JP6519819B2 - Method of manufacturing element chip - Google Patents
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Description
本発明は、半導体層を具備する基板をプラズマによってダイシングする工程を含む素子チップの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing an element chip including the step of dicing a substrate having a semiconductor layer by plasma.
複数の集積回路を含む半導体ウエハをダイシングする方法として、集積回路を覆う保護層を半導体ウエハの上方に形成し、保護層にギャップをパターニングしてマスクを形成し、ギャップを介して半導体ウエハをエッチングする方法が提案されている。また、保護層のパターニングは、マルチステップレーザスクライビングにより行い、レーザにはガウシアンビームパスまたはトップハットビームパスを用いることが提案されている（特許文献１）。 As a method of dicing a semiconductor wafer including a plurality of integrated circuits, a protective layer covering the integrated circuits is formed above the semiconductor wafer, a gap is patterned on the protective layer to form a mask, and the semiconductor wafer is etched through the gaps A method has been proposed. Also, patterning of the protective layer is performed by multistep laser scribing, and it has been proposed to use a Gaussian beam path or a top hat beam path as a laser (Patent Document 1).
近年、配線層と半導体層とを備える基板をダイシングして素子チップを製造する方法として、ストリートと称される配線層の分割領域に溝状の開口（ギャップ）を形成し、開口から露出する半導体層にプラズマを照射して半導体層をエッチングする方法が開発されつつある。分割領域をスクライブするとき、特許文献１が提案するようなガウシアンビームまたはトップハットビームを用いると、開口底部の中心付近では半導体層の表面に加工損傷が生じ、損傷部位に配線層の物質を巻き込み再凝固することがある。一方、ビーム強度を抑制すると、ビーム周縁部のエネルギー密度が不十分になり、開口両側の配線層の側面のテーパ角が小さくなり、側面の垂直性が不十分になることがある。 In recent years, as a method of manufacturing an element chip by dicing a substrate provided with a wiring layer and a semiconductor layer, a groove-like opening (gap) is formed in a divided region of the wiring layer called street, and a semiconductor exposed from the opening Methods are being developed to etch the semiconductor layer by irradiating the layer with plasma. When scribing a divided region, if a Gaussian beam or top hat beam as proposed in Patent Document 1 is used, processing damage occurs on the surface of the semiconductor layer near the center of the opening bottom, and material of the wiring layer is involved in the damaged portion May re-solidify. On the other hand, when the beam intensity is suppressed, the energy density at the beam peripheral portion may be insufficient, the taper angle of the side surface of the wiring layer on both sides of the opening may be small, and the perpendicularity of the side surface may be insufficient.
本発明の一側面は、第１主面および第２主面を備える半導体層と、前記半導体層の前記第１主面側に形成された配線層と、を備える基板であって、複数の素子領域と、前記素子領域を画定する分割領域と、を備える基板を準備する工程と、
前記分割領域における前記配線層に、前記第１主面側からレーザ光を照射して、前記分割領域に前記半導体層が露出する開口を形成するスクライブ工程と、
前記スクライブ工程の後、前記基板を前記開口に沿ってダイシングして、前記素子領域を備える複数の素子チップに分割するダイシング工程と、を備え、
前記スクライブ工程が、レーザ光を前記配線層に照射することを含み、
前記レーザ光の前記分割領域の幅方向におけるビームプロファイルが、中心強度よりも端部強度が大きいＭ字分布を有し、
前記レーザ光の前記分割領域の幅方向と交差する方向におけるビームプロファイルが、ガウシアン分布またはトップハット分布である、素子チップの製造方法に関する。
One aspect of the present invention is a substrate including a semiconductor layer including a first main surface and a second main surface, and a wiring layer formed on the first main surface side of the semiconductor layer, and a plurality of elements Providing a substrate comprising a region and a divided region defining the element region;
A scribing step of irradiating the wiring layer in the divided area with a laser beam from the side of the first main surface to form an opening in which the semiconductor layer is exposed in the divided area;
After the scribing step, dicing the substrate along the opening to divide the substrate into a plurality of element chips including the element region;
The scribing step includes irradiating the wiring layer with a laser beam;
Beam profile in the width direction of the divided region of the laser beam, to have a M-shaped distribution is larger end strength than the center intensity,
The present invention relates to a method of manufacturing an element chip in which a beam profile in a direction intersecting the width direction of the divided area of the laser light has a Gaussian distribution or a top hat distribution .
本発明によれば、スクライブ工程によって配線層に形成される開口において、半導体層の表面の加工損傷を抑制しつつ、開口両側の配線層の側面の垂直性を向上させることができる。 According to the present invention, in the opening formed in the wiring layer in the scribing step, verticality of the side surface of the wiring layer on both sides of the opening can be improved while suppressing processing damage on the surface of the semiconductor layer.
本発明の実施形態に係る素子チップの製造方法は、第１主面および第２主面を備える半導体層と、半導体層の第１主面側に形成された配線層と、を備える基板を準備する工程を具備する。基板は、複数の素子領域と、素子領域を画定する分割領域（ストリート）とを備える。配線層は、回路層と、回路層の表面を保護する樹脂層とを備えてもよい。通常、回路層は金属材料を含み、樹脂層は樹脂材料を含む。分割領域は、基板の第１主面側に、所定パターンでライン状に設けられる。 A method of manufacturing an element chip according to an embodiment of the present invention prepares a substrate including a semiconductor layer having a first main surface and a second main surface, and a wiring layer formed on the first main surface side of the semiconductor layer. And a step of The substrate includes a plurality of element regions and divided regions (streets) that define the element regions. The wiring layer may include a circuit layer and a resin layer that protects the surface of the circuit layer. Usually, the circuit layer contains a metal material, and the resin layer contains a resin material. The divided regions are provided in a line in a predetermined pattern on the first main surface side of the substrate.
半導体層は、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等により構成されている。 The semiconductor layer is made of, for example, silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), gallium nitride (GaN), silicon carbide (SiC) or the like.
配線層は、通常、回路層と、その表面を保護する樹脂層とを備える。回路層は、例えば、ｌｏｗ−ｋ（低誘電率）材料、銅（Ｃｕ）配線層、金属材料、絶縁膜（二酸化ケイ素、窒化ケイ素等）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等を含む。樹脂層は、例えば、ポリイミド等の熱硬化性樹脂、フェノール樹脂等のフォトレジスト、アクリル樹脂等の水溶性レジスト等を含む。 The wiring layer usually includes a circuit layer and a resin layer that protects the surface thereof. The circuit layer is made of, for example, low-k (low dielectric constant) material, copper (Cu) wiring layer, metal material, insulating film (silicon dioxide, silicon nitride etc.), lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium niobate (LiNbO) 3 ) Including etc. The resin layer includes, for example, a thermosetting resin such as polyimide, a photoresist such as phenol resin, a water-soluble resist such as acrylic resin, and the like.
素子チップの製造方法は、分割領域における配線層に、第１主面側からレーザ光を照射して、分割領域に半導体層が露出する開口（ギャップ）を形成するスクライブ工程を具備する。開口は、通常、ライン状の分割領域に沿って、溝状に形成される。基板を有効活用する観点から、溝状の開口幅は狭いほど好ましい。開口両側の配線層の側面の垂直性が向上するほど開口幅を狭くすることが容易となる。 The method for manufacturing an element chip includes a scribing step of irradiating the wiring layer in the divided region with laser light from the first main surface side to form an opening (gap) in which the semiconductor layer is exposed in the divided region. The openings are generally formed in the form of grooves along the line-shaped divided regions. From the viewpoint of effectively using the substrate, the groove-like opening width is preferably as narrow as possible. As the verticalness of the side surfaces of the wiring layers on both sides of the opening improves, it becomes easier to narrow the opening width.
スクライブ工程では、レーザ光が樹脂層および回路層に照射される。ただし、少なくともレーザ光の分割領域の幅方向におけるビームプロファイル（以下、幅方向プロファイル）は、中心強度よりも端部強度が大きいＭ字分布を有する。幅方向プロファイルは、分割領域の幅方向に沿ったビーム断面におけるビーム強度分布である。分割領域の幅方向は、溝状に形成される開口（ギャップ）の幅の方向と同義であり、ストリートの長さ方向に直行する方向である。 In the scribing step, laser light is irradiated to the resin layer and the circuit layer. However, at least the beam profile in the width direction of the laser light split region (hereinafter, width direction profile) has an M-shaped distribution in which the end intensity is larger than the center intensity. The widthwise profile is a beam intensity distribution at the beam cross section along the widthwise direction of the divided area. The width direction of the divided area is the same as the direction of the width of the opening (gap) formed in a groove shape, and is a direction orthogonal to the length direction of the street.
図１に、Ｍ字分布の幅方向プロファイルの一例の概念図を示す。横軸は、分割領域の幅方向での位置を示し、縦軸は、レーザ光の強度（エネルギー密度）を示している。幅方向プロファイルにおける中心強度とは、分割領域の幅方向の中心位置における強度Ｅcである。幅方向プロファイルにおける端部強度とは、中心位置を挟むように幅方向プロファイルの両側に形成される一対の極大ピークＰ1およびＰ2の強度Ｅtである。 FIG. 1 shows a conceptual diagram of an example of the width direction profile of the M-shaped distribution. The horizontal axis indicates the position in the width direction of the divided area, and the vertical axis indicates the intensity (energy density) of the laser light. The central intensity in the width direction profile, the intensity E c in the width direction of the center position of the divided region. The end intensity in the width direction profile is a pair of maximum peaks P 1 and P 2 of the intensity E t which is formed on both sides in the width direction profile so as to sandwich the central position.
Ｍ字分布のプロファイルを有するレーザ光は、ガウシアン分布を有するレーザ光のビーム整形により生成させることができる。ビーム整形により生成したＭ字分布の中心強度は、例えば、整形前のガウシアン分布の中心強度の半分以下、更には三分の１以下にまで低減することが可能である。一方、Ｍ字分布の端部強度は、ガウシアン分布のビーム周縁部の強度よりも高くなる。これにより、配線層の下地の半導体層の表面を損傷することなく、開口両側の配線層の側面の垂直性を向上させることができる。 Laser light having an M-shaped profile can be generated by beam shaping of laser light having a Gaussian distribution. The central intensity of the M-shaped distribution generated by beam shaping can be reduced, for example, to less than half or even less than one third of the central intensity of the Gaussian distribution before shaping. On the other hand, the end intensity of the M-shaped distribution is higher than the intensity of the beam peripheral portion of the Gaussian distribution. Thereby, the verticality of the side surface of the wiring layer on both sides of the opening can be improved without damaging the surface of the underlying semiconductor layer of the wiring layer.
ビーム整形には、例えば、トップハット分布を得るための一般的な光学系を修正して利用することができる。例えば、回折光学素子（Diffractive Optical Element：ＤＯＥ）や非球面ビームシェイパーに設計値よりも大きなビーム径を有するガウシアン分布のビームを入射させることにより、Ｍ字分布の幅方向プロファイルを有するビームに整形することができる。ＤＯＥや非球面ビームシェイパーは、加工精度を維持する観点から、集光レンズの直前に配置することが好ましい。なお、シリンドリカルレンズや非球面レンズを用いて、ビーム形状を幅方向にはＭ字分布に、加工方向にはトップハット形状（フラットトップ形状）にするなど、様々な形状に変換してもよい。 For beam shaping, for example, a general optical system for obtaining top hat distribution can be modified and used. For example, a beam having a Gaussian distribution having a beam diameter larger than a designed value is made incident on a diffractive optical element (DOE) or an aspheric beam shaper to form a beam having a widthwise profile of an M-shaped distribution be able to. The DOE or the aspheric beam shaper is preferably disposed immediately in front of the focusing lens in order to maintain processing accuracy. The beam shape may be converted into various shapes such as an M-shaped distribution in the width direction and a top hat shape (flat top shape) in the processing direction by using a cylindrical lens or an aspheric lens.
図１に示されるようなＭ字分布において、両端に形成される２つの極大ピークＰ1およびＰ2の強度は、実質的に同じであることが好ましい。なお、２つの極大ピークＰ1およびＰ2の強度に強度差がある場合、強度差は両者の強度の平均値の１０％以内であることが好ましい。Ｍ字分布の特徴を顕在化させる観点から、端部強度Ｅtは中心強度Ｅcの１０５％以上、更には１１０％以上とすることが好ましい。 In M-shaped distribution as shown in FIG. 1, two of the intensity of the maximum peak P 1 and P 2 which are formed at both ends is preferably substantially the same. Incidentally, when there is a strength difference to the two intensities of maximum peaks P 1 and P 2, it is preferred that the intensity difference is within 10% of the average value of the intensity of both. From the viewpoint of eliciting the characteristics of the M-shaped distribution, the end strength E t is preferably 105% or more, and more preferably 110% or more of the central strength E c .
一方、トップハット分布とは、分割領域の幅方向全体にわたって強度が同程度であり、端部（強度が急激に低くなり始めるショルダー部分）の強度は、中心強度と大きく変わらず、例えば中心強度の９０％〜９８％である。 On the other hand, in the top hat distribution, the strength is substantially the same throughout the width direction of the divided area, and the strength of the end (the shoulder portion where the strength starts to decrease sharply) does not greatly differ from the central strength. 90% to 98%.
本実施形態に係るスクライブ工程によれば、開口両側の配線層の側面のテーパ角（第１または第２主面と配線層の側面とが成す鋭角）が大きくなり、側面の垂直性が向上する。すなわち、配線層に形成される開口の品質が向上するため、ダイシング工程でも高品質の素子チップを製造することができる。 According to the scribing process according to the present embodiment, the taper angle (the acute angle formed by the first or second main surface and the side surface of the wiring layer) of the side surface of the wiring layer on both sides of the opening is increased, and the verticality of the side surface is improved. . That is, since the quality of the openings formed in the wiring layer is improved, high quality element chips can be manufactured even in the dicing step.
スクライブ工程の後のダイシング工程は、基板にプラズマ（第１プラズマ）を照射することにより行うことができる。半導体層の素子領域は、配線層によりマスクされているため、開口から露出する半導体層の分割領域がプラズマによりエッチングされる。これにより、基板は、素子領域を備える複数の素子チップに分割される。 The dicing step after the scribing step can be performed by irradiating the substrate with plasma (first plasma). Since the element region of the semiconductor layer is masked by the wiring layer, the divided region of the semiconductor layer exposed from the opening is etched by plasma. Thus, the substrate is divided into a plurality of element chips including the element regions.
開口両側の配線層の側面の垂直性が不十分である場合、半導体層をプラズマでエッチングすると、形成される素子チップの側壁が乱れ、素子チップの抗折強度が低下しやすい。一方、配線層の側面の垂直性を向上させ、開口の品質を向上させることで、プラズマによりエッチングされる半導体層の側壁が乱れにくくなり、抗折強度に優れた高品質な素子チップを得ることができる。また、配線層の側面の垂直性が高いほど、溝状の開口幅を狭く（小さく）することができるため、基板のロスが少なくなる。 When the verticality of the side surfaces of the wiring layers on both sides of the opening is insufficient, when the semiconductor layer is etched by plasma, the side walls of the formed element chip are disturbed, and the bending strength of the element chip tends to be reduced. On the other hand, by improving the verticality of the side surface of the wiring layer and improving the quality of the opening, the side wall of the semiconductor layer etched by plasma is less likely to be disturbed, and a high quality element chip excellent in bending strength is obtained. Can. Further, the higher the perpendicularity of the side surface of the wiring layer, the narrower (smaller) the groove-like opening width can be, so the loss of the substrate is reduced.
ダイシング工程においてプラズマエッチングを利用する場合、開口もしくは溝の底部の汚染にも留意する必要がある。例えば、回路層が樹脂層で保護されている場合、半導体層の加工損傷を抑制するために強度を制限したガウシアン分布またはトップハット分布を有するレーザ光では、ビーム端部において樹脂層をアブレーションする十分なエネルギー密度が得られず、樹脂が液化して表面張力により丸くなり、開口底部の端部に樹脂玉が付着しやすい。 When using plasma etching in the dicing step, it is also necessary to be aware of the contamination of the bottom of the opening or the groove. For example, when the circuit layer is protected by a resin layer, laser light having a Gaussian distribution or top hat distribution whose intensity is limited to suppress processing damage of the semiconductor layer is sufficient to ablate the resin layer at the beam end. Energy density is not obtained, the resin is liquefied and becomes rounded due to surface tension, and resin balls tend to adhere to the end of the open bottom.
樹脂玉は、ブレードなどにより、機械的に半導体層をダイシングする場合には問題にならない。しかし、プラズマによって半導体層をエッチングする際には、樹脂玉が、プラズマと半導体層との反応を阻害するため、素子チップの品質が大きく左右される。 The resin balls do not pose a problem when mechanically dicing the semiconductor layer with a blade or the like. However, when etching the semiconductor layer by plasma, the resin balls inhibit the reaction between the plasma and the semiconductor layer, so the quality of the element chip is largely influenced.
一方、分割領域の幅方向において、ビーム端部が十分なエネルギー密度を有するＭ字分布のレーザ光を用いることで、ビーム中心のビーム強度を抑制しつつ、樹脂玉の生成を制限することができる。すなわち、Ｍ字分布によれば、開口の側面近くをアブレーションするビームの端部強度を十分に大きく、中心強度を適度に小さくすることができる。そのため、配線層の下地の半導体層を損傷することなく、開口の側面の垂直性が高く、かつ配線層が樹脂層を有する場合でも樹脂玉を生成させることなく、スクライブ工程を行うことができる。 On the other hand, generation of resin balls can be limited while suppressing the beam intensity at the center of the beam by using an M-shaped laser beam having a sufficient energy density at the beam end in the width direction of the divided region. . That is, according to the M-shaped distribution, it is possible to make the end intensity of the beam ablating near the side of the opening sufficiently large and the center intensity appropriately small. Therefore, without damaging the underlying semiconductor layer of the wiring layer, the scribing process can be performed without generating resin balls even if the verticality of the side surface of the opening is high and the wiring layer has a resin layer.
図２Ａから図２Ｃに、Ｍ字分布の幅方向プロファイルを有するレーザ光により配線層に溝状の開口を形成するプロセスを示す。一方、図３Ａから図３Ｃに、ガウシアン分布の幅方向プロファイルを有するレーザ光により、配線層に溝状の開口を形成するプロセスを示す。図２Ａおよび図３Ａは、基板１０の準備工程を示す。図２Ｂおよび図３Ｂは、レーザ光によるスクライブ工程によって開口Ｒｏが形成された基板１０を示す。図２Ｃおよび図３Ｃは、プラズマエッチングによって半導体層１１の分割領域Ｒｙが除去されることにより生成した素子チップ１０ｘを示す。プラズマダイシングは、ハンドリング性の観点から、基板１０を支持部材２２で支持した状態で行われることが好ましい。 FIGS. 2A to 2C show a process of forming a groove-like opening in a wiring layer by laser light having a width direction profile of M-shaped distribution. On the other hand, FIGS. 3A to 3C show a process of forming a groove-like opening in a wiring layer by laser light having a width direction profile of Gaussian distribution. FIGS. 2A and 3A show the process of preparing the substrate 10. 2B and 3B show the substrate 10 in which the opening Ro is formed by the scribing process with laser light. FIG. 2C and FIG. 3C show an element chip 10x generated by removing the divided region Ry of the semiconductor layer 11 by plasma etching. The plasma dicing is preferably performed in a state where the substrate 10 is supported by the support member 22 from the viewpoint of handling property.
基板１０は、第１主面１１Ａおよび第２主面１１Ｂを有する半導体層１１と、半導体層１１の第１主面１１Ａ側に形成された回路層１２と、回路層１２を保護する樹脂層１３とを具備する。基板１０には、複数の素子領域Ｒｘと、素子領域Ｒｘを画定する分割領域Ｒｙが設けられている。ここでは、回路層１２と樹脂層１３とを合わせて配線層と称している。 The substrate 10 includes a semiconductor layer 11 having a first major surface 11A and a second major surface 11B, a circuit layer 12 formed on the first major surface 11A side of the semiconductor layer 11, and a resin layer 13 for protecting the circuit layer 12 And The substrate 10 is provided with a plurality of element regions Rx and divided regions Ry that define the element regions Rx. Here, the circuit layer 12 and the resin layer 13 are collectively referred to as a wiring layer.
図３Ｂに示すように、ガウシアン分布を有するレーザ光Ｌｇを用いたスクライビングでは、ビーム端部において十分なエネルギー密度が得られないことがあり、開口Ｒｏ両側の配線層の側面のテーパ角θが小さくなるとともに、樹脂層１３の一部が液化して樹脂玉Ｓが生成し、開口Ｒｏの底部の端部に付着する。樹脂玉Ｓは、プラズマエッチングを利用するダイシング工程において、プラズマと半導体層１１との反応を阻害するため、生成する素子チップ１０ｘの側壁に凹凸が形成され、素子チップ１０ｘの外観不良や抗折強度の低下を招きやすい。図３Ｃに、半導体層１１の側壁の凸面を実線で、凹面を破線で示す。 As shown in FIG. 3B, in scribing using laser light Lg having a Gaussian distribution, sufficient energy density may not be obtained at the beam end, and the taper angle θ of the side surface of the wiring layer on both sides of the opening Ro is small. At the same time, a part of the resin layer 13 is liquefied to form resin balls S, which adhere to the end of the bottom of the opening Ro. The resin balls S inhibit the reaction between the plasma and the semiconductor layer 11 in the dicing step using plasma etching, so that irregularities are formed on the side walls of the element chip 10 x to be generated, and the appearance defect and bending strength of the element chip 10 x Is apt to cause In FIG. 3C, the convex surface of the side wall of the semiconductor layer 11 is indicated by a solid line, and the concave surface is indicated by a broken line.
一方、図２Ｂに示すように、ビーム端部が十分なエネルギー密度を有するＭ字分布のレーザ光Ｌｍを用いると、開口Ｒｏ両側の配線層の側面のテーパ角αが大きくなり（θ＜α）、開口Ｒｏの側面の垂直性が高くなる。また、配線層が回路層１２を保護する樹脂層１３を有する場合でも樹脂玉Ｓを生成させることなく、スクライブ工程を行うことができる。 On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the laser beam Lm having an M-shaped distribution having a sufficient energy density at the beam end is used, the taper angle α of the side surface of the wiring layer on both sides of the opening Ro increases (θ , The verticality of the side of the opening Ro is high. In addition, even when the wiring layer has the resin layer 13 for protecting the circuit layer 12, the scribing process can be performed without generating the resin ball S.
レーザ光のスポット形状は、特に限定されない。スポット形状とは、レーザ光の光軸に対して垂直な断面形状である。スポット形状は、円形でもよく、楕円形でもよく、多角形でもよい。 The spot shape of the laser beam is not particularly limited. The spot shape is a cross-sectional shape perpendicular to the optical axis of the laser beam. The spot shape may be circular, elliptical or polygonal.
中でも好ましいスポット形状として、分割領域の幅方向を短径とする楕円もしくはそのような楕円に近似する形状を挙げることができる。楕円の短径は、分割領域の幅方向と平行であることが好ましいが、楕円の短径と分割領域の幅方向とが微小な角度（例えば２０°以下）で交わってもよい。楕円に近似する形状とは、例えば、鶏卵形、角丸長方形（長円形）などのオーバル（ｏｖａｌ）形状が挙げられるが、特に限定されない。 Among them, as a preferable spot shape, there can be mentioned an ellipse having a minor axis in the width direction of the divided region or a shape approximating such an ellipse. The minor axis of the ellipse is preferably parallel to the width direction of the divided area, but the minor axis of the ellipse and the width direction of the divided area may intersect at a minute angle (for example, 20 ° or less). The shape approximate to an ellipse includes, for example, an oval shape such as a chicken egg shape and a rounded rectangle (elliptical shape), but is not particularly limited.
別の好ましいスポット形状としては、分割領域の幅方向の辺を有する矩形もしくはそのような矩形に近似する形状を挙げることができる。幅方向の辺は、分割領域の幅方向と平行であることが好ましいが、微小な角度（例えば２０°以下）で交わってもよい。また、矩形は、分割領域の幅方向と９０°の角度で交差する辺を有することが好ましいが、例えば７０〜１１０°の角度で交差する辺を有してもよい。矩形に近似する形状とは、例えば、矩形の角部を丸めた形状、矩形の少なくとも１つの辺を緩やかな曲線にした形状などが挙げられるが、特に限定されない。 Another preferable spot shape is a rectangle having a side in the width direction of the divided area or a shape approximating such a rectangle. The sides in the width direction are preferably parallel to the width direction of the divided regions, but may intersect at minute angles (for example, 20 ° or less). The rectangle preferably has a side intersecting with the width direction of the divided area at an angle of 90 °, but may have a side intersecting at an angle of 70 to 110 °, for example. Examples of the shape approximating a rectangle include, but not limited to, a shape obtained by rounding a corner of the rectangle and a shape in which at least one side of the rectangle is a gentle curve.
図４に、レーザ光のスポット形状のバラエティを例示的に示す。（ａ）のビームスポット４０Ａは円形スポット、（ｂ）のビームスポット４０Ｂは楕円形スポット、（ｃ）、（ｄ）のビームスポット４０Ｃおよび４０Ｄは矩形スポットの例示である。各ビームスポットの周縁部には、ビームプロファイルにおいて強度の極大ピークを示す領域４１ａ〜４１ｄ（以下、強度ピーク領域）が存在する。 FIG. 4 exemplarily shows a variety of spot shapes of laser light. The beam spot 40A of (a) is a circular spot, the beam spot 40B of (b) is an elliptical spot, and the beam spots 40C and 40D of (c) and (d) are examples of rectangular spots. Regions 41a to 41d (hereinafter referred to as intensity peak regions) showing maximum peaks of intensity in the beam profile are present at the periphery of each beam spot.
レーザ光の分割領域の幅方向と交差する方向（以下、縦方向）におけるビームプロファイル（以下、縦方向プロファイル）は、幅方向プロファイルのようにＭ字分布でもよいが、ガウシアン分布またはトップハット分布であってもよい。図４（Ａ）〜（Ｃ）は、縦方向プロファイルがＭ字分布を有する場合の例示であり、図４（Ｄ）は、縦方向プロファイルが、ガウシアン分布またはトップハット分布である場合の例示である。縦方向とは、概ねレーザパルスの進行方向を意味し、分割領域の幅方向と７０°〜１１０°（好ましくは９０°）で交差する方向である。 The beam profile (hereinafter referred to as the longitudinal direction) in the direction (hereinafter referred to as the longitudinal direction) intersecting the width direction of the laser light split region may be M-shaped like the width direction profile, but Gaussian distribution or top hat distribution It may be. FIGS. 4A to 4C are illustrations in the case where the longitudinal profile has an M-shaped distribution, and FIG. 4D is an illustration in the case where the longitudinal profile is a Gaussian distribution or a top hat distribution. is there. The longitudinal direction generally means the traveling direction of the laser pulse, and is the direction intersecting the width direction of the divided region at 70 ° to 110 ° (preferably 90 °).
縦方向プロファイルがＭ字分布である場合、レーザパルスの進行方向に沿って溝の深さにむらが生じることがある。また、分割領域の幅方向の端部に分配可能なエネルギー量が減少するため、エネルギーのロスが相対的に多くなる傾向がある。一方、縦方向プロファイルが、ガウシアン分布またはトップハット分布であれば、エネルギーが配線層のアブレーションに効率的に使用され、溝の深さにむらが生じにくくなる。 When the longitudinal profile is an M-shaped distribution, unevenness in the depth of the groove may occur along the traveling direction of the laser pulse. In addition, since the amount of energy that can be distributed to the end in the width direction of the divided area decreases, the loss of energy tends to be relatively large. On the other hand, if the longitudinal profile has a Gaussian distribution or a top hat distribution, energy is efficiently used for ablation of the wiring layer, and unevenness in the depth of the groove is less likely to occur.
図５Ａに、円形スポットのレーザ光を分割領域Ｒｙに沿って照射するスクライブ工程の様子を示す。また、図５Ｂに、楕円形スポットのレーザ光を分割領域Ｒｙに沿って照射するスクライブ工程の様子を示す。図５Ａと図５Ｂとの対比から明らかなように、円形スポットの場合、素子領域Ｒｘの側壁の凹凸をできるだけ小さくするためには、分割領域の幅方向を短径とする楕円形スポットよりもレーザ光の照射間隔（ΔＲ）を短くする必要がある。すなわち、加工速度を向上させて、素子チップの製造タクトを短くするには、円形スポットよりも、分割領域の幅方向を短径とする楕円形スポットを採用することが望ましい。また、ビームスポットの幅方向プロファイルおよび縦方向プロファイルがいずれもＭ字分布を有する場合、スポット形状を楕円形にすることで、強度ピーク領域によってスクライビングされる分割領域Ｒｙの面積割合を円形の場合よりも少なくすることができる。よって、エネルギーのロスが軽減され、溝の深さにむらも生じにくくなる。 FIG. 5A shows a scribing process in which laser light of a circular spot is irradiated along the division region Ry. Further, FIG. 5B shows a state of a scribing step in which laser light of an elliptical spot is irradiated along the divided region Ry. As apparent from the comparison between FIG. 5A and FIG. 5B, in the case of a circular spot, in order to make the unevenness of the side wall of the element region Rx as small as possible, laser is used rather than an elliptical spot whose minor axis is the width direction of the divided region. It is necessary to shorten the light irradiation interval (ΔR). That is, in order to improve the processing speed and shorten the production tact of the element chip, it is desirable to adopt an elliptical spot whose minor axis is in the width direction of the divided region rather than the circular spot. In addition, when the beam spot width direction profile and the longitudinal direction profile both have an M-shaped distribution, the area ratio of the divided area Ry to be scribed by the intensity peak area is made circular than in the case where the spot shape is elliptical. Can also be reduced. Therefore, the loss of energy is reduced and unevenness in the depth of the groove is less likely to occur.
図６Ａには、矩形スポットのレーザ光を分割領域Ｒｙに沿って照射するスクライブ工程の様子を示す。図６Ａのビームスポットでは、幅方向プロファイルおよび縦方向プロファイルがいずれもＭ字分布を有する。スポット形状が矩形の場合、素子領域Ｒｘの側壁に凹凸が形成されにくいことが理解できる。スポット形状を矩形（好ましくは縦方向に長い長方形）とすることにより、スポット形状が楕円形の場合よりも、レーザ光の照射間隔ΔＲを更に短くすることが可能である。楕円形スポットのレーザ光の場合、スポット同士が重複する割合（オーバーラップ率）を７５％以下にすることは困難である。これに対し、矩形スポットの場合、オーバーラップ率を５０％以下、更には２０％以下にまで低減することが容易となる。 FIG. 6A shows a scribing step of irradiating a rectangular spot of laser light along the divided region Ry. In the beam spot of FIG. 6A, both the widthwise profile and the longitudinal profile have an M-shaped distribution. It can be understood that when the spot shape is rectangular, it is difficult to form unevenness on the side wall of the element region Rx. By making the spot shape rectangular (preferably a rectangle elongated in the vertical direction), it is possible to further shorten the irradiation interval ΔR of the laser light than in the case where the spot shape is elliptical. In the case of laser light of an elliptical spot, it is difficult to make the overlapping ratio of spots (overlap ratio) 75% or less. On the other hand, in the case of a rectangular spot, it is easy to reduce the overlap rate to 50% or less, and further to 20% or less.
一方、図６Ｂには、幅方向プロファイルがＭ字分布を有し、縦方向プロファイルがガウシアン分布またはトップハット分布を有する矩形スポットのレーザ光を分割領域Ｒｙに沿って照射するスクライブ工程の様子を示す。図６Ｂのビームスポットは、強度ピーク領域４１ｄによってスクライビングされる領域が、分割領域Ｒｙの中でも素子領域Ｒｘとの境界近傍に集中している。このように、強度ピーク領域４１ｄを制限することにより、エネルギーのロスが更に軽減され、溝の深さにむらも更に生じにくくなる。 On the other hand, FIG. 6B shows a state of a scribing process in which laser light of a rectangular spot having a width direction profile having an M-shaped distribution and a longitudinal direction profile having a Gaussian distribution or top hat distribution is irradiated along the divided region Ry. . In the beam spot of FIG. 6B, the area to be scribed by the intensity peak area 41d is concentrated in the vicinity of the boundary with the element area Rx in the divided area Ry. Thus, by limiting the intensity peak area 41d, the loss of energy is further reduced, and unevenness in the depth of the groove is further less likely to occur.
スクライブ工程では、レーザ光を分割領域に１回だけ照射してもよいが、複数回照射してもよい。複数回に分けてレーザ光を照射することで、レーザによる熱の周囲への影響を低減できる。よって、開口両側の配線層の側面や開口の底部の半導体層の熱による損傷を生じにくくなる。ただし、レーザ光の照射回数とは、分割領域に走査させるレーザ光の走査回数のことであり、パルス数を意味するものではない。 In the scribing step, the laser light may be emitted to the divided region only once, or may be emitted multiple times. By irradiating the laser light several times, the influence of the heat of the laser on the surroundings can be reduced. Therefore, the semiconductor layer on the side surfaces of the wiring layers on both sides of the opening and the bottom of the opening is less likely to be damaged by heat. However, the number of times of laser beam irradiation is the number of times of scanning of the laser beam to be scanned in the divided area, and does not mean the number of pulses.
スクライブ工程の後、ダイシング工程を行う前に、開口を第２プラズマによりクリーニングする工程を行ってもよい。第２プラズマは、通常、ダイシングを行うときに発生させる第１プラズマとは異なる条件で発生させる。このようなクリーニング工程は、例えば、レーザによるスクライブ工程に起因する残渣を更に低減する目的で行われる。これにより、更に高品質のプラズマダイシングを行うことが可能になる。 After the scribing step, the opening may be cleaned with a second plasma before the dicing step. The second plasma is usually generated under conditions different from the first plasma generated when dicing. Such a cleaning step is performed, for example, for the purpose of further reducing the residue resulting from the laser scribing step. This makes it possible to perform higher quality plasma dicing.
次に、レーザスクライビングを行うための装置について説明する。
レーザスクライビングに使用するレーザ光は、例えば、図７に示すような光学系を用いて得ることができる。図７の光学系は、レーザ発振器３０１と、ズームエキスパンダ３０２と、断面が半円形のシリンドリカルレンズ３０３と、ベンドミラー３０４と、ＤＯＥ３０５と、集光レンズ３０６とを備える。レーザ発振器３０１から出力された全方向においてガウシアン分布を有するレーザ光Ｌは、コリメート機能を有するズームエキスパンダ３０２に入射する。ズームエキスパンダ３０２は、レーザ光Ｌのビーム径を、シリンドリカルレンズ３０３を透過したレーザ光が入射するＤＯＥ３０５に対応した適正値に調整する。ズームエキスパンダ３０２から出射した円形のビームスポットを有するレーザ光Ｌは、シリンドリカルレンズ３０３を通過することで楕円形に変換され、ベンドミラー３０４に入射する。ＤＯＥ３０５は、レーザ光のスポット形状を矩形に変換するとともに、レーザ光Ｌの所定方向におけるプロファイルをＭ字分布に変換する機能を有する。変換後のレーザ光は、集光レンズ３０６に入射し、その後、基板１０に照射される。集光レンズ３０６から出射されるレーザ光のスポット径は、分割領域の幅方向において、例えば３５μｍ以下（好ましくは２０μｍ以下）に集約され、被加工物である基板（配線層）に照射される。
Next, an apparatus for laser scribing will be described.
The laser light used for laser scribing can be obtained, for example, using an optical system as shown in FIG. The optical system of FIG. 7 includes a laser oscillator 301, a zoom expander 302, a cylindrical lens 303 having a semicircular cross section, a bend mirror 304, a DOE 305, and a condenser lens 306. A laser beam L having a Gaussian distribution in all directions output from the laser oscillator 301 is incident on a zoom expander 302 having a collimating function. The zoom expander 302 adjusts the beam diameter of the laser beam L to an appropriate value corresponding to the DOE 305 to which the laser beam transmitted through the cylindrical lens 303 is incident. The laser beam L having a circular beam spot emitted from the zoom expander 302 is converted into an elliptical shape by passing through the cylindrical lens 303, and enters the bend mirror 304. The DOE 305 has a function of converting the spot shape of the laser light into a rectangle and converting the profile of the laser light L in a predetermined direction into an M-shaped distribution. The converted laser light is incident on the condenser lens 306 and then irradiated onto the substrate 10. The spot diameter of the laser beam emitted from the condenser lens 306 is concentrated to, for example, 35 μm or less (preferably 20 μm or less) in the width direction of the divided region, and is irradiated to a substrate (wiring layer) which is a workpiece.
ＤＯＥ３０５には、レーザ光のスポット形状を任意形状に変換する機能を持たせることができる。また、ＤＯＥには、入射されるレーザ光Ｌのビーム径Ａが所定値Ｄに等しければ、ガウシアン分布をトップハット分布に変換し、ビーム径Ａが所定値Ｄより小さければガウシアン分布のままで出力し、ビーム径Ａが所定値Ｄより大きければ、Ｍ字分布に変換する機能を持たせることができる。シリンドリカルレンズ３０３によって楕円形に変換されたビームの短径が所定値Ｄより大きく、かつ、長径が所定値Ｄ以下であれば、短径方向では、ビームプロファイルがＭ字分布になり、長径方向では、ビームプロファイルがガウシアン分布またはトップハット分布になる。 The DOE 305 can have a function of converting the spot shape of the laser beam into an arbitrary shape. In DOE, if the beam diameter A of the incident laser beam L is equal to the predetermined value D, the Gaussian distribution is converted to the top hat distribution, and if the beam diameter A is smaller than the predetermined value D, the Gaussian distribution is output as it is If the beam diameter A is larger than the predetermined value D, it can have the function of converting it into an M-shaped distribution. If the minor axis of the beam converted into an elliptical shape by the cylindrical lens 303 is larger than a predetermined value D and the major axis is a predetermined value D or less, the beam profile becomes M-shaped distribution in the minor axis direction and in the major axis direction , Beam profile becomes Gaussian distribution or top hat distribution.
図７に示される装置の集光レンズ３０６を透過したレーザ光は、図７中にイメージで示すように、例えば、幅方向プロファイルが図１に示されるようなＭ字分布を示し、かつ縦方向プロファイルが図３Ｂに示すようなガウシアン分布を示す。この場合、矩形に整形されたビームスポットのビームプロファイルは、図６Ｂに示すようなエネルギー分布を示す。 The laser light transmitted through the condenser lens 306 of the apparatus shown in FIG. 7 has, for example, an M-shaped distribution as shown in FIG. 1 and a longitudinal direction profile as shown by an image in FIG. The profile shows a Gaussian distribution as shown in FIG. 3B. In this case, the beam profile of the beam spot shaped into a rectangular shape has an energy distribution as shown in FIG. 6B.
図８に示す光学系は、図７の光学系からシリンドリカルレンズ３０３を除いた構成を有する。図８の光学系では、ＤＯＥに入射されるレーザ光Ｌのビームスポットは円形のままであり、その直径Ａが所定値Ｄより大きければ、全方向においてＭ字分布を有するレーザ光が出力される。この場合、ＤＯＥでビームスポットが矩形に整形されたレーザ光の幅方向プロファイルおよび縦方向プロファイルは、図８中にイメージで示すように、いずれも図１に示すようなＭ字分布になる。 The optical system shown in FIG. 8 has a configuration in which the cylindrical lens 303 is removed from the optical system of FIG. In the optical system of FIG. 8, the beam spot of the laser beam L incident on the DOE remains circular, and if the diameter A is larger than the predetermined value D, a laser beam having an M-shaped distribution in all directions is output . In this case, the width direction profile and the longitudinal direction profile of the laser beam whose beam spot is shaped into a rectangle by the DOE have an M-shaped distribution as shown in FIG. 1 as shown by an image in FIG.
レーザ発振器３０１は、パルスレーザ光を発振するパルスレーザ発振器であり、レーザ光Ｌをパルス波形で発振する機構は特に限定されない。例えば、ビーム出力をメカニカルシャッターでオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）する方式、レーザ光Ｌの励起源をパルス制御する方式、ビーム出力をスイッチングする方式等が挙げられる。レーザ発振器３０１のレーザ発振機構も特に限定されず、レーザ発振の媒体として半導体を用いる半導体レーザ、媒体として炭酸ガス（ＣＯ2）等の気体を用いる気体レーザ、ＹＡＧ等を用いる固体レーザ、ファイバレーザ等が挙げられる。さらに、固体レーザには、波長変換をしたグリーンレーザや紫外線レーザも含まれる。 The laser oscillator 301 is a pulse laser oscillator that oscillates a pulse laser beam, and the mechanism that oscillates the laser beam L with a pulse waveform is not particularly limited. For example, a method of turning on / off a beam output by a mechanical shutter, a method of pulse controlling an excitation source of laser light L, a method of switching a beam output, and the like can be mentioned. The laser oscillation mechanism of the laser oscillator 301 is also not particularly limited, and a semiconductor laser using a semiconductor as a medium for laser oscillation, a gas laser using a gas such as carbon dioxide gas (CO 2 ) as a medium, a solid laser using YAG or the like Can be mentioned. Furthermore, the solid-state laser includes a wavelength-converted green laser and an ultraviolet laser.
基板１０に照射されるレーザ光Ｌのパルス幅は特に限定されないが、熱影響が小さくなる点で、５００ナノ秒以下であることが好ましく、２００ナノ秒以下であることがより好ましい。レーザ光Ｌの波長も特に限定されないが、基板１０によるレーザ光Ｌの吸収が高くなる点で、紫外線域（波長２００〜４００ｎｍ）や比較的短波長の可視域（波長４００〜５５０ｎｍ）であることが好ましい。レーザ光Ｌの発振周波数も特に限定されないが、例えば、１〜２００ｋＨｚであり、高周波になるほど高速加工が可能となる。 The pulse width of the laser beam L irradiated to the substrate 10 is not particularly limited, but is preferably 500 nanoseconds or less, and more preferably 200 nanoseconds or less, from the viewpoint of reducing the thermal effect. The wavelength of the laser beam L is not particularly limited either, but in the point that the absorption of the laser beam L by the substrate 10 is high, it is an ultraviolet range (wavelength 200 to 400 nm) or a visible range of relatively short wavelength (wavelength 400 to 550 nm) Is preferred. The oscillation frequency of the laser beam L is not particularly limited, but is, for example, 1 to 200 kHz, and the higher the frequency, the higher the speed of processing.
次に、図９を参照しながら、ダイシング工程に使用されるプラズマ処理装置について説明する。ただし、プラズマ処理装置はこれに限定されるものではない。
プラズマダイシング工程は、ハンドリング性の観点から、図１０に示すように、基板１０を支持部材２２で支持した状態で行われることが好ましい。このとき、基板１０の半導体層１１の第２主面１１Ｂ側を、支持部材２２に当接させる。支持部材２２の材質は特に限定されない。なかでも、基板１０が支持部材２２で支持された状態でダイシングされることを考慮すると、素子チップ１０ｘがピックアップし易いように、支持部材２２は、柔軟性のある樹脂フィルムであることが好ましい。このとき、ハンドリング性の観点から、支持部材２２はフレーム２１に固定される。以下、フレーム２１と、フレーム２１に固定された支持部材２２とを併せて、搬送キャリア２０と称する。図１０は、搬送キャリア２０と支持部材２２に支持された基板１０とを示す上面図（ａ）およびＹ−Ｙ線での断面図（ｂ）である。支持部材２２は、例えば、粘着剤を有する面（粘着面２２ａ）と粘着剤を有しない面（非粘着面２２ｂ）とを備えている。フレーム２１には、位置決めのためのノッチ２１ａやコーナーカット２１ｂが設けられていてもよい。
Next, a plasma processing apparatus used in the dicing step will be described with reference to FIG. However, the plasma processing apparatus is not limited to this.
The plasma dicing step is preferably performed in a state where the substrate 10 is supported by the support member 22 as shown in FIG. At this time, the second major surface 11 B side of the semiconductor layer 11 of the substrate 10 is brought into contact with the support member 22. The material of the support member 22 is not particularly limited. Among them, in consideration of dicing in a state where the substrate 10 is supported by the support member 22, the support member 22 is preferably a flexible resin film so that the element chip 10 x can be easily picked up. At this time, the support member 22 is fixed to the frame 21 from the viewpoint of handling. Hereinafter, the frame 21 and the support member 22 fixed to the frame 21 are collectively referred to as a transport carrier 20. FIG. 10 is a top view (a) showing the transport carrier 20 and the substrate 10 supported by the support member 22 and a cross-sectional view (b) along the YY line. The support member 22 includes, for example, a surface having an adhesive (adhesive surface 22a) and a surface not having an adhesive (non-adhesive surface 22b). The frame 21 may be provided with a notch 21a and a corner cut 21b for positioning.
プラズマ処理装置２００は、真空チャンバ２０３を備え、その内側の処理空間にステージ２１１を備えている。真空チャンバ２０３には、ガス導入口２０３ａおよび排気口２０３ｂが設けられている。ガス導入口２０３ａには、プロセスガス源２１２およびアッシングガス源２１３が、それぞれ接続されている。排気口２０３ｂには、真空チャンバ２０３内のガスを排気して減圧する真空ポンプを含む減圧機構２１４が接続されている。 The plasma processing apparatus 200 includes a vacuum chamber 203 and a stage 211 in a processing space inside thereof. The vacuum chamber 203 is provided with a gas inlet 203 a and an exhaust port 203 b. A process gas source 212 and an ashing gas source 213 are connected to the gas inlet 203a, respectively. A pressure reducing mechanism 214 including a vacuum pump that exhausts and reduces the pressure in the vacuum chamber 203 is connected to the exhaust port 203b.
ステージ２１１には、搬送キャリア２０に保持された基板１０が載置される。ステージ２１１の外周には昇降機構２２３Ａにより昇降駆動される複数の支持部２２２が配置されており、真空チャンバ２０３内に搬入された搬送キャリア２０が支持部２２２に受け渡され、ステージ２１１上に搭載される。 The substrate 10 held by the carrier 20 is placed on the stage 211. A plurality of supports 222 vertically driven by a lifting mechanism 223A are disposed on the outer periphery of the stage 211, and the carrier 20 carried into the vacuum chamber 203 is delivered to the support 222 and mounted on the stage 211. Be done.
ステージ２１１の上方には、少なくとも搬送キャリア２０のフレーム２１を覆うとともに基板１０を露出させる窓部２２４Ｗを有するカバー２２４が配置されている。カバー２２４は複数の昇降ロッド２２１と連結しており、昇降機構２２３Ｂにより昇降駆動される。真空チャンバ２０３の上部は誘電体部材２０８により閉鎖され、誘電体部材２０８の上方に上部電極としてアンテナ２０９が配置されている。アンテナ２０９は、第１高周波電源２１０Ａと接続されている。 A cover 224 having a window portion 224W that covers at least the frame 21 of the transport carrier 20 and exposes the substrate 10 is disposed above the stage 211. The cover 224 is connected to the plurality of lifting rods 221, and is driven to move up and down by the lifting mechanism 223B. An upper portion of the vacuum chamber 203 is closed by a dielectric member 208, and an antenna 209 is disposed above the dielectric member 208 as an upper electrode. The antenna 209 is connected to the first high frequency power supply 210A.
ステージ２１１は、上方から順に配置された電極層２１５、金属層２１６および基台２１７を具備し、これらは外周部２１８で取り囲まれ、外周部２１８の上面には保護用の外周リング２２９が配置されている。電極層２１５の内部には、静電吸着用の電極部（ＥＳＣ電極）２１９と、第２高周波電源２１０Ｂに接続された高周波電極部２２０とが配置されている。ＥＳＣ電極２１９は直流電源２２６と接続されている。高周波電極部２２０に高周波電力を印加することで、エッチング工程を、バイアス電圧を印加しながら行うことができる。金属層２１６内には、ステージ２１１を冷却するための冷媒流路２２７が形成され、冷媒循環装置２２５により冷媒が循環される。 The stage 211 includes an electrode layer 215, a metal layer 216, and a base 217 which are disposed in order from the upper side, these are surrounded by the outer peripheral portion 218, and a protective outer peripheral ring 229 is arranged on the upper surface of the outer peripheral portion 218. ing. Inside the electrode layer 215, an electrode part (ESC electrode) 219 for electrostatic adsorption and a high frequency electrode part 220 connected to the second high frequency power source 210B are arranged. The ESC electrode 219 is connected to a DC power supply 226. By applying high frequency power to the high frequency electrode portion 220, the etching process can be performed while applying a bias voltage. In the metal layer 216, a refrigerant channel 227 for cooling the stage 211 is formed, and the refrigerant is circulated by the refrigerant circulation device 225.
制御装置２２８は、第１高周波電源２１０Ａ、第２高周波電源２１０Ｂ、プロセスガス源２１２、アッシングガス源２１３、減圧機構２１４、冷媒循環装置２２５、昇降機構２２３Ａ、昇降機構２２３Ｂおよび静電吸着機構を含むプラズマ処理装置２００の動作を制御する。 The control device 228 includes a first high frequency power supply 210A, a second high frequency power supply 210B, a process gas source 212, an ashing gas source 213, a pressure reducing mechanism 214, a refrigerant circulating device 225, an elevation mechanism 223A, an elevation mechanism 223B, and an electrostatic adsorption mechanism. The operation of the plasma processing apparatus 200 is controlled.
プラズマは、基板１０の半導体層１１がエッチングされるような条件で発生させる。上記エッチング条件は、半導体層１１の材質に応じて適宜選択することができる。半導体層１１がＳｉの場合、半導体層１１の分割領域Ｒｙのエッチングには、いわゆるボッシュプロセスを用いることができる。ボッシュプロセスにおいては、膜堆積ステップと、膜エッチングステップと、Ｓｉエッチングステップとを順次繰り返すことにより、各溝を深さ方向に掘り進む。 The plasma is generated under the condition that the semiconductor layer 11 of the substrate 10 is etched. The above-mentioned etching conditions can be appropriately selected according to the material of the semiconductor layer 11. When the semiconductor layer 11 is Si, a so-called Bosch process can be used to etch the divided region Ry of the semiconductor layer 11. In the Bosch process, each groove is excavated in the depth direction by sequentially repeating the film deposition step, the film etching step, and the Si etching step.
膜堆積ステップは、例えば、原料ガスとしてＣ4Ｆ8を１５０〜２５０ｓｃｃｍで供給しながら、真空チャンバ２０３内の圧力を１５〜２５Ｐａに調整し、第１高周波電源２１０Ａからアンテナ２０９への投入電力を１５００〜２５００Ｗとして、第２高周波電源２１０Ｂから高周波電極部２２０への投入電力を０Ｗとして、５〜１５秒間、処理する条件で行われる。 In the film deposition step, for example, while supplying C 4 F 8 as a source gas at 150 to 250 sccm, the pressure in the vacuum chamber 203 is adjusted to 15 to 25 Pa, and input power from the first high frequency power supply 210A to the antenna 209 is The processing is performed for 5 to 15 seconds with the input power from the second high frequency power supply 210B to the high frequency electrode unit 220 as 0 W as 1500 to 2500 W for 5 to 15 seconds.
膜エッチングステップは、例えば、原料ガスとしてＳＦ6を２００〜４００ｓｃｃｍで供給しながら、真空チャンバ２０３内の圧力を５〜１５Ｐａに調整し、第１高周波電源２１０Ａからアンテナ２０９への投入電力を１５００〜２５００Ｗとして、第２高周波電源２１０Ｂから高周波電極部２２０への投入電力を１００〜３００Ｗとして、２〜１０秒間、処理する条件で行われる。 In the film etching step, for example, the pressure in the vacuum chamber 203 is adjusted to 5 to 15 Pa while supplying SF 6 at 200 to 400 sccm as a source gas, and the input power from the first high frequency power supply 210A to the antenna 209 is 1,500 to 500 It is performed on the conditions processed as 2 to 10 seconds as input power to the high frequency electrode part 220 from the 2nd high frequency power supply 210B as 100 to 300 W as 2500W.
Ｓｉエッチングステップは、例えば、原料ガスとしてＳＦ6を２００〜４００ｓｃｃｍで供給しながら、真空チャンバ２０３内の圧力を５〜１５Ｐａに調整し、第１高周波電源２１０Ａからアンテナ２０９への投入電力を１５００〜２５００Ｗとして、第２高周波電源２１０Ｂから高周波電極部２２０への投入電力を５０〜２００Ｗとして、１０〜２０秒間、処理する条件で行われる。 In the Si etching step, for example, the pressure in the vacuum chamber 203 is adjusted to 5 to 15 Pa while supplying SF 6 at 200 to 400 sccm as a source gas, and the input power from the first high frequency power supply 210A to the antenna 209 is 1,500 to 500 It is performed on the conditions processed for 10 to 20 seconds, as input power to the high frequency electrode part 220 from the 2nd high frequency power supply 210B as 50 to 200 W as 2500W.
上記のような条件で、膜堆積ステップ、膜エッチングステップおよびＳｉエッチングステップを繰り返すことにより、分割領域Ｒｙは、１０μｍ／分程度の速度で深さ方向に垂直にエッチングされ得る。プラズマの発生においては、複数種類の原料ガスを併用してもよい。この場合、複数種類の原料ガスを時間差で真空チャンバ２０３内に導入してもよいし、複数種類の原料ガスを混合して、真空チャンバ２０３内に導入してもよい。 By repeating the film deposition step, the film etching step and the Si etching step under the conditions as described above, the divided region Ry can be etched perpendicularly to the depth direction at a rate of about 10 μm / min. In the generation of plasma, plural kinds of source gases may be used in combination. In this case, a plurality of types of source gases may be introduced into the vacuum chamber 203 with a time difference, or a plurality of source gases may be mixed and introduced into the vacuum chamber 203.
このようにして、基板１０は、支持部材２２により支持された状態で、素子領域Ｒxを備える複数の素子チップ１０ｘに分割される。プラズマダイシング工程の終了後、支持部材２２に支持された複数の素子チップ１０ｘは、ピックアップ工程に送られる。ピックアップ工程では、複数の素子チップ１０ｘは、それぞれ支持部材２２から剥離される。 Thus, the substrate 10 is divided into a plurality of element chips 10 x including the element region Rx in a state of being supported by the support member 22. After completion of the plasma dicing process, the plurality of element chips 10x supported by the support member 22 are sent to the pickup process. In the pickup step, the plurality of element chips 10x are peeled off from the support member 22 respectively.
プラズマダイシング工程の後、素子チップ１０ｘに残存する樹脂膜を、アッシングや洗浄により除去してもよい。 After the plasma dicing process, the resin film remaining on the element chip 10x may be removed by ashing or washing.
本発明の素子チップの製造方法によれば、品質の高いプラズマダイシングを行うことができるため、種々の基板から素子チップを製造する方法として有用である。 According to the method of manufacturing an element chip of the present invention, high quality plasma dicing can be performed, and therefore, the method is useful as a method of manufacturing an element chip from various substrates.
１０：基板
１０ｘ：素子チップ
１１：半導体層
１１Ａ：第１主面
１１Ｂ：第２主面
１２：回路層
１３：樹脂層
２０：搬送キャリア
２１：フレーム
２１ａ：ノッチ
２１ｂ：コーナーカット
２２：支持部材
２２ａ：粘着面
２２ｂ：非粘着面
４０Ａ〜４０Ｄ：ビームスポット
４１ａ〜４１ｄ：強度ピーク領域
２００：プラズマ処理装置
２０３：真空チャンバ
２０３ａ：ガス導入口
２０３ｂ：排気口
２０８：誘電体部材
２０９：アンテナ
２１０Ａ：第１高周波電源
２１０Ｂ：第２高周波電源
２１１：ステージ
２１２：プロセスガス源
２１３：アッシングガス源
２１４：減圧機構
２１５：電極層
２１６：金属層
２１７：基台
２１８：外周部
２１９：ＥＳＣ電極
２２０：高周波電極部
２２１：昇降ロッド
２２２：支持部
２２３Ａ、２２３Ｂ：昇降機構
２２４：カバー
２２４Ｗ：窓部
２２５：冷媒循環装置
２２６：直流電源
２２７：冷媒流路
２２８：制御装置
２２９：外周リング
３０１：レーザ発振器
３０２：ズームエキスパンダ
３０３：シリンドリカルレンズ
３０４：ベンドミラー
３０５：ＤＯＥ
３０６：集光レンズ
Ｒｘ：素子領域
Ｒｙ：分割領域
Ｒｏ：開口
Ｓ：樹脂玉
10: Substrate 10x: Element chip 11: Semiconductor layer 11A: First main surface 11B: Second main surface 12: Circuit layer 13: Resin layer 20: Carrier carrier 21: Frame 21a: Notch 21b: Corner cut 22: Support member 22a Adhesive surface 22b: non-adhesive surface 40A to 40D: beam spot 41a to 41d: intensity peak area 200: plasma processing apparatus 203: vacuum chamber 203a: gas inlet 203b: exhaust port 208: dielectric member 209: antenna 210A: second 1 high frequency power supply 210B: second high frequency power supply 211: stage 212: process gas source 213: ashing gas source 214: pressure reduction mechanism 215: electrode layer 216: metal layer 217: base 218: outer periphery 219: ESC electrode 220: high frequency electrode Part 221: Lifting rod 222: Support part 223A 223B: Lifting mechanism 224: Cover 224 W: Window portion 225: Refrigerant circulation device 226: DC power supply 227: Refrigerant flow passage 228: Control device 229: Outer peripheral ring 301: Laser oscillator 302: Zoom expander 303: Cylindrical lens 304: Bend mirror 305: DOE
306: Condenser lens Rx: Element area Ry: Division area Ro: Aperture S: Resin ball
Claims (6)
前記分割領域における前記配線層に、前記第１主面側からレーザ光を照射して、前記分割領域に前記半導体層が露出する開口を形成するスクライブ工程と、
前記スクライブ工程の後、前記基板を前記開口に沿ってダイシングして、前記素子領域を備える複数の素子チップに分割するダイシング工程と、を備え、
前記スクライブ工程が、レーザ光を前記配線層に照射することを含み、
前記レーザ光の前記分割領域の幅方向におけるビームプロファイルが、中心強度よりも端部強度が大きいＭ字分布を有し、
前記レーザ光の前記分割領域の幅方向と交差する方向におけるビームプロファイルが、ガウシアン分布またはトップハット分布である、素子チップの製造方法。 A substrate comprising: a semiconductor layer having a first main surface and a second main surface; and a wiring layer formed on the first main surface side of the semiconductor layer, wherein a plurality of element regions and the element regions are provided. Providing a substrate comprising:
A scribing step of irradiating the wiring layer in the divided area with a laser beam from the side of the first main surface to form an opening in which the semiconductor layer is exposed in the divided area;
After the scribing step, dicing the substrate along the opening to divide the substrate into a plurality of element chips including the element region;
The scribing step includes irradiating the wiring layer with a laser beam;
Beam profile in the width direction of the divided region of the laser beam, to have a M-shaped distribution is larger end strength than the center intensity,
The manufacturing method of the element chip whose beam profile in the direction which intersects the width direction of the division area of said laser beam is Gaussian distribution or top hat distribution .
前記クリーニング工程の後、前記ダイシング工程が行われる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の素子チップの製造方法。 After the scribing step, the method further comprises the step of cleaning the opening with a second plasma,
The method for manufacturing an element chip according to any one of claims 1 to 5 , wherein the dicing step is performed after the cleaning step.
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