JP2017162931A

JP2017162931A - デバイスチップの製造方法

Info

Publication number: JP2017162931A
Application number: JP2016044872A
Authority: JP
Inventors: 智隆田渕; Tomotaka Tabuchi
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2016-03-08
Publication date: 2017-09-14

Abstract

【課題】デバイスチップの抗折強度を向上させ、デバイスチップの破損を防止すること。【解決手段】デバイスチップの製造方法は、プラズマエッチング装置（１）が減圧室（５０）を仕切りエッチングガスを通過させる細孔を有するバッファプレート（４５）を備え、プラズマ化されたエッチングガスを減圧室内の気流でバッファプレートを通過させエッチングガスからイオン（２１）を取り除くイオン除去工程と、減圧室内の気流でバッファプレートを通過しイオンが除去されラジカルを主体としたエッチングガスをデバイスチップ（８０）に供給させデバイスチップの側面（８６）をプラズマエッチングするエッチング工程と、を含む構成にした。【選択図】図３

Description

本発明は、デバイスチップをプラズマエッチングするデバイスチップの製造方法に関する。

半導体デバイス製造工程において、ウエーハは分割予定ラインによって区画されており、この分割予定ラインに沿ってウエーハが分割されることによりデバイスチップが製造される。ウエーハの分割方法としては、切削ブレードで分割する方法（例えば、特許文献１参照）、レーザー光線を照射してアブレーション加工で分割する方法、レーザー光線でウエーハに形成した改質層を起点に分割する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

切削ブレードを用いて分割する方法においては、高速回転の切削ブレードでウエーハを分割予定ラインに沿って切削して、ウエーハを切断する。また、アブレーション加工で分割する方法においては、ウエーハに吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿ってウエーハを破断する。改質層を起点に分割する方法においては、ウエーハに透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿って改質層を連続的に形成し、強度が低下した改質層に外力を加えて、ウエーハを破断する。

特開２０１５−１５９２４１号公報特開２０１６−０１８８８１号公報

ところで、ウエーハが分割されたデバイスチップの側面には凹凸が生じており、この凹凸を起点にデバイスチップの抗折強度が低下して、デバイスチップが破損してしまう可能性がある。そこで、デバイスチップの抗折強度を向上させるために、プラズマエッチングによってデバイスチップから凹凸を除去する方法が考えられる。しかしながら、ウエーハがチップに分割された状態でプラズマエッチングを行うと、デバイスチップの側面のエッチングが良好に行われずに凹凸が除去されにくいという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、デバイスチップの抗折強度を向上させ、デバイスチップの破損を防止することができるデバイスチップの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のデバイスチップの製造方法は、デバイスチップの側面をプラズマエッチングしてデバイスチップの抗折強度を高めるデバイスチップの製造方法であって、プラズマエッチング装置は、減圧室と、減圧室を減圧する排気手段と、減圧室の上方からエッチングガスを供給するエッチングガス供給口と、減圧室の下方にてワークを保持する保持テーブルと、エッチングガス供給口と保持テーブルとの間で減圧室を仕切りエッチングガスを通過させる細孔を有するバッファプレートと、を備え、分割予定ラインで区画されるデバイスウエーハが分割された複数のデバイスチップを隙間を設けて配列させ、デバイスチップの片面を粘着テープに貼着させたワークを準備するワーク準備工程と、ワーク準備工程で準備したワークの粘着テープ側を保持テーブルに保持させるワーク保持工程と、エッチングガス供給口から供給されるエッチングガスに高周波電力を供給させ、エッチングガスをラジカルを含むようにプラズマ化させるプラズマ生成工程と、プラズマ生成工程でプラズマ化されたエッチングガスをエッチングガス供給口から保持テーブルへ向かう減圧室内の気流でバッファプレートを通過させエッチングガスからイオンを取り除くイオン除去工程と、減圧室内の気流でバッファプレートを通過しイオンが除去されラジカルを主体としたエッチングガスをデバイスチップに供給させデバイスチップの側面をプラズマエッチングするエッチング工程と、を含む。

この構成によれば、プラズマ化したエッチングガスは、バッファプレートを通過することで、イオンが取り除かれて、ラジカルの割合が大きくなる。ラジカルはイオンと異なり、高周波電力の影響を受けずに気流に乗ってデバイスチップに向けて運ばれる。すなわち、ラジカルはイオンのように真下に落下せずに、減圧室内を漂いながら落下する。ラジカルがデバイスチップ間に入り込むと、デバイスチップの側面がエッチングされて、凹凸が除去される。以上より、ラジカルを主体にデバイスチップの側面を均一にエッチングして、凹凸に起因するデバイスチップの破損を防止することができる。すなわち、デバイスチップの抗折強度を向上することができる。

本発明によれば、デバイスチップの抗折強度を向上させ、デバイスチップの破損を防止することができる。

本実施の形態に係るワークの模式図である。比較例に係るワークがエッチングされる様子を示す説明図である。本実施の形態に係るプラズマエッチング装置の全体模式図である。本実施の形態に係るデバイスチップのエッチング方法を示す説明図である。本実施の形態に係るデバイスチップの製造方法を示す説明図である。本実施の形態に係るデバイスチップの製造方法を示す説明図である。変形例に係るプラズマエッチング装置の全体模式図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るデバイスチップの製造方法について説明する。図１は、本実施の形態に係るワークの模式図である。ワークＷは、複数のデバイスチップ８０の片面に粘着テープＴを貼着して構成されている。デバイスチップ８０は、分割予定ラインで区画されるデバイスウエーハを、分割予定ラインに沿って分割したものであり、粘着テープＴ上に隙間を設けて配列されている。ワークＷは、粘着テープＴを介してリングフレームＦに支持された状態でプラズマエッチング装置（図３参照）に搬入される。

切削ブレードによる切削等で分割されることで、個々のデバイスチップ８０の側面８６には、細かな凹凸９１が生じている。この凹凸９１を起点に抗折強度が低下し、デバイスチップ８０が破損してしまう場合があった。デバイスチップ８０の破損を防止するために、凹凸９１をプラズマエッチングにより除去する方法が考えられる。しかしながら、通常のプラズマエッチングはイオンを主体としてエッチングが進行するため、デバイスチップ８０の上面８７側がエッチングされやすく、デバイスチップ８０の側面８６はエッチングされにくいという問題がある。

図２は、比較例に係るワークがエッチングされる様子を示す説明図である。プラズマエッチング装置では、高周波電力を供給してエッチングガスをプラズマ化し、ラジカル２２、及びイオン２１を生成させて、デバイスチップ８０をエッチングする。

エッチングガスに含まれるイオン２１は、高周波電力が供給されると、電位により、デバイスチップ８０に対して垂直方向（矢印参照）に引き寄せられる。この場合、イオン２１が電位により真下に引き寄せられるため、イオン２１はデバイスチップ８０の上面８７側に衝突しやすく、デバイスチップ８０の上面８７側のみがエッチングされる。これに対し、エッチングガスに含まれるラジカル２２は、高周波電力の影響を受けずに、デバイスチップ８０に落下する。この場合、ラジカル２２はデバイスチップ８０間の奥まで入り込んで、デバイスチップ８０の側面８６をエッチングすることができるが、ラジカル２２は電位によりデバイスチップ８０に引き寄せられないため、エッチング速度はイオン２１と比べて遅くなる。

この場合、イオン２１を主体としてエッチングされているため、デバイスチップ８０の側面８６の上側がエッチングされやすく、デバイスチップ８０の側面８６の下側に向かってエッチングされにくくなる。このため、デバイスチップ８０は側面８６が傾斜するようにエッチングされてしまう。したがって、デバイスチップ８０の側面８６の凹凸９１も側面８６の下側に向かってエッチングされにくくなり、側面８６の下側に形成された凹凸９１が残ってしまう。

本実施の形態においては、プラズマ化されたエッチングガスを後述するバッファプレートに通過させて、エッチングガスからイオン２１を取り除き、ラジカル２２を主体としてエッチングを実施する。これにより、デバイスチップ８０の上面８７側のエッチングを抑え、デバイスチップ８０の側面８６を効果的にエッチングするようにしている。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るデバイスチップの製造方法に用いられるプラズマエッチング装置について説明する。図３は、本実施の形態に係るプラズマエッチング装置の全体模式図である。

プラズマエッチング装置１のチャンバー３０の減圧室５０は、バッファプレート４５により上下に仕切られており、上減圧室３１及び下減圧室３６を有している。バッファプレート４５には多数の細孔４６が形成されており、細孔４６を介して上減圧室３１及び下減圧室３６は連通している。

チャンバー３０の上壁３２には、減圧室５０内にエッチングガスを供給するエッチングガス供給口３３が形成されており、エッチングガス供給口３３はエッチングガス供給源５１に接続されている。エッチングガスとしては、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、四フッ化メタン（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）等のフッ素を含むフッ素系ガスにヘリウムガス等が含まれたフッ素系のプラズマガスが用いられる。また、チャンバー３０のバッファプレート４５より上方の側壁３４ａの周囲には環状のコイル３５が巻かれ、コイル３５には高周波電源５５から高周波電力が供給される。

チャンバー３０のバッファプレート４５より下方の側壁３４ｂには、デバイスチップ８０の片面を粘着テープＴに貼着させたワークＷを搬入及び搬出する搬入出口３８が形成されている。側壁３４ｂの外壁面には、搬入出口３８を開閉する開閉扉４１が取り付けられている。開閉扉４１は、シリンダ４２のシリンダロッドの上端に連結されており、シリンダ４２によって開閉扉４１が外壁面に沿って昇降されることで搬入出口３８が開閉される。搬入出口３８が開かれることで減圧室５０内が外部に開放され、搬入出口３８が閉じられることで減圧室５０内が密閉される。

下減圧室３６内には、ワークＷを保持する保持テーブル３９が配設されている。ワークＷの上面８７（図１参照）は、レジスト膜８２（図１参照）で覆われている。保持テーブル３９は、ワークＷの粘着テープＴ側を保持している。

保持テーブル３９の下方には排気口５２が形成されており、排気口５２には排気バルブ（不図示）を介して減圧室５０を減圧する排気手段５３が接続されている。排気手段５３によって減圧室５０内から排気口５２にエアや反応ガスが排気されることで、減圧室５０内が減圧され、減圧室５０内に気流を生じさせる。

コイル３５、バッファプレート４５、保持テーブル３９は接地されている。高周波電源５５によりコイル３５に高周波電力が供給されると、上減圧室３１のエッチングガスはプラズマ化され、上減圧室３１にラジカル２２、及びイオン２１（図４参照）が生成される。

次に、本実施の形態に係るデバイスチップのエッチング方法について説明する。図４は、本実施の形態に係るデバイスチップのエッチング方法を示す説明図である。

バッファプレート４５は、導電性を有する板状の部材であり、表裏に貫通した多数の細孔４６が形成されている。エッチングガスは、高周波電源５５（図３参照）からコイル３５（図３参照）に高周波電力が供給されることによりプラズマ化され、ラジカル２２、及びイオン２１が生成される。プラズマ化されたエッチングガスは、減圧室５０内の気流で、バッファプレート４５の細孔４６を通過して、下減圧室３６に流入する。その際、エッチングガス中のイオン２１は、バッファプレート４５の細孔４６内で互いに衝突することによりガス化される。

気流は排気手段５３により排出口５２からガスを排気することによって調節される。排気手段５３により保持テーブル３９の下方に形成された排出口５２から減圧室５０内のガスを排気すると、上減圧室３１からバッファプレート４５を通過して、下減圧室３６内を排出口５２に向かって流れる気流が生じる。排気口５２からのガスの排気量を少なくして気流を遅くし、細孔４６内におけるイオン２１の通過時間を長くすることで、イオン２１同士を反応しやすくすることができる。

ラジカル２２及びガス化されなかった一部のイオン２１は、細孔４６をそのまま通過して、下減圧室３６でデバイスチップ８０をエッチングする。下減圧室３６に流入したエッチングガスに含まれるラジカル２２は、気流によって下減圧室３６内を漂いながら、保持テーブル３９に保持されるデバイスチップ８０に落下する。ラジカル２２はイオン２１と異なり、高周波電力の影響を受けないため、デバイスチップ８０に対して落下方向が制限されない。デバイスチップ８０に対して多方向から接触するラジカル２２は、イオン２１のようにデバイスチップ８０の側面８６に当たりにくいものと比べて、デバイスチップ８０の側面８６の下側まで届きやすい。デバイスチップ８０間に進入したラジカル２２はデバイスチップ８０と反応して側面８６をエッチングし、等方性エッチングにより凹凸９１を除去することができる。

ワークＷの外側に落下したラジカル２２及びイオン２１は、排出口５２に向かう気流に乗って排出口５２から排気される。ラジカル２２とデバイスチップ８０との反応速度の調節は、排気手段５３により排気口５２からのガスの排気量を調節することにより行う。排気口５２からのガスの排気量を多くして気流を速めることで、デバイスチップ８０に落下するラジカル２２を増やすことができる。

また、バッファプレート４５でイオン２１がガス化されるため、バッファプレート４５を通過して下減圧室３６に流入するエッチングガスにおいては、ラジカル２２の割合が多く、イオン２１の割合が少なくなっている。これにより、イオン２１によるエッチングを抑えて、ラジカル２２によるエッチングを主体とすることができる。このため、デバイスチップ８０の上面８７側のエッチングを抑えて、デバイスチップ８０の側面８６を均一にエッチングすることができ、側面８６の凹凸９１を起点に生じるデバイスチップ８０の破損を防止することができる。即ち、デバイスチップ８０の抗折強度を向上することができる。

バッファプレート４５における複数の細孔４６が形成される領域は、ワークＷに効率よくラジカル２２を落下させる観点から、ワークＷの複数のデバイスチップ８０が配設された領域と略同じであることが好ましい。また、細孔４６の直径は、特に限定されるものではないが、細孔４６内でイオン２１同士を衝突させて効率よくガス化する観点から、０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。また、細孔４６はバッファプレート４５に均等な間隔で形成することができるが、ワークＷの外周付近の上方に位置する部分は、ワークＷの中央付近の上方に位置する部分よりも、密度が大きく（孔数が多く）なるように、形成されることが好ましい。ワークＷの外周付近に落下したラジカル２２は排気口５２から排気されやすいが、細孔４６のバッファプレート４５に形成される密度を変化させることで、ワークＷの外周付近にもラジカル２２を多く落下させてワークＷと反応するラジカル２２を多くすることができる。このため、ワークＷの中央と外周側を均一にエッチングさせることができる。

次に、本実施の形態に係るデバイスチップの製造方法について説明する。図５及び図６は、本実施の形態に係るデバイスチップの製造方法を示す説明図である。

まず、ワーク準備工程について説明する。図５Ａに示すように、ワークＷのデバイスチップ８０の片面（下面）には粘着テープＴが貼着されており、ワークＷは粘着テープＴを介してリングフレームＦに支持されている。ワークＷのデバイス８１が形成された上面８７には、レジスト膜８２が形成されている。

次に、ワーク保持工程について説明する。図５Ｂに示すように、ワークＷは、粘着テープＴを介してリングフレームＦに支持された状態でプラズマエッチング装置１の搬入出口３８から搬入される。そして、ワークＷの粘着テープＴ側が、保持テーブル３９に保持される。

次に、プラズマ生成工程について説明する。図５Ｃに示すように、上減圧室３１にエッチングガス供給口３３からエッチングガスが供給される。そして、高周波電源５５からコイル３５に高周波電力が供給されると、上減圧室３１のエッチングガスがプラズマ化され、ラジカル２２及びイオン２１が生成される。

次に、イオン除去工程について説明する。図６Ａに示すように、上減圧室３１でプラズマ化されたエッチングガスを、エッチングガス供給口３３から保持テーブル３９へ向かう減圧室５０内の気流で、バッファプレート４５を通過させる。エッチングガス中のイオン２１は、バッファプレート４５の細孔４６内で互いに衝突することによりガス化される。

次に、エッチング工程について説明する。図６Ｂに示すように、ラジカル２２及び一部のイオン２１は、細孔４６を通過して、下減圧室３６でデバイスチップ８０をエッチングする。バッファプレート４５を通過したエッチングガスは、減圧室５０内の気流でデバイスチップ８０に供給される。ラジカル２２は、気流によって下減圧室３６内を漂いながら、デバイスチップ８０に落下する。ラジカル２２はデバイスチップ８０に対して多方向から接触するので、イオン２１のようにデバイスチップ８０の側面８６に当たりにくいものと比べて、デバイスチップ８０の側面８６の下側まで届きやすい。デバイスチップ８０間に進入したラジカル２２はデバイスチップ８０と反応して側面８６を等方性エッチングし、凹凸９１を除去することができる。ラジカル２２とデバイスチップ８０との反応の調節は、気流を排気手段５３（図３参照）により調節することにより行うことができる。

イオン除去工程でプラズマ化されたエッチングガスからイオン２１が取り除かれるため、バッファプレート４５を通過して下減圧室３６に流入するエッチングガスにおいては、ラジカル２２の割合が多く、イオン２１の割合が少ない。ラジカル２２によるエッチングを主体とすることができため、デバイスチップ８０の上面８７側のエッチングを抑えて、デバイスチップ８０の側面８６を均一にエッチングすることができ、デバイスチップ８０の側面８６の凹凸９１を起点に生じるデバイスチップ８０の破損を防止することができる。

また、本実施の形態においては、保持テーブル３９に高周波電力を供給せずに減圧室５０内の気流で、バッファプレート４５を通過したエッチングガスをデバイスチップ８０に供給させる。これにより、バッファプレート４５でガス化されなかった一部のイオン２１が、バッファプレートを通過して下減圧室３６に流入しても、電位によりデバイスチップ８０に引き寄せられることがない。このため、イオン２１によってデバイスチップ８０のエッチング速度が速くならず、デバイスチップ８０の上面８７側のエッチングを抑えることができる。

以上のように、プラズマ化したエッチングガスは、バッファプレート４５を通過することで、イオン２１が取り除かれて、ラジカル２２の割合が大きくなる。ラジカル２２はイオン２１と異なり、高周波電力の影響を受けずに気流に乗ってデバイスチップ８０に向けて運ばれる。すなわち、ラジカル２２はイオン２１のように真下に落下せずに、減圧室５０内を漂いながら落下する。ラジカル２２がデバイスチップ８０間に入り込むと、デバイスチップ８０の側面８６がエッチングされて、凹凸９１が除去される。以上より、ラジカル２２を主体にデバイスチップ８０の側面８６を均一にエッチングして、凹凸９１に起因するデバイスチップ８０の破損を防止することができる。すなわち、デバイスチップ８０の抗折強度を向上することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態においては、コイル３５がチャンバー３０のバッファプレート４５より上方の側壁３４ａの周囲に巻かれている構成にしたが、この構成に限定されない。図７は、変形例に係るプラズマエッチング装置の全体模式図である。上記実施の形態と、図７のプラズマエッチング装置は、コイル６５がエッチングガス供給口６３の側壁６４の周囲に巻かれている点が相違するが、両者は同様の効果を奏する。

また、バッファプレート４５の細孔４６は、ワークＷの外周付近の上方に位置する部分がワークＷの中央付近の上方に位置する部分よりも、密度が大きくなるように形成される構成にしたが、この構成に限定されない。細孔４６はバッファプレート４５に均等な間隔で形成されてもよい。

また、ワークＷは粘着テープＴを介してリングフレームＦに支持される構成にしたが、この構成に限定されない。ワークＷはリングフレームＦに支持されていなくてもよい。

また、デバイスチップ８０の片面（下面）を粘着テープＴに貼着させる構成にしたが、この構成に限定されない。デバイスチップ８０の上面８７（デバイス面）を下にして粘着テープＴに貼着させて側面８６をエッチングしてもよい。

以上説明したように、本発明は、デバイスチップの抗折強度を向上させ、デバイスチップの破損を防止することができるという効果を有し、特に、デバイスチップをプラズマエッチングするデバイスチップの製造方法に有用である。

１プラズマエッチング装置
２１イオン
２２ラジカル
３３エッチングガス供給口
３９保持テーブル
４５バッファプレート
４６細孔
５０減圧室
５３排気手段
８０デバイスチップ
８６（デバイスチップの）側面
Ｔ粘着テープ
Ｗワーク

Claims

デバイスチップの側面をプラズマエッチングしてデバイスチップの抗折強度を高めるデバイスチップの製造方法であって、
プラズマエッチング装置は、減圧室と、該減圧室を減圧する排気手段と、該減圧室の上方からエッチングガスを供給するエッチングガス供給口と、該減圧室の下方にてワークを保持する保持テーブルと、該エッチングガス供給口と該保持テーブルとの間で該減圧室を仕切りエッチングガスを通過させる細孔を有するバッファプレートと、を備え、
分割予定ラインで区画されるデバイスウエーハが分割された複数のデバイスチップを隙間を設けて配列させ、該デバイスチップの片面を粘着テープに貼着させたワークを準備するワーク準備工程と、
該ワーク準備工程で準備したワークの該粘着テープ側を該保持テーブルに保持させるワーク保持工程と、
該エッチングガス供給口から供給されるエッチングガスに高周波電力を供給させ、エッチングガスをラジカルを含むようにプラズマ化させるプラズマ生成工程と、
該プラズマ生成工程でプラズマ化されたエッチングガスを該エッチングガス供給口から該保持テーブルへ向かう該減圧室内の気流で該バッファプレートを通過させエッチングガスからイオンを取り除くイオン除去工程と、
該減圧室内の該気流で該バッファプレートを通過しイオンが除去されラジカルを主体としたエッチングガスをデバイスチップに供給させデバイスチップの側面をプラズマエッチングするエッチング工程と、
を含むデバイスチップの製造方法。