましい。即ち、例えば、環状フレームＦはＳＵＳで形成されており、テープＴはポリオレフィン等で形成されていると好ましい。

（３－１）マスク形成ステップにおける水溶性樹脂層の形成
次いで、ウェーハＷの裏面Ｗｂ側から基板Ｗ１にストリートＳに沿ったエッチング溝を形成するためのマスクを、該裏面Ｗｂに形成する。本実施形態においては、まず、ウェーハＷの裏面Ｗｂに水溶性樹脂層を形成する。
環状フレームＦによるハンドリングが可能となったウェーハＷは、例えば、図６に示すスピンコータ４に搬送される。スピンコータ４は、例えば、ウェーハＷを保持する保持テーブル４０と、保持テーブル４０を回転させる回転手段４２と、上端側に開口を備え保持テーブル４０を収容する有底円筒状のケーシング４４とを備えている。

保持テーブル４０は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなり図示しない吸引源に連通する保持面４０ａを備えている。保持テーブル４０の周囲には、環状フレームＦを固定する固定クランプ４０１が周方向に所定間隔を空けて均等配置されている。保持テーブル４０は、ウェーハＷが載置される際は上昇して搬入・搬出高さ位置に位置付けられ、吸引保持したウェーハＷに液状の水溶性樹脂が塗布される際は、ケーシング４４内における塗布高さ位置まで下降する。また、保持テーブル４０は、下方に配設された回転手段４２によりＺ軸方向の軸心周りに回転可能となっている。

ケーシング４４は、保持テーブル４０を囲繞する外側壁４４０と、外側壁４４０の下部に連接し中央に回転手段４２の回転軸が挿通される開口を有する底板４４１と、底板４４１の開口の内周縁から立設する内側壁４４２とから構成される。保持テーブル４０の下面とケーシング４４の内側壁４４２の上端面との間には、該回転軸に挿嵌され回転軸と底板４４１の開口との隙間に異物を入り込ませないようにするカバー４４４が配設されている。

ケーシング４４内には、保持面４０ａで保持されたウェーハＷに液状の水溶性樹脂を滴下するノズル４５が配設されている。ノズル４５は、底板４４１から立設しており、側面視略Ｌ字状の外形を備え、Ｚ軸方向の軸心周りに旋回可能である。ノズル４５の先端部分に形成された供給口４５０は、保持テーブル４０の保持面４０ａに向かって開口している。

ノズル４５は、液状の水溶性樹脂を蓄えた水溶性樹脂供給源４７に配管４７ａ及び図示しないロータリージョイントを介して連通している。水溶性樹脂供給源４７に蓄えられた水溶性樹脂は、例えば、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）又はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等であるが、レジスト液等であってもよい。

ウェーハＷが、テープＴを介して保持テーブル４０の保持面４０ａ上に載置され、保持テーブル４０によりウェーハＷが吸引保持される。また、各固定クランプ４０１により環状フレームＦが固定される。次いで、ウェーハＷを保持した保持テーブル４０がケーシング４４内の塗布高さ位置まで下降する。また、ノズル４５が旋回し、供給口４５０がウェーハＷの中央上方に位置付けられる。

次いで、水溶性樹脂供給源４７が水溶性樹脂をノズル４５に供給し、ウェーハＷの裏面Ｗｂに所定量の水溶性樹脂が滴下される。そして、保持テーブル４０が低速で回転することで、滴下された水溶性樹脂が遠心力により裏面Ｗｂの中心から外周側に流れて全面にいきわたり、図６、７に示すほぼ一様な厚さの水溶性樹脂層Ｊが形成される。その後、回転を継続して水溶性樹脂層Ｊを回転乾燥させる。なお、水溶性樹脂層Ｊの乾燥は、保持テーブル４０の上方に配置したヒータやキセノンフラッシュランプによって、水溶性樹脂層Ｊを加熱して行ってもよい。

（３－２）マスク形成ステップにおけるマスクの形成
水溶性樹脂層Ｊが形成されたウェーハＷは、図８に示すように、レーザ加工装置１に搬送され、テープＴを介してチャックテーブル１０の保持面１０ａ上で吸引保持される。レーザ加工装置１は、チャックテーブル１０の周囲に、環状フレームＦを固定する固定クランプ１０３を周方向に所定間隔を空けて均等に備えており、環状フレームＦが該固定クランプ１０３で挟持固定される。

そして、レーザビームをウェーハＷに照射するための基準となるストリートＳの位置がアライメント手段１５によって検出される。即ち、例えば、撮像手段１５０（例えば、赤外線カメラ）によりウェーハＷの裏面Ｗｂ側から透過させて表面ＷａのストリートＳが撮像され、形成された撮像画像に基づき、アライメント手段１５がパターンマッチング等の画像処理を行い、ウェーハＷのストリートＳの座標位置を検出する。

ストリートＳが検出されるのに伴って、図示しない制御手段による制御の下でチャックテーブル１０がＹ軸方向に移動し、ストリートＳとレーザビーム照射手段１１の集光器１１１との位置合わせがなされる。次いで、集光レンズ１１１ａによって集光されるレーザビームの集光点位置が水溶性樹脂層Ｊの高さ位置に合わせられる。レーザビーム発振器１１９が水溶性樹脂層Ｊに吸収性を有する波長のレーザビームを発振し、レーザビームを水溶性樹脂層Ｊに集光し照射する。また、ウェーハＷが往方向である－Ｘ方向（紙面奥側）に所定の加工送り速度で送られ、レーザビームがストリートＳに沿って水溶性樹脂層Ｊに照射されていき、水溶性樹脂層Ｊが溶融・蒸発して除去されて、ストリートＳに対応する基板Ｗ１の裏面Ｗｂが露出する。

ストリートＳに沿ってレーザビームを照射し終える所定の位置までウェーハＷが－Ｘ方向に進行すると、レーザビームの照射を停止するとともチャックテーブル１０がＹ軸方向に移動され、－Ｘ方向での加工送りにおいて基準となったストリートＳに隣接するストリートＳと集光器１１１とのＹ軸方向における位置合わせが行われる。次いで、ウェーハＷが復方向である＋Ｘ方向（紙面手前側）へ加工送りされ、往方向でのレーザビーム照射と同様に、水溶性樹脂層Ｊが除去されストリートＳに対応する基板Ｗ１の裏面Ｗｂが露出する。順次同様のレーザビーム照射をＸ軸方向に延びる全ストリートＳに沿って行った後、チャックテーブル１０を９０度回転させて同様のレーザビームの照射を行うと、基板Ｗ１の裏面ＷｂのストリートＳに対応する領域以外の領域に図９に示すマスクＪ１が形成される。

なお、マスク形成ステップは、上記例に限定されるものではない。例えば、マスクＪ１は水溶性樹脂ではなく、レジストで構成されていてもよい。また、ウェーハＷと略同径以上の円形シート状のダイアタッチ材（ＤＡＦ）を、ウェーハＷの裏面Ｗｂに貼着してダイアタッチ層を形成し、その後、ストリートＳに沿ってレーザビームを裏面Ｗｂ側からＤＡＦに照射して、ストリートＳに対応した基板Ｗ１を露出させてマスクを形成するものとしてもよい。なお、シート状のＤＡＦに代えて、液ＤＡＦを使用して、水溶性樹脂からなるマスクＪ１を形成したのと略同様の手順でＤＡＦのマスクを形成してもよい。
又は、例えば、マスクはフォトリソグラフィでウェーハＷの裏面Ｗｂに形成されてもよい。

（４）プラズマエッチングステップ
上記マスクＪ１を形成した後、例えば、図１０に示すプラズマエッチング装置９を用いて、マスクＪ１を介してウェーハＷの基板Ｗ１にプラズマエッチングを施してストリートＳに沿ったエッチング溝を形成する。

図１０に示すプラズマエッチング装置９は、ウェーハＷを保持する保持手段９０と、ガスを噴出するガス噴出ヘッド９１と、保持手段９０及びガス噴出ヘッド９１を内部に収容したチャンバ９２とを備えている。なお、プラズマエッチング装置は、誘電コイルにプラズマ発生用の高周波電力を印加し、誘電コイルに形成された磁場との相互作用によりエッチングガスをプラズマ化する誘導結合型プラズマ方式のエッチング装置であってもよい。

例えば、保持手段９０は、静電チャックであり、セラミック等の誘電体で形成されており、支持部材９００により下方から支持されている。保持手段９０の内部には、電圧の印加により電荷を発生する円板状の電極９０１が保持手段９０の保持面９０ａと平行に配設されており、電極９０１は整合器９４ａ及びバイアス高周波電源９５ａに接続されている。
例えば、保持手段９０の内部には、図示しない通水路が形成されており、該通水路を循環する冷却水により保持手段９０が内部から所定温度に冷却される。また、保持面９０ａと保持面９０ａで保持されたウェーハＷとの間には、冷却水によるウェーハＷの吸熱効率を向上させるために、Ｈｅガス等の熱伝達ガスが所定の圧力で流れるようになっている。
なお、例えば、保持手段９０は、図例の単極型の静電チャックに限定されるものではなく、双極型の静電チャックであってもよい。

チャンバ９２の上部に軸受け９１９を介して昇降自在に配設されたガス噴出ヘッド９１の内部には、ガス拡散空間９１０が設けられており、ガス拡散空間９１０の上部にはガス導入口９１１が連通し、ガス拡散空間９１０の下部にはガス吐出口９１２が複数連通している。各ガス吐出口９１２の下端は保持手段９０の保持面９０ａに向かって開口している。
ガス導入口９１１に接続されたガス供給部９３には、例えばＳＦ_６、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８等のフッ素系ガスがエッチングガスとして蓄えられている。

ガス噴出ヘッド９１には、整合器９４を介して高周波電源９５が接続されている。高周波電源９５から整合器９４を介してガス噴出ヘッド９１に高周波電力を供給することで、ガス吐出口９１２から吐出されたエッチングガスをプラズマ化できる。
プラズマエッチング装置９は、図示しない制御部を備えており、該制御部によりガスの吐出量や時間、高周波電力等の条件が制御される。

チャンバ９２の底には排気口９６が形成されており、この排気口９６には排気装置９７が接続されている。排気装置９７を作動させることで、チャンバ９２内部を減圧し真空雰囲気とすることができる。また、チャンバ９２の側部には、搬入出口９２０と、この搬入出口９２０を開閉するゲートバルブ９２１とが設けられている。

チャンバ９２の内部には、プラズマエッチング中の環状フレームＦの加熱を防ぐためのフレーム加熱防止ガード９８が配設されている。フレーム加熱防止ガード９８は、例えば、エッチングガスに対する耐性を備えるＳＵＳ等を環状の平板状に形成したものであり、チャンバ９２の内側壁に径方向内側に延出するように配設されている。

本実施形態における基板Ｗ１に対するエッチング溝の形成は、例えば、ＳＦ_６ガスによるプラズマエッチングとＣ_４Ｆ_８ガスによる溝側壁等に対する保護膜堆積（デポジション）とを交互に繰り返すボッシュ法により行うと好ましい。なお、ＳＦ_６ガス単体によるプラズマエッチングで基板Ｗ１にエッチング溝を形成してもよい。
本ステップでは、まず、搬入出口９２０からウェーハＷをチャンバ９２内に搬入し、マスクＪ１側を上側に向けてウェーハＷを保持手段９０の保持面９０ａ上に載置する。そして、ゲートバルブ９２１を閉じ、排気装置９７によりチャンバ９２内を真空雰囲気とする。ウェーハＷを支持する環状フレームＦの上方は、フレーム加熱防止ガード９８で覆われる。

ガス噴出ヘッド９１を所定の高さ位置まで下降させ、ガス供給部９３からＳＦ_６ガスをガス拡散空間９１０に供給し、ガス吐出口９１２から下方に噴出させる。また、高周波電源９５からガス噴出ヘッド９１に高周波電力を印加して、ガス噴出ヘッド９１と保持手段９０との間に高周波電界を生じさせ、ＳＦ_６ガスをプラズマ化させる。これに並行して、電極９０１にバイアス高周波電源９５ａから電圧を印加して、保持手段９０の保持面９０ａとウェーハＷとの間に誘電分極現象を発生させ、電荷の分極により生じる静電吸着力によってウェーハＷを保持面９０ａ上でテープＴを介して吸着保持する。

プラズマ化したＳＦ_６ガスは、ウェーハＷの裏面ＷｂのマスクＪ１が形成されている領域はほとんどエッチングせず、基板Ｗ１のストリートＳに対応する領域を等方性エッチングしていく。プラズマ化したＳＦ_６ガスによる環状フレームＦに対する熱影響は、環状フレームＦの上方を覆うフレーム加熱防止ガード９８によって抑えられる。

次に、ガス供給部９３からＣ_４Ｆ_８ガスをガス拡散空間９１０に供給し、ガス吐出口９１２から下方に噴出させる。高周波電源９５からガス噴出ヘッド９１に高周波電力を印加し、さらに、電極９０１にバイアス高周波電源９５ａから高周波電力を印加して、Ｃ_４Ｆ_８ガスをプラズマ化させ、等方性エッチングで形成されたエッチング溝の側壁と底とに保護膜としてフルオロカーボン膜を堆積させる。再び、ＳＦ_６ガスをチャンバ９２内に供給しプラズマ化させ、エッチング溝の底の保護膜のみを除去する異方性エッチングを行い、次いで、エッチング溝の底に露出した基板Ｗ１の等方性エッチングを再び行う。上記等方性エッチングと保護膜堆積と異方性エッチングとを１サイクルとし、例えば数十サイクル実施して、基板Ｗ１の垂直な深掘りを高速かつ所望のアスペクト比で実現し、図１１に示すストリートＳに沿った格子状のエッチング溝Ｍｅを基板Ｗ１に形成していく。

フッ素系のエッチングガスは、金属等からなるデバイス層Ｄ１をエッチングしない。そのため、エッチング溝Ｍｅの底がデバイス層Ｄ１内に至らず、かつ、エッチング溝Ｍｅの底にデバイス層Ｄ１の上面が露出するまでプラズマエッチングを行った後、プラズマエッチングを終了させる。即ち、チャンバ９２内へのエッチングガス等の導入及びガス噴出ヘッド９１への高周波電力の供給を停止し、また、チャンバ９２内のエッチングガスを排気装置９７に排気し、チャンバ９２内部にエッチングガスが存在しない状態とする。その結果、図１１に示すストリートＳに沿ったエッチング溝Ｍｅ（フルカット溝）が基板Ｗ１に形成され、基板Ｗ１にエッチング溝Ｍｅで囲繞された領域Ｃが画成される。
なお、エッチング溝Ｍｅの底に基板Ｗ１がエッチング残し部として僅かな厚みで残存した状態となるまで、プラズマエッチングを行ってもよい。この場合のエッチング残し部の厚さは、１０μｍ以下であると好ましい。
ボッシュ法では、ＳＦ_６ガスとＣ_４Ｆ_８ガスとを交互にチャンバ９２内に流すときの各パラメータを変えることで、エッチング溝Ｍｅのアスペクト比を制御できるため、エッチング溝Ｍｅの両壁の位置を２条のガイド溝Ｍの各位置に略合致するように、エッチング溝Ｍｅを形成できる。

なお、マスクＪ１が水溶性樹脂からなるものでない場合（例えば、レジスト膜である場合）には、次に行う押圧ステップを行った後に、本プラズマエッチング装置９によるアッシング等によってマスクＪ１が基板Ｗ１から除去される。

（５）押圧ステップ
エッチング溝Ｍｅが基板Ｗ１に形成されたウェーハＷは、例えば、図１２に示す保持テーブル５０に搬送される。ウェーハＷがマスクＪ１を上側に向けた状態で、保持テーブル５０の円形状の載置面５０ａ（例えば、ポーラス部材等からなる吸引保持面）に載置される。図示しない吸引源が駆動して生み出される吸引力が載置面５０ａに伝達され、保持テーブル５０が載置面５０ａ上でウェーハＷを吸引保持する。なお、載置面５０ａでウェーハＷを吸引保持しなくてもよい。
例えば、保持テーブル５０の周囲には、環状フレームＦを固定する固定クランプ５００が周方向に均等間隔を空けて配設されており、環状フレームＦが固定クランプ５００によって挟持固定される。

保持テーブル５０の上方には、高圧流体噴射ノズル５１が配設されており、高圧流体噴射ノズル５１と保持テーブル５０とは相対的にＹ軸方向及びＸ軸方向へ移動可能となっている。高圧流体噴射ノズル５１は、高圧流体として例えば高圧水を供給する高圧水供給源５２に連通しており、保持テーブル５０の載置面５０ａに向く噴射口５１ａをその下端に有している。

例えば、押圧ステップにおいては、高圧流体をウェーハＷに噴射するための基準となるストリートＳに沿って形成されたエッチング溝Ｍｅの座標位置が、図示しないアライメント手段によって検出される。該検出が行われるのに伴って、高圧流体噴射ノズル５１と保持テーブル５０とが相対的にＹ軸方向に移動し、ウェーハＷと高圧流体噴射ノズル５１との位置合わせがなされる。該位置合わせは、高圧流体噴射ノズル５１の噴射口５１ａが、基板Ｗ１のエッチング溝Ｍｅで囲繞された領域Ｃの中心上方に位置するように行われてもよいし、高圧流体噴射ノズル５１の噴射口５１ａがエッチング溝Ｍｅの上方に位置するように行われてもよい。

ウェーハＷを保持する保持テーブル５０が、往方向である－Ｘ方向側（図１２における紙面奥側）に所定の送り速度で送り出されるとともに、高圧水供給源５２が、例えば、圧力１８ＭＰａ～２５ＭＰａ、水量０．５ｍＬ/分で高圧流体（高圧水）を高圧流体噴射ノズル５１に供給する。そして、噴射口５１ａから下方に向かって噴射された高圧流体が、ストリートＳに沿ってウェーハＷの裏面Ｗｂ側からエッチング溝Ｍｅで囲繞された領域Ｃ（即ち、チップ）に衝突する。例えば、噴射口５１ａとウェーハＷのマスクＪ１との間の距離は、２０ｍｍ～３０ｍｍとなっている。また、ウェーハＷのマスクＪ１上における高圧水のスポット径が１０ｍｍ～１５ｍｍとなる。よって、プラズマエッチングで形成されたエッチング溝Ｍｅの幅に比べてスポット径が大きくなるため、エッチング溝Ｍｅの両隣の各領域Ｃ（２ライン上の各領域Ｃ）に高圧流体（高圧水）が衝突する。
なお、噴射口５１ａの口径を図示しないスライド部材によって所望の大きさに可変として、スポット径の大きさ等を調整して、１ライン上のエッチング溝Ｍｅで囲繞された領域Ｃのみに高圧流体が衝突するものとしてもよいし、３本以上のライン上の該領域Ｃに高圧流体が衝突するようにしてもよい。

図１３に示すように、高圧流体がウェーハＷのエッチング溝Ｍｅで囲繞された領域Ｃに衝突することで該領域Ｃに押圧力が加えられるため、デバイス層Ｄ１に該領域Ｃの外周縁に沿って亀裂や歪みが生成される、又はデバイス層Ｄ１が該領域Ｃの外周縁に沿って破断される。即ち、該領域Ｃに高圧流体からの押圧力が加わることで、該領域ＣがテープＴの糊層Ｔｃに僅かに沈み込み、エッチング溝Ｍｅに対応するデバイス層Ｄ１に破断、又は亀裂や歪みが形成される。または、エッチング溝Ｍｅに対応するデバイス層Ｄ１に鉛直方向のせん断応力や疲労が生じることで、エッチング溝Ｍｅに対応するデバイス層Ｄ１に破断、又は亀裂や歪みが形成される。なお、本押圧ステップにおいて、デバイス層Ｄ１の該領域Ｃの外周縁に沿って亀裂や歪みが発生した箇所は、例えば、後述するテープＴからのデバイスＤの剥離によって破断される。

ストリートＳに沿って該領域Ｃに高圧流体を噴射し終える所定の位置までウェーハＷが－Ｘ方向に進行すると、保持テーブル５０が－Ｙ方向に例えばインデックスサイズ分だけ移動され、－Ｘ方向での加工送りにおいて高圧流体が噴射された該領域Ｃの隣に位置する該領域Ｃと高圧流体噴射ノズル５１との位置合わせが行われる。ウェーハＷが復方向である＋Ｘ方向（紙面手前側）へ加工送りされ、往方向での高圧流体の噴射と同様に、該領域Ｃに高圧流体（高圧水）が噴射されて押圧力が加えられ、デバイス層Ｄ１に該領域Ｃの外周縁に沿って亀裂や歪みが生成される、又はデバイス層Ｄ１が該領域Ｃの外周縁に沿って破断される。
なお、保持テーブル５０がＸ軸方向に加工送りされている最中に、エッチング溝Ｍｅの１ライン毎に該領域Ｃのスキャンをゆっくりと行いつつ、保持テーブル５０がＹ軸方向に適宜移動しながら、該領域Ｃに高圧流体が噴射されるものとしてもよい。

順次同様の高圧流体の噴射をＸ軸方向に延びる全てのストリートＳに沿って該各領域Ｃに対して行った後、さらに、保持テーブル５０を９０度回転させてから同様の高圧流体の噴射を行って、押圧ステップを終了する。
なお、高圧流体の噴射は、上記の形態に限定されない。例えば、高圧流体の噴射軌跡がウェーハＷのストリートＳと水平面において略４５度、又は略６０度等で交差するように行われてもよい。またアライメント手段によるエッチング溝Ｍｅの位置の検出を行うことなく、即ち噴射方向を特に定めず噴射を行ってもよい。

また、本実施形態においては、先にガイド溝形成ステップを実施してデバイス層Ｄ１にガイド溝Ｍを形成しているため、形成したガイド溝Ｍを起点にしてデバイス層Ｄ１に亀裂が生成される、又はデバイス層Ｄ１が破断されるため、デバイスＤの損傷を防げ、また、デバイス層Ｄ１のサイズが該領域Ｃより大きくなる（デバイス層Ｄ１のはみ出し部分が大きくなる）ことを防ぐことができる。特に、本実施形態においては、１本のストリートＳに対応するデバイス層Ｄ１に破断起点となる２条のガイド溝Ｍをエッチング溝Ｍｅの両壁に略合致するように形成しているため、デバイス層Ｄ１のはみ出し部分が最小限となる。

デバイス層Ｄ１に該領域Ｃの外周縁に沿って亀裂や歪みを生成する、又はデバイス層Ｄ１を該領域Ｃの外周縁に沿って破断するのと並行して、該領域Ｃの水溶性樹脂からなるマスクＪ１は、高圧流体によって溶解・除去されるものとしてもよい。
または、該領域ＣのマスクＪ１は、押圧ステップを実施する前、又は、実施後に、図示しない他の洗浄装置によって洗浄除去されるものとしてもよい。

（６）テープからのデバイスの剥離
デバイス層Ｄ１にエッチング溝Ｍｅで囲繞された領域Ｃの外周縁に沿って亀裂が生成された、又はデバイス層Ｄ１が該領域Ｃの外周縁に沿って破断されたウェーハＷは、自然乾燥やブロー乾燥、又はスピン乾燥等された後、例えば図１４に示すピックアップ装置６に搬送される。なお、テープＴの糊層ＴｃにＵＶ硬化糊が用いられている場合には、ピックアップ装置６においてデバイスＤのテープＴからの剥離を行う前に、テープＴに紫外線を照射して糊層Ｔｃを硬化させ粘着力を低下させてもよい。
ピックアップ装置６では、図示しないクランプ等で環状フレームＦが固定され、該領域ＣのマスクＪ１が除去された上面が吸引パッド６１で吸引保持されて上方に持ち上げられることで、デバイスＤがテープＴから剥離される。ここで、デバイス層Ｄ１に該領域Ｃの外周縁に沿って亀裂が生成されている箇所は、ピックアップによってデバイス層Ｄ１が該領域Ｃの外周縁に沿って破断される。なお、該剥離時においては、例えば、Ｚ軸方向に昇降可能な図示しないニードルで、デバイスＤを下側からテープＴを介して突き上げてもよい。
その結果、図１４に示すように、デバイスＤ及びデバイス層Ｄ１を有するデバイスチップＣ１を形成することができる。

なお、例えば、マスクＪ１がＤＡＦからなる場合には、前記押圧ステップでマスクＪ１は該領域Ｃから除去されず、該領域ＣのＤＡＦが吸引パッド６１で吸引保持されて上方に持ち上げられることで、デバイスＤがテープＴから剥離される。その結果、ＤＡＦによって他の基板に実装・積層可能でありデバイスＤ及びデバイス層Ｄ１を有するデバイスチップＣ１を形成できる。
テープＴからのデバイスＤの剥離は、上記のようなデバイスチップＣ１を形成するピックアップに限定されるものではない。例えば、図１４に示すテープＴとは別の円形のテープをウェーハＷの裏面Ｗｂ全体に貼着して、ウェーハＷをテープＴから該別途のテープに対して転写することで、テープＴから各デバイスＤを一体的に剥離してもよい。

上記に説明してきたように、本発明に係るウェーハの加工方法においては、押圧ステップの実施後にテープＴからデバイスＤを剥離（例えば、該領域Ｃのピックアップ）することで、デバイスチップＣ１を得ることができる。また、本発明に係る加工方法のいずれのステップにおいても、強パワーのレーザビームの照射をウェーハＷの基板Ｗ１に対して行わないため、デバイスチップＣ１の抗折強度の低下を生じさせるおそれもない。

本発明に係るウェーハの加工方法の各ステップは上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。また、添付図面に図示されているレーザ加工装置１やプラズマエッチング装置９等の構成要素についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

ガイド溝形成ステップは、少なくとも押圧ステップとテープ貼着ステップとを実施する前に実施していればよいが、本実施形態のように加工方法の最初に行うと、後の各ステップを実施していくにあたってウェーハＷの表面Ｗａと裏面Ｗｂとの上下反転作業の回数を減らすことができるため好ましい。
また、ガイド溝形成ステップは必須のステップではない。これは、デバイス層Ｄ１の厚みや構成によっては、ガイド溝がデバイス層Ｄ１に形成されていなくても、押圧ステップにおいて高圧流体の噴射により押圧力を加えた際にデバイス層Ｄ１はエッチング溝Ｍｅに沿って破断等可能であるためである。特に、被加工物がデバイスＤの外周縁に沿って図示しないガードリングが設けられているウェーハである場合等においては、ガイド溝形成ステップを実施する必要性はさらに低下する。なぜならば、例えば、ガイド溝がデバイス層Ｄ１に形成されていないことで、押圧ステップにおいて押圧力を付与してもデバイス層Ｄ１が完全に分割されず、それ故、テープＴからのデバイスＤの剥離においてチップをピックアップすることでデバイス層Ｄ１を分割する場合はあり得る。この場合には、デバイス層Ｄ１が引きちぎられることになるので、デバイス層Ｄ１の種類によってはストリートＳを越えてデバイス層Ｄ１が剥離してしまうこともある。しかし、ガードリングがデバイスＤの外周縁に沿って設けられていれば、ストリートＳを越えるデバイス層Ｄ１の剥離が防がれる。

テープ貼着ステップは、少なくとも、押圧ステップを実施する前段階までに実施されていればよいが、本実施形態のように、マスク形成ステップやプラズマエッチングステップを実施する前に行うと好ましい。これは、マスク形成ステップやプラズマエッチングステップにおいて、ウェーハＷのハンドリングを環状フレームＦを用いて容易に行うためである。

Ｗ：ウェーハＷ１：基板Ｗａ：ウェーハの表面Ｓ：ストリートＤ：デバイス
Ｄ１：デバイス層Ｗｂ：ウェーハの裏面Ｔ：テープＴｄ：基材Ｔｃ：糊層
Ｆ：環状フレーム
１：レーザ加工装置１０：チャックテーブル１１：レーザビーム照射手段
１１１：集光器１１９：レーザビーム発振器１５：アライメント手段１５０：撮像手段Ｍ：デバイス層に形成されたガイド溝
４：スピンコータ４０：保持テーブル４０１：固定クランプ４２：回転手段
４４：ケーシング４５：ノズル４７：水溶性樹脂供給源Ｊ：水溶性樹脂層
Ｊ１：マスク
９：プラズマエッチング装置
９０：保持手段９００：支持部材９０１：電極９１：ガス噴出ヘッド９１０：ガス拡散空間９１１：ガス導入口９１２：ガス吐出口９２：チャンバ９２０：搬入出口９２１：ゲートバルブ９３：ガス供給部９４，９４ａ：整合器９５、９５ａ：高周波電源、バイアス高周波電源９６：排気口９７：排気装置９８：フレーム加熱防止ガードＭｅ：エッチング溝
５０：保持テーブル５０ａ：載置面５００：固定クランプ
５１：高圧流体噴射ノズル５１ａ：噴射口５２：高圧水供給源
６：ピックアップ装置６１：吸引パッド

Claims

基板と該基板の表面に積層されデバイスを構成するデバイス層とを備え、交差する複数のストリートによって区画された各領域にそれぞれ該デバイスが形成されたウェーハの加工方法であって、
ウェーハの裏面側から該基板に該ストリートに沿ったエッチング溝を形成するためのマスクをウェーハの該裏面に形成するマスク形成ステップと、
該マスク形成ステップを実施した後、該マスクを介してウェーハの該裏面側からプラズマエッチングを施して該ストリートに沿った複数のエッチング溝を該基板に形成するプラズマエッチングステップと、
該プラズマエッチングステップを実施した後、ウェーハの表面側を載置面上に載置した状態で、ウェーハの該裏面に高圧流体を噴射してウェーハの該エッチング溝で囲繞された領域を押圧し、該エッチング溝に対応するデバイス層を破断するか、又は、該デバイス層に亀裂若しくは歪みを形成する押圧ステップと、
少なくとも該押圧ステップを実施する前までに、ウェーハの該表面にテープを貼着するテープ貼着ステップと、を備え、該押圧ステップの実施後に該テープから該デバイスを剥離する、ウェーハの加工方法。
少なくとも前記押圧ステップと前記テープ貼着ステップとを実施する前に、前記デバイス層に切削ブレードまたはレーザビームでウェーハの表面側から前記ストリートに沿って前記基板に至らないガイド溝を形成するガイド溝形成ステップを更に備える、請求項１に記載のウェーハの加工方法。
前記マスク形成ステップでは、ウェーハの前記裏面に水溶性樹脂層を形成した後、前記ストリートに沿って該水溶性樹脂層を除去する、請求項１または２に記載のウェーハの加工方法。
前記マスク形成ステップでは、ウェーハの前記裏面にダイアタッチ材からなるダイアタッチ層を形成した後、前記ストリートに沿って該ダイアタッチ層を除去する、請求項１または２に記載のウェーハの加工方法。