JP2023029071A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の領域を全てエッチングで除去することができるウェーハの加工方法を提供すること。
【解決手段】ウェーハの加工方法は、ウェーハをプラズマ状のガスでエッチングするウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面側をマスクとなるマスク材料で被覆するマスク材料被覆ステップ１と、マスク材料被覆ステップ実施後、レーザー光線をウェーハの表面側から照射し、ウェーハの表面のエッチングする領域からマスク材料を除去するレーザー加工ステップ２と、レーザー加工ステップ実施後、ウェーハの表面にプラズマ状のガスを供給し、ガスのイオンをウェーハ側に引き込む異方性エッチングで、ウェーハの表面のエッチングする領域に残ったマスク材料を除去するマスク仕上げステップ３と、マスク仕上げステップ実施後、ウェーハの表面にプラズマ状のガスを供給し、ウェーハの表面のエッチングする領域を深さ方向に掘り進めるエッチングステップ４と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウェーハの加工方法に関する。

シリコン等の半導体基板にデバイスをパターニングしたり、ストリートに沿ってウェーハを分割するダイシングをしたりする加工において、プラズマエッチング加工が用いられる。プラズマエッチングは、エッチングしない領域をエッチング用のガスから保護するために、ウェーハにマスクを被覆して実施する。

デバイス形成用のプラズマエッチングでは、高精度なパターンのマスクが求められるため、露光機等を用いて複雑なデザインのレジスト層がマスクとしてウェーハに形成される。一方、プラズマダイシングやスルーホール等の単純なパターンのプラズマエッチングでは、レジスト層（水溶性の液状樹脂やパッシベーション層等）を被覆後、レーザー光線のアブレーション加工によってレジスト層を部分的に除去するという安価な方法でマスクを形成することがある。そして、この方法では、形成したマスクを利用し、所謂ボッシュプロセスで、ストリートや所望の領域を深くエッチングする。

特開２０２０－１０２５８８号公報

しかしながら、レーザー光線のアブレーション加工によるレジスト層の除去は、レジスト層の材料飛散が発生しやすく、除去した領域にマスクの材料が僅かに残り、プラズマエッチングで飛散したマスクに覆われた部分のウェーハが柱のように残ってしまうという課題があった。特に、エッチングする領域が広い場合にはマスクの材料の残りが多く発生してしまう。また、マスクの材料を完全に除去しようとすると、レーザー加工の時間が大幅に増加して、加工時間全体も非常に長くなってしまう。

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、所望の領域を全てエッチングで除去することができるウェーハの加工方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウェーハの加工方法は、ウェーハをプラズマ状のガスでエッチングするウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面側をマスクとなるマスク材料で被覆するマスク材料被覆ステップと、該マスク材料被覆ステップ実施後、レーザー光線をウェーハの表面側から照射し、ウェーハの表面のエッチングする領域からマスク材料を除去するレーザー加工ステップと、該レーザー加工ステップ実施後、ウェーハの表面にプラズマ状のガスを供給し、該ガスのイオンをウェーハ側に引き込む異方性エッチングで、ウェーハの表面の該エッチングする領域に残った該マスク材料を除去するマスク仕上げステップと、該マスク仕上げステップ実施後、ウェーハの表面にプラズマ状のガスを供給し、ウェーハの表面の該エッチングする領域を深さ方向に掘り進めるエッチングステップと、を備えることを特徴とする。

また、本発明のウェーハの加工方法において、該エッチングステップは、等方性エッチングと該異方性エッチングとを繰り返すボッシュプロセスを含んでもよい。

また、本発明のウェーハの加工方法において、該ウェーハは、裏面側に機能層が積層され、該エッチングステップでは、該裏面側の該機能層に至る穴をウェーハに形成してもよい。

また、本発明のウェーハの加工方法において、該マスク材料は、水溶性の液状樹脂を含んでもよい。

また、本発明のウェーハの加工方法において、該マスク仕上げステップでは、プラズマ状の酸素ガスをウェーハの表面側に供給して該エッチングする領域に残った該マスク材料を除去してもよい。

本発明は、所望の領域を全てエッチングで除去することができる。

図１は、実施形態に係るウェーハの加工方法の加工対象であるウェーハの一例を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係るウェーハの加工方法の流れを示すフローチャート図である。 図３は、図２に示すマスク材料被覆ステップの一状態を模式的に示す断面図である。 図４は、図２に示すマスク材料被覆ステップ実施後のウェーハを示す断面拡大図である。 図５は、図２に示すレーザー加工ステップの一状態を模式的に示す断面図である。 図６は、図２に示すレーザー加工ステップ実施後のウェーハを示す断面拡大図である。 図７は、図２に示すマスク仕上げステップおよびエッチングステップを実施するプラズマエッチング装置の一例を模式的に示す断面図である。 図８は、図２に示すマスク仕上げステップ中のウェーハを示す断面拡大図である。 図９は、図２に示すマスク仕上げステップ実施後のウェーハを示す断面拡大図である。 図１０は、図２に示すエッチングステップにおける最初の等方性エッチング中のウェーハを示す断面拡大図である。 図１１は、図２に示すエッチングステップにおける保護膜形成中のウェーハを示す断面拡大図である。 図１２は、図２に示すエッチングステップにおける異方性エッチング中のウェーハを示す断面拡大図である。 図１３は、図２に示すエッチングステップにおける等方性エッチング中のウェーハを示す断面拡大図である。 図１４は、図２に示すエッチングステップ実施後のウェーハを示す断面拡大図である。

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、置換または変更を行うことができる。

（実施形態）
本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るウェーハ１０の加工方法の加工対象であるウェーハ１０の一例を示す斜視図である。ウェーハ１０は、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を基板１１とする円板状の半導体ウェーハ、または光デバイスウェーハ等のウェーハである。

ウェーハ１０は、基板１１の裏面１２に格子状に設定される複数の分割予定ライン１３と、分割予定ライン１３によって区画された各領域に形成されるデバイス１４と、を有する。デバイス１４は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）またはＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサ、またはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、あるいはメモリ（半導体記憶装置）等である。

基板１１の裏面１２側には、機能層１５が積層されている。機能層１５は、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（以下、Ｌｏｗ－ｋ膜と呼ぶ）と、導電性の金属により構成された導電体膜とを備えている。Ｌｏｗ－ｋ膜は、導電体膜と積層されて、デバイス１４を形成する。導電体膜は、デバイス１４の回路を構成する。このために、デバイス１４は、互いに積層されたＬｏｗ－ｋ膜と、Ｌｏｗ－ｋ膜間に積層された導電体膜とにより構成される。なお、分割予定ライン１３の機能層１５は、Ｌｏｗ－ｋ膜により構成され、導電体膜を備えていない。

機能層１５が積層された裏面１２と反対側に位置するウェーハ１０の表面１６は、例えば、研削装置によって仕上げ厚さまで研削して薄化された後、プラズマエッチングによって分割予定ライン１３に沿って分割されて、個々のデバイスチップに個片化される。なお、デバイスチップは、正方形状であるが、長方形状であってもよい。

ウェーハ１０は、例えば、環状フレーム２０が貼着されかつウェーハ１０の外径よりも大径な保護テープ２１がウェーハ１０の裏面１２に貼着されて、環状フレーム２０の開口内に支持される。環状フレーム２０は、ウェーハ１０の外径より大きな開口を有し、金属や樹脂等の材質で構成される。

保護テープ２１は、後述のレーザー加工装置４０のチャックテーブル４１（図５参照）またはプラズマエッチング装置５０のテーブル７４（図７参照）に保持されるウェーハ１０の裏面１２側のデバイス１４を異物の付着や接触による損傷から保護するものである。保護テープ２１は、実施形態において、ウェーハ１０より大径の円板形状のテープである。保護テープ２１は、例えば、合成樹脂により構成された基材層と、基材層の表面および裏面の少なくともいずれかに積層された粘着性を有する糊層とを含む。

図２は、実施形態に係るウェーハ１０の加工方法の流れを示すフローチャート図である。ウェーハ１０の加工方法は、マスク材料被覆ステップ１と、レーザー加工ステップ２と、マスク仕上げステップ３と、エッチングステップ４と、を備える。

（マスク材料被覆ステップ１）
図３は、図２に示すマスク材料被覆ステップ１の一状態を模式的に示す断面図である。図４は、図２に示すマスク材料被覆ステップ１実施後のウェーハ１０を示す断面拡大図である。

マスク材料被覆ステップ１は、ウェーハ１０の表面１６側をマスクとなるマスク材料３５で被覆するステップである。マスク材料３５は、実施形態において、水溶性の液状樹脂である。実施形態のマスク材料被覆ステップ１では、樹脂塗布装置３０によって、ウェーハ１０の表面１６をマスク材料３５で被覆する。樹脂塗布装置３０は、実施形態において、スピンコーターを含む。実施形態の樹脂塗布装置３０は、保持面３２を有するスピンナテーブル３１と、クランプ機構３３と、ノズル３４と、を備える。

マスク材料被覆ステップ１では、まず、保護テープ２１を介してウェーハ１０の裏面１２側をスピンナテーブル３１の保持面３２に吸引保持し、環状フレーム２０の外周部をクランプ機構３３で固定する。次に、スピンナテーブル３１を軸心回りに回転させた状態で、ノズル３４からマスク材料３５である水溶性の液状樹脂を、ウェーハ１０の表面１６に滴化させる。この際、ノズル３４は、ウェーハ１０の半径方向に往復移動してもよい。滴化された液状樹脂は、スピンナテーブル３１の回転により発生する遠心力によって、ウェーハ１０の表面１６上を中心側から外周側に向けて流れていき、ウェーハ１０の表面１６の全面に塗布される。

マスク材料３５は、例えば、ポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol：ＰＶＡ）またはポリビニルピロリドン（Polyvinylpyrrolidone：ＰＶＰ）等の水溶性の液状樹脂である。マスク材料３５には、例えば、株式会社ディスコ製のＨＯＧＯＭＡＸ（登録商標）が用いられる。マスク材料被覆ステップ１では、ウェーハ１０の表面１６の全面に塗布されたマスク材料３５を乾燥および硬化することによって、ウェーハ１０の表面１６の全面を覆うマスク材料３５のマスク層を形成する。これにより、ウェーハ１０の表面１６は、マスク材料３５によるマスク層に被覆される。

（レーザー加工ステップ２）
図５は、図２に示すレーザー加工ステップ２の一状態を模式的に示す断面図である。図６は、図２に示すレーザー加工ステップ２実施後のウェーハ１０を示す断面拡大図である。

レーザー加工ステップ２は、マスク材料被覆ステップ１実施後に実施される。レーザー加工ステップ２は、レーザー光線４５をウェーハ１０の表面１６側から照射し、ウェーハ１０の表面１６のエッチングする領域１７からマスク材料３５を除去するステップである。実施形態のレーザー加工ステップ２では、レーザー加工装置４０によって、ウェーハ１０の表面１６のエッチングする領域１７からマスク材料３５を除去する。実施形態のレーザー加工装置４０は、保持面４２を有するチャックテーブル４１と、クランプ機構４３と、レーザー光線照射部４４と、チャックテーブル４１とレーザー光線照射部４４とを相対的に移動させる不図示の移動ユニットと、を備える。

レーザー加工ステップ２では、まず、保護テープ２１を介してウェーハ１０の裏面１２側をチャックテーブル４１の保持面４２に吸引保持し、環状フレーム２０の外周部をクランプ機構４３で固定する。次に、分割予定ライン１３に相当するエッチングする領域１７沿ってチャックテーブル４１とレーザー光線照射部４４とを相対的に移動させながら、レーザー光線照射部４４からレーザー光線４５をウェーハ１０の表面１６のエッチングする領域１７に照射させる。レーザー光線４５は、ウェーハ１０に対して吸収性を有する波長のレーザー光線である。

レーザー光線４５によって、ウェーハ１０の表面１６の全面を覆うマスク材料３５のうち分割予定ライン１３に相当するエッチングする領域１７のマスク材料３５が除去され、基板１１が露出する。この際、エッチングする領域１７には、レーザー加工により除去しきれず、またはレーザー加工によりマスク材料３５が飛散することによって、残ったマスク材料３６が残存している。

（プラズマエッチング装置５０）
図７は、図２に示すマスク仕上げステップ３およびエッチングステップ４を実施するプラズマエッチング装置５０の一例を模式的に示す断面図である。実施形態において、図７に示すプラズマエッチング装置５０は、マスク仕上げステップ３およびエッチングステップ４を実施する。

プラズマエッチング装置５０は、真空チャンバ６０と、下部電極７０と、上部電極８０と、開閉機構９０と、排気機構１００と、高周波電源１１０と、吸引源１２０と、冷媒循環機構１３０と、高周波電源１４０と、昇降機構１５０と、第１ガス供給源１６０と、第２ガス供給源１７０と、制御装置１８０と、を備える。

真空チャンバ６０は、底壁６１と、上壁６２と、四方を囲む側壁６３と、を含む直方体状に形成され、内部に処理空間６４を形成する。処理空間６４には、後述の下部電極７０と上部電極８０とが対向するように配置されている。真空チャンバ６０は、開口６５と、ゲート６６と、排気口６７と、開口６８と、開口６９と、を含む。

開口６５は、真空チャンバ６０の側壁６３の一部に設けられる。真空チャンバ６０には、開口６５を介して、ウェーハ１０が搬入搬出可能である。ゲート６６は、開口６５の外側に設けられる。ゲート６６は、後述の開閉機構９０によって上下に移動することによって、開口６５を開閉可能である。

排気口６７および開口６８は、真空チャンバ６０の底壁６１に形成されている。排気口６７は、後述の排気機構１００に接続している。開口６８には、後述の下部電極７０の支持部７２が挿通している。開口６９は、真空チャンバ６０の上壁６２に形成されている。開口６９には、後述の上部電極８０の支持部８２が挿通している。

下部電極７０は、真空チャンバ６０の処理空間６４において、上部電極８０と対向するよう、上部電極８０の下方に配置される。下部電極７０は、導電性の材料で形成されている。下部電極７０は、円盤状の保持部７１と、保持部７１の下面中央から下方に突出する円柱状の支持部７２と、を含む。支持部７２は、真空チャンバ６０の底壁６１に形成された開口６８に挿通されている。

下部電極７０は、開口６８内において、底壁６１と支持部７２との間に配置された環状の絶縁部材７３によって、真空チャンバ６０と絶縁されている。下部電極７０は、真空チャンバ６０の外部において後述の高周波電源１１０と接続している。

下部電極７０は、保持部７１の上面にテーブル７４が設けられる凹部を有する。テーブル７４には、ウェーハ１０が載置される。テーブル７４の内部には、載置されるウェーハ１０を吸引するための吸引路（不図示）と静電吸着機構（不図示）とが形成されている。

下部電極７０は、内部に、流路７５と、冷却流路７６と、冷媒導入路７７と、冷媒排出路７８と、が形成される。流路７５は、保持部７１および支持部７２の内部に形成され、テーブル７４の上面から内部に向かって形成される吸引路と、後述の吸引源１２０とを接続している。冷却流路７６は、保持部７１の内部に形成されている。冷媒導入路７７および冷媒排出路７８は、支持部７２の内部に形成されている。冷却流路７６は、一端が冷媒導入路７７を通じて後述の冷媒循環機構１３０と接続しており、他端が冷媒排出路７８を通じて冷媒循環機構１３０と接続している。冷媒導入路７７、冷却流路７６、冷媒排出路７８には、冷媒が流れる。

上部電極８０は、真空チャンバ６０の処理空間６４において、下部電極７０と対向するよう、下部電極７０の上方に配置される。上部電極８０は、導電性の材料で形成されている。上部電極８０は、円盤状のガス噴出部８１と、ガス噴出部８１の上面中央から上方に突出する円柱状の支持部８２とを含む。支持部８２は、真空チャンバ６０の上壁６２に形成された開口６９に挿通されている。

上部電極８０は、開口６９内において、上壁６２と支持部８２との間に配置された環状の絶縁部材８３によって、真空チャンバ６０と絶縁されている。上部電極８０は、真空チャンバ６０の外部において高周波電源１４０と接続している。

上部電極８０は、支持部８２の上端部に、後述の昇降機構１５０と連結された支持アーム１５１が取り付けられている。上部電極８０は、昇降機構１５０および支持アーム１５１によって、上下に移動可能である。

上部電極８０は、ガス噴出部８１の下面に、複数の噴出口８４を有する。上部電極８０は、内部に、流路８５と、流路８６と、が形成される。流路８５は、ガス噴出部８１に形成されている。流路８６は、支持部８２に形成されている。噴出口８４は、流路８５および流路８６を通じて、後述の第１ガス供給源１６０および第２ガス供給源１７０に接続されている。第１ガス供給源１６０、第２ガス供給源１７０、流路８５、８６、および噴出口８４によって、真空チャンバ６０内にガスを導入するガス導入部が構成される。

開閉機構９０、排気機構１００、高周波電源１１０、吸引源１２０、冷媒循環機構１３０、高周波電源１４０、昇降機構１５０、第１ガス供給源１６０、第２ガス供給源１７０、および制御装置１８０は、真空チャンバ６０の外部に設けられる。また、開閉機構９０、排気機構１００、高周波電源１１０、吸引源１２０、冷媒循環機構１３０、高周波電源１４０、昇降機構１５０、第１ガス供給源１６０、および第２ガス供給源１７０は、制御装置１８０に接続されている。

開閉機構９０は、エアシリンダ９１と、ピストンロッド９２と、を含む。エアシリンダ９１は、ブラケット９３を介して真空チャンバ６０の底壁６１に固定されている。ピストンロッド９２は、先端がゲート６６の下部に連結されている。開閉機構９０は、制御装置１８０から出力される制御信号に基づいて、真空チャンバ６０のゲート６６を開閉可能である。開閉機構９０によってゲート６６が開かれることにより、開口６５を通じてウェーハ１０を真空チャンバ６０の処理空間６４に搬入、または、ウェーハ１０を真空チャンバ６０の処理空間６４から搬出できる。開閉機構９０によってゲート６６が閉じられることにより、処理空間６４が密閉される。

排気機構１００は、例えば、真空ポンプ等を含む。排気機構１００は、真空チャンバ６０の底壁６１に形成される排気口６７と接続している。排気機構１００は、処理空間６４の圧力に関する情報を、制御装置１８０に通知する。排気機構１００は、制御装置１８０から出力される制御信号に基づいて、真空チャンバ６０の処理空間６４から排気する。

高周波電源１１０は、下部電極７０と接続している。高周波電源１１０は、制御装置１８０から出力される制御信号に基づいて、下部電極７０に所定の高周波電力を供給する。

吸引源１２０は、負圧を作用することによって、下部電極７０の内部に形成されている流路７５と、テーブル７４の内部に形成される吸引路と、を通じて、テーブル７４の上面に載置されるウェーハ１０を吸引可能である。これにより、ウェーハ１０は、テーブル７４の上面に固定される。

冷媒循環機構１３０は、冷媒導入路７７および冷媒排出路７８と接続している。冷媒循環機構１３０は、冷媒の温度に関する情報、すなわち、下部電極７０の温度に関する情報を、制御装置１８０に通知する。冷媒循環機構１３０は、制御装置１８０から出力される制御信号に基づいて、冷媒を、冷媒導入路７７、冷却流路７６、冷媒排出路７８の順に循環させる。冷媒は、冷媒導入路７７、冷却流路７６、冷媒排出路７８の順に循環して流れることによって、下部電極７０を冷却する。

高周波電源１４０は、上部電極８０と接続されている。高周波電源１４０は、制御装置１８０から出力される制御信号に基づいて、上部電極８０に所定の高周波電力を供給する。

昇降機構１５０は、制御装置１８０から出力される制御信号に基づいて、支持アーム１５１を上下に移動させることにより、上部電極８０を上下に移動可能である。例えば、真空チャンバ６０の処理空間６４にウェーハ１０を搬入する際は、昇降機構１５０によって、上部電極８０を上昇させる。また、例えば、プラズマエッチングする際は、昇降機構１５０によって、下部電極７０と上部電極８０とがプラズマエッチングに適した所定の位置関係となるように、上部電極８０を下降させる。

第１ガス供給源１６０は、上部電極８０の内部に形成されている流路８６および流路８５を介して、噴出口８４から真空チャンバ６０の処理空間６４にエッチング用のガス５１（図８等参照）を供給する。ガス５１は、実施形態において、ＳＦ_６ガスである。第１ガス供給源１６０は、制御装置１８０から出力される制御信号に基づいて、所定量のガス５１を供給する、または外部放出する。

第２ガス供給源１７０は、上部電極８０の内部に形成されている流路８６および流路８５を介して、噴出口８４から真空チャンバ６０の処理空間６４に保護膜５４（図１１等参照）形成用のガス５３（図１１等参照）を供給する。ガス５３は、実施形態において、Ｃ_４Ｆ_８ガスである。第２ガス供給源１７０は、制御装置１８０から出力される制御信号に基づいて、所定量のガス５３を供給する、または外部放出する。

制御装置１８０は、排気機構１００から、処理空間６４の圧力に関する情報を取得する。制御装置１８０は、冷媒循環機構１３０から、冷媒の温度に関する情報（すなわち、下部電極７０の温度に関する情報）を取得する。制御装置１８０は、第１ガス供給源１６０から、ガス５１の流量に関する情報を取得する。制御装置１８０は、第２ガス供給源１７０から、ガス５３の流量に関する情報を取得する。制御装置１８０は、これらの情報や、ユーザから入力される他の情報等に基づいて、上述した各構成を制御する制御信号を出力する。

プラズマエッチング装置５０では、制御装置１８０による制御により、密閉された処理空間６４に第１ガス供給源１６０からエッチング用のガス５１を所定の流量で供給しつつ、高周波電源１１０が下部電極７０に高周波電力を供給すると共に高周波電源１４０が上部電極８０高周波電力を供給することによって、下部電極７０と上部電極８０との間にラジカルやイオンを含むプラズマを発生させる。

（マスク仕上げステップ３）
図８は、図２に示すマスク仕上げステップ３中のウェーハ１０を示す断面拡大図である。図９は、図２に示すマスク仕上げステップ３実施後のウェーハ１０を示す断面拡大図である。

図８に示すマスク仕上げステップ３は、レーザー加工ステップ２実施後に実施される。マスク仕上げステップ３は、ウェーハ１０の表面１６にプラズマ状のガス５１を供給し、ガス５１のイオン５２をウェーハ１０側に引き込む異方性エッチングで、ウェーハ１０の表面１６のエッチングする領域１７に残ったマスク材料３６を除去するステップである。

マスク仕上げステップ３では、まず、図７に示すプラズマエッチング装置５０において、開閉機構９０によってゲート６６を下降させる。また、昇降機構１５０によって上部電極８０を上昇させておく。そして、開口６５を通じてウェーハ１０を真空チャンバ６０の処理空間６４に搬入し、下部電極７０のテーブル７４に載置する。この際、表面１６側を上方に位置付けるようにウェーハ１０をテーブル７４上に載置する。

次に、吸引源１２０の負圧を作用させて、ウェーハ１０をテーブル７４上に固定する。また、開閉機構９０によってゲート６６を上昇させて、処理空間６４を密閉する。さらに、上部電極８０と下部電極７０とがプラズマエッチングに適した所定の位置関係となるように、昇降機構１５０によって上部電極８０を下降させる。その後、排気機構１００を作動させて、処理空間６４を真空（低圧）とする。そして、テーブル７４に負圧で吸引されテーブル７４に密着したウェーハ１０に対して、負圧による固定方法を、テーブル７４の内部に形成された静電吸着機構による静電吸着に固定方法に切り替えて固定する。

次に、第１ガス供給源１６０から処理空間６４にＳＦ_６のガス５１を所定の流量で供給しつつ、下部電極７０および上部電極８０に所定の高周波電力を供給することで、プラズマ状のガス５１をウェーハ１０の表面１６に供給させ、異方性エッチングを実施する。これにより、図８に示すように、ガス５１のイオン５２がウェーハ１０側に引き込まれ、ウェーハ１０の表面１６のエッチングする領域１７がエッチングされて、図９に示すように、エッチングする領域１７に残ったマスク材料３６が除去される。

なお、マスク仕上げステップ３は、実施形態ではプラズマ状のＳＦ_６ガスをウェーハ１０の表面１６側に供給するが、本発明ではプラズマ状の酸素ガスをウェーハ１０の表面１６側に供給して、エッチングする領域１７に残ったマスク材料３６をアッシングして除去してもよい。

（エッチングステップ４）
図１０は、図２に示すエッチングステップ４における最初の等方性エッチング中のウェーハ１０を示す断面拡大図である。図１１は、図２に示すエッチングステップ４における保護膜５４形成中のウェーハ１０を示す断面拡大図である。図１２は、図２に示すエッチングステップ４における異方性エッチング中のウェーハ１０を示す断面拡大図である。図１３は、図２に示すエッチングステップ４における等方性エッチング中のウェーハ１０を示す断面拡大図である。図１４は、図２に示すエッチングステップ４実施後のウェーハ１０を示す断面拡大図である。

エッチングステップ４は、マスク仕上げステップ３実施後に実施される。エッチングステップ４は、ウェーハ１０の表面１６にプラズマ状のガス５３を供給し、ウェーハ１０の表面１６のエッチングする領域１７を深さ方向に掘り進めるステップである。

エッチングステップ４では、まず、第１ガス供給源１６０から処理空間６４にＳＦ_６のガス５１を所定の流量で供給しつつ、下部電極７０および上部電極８０に所定の高周波電力を供給することで、プラズマ状のガス５１をウェーハ１０の表面１６に供給させ、等方性エッチングを実施する。これにより、図１０に示すように、残ったマスク材料３６がマスク仕上げステップ３の異方性エッチングで除去されたエッチングする領域１７に凹部１８が形成される。

次に、等方性エッチングによって形成された凹部１８の表面に保護膜５４を形成する。具体的には、図７に示すプラズマエッチング装置５０において、第２ガス供給源１７０から処理空間６４にＣ_４Ｆ_８のガス５３を所定の流量で供給しつつ、下部電極７０および上部電極８０に所定の高周波電力を供給することで、プラズマ状のガス５３をウェーハ１０の表面１６に供給させ、保護膜５４形成を実施する。これにより、ガス５３がウェーハ１０側に引き込まれ、図１１に示すように、ウェーハ１０のエッチングする領域１７に形成された凹部１８の表面に保護膜５４が形成される。

次に、第１ガス供給源１６０から処理空間６４にＳＦ_６のガス５１を所定の流量で供給しつつ、下部電極７０および上部電極８０に所定の高周波電力を供給することで、プラズマ状のガス５１をウェーハ１０の表面１６に供給させ、異方性エッチングを実施する。これにより、ガス５１がウェーハ１０側に引き込まれ、図１２に示すように、ウェーハ１０のエッチングする領域１７に形成された凹部１８の底面がエッチングされて、凹部１８の表面に形成された保護膜５４のうち、底面の保護膜５４が除去される。

次に、第１ガス供給源１６０から処理空間６４にＳＦ_６のガス５１を所定の流量で供給しつつ、下部電極７０および上部電極８０に所定の高周波電力を供給することで、プラズマ状のガス５１をウェーハ１０の表面１６に供給させ、等方性エッチングを実施する。これにより、図１３に示すように、マスク材料３５および保護膜５４のいずれかにも覆われていない領域、すなわち、ウェーハ１０のエッチングする領域１７に形成された凹部１８の底面がさらにエッチングされて、凹部１８が深さ方向に掘り進められる。

この後は、Ｃ_４Ｆ_８のガス５３による保護膜５４形成と、ＳＦ_６のガス５１による異方性エッチングおよび等方性エッチングとを繰り返すことによって、凹部１８を深さ方向に掘り進め、図１４に示すように、ウェーハ１０の裏面１２側の機能層１５に至る凹部１８をウェーハ１０に形成する。すなわち、実施形態のエッチングステップ４は、等方性エッチングと異方性エッチングとを繰り返すボッシュプロセスを含む。

なお、下部電極７０に供給する高周波電力は、異方性エッチング時の方が保護膜形成時および等方性エッチング時より高い。より詳しくは、マスク仕上げステップ３での異方性エッチング、およびエッチングステップ４での図１２に示す異方性エッチングの際に、下部電極７０に供給する高周波電力は、エッチングステップ４での図１１に示す保護膜形成、および図１３に示す等方性エッチングの際に、下部電極７０に供給する高周波電力より高い。

ボッシュプロセスは、マスク材料３５によるマスクをウェーハ１０の表面１６に形成した後、通常、等方性エッチングから開始する。これに対し、実施形態に係るウェーハ１０の加工方法では、先に、マスク仕上げステップ３において、イオン５２をテーブル７４側の下部電極７０で引きつける異方性エッチングを行う。

これにより、レーザー加工ステップ２で飛散して残ったマスク材料３６を予め除去することで、レーザー加工ステップ２でエッチングする領域１７からマスク材料３５が除去しきれなくても、残ったマスク材料３６に影響なく所望の領域を全てエッチングで除去できるという効果を奏する。

さらに、レーザー加工ステップ２におけるレーザー加工によって発生したマスクの境界の僅かなギザギザ部分も、マスク仕上げステップ３によって除去されるため、エッチングした領域の縁をなめらかにすることができ、ウェーハ１０から形成されるデバイスチップの強度向上にも繋がるという効果も奏する。

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。

例えば、エッチングステップ４において、実施形態では最初に等方性エッチングを実施してから、保護膜５４形成、異方性エッチング、等方性エッチングの順に繰り返し実施したが、本発明では最初に等方性エッチングを実施せずに、保護膜５４形成、異方性エッチング、等方性エッチングの順に繰り返し実施してもよい。すなわち、ボッシュプロセスを、保護膜５４形成から開始してもよい。

また、本発明におけるウェーハ１０の加工方法は、分割予定ライン１３（ストリート）をエッチングする以外にも、ＭＥＭＳのようにデバイスチップ毎に設けられる凹部（穴等）を形成する際に適用可能である。

１０ ウェーハ
１１ 基板
１２ 裏面
１５ 機能層
１６ 表面
１７ エッチングする領域
１８ 凹部（穴）
３５ マスク材料（液状樹脂）
３６ 残ったマスク材料
４５ レーザー光線
５１ ガス

Claims (5)

1. ウェーハをプラズマ状のガスでエッチングするウェーハの加工方法であって、
   ウェーハの表面側をマスクとなるマスク材料で被覆するマスク材料被覆ステップと、
   該マスク材料被覆ステップ実施後、レーザー光線をウェーハの表面側から照射し、ウェーハの表面のエッチングする領域からマスク材料を除去するレーザー加工ステップと、
   該レーザー加工ステップ実施後、ウェーハの表面にプラズマ状のガスを供給し、該ガスのイオンをウェーハ側に引き込む異方性エッチングで、ウェーハの表面の該エッチングする領域に残った該マスク材料を除去するマスク仕上げステップと、
   該マスク仕上げステップ実施後、ウェーハの表面にプラズマ状のガスを供給し、ウェーハの表面の該エッチングする領域を深さ方向に掘り進めるエッチングステップと、
   を備える、ウェーハの加工方法。
2. 該エッチングステップは、等方性エッチングと該異方性エッチングとを繰り返すボッシュプロセスを含む、
   請求項１に記載のウェーハの加工方法。
3. 該ウェーハは、裏面側に機能層が積層され、
   該エッチングステップでは、該裏面側の該機能層に至る穴をウェーハに形成する、
   請求項１または２に記載のウェーハの加工方法。
4. 該マスク材料は、水溶性の液状樹脂を含む、
   請求項１、２または３に記載のウェーハの加工方法。
5. 該マスク仕上げステップでは、プラズマ状の酸素ガスをウェーハの表面側に供給して該エッチングする領域に残った該マスク材料を除去する、
   請求項１、２、３または４に記載のウェーハの加工方法。

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