JP6524558B2

JP6524558B2 - 素子チップの製造方法

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Publication number: JP6524558B2
Application number: JP2016243325A
Authority: JP
Inventors: 秀彦唐崎; 佐伯　英史; 英史佐伯; 篤史針貝
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2019-06-05
Anticipated expiration: 2036-12-15
Also published as: JP2018098411A; US20180174908A1; US10147646B2

Description

本発明は、素子チップの製造方法に関し、詳細には、レーザスクライブ工程およびプラズマダイシング工程を含む素子チップの製造方法に関する。

素子チップは、半導体層と保護膜等とを備える基板をダイシングすることによって製造される。基板は、通常、複数の素子領域と当該素子領域を画定する複数のストリートとを備えており、ストリートを除去することにより、基板はダイシングされて、複数の素子チップが形成される。特許文献１は、ストリートの一部をレーザ光によってスクライビング（レーザスクライブ加工）した後、切削ブレードによってストリートの残部を切断して、基板をダイシングすることを教示している。

特開２００５−６４２３１号公報

レーザスクライブ加工では、熱による影響を抑制するため、通常、パルスレーザ光が用いられる。パルスレーザ光によるレーザ加工の場合、アブレーションにより加工対象物の表面から飛散した物質がデブリ（以下、不要物質と称する場合がある。）と呼ばれる微粒子となって、当該表面に再付着することが知られている。しかし、特許文献１のように、レーザスクライブ加工の後、機械的にストリートの残部を切断する場合、ストリート上に付着する不要物質は、加工品質に大きな影響を与えない。

近年、基板をダイシングする方法として、ストリートの一部をレーザ光によってスクライビングした後、ストリートの残部をプラズマによりエッチングするプラズマダイシングが提案されている。プラズマ発生に用いられる原料ガスやプラズマ発生条件は、加工対象物の材料や厚み等によって異なる。そのため、このプラズマを用いたエッチングにおいて、ストリート上に存在する不要物質は、加工品質に大きく影響する。

本発明の一局面は、第１主面および第２主面を備え、半導体層である第１層と、前記第１層の前記第１主面側に形成されているとともに、最外に保護膜を備える第２層と、複数の素子領域と、前記素子領域を画定する複数のストリートと、を備える基板を準備する準備工程と、前記複数のストリートに前記第１主面側からレーザ光を照射して、前記複数のストリートに対応する、前記基板の厚みよりも浅い複数の溝を形成するレーザスクライブ工程と、前記レーザスクライブ工程の後、前記複数の溝をプラズマに晒すことにより、前記複数の溝における前記基板の厚み方向の残部をエッチングして、前記基板を、前記素子領域を備える複数の素子チップに分割するプラズマダイシング工程と、を備え、前記複数のストリートが、第１のストリートと、前記第１のストリートと交差する第２のストリートと、を備え、前記複数の溝が、前記第１のストリートに対応する第１の溝と、前記第２のストリートに対応する第２の溝と、を備え、前記レーザスクライブ工程が、前記第１のストリートに前記レーザ光をＮ１回（Ｎ１≧１）照射して、前記第１の溝よりも浅い第１の浅溝を形成する第１の浅溝形成工程と、前記第１の浅溝形成工程の後、前記第２のストリートに前記レーザ光をＭ１回（Ｍ１≧１）照射して、前記第２の溝よりも浅い第２の浅溝を形成する第２の浅溝形成工程と、前記第２の浅溝形成工程の後、前記第２の溝が形成されるまで、前記第２の浅溝にＭ２回（Ｍ２≧１）前記レーザ光を照射する第２の溝形成工程と、前記第２の溝形成工程の後、前記第１の溝が形成されるまで、前記第１の浅溝にＮ２回（Ｎ２≧１）前記レーザ光を照射する第１の溝形成工程と、を備える、素子チップの製造方法に関する。

本発明によれば、レーザスクライビングによってストリート上に堆積する保護膜の不要物質が、プラズマダイシング工程の前に除去されるため、プラズマによって品質の高いエッチングが行われる。よって、所望の素子チップが高品質で得られる。

本発明の実施形態の加工対象物である基板を模式的に示す上面図（ａ）、および、Ｘ−Ｘ線における断面図（ｂ）である。本発明の実施形態に係るレーザスクライブ工程における基板の一部を模式的に示す上面図である（（ａ）〜（ｃ））。本発明の実施形態に係るレーザ加工機の構成を模式的に示す斜視図である。本発明の実施形態に係る搬送キャリアとこれに支持された基板を概略的に示す上面図（ａ）およびそのＹ−Ｙ線での断面図（ｂ）である。本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構造を断面で示す概念図である。

本実施形態に係る製造方法を、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の加工対象物である基板を模式的に示す上面図（ａ）、および、Ｘ−Ｘ線における断面図（ｂ）である。図２は、レーザスクライブ工程における基板の一部を模式的に示す上面図である（（ａ）〜（ｃ））。

（１）準備工程
まず、ダイシングの対象となる基板１０を準備する。基板１０は、第１主面１０Ｘおよび第２主面１０Ｙを備えており、半導体層である第１層１０１と、第１層１０１の第１主面１０Ｘ側に形成されているとともに、最外に保護膜を備える第２層１０２と、を備える。また、基板１０は、互いに交差する第１のストリート１１０および第２のストリート１２０を、それぞれ複数、備えている。複数の第１のストリート１１０および第２のストリート１２０は、複数の素子領域１３０を画定する。素子領域１３０には、半導体回路、電子部品素子、ＭＥＭＳ等の回路層（いずれも図示せず）が形成されていてもよい。

第１のストリート１１０および第２のストリート１２０の形状は、直線に限られず、所望の素子チップ３０（図２（ｃ）参照）の形状に応じて設定されればよく、ジグザグであってもよいし、波線であってもよい。なお、素子チップ３０の形状としては、例えば、矩形、六角形等が挙げられる。

第１のストリート１１０と第２のストリート１２０との交差角θは特に限定されず、第１のストリート１１０と第２のストリート１２０とは、素子チップ３０の形状に対応するように交差していればよい。上記交差角θ（ただしθ≦１８０°）は、例えば、４５〜１３５°である。交差角θは、交差する２つのストリートの中心線同士の成す角度である。第１のストリート１１０および／または第２のストリート１２０が曲線（例えば、波線）を含む場合、交差角θは、交点における接線を引いて求めればよい。

各ストリートの幅は特に限定されず、基板１０や素子チップ３０の大きさ等に応じて、適宜設定すればよい。各ストリートの幅は、例えば、１０〜３０μｍである。第１のストリート１１０および第２のストリート１２０の幅は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１のストリート１１０および第２のストリート１２０は、通常、それぞれ複数本、基板１０に配置されている。隣接する第１のストリート１１０同士のピッチおよび隣接する第２のストリート１２０同士のピッチも特に限定されず、基板１０や素子チップ３０の大きさ等に応じて、適宜設定すればよい。

第１層１０１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）等からなる半導体層である。
第２層１０２は、少なくともその最外に保護膜を備える。保護膜は、素子領域１３０を保護するために設けられており、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、あるいは、アクリル樹脂等の水溶性レジスト等の、いわゆるレジスト材料を含む。保護膜は、例えば、レジスト材料をシート状に成型した後、このシートを第１層１０１あるいは保護膜が形成される前の第２層１０２に貼り付けたり、レジスト材料の原料液を、回転塗布やスプレー塗布等の方法を用いて、第１層１０１あるいは保護膜が形成される前の第２層１０２に塗布することにより形成される。第２層１０２は、保護膜の他、多層配線層（例えば、ｌｏｗ−ｋ（低誘電率）材料と銅（Ｃｕ）配線層との積層体）、金属材料、絶縁膜（例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３））等を含んでいてもよい。

（２）レーザスクライブ工程
レーザスクライブ工程では、第１のストリート１１０および第２のストリート１２０に、それぞれ第１主面１０Ｘ側からレーザ光を照射して、各ストリートに対応する、基板１０の厚みよりも浅い複数の溝を形成する。レーザスクライブ工程によって、基板１０には、第１のストリート１１０に対応する第１の溝１１１、および、第２のストリート１２０に対応する第２の溝１２１が形成される。第１の溝１１１および第２の溝１２１の深さは、それぞれ基板１０の第２層１０２の厚みと同程度であることが好ましく、例えば、第２層１０２の厚みの８０〜１２０％であることが好ましく、第２層１０２の厚みの１００〜１２０％であることがさらに好ましい。このように、レーザスクライブ工程において第２層１０２の大部分あるいは全部を除去し、さらには、第１層１０１の一部を除去することにより、後のプラズマダイシング工程を効率的に行うことができ、ラインタクトが短縮され得る。プラズマは、エッチングする対象物に応じて、原料ガスや印加電力等を変更する必要がある。そのため、様々な材料が含まれ得る第２層１０２をレーザスクライブ工程により除去しておくことにより、プラズマエッチングが効率的に行われる。

レーザ光の特性上、１本の溝を形成するには、通常、対応するストリートに複数回にわけてレーザ光が照射される。また、この複数回にわけて行われるレーザ光の照射は、ラインタクトを短縮するために、連続して行われるのが一般的である。互いに交差する第１の溝と第２の溝とを形成する場合も同様に、通常、第１の溝１１１に対応する第１のストリート１１０に、レーザ光を２回以上、連続的に照射して第１の溝１１１を形成した後、第２の溝１２１に対応する第２のストリート１２０に、レーザ光を２回以上、連続的に照射して第２の溝１２１を形成する方法が採用される。

レーザスクライブ工程では、パルスレーザ光が用いられる場合が多い。ところが、パルスレーザ光を用いてレーザ加工すると、上記のとおり、ストリート上には、基板１０の表面から飛散したデブリが付着することがある。また、レーザ加工により基板１０の表面の一部が溶融して、スクライブされているストリートの両方の外縁に沿うように、ライン状に盛り上がる場合もある。つまり、基板１０が互いに交差するストリートを備える場合、一方のストリートをレーザ加工すると、ストリート同士の交点において、他方のストリート上に、当該他方のストリートを遮るように盛り上がりが形成される。このようなストリート上の盛り上がりは、プラズマエッチングの加工品質を大きく低下させる。

そこで、本実施形態のレーザスクライブ工程では、第１のストリート１１０に連続的にレーザ光を照射して第１の溝１１１を形成する方法に替えて、第１の溝１１１を形成する工程を少なくとも２段階に分ける。そして、第１の溝１１１を形成するための第１段階目のレーザ光照射と第２段階目のレーザ光照射との間に、第２のストリート１２０へのレーザ光照射を行う。なお、第１の溝１１１を形成するための第２段階目のレーザ光照射の前に行われる第２のストリート１２０へのレーザ光照射は、第２の溝１２１が形成されるまで行われる必要はない。すなわち、第２の溝１２１を形成する工程も、２段階以上に分けてもよいし、連続的に行われてもよい。

これにより、第１のストリート１１０への第１段階目のレーザ光照射により第２のストリート１２０上に出現した不要物質（上記のデブリや盛り上がり等）は、第２のストリート１２０へのレーザ光照射により除去されるとともに、この第２のストリート１２０へのレーザ光照射により第１のストリート１１０（後述する第１の浅溝１１１ａ）上に出現した不要物質は、第１の溝１１１を形成するための第２段階目のレーザ光照射によって除去される。第１のストリート１１０への第２段階目のレーザ光照射では、除去されるべき対象が少ないため不要物質の量も少ない。よって、後のプラズマエッチングの加工品質に与える影響も小さい。第２の溝１２１を形成する工程を２段階以上に分けて行う場合、第２のストリート１２０への２段階目以降のレーザ光照射は、第１のストリート１１０への第２段階目のレーザ光照射の後に行われる。この場合も同様に、第２のストリート１２０への２段階目以降のレーザ光照射によって除去されるべき対象は少ないため、不要物質の量も少なく、後のプラズマエッチングの加工品質に与える影響は小さい。

すなわち、レーザスクライブ工程は、第１のストリート１１０にレーザ光（以下、第１の浅溝用レーザ光Ｌ１０と称す。）を照射して、第１の溝１１１よりも浅い第１の浅溝１１１ａを形成する第１の浅溝形成工程と、第１の浅溝形成工程の後、第２のストリート１２０にレーザ光（以下、第２の浅溝用レーザ光Ｌ２０と称す。）を照射して、第２の溝１２１よりも浅い第２の浅溝を形成する第２の浅溝形成工程と、第２の浅溝形成工程の後、第２の溝１２１が形成されるまで、第２の浅溝にレーザ光（以下、第２の溝用レーザ光Ｌ２１と称す。）を照射する第２の溝形成工程と、第１の浅溝形成工程の後、かつ、第２の浅溝形成工程もしくは第２の溝形成工程の後、第１の溝１１１が形成されるまで、第１の浅溝１１１ａにレーザ光（以下、第１の溝用レーザ光Ｌ１１と称す。）を照射する第１の溝形成工程と、を備える。

以下、レーザスクライブ工程を、図２を参照しながら詳細に説明する。
（ａ）第１の浅溝形成工程（図２（ａ））
まず、第１のストリート１１０に第１の浅溝用レーザ光Ｌ１０をＮ_１回（Ｎ_１≧１）照射して、第１の溝１１１よりも浅い浅溝１１１ａを形成する。このとき、基板１０の表面から飛散した物質がデブリ１４０ａとなって、第２のストリート１２０および素子領域１３０に付着する場合がある。さらに、基板１０の表面から溶融した物質によって、第１のストリート１１０の外縁に沿ったライン状の盛り上がり１４０ｂが形成される場合もある。

第１の浅溝用レーザ光Ｌ１０の照射は、第１の溝１１１よりも浅い第１の浅溝１１１ａを形成する条件で行われる。第１の浅溝用レーザ光Ｌ１０の照射は、１回以上（Ｎ_１≧１）行われ、２回以上（Ｎ_１≧２）行われてもよい。Ｎ_１≧２の場合、第１の浅溝用レーザ光Ｌ１０の照射は、同じ条件で行われてもよいし、条件を変えて行われてもよい。第１の浅溝用レーザ光Ｌ１０のエネルギー密度は特に限定されず、照射回数（Ｎ_１）、第１の浅溝１１１ａの深さ等に応じて、適宜設定すればよい。Ｎ_１≧２の場合、第１の浅溝用レーザ光Ｌ１０の照射は連続して行ってもよいし、第２のストリート１２０への第２の浅溝用レーザ光Ｌ２０の照射を間に挟んでもよい。なかでも、ラインタクトを短縮する観点から、Ｎ_１≧２の場合、第１の浅溝用レーザ光Ｌ１０の照射は、連続して行われることが好ましい。

形成される第１の浅溝１１１ａの深さは、第１の溝１１１よりも浅い限り特に限定されない。なかでも、後の第１の溝形成工程で生じる不要物質１４０が低減される点で、第１の浅溝１１１ａの深さは、第１の溝１１１の深さの５０％以上、１００％未満であることが好ましく、８０％以上、１００％未満であることがより好ましく、９０％以上、１００％未満であることが特に好ましい。

（ｂ）第２の浅溝形成工程および第２の溝形成工程（図２（ｂ））
次に、第２のストリート１２０に第２の浅溝用レーザ光Ｌ２０をＭ_１回（Ｍ_１≧１）照射して、第２の溝１２１よりも浅い第２の浅溝（図示せず）を形成し、続いて、第２の溝１２１が形成されるまで、第２の浅溝にＭ_２回（Ｍ_２≧１）第２の溝用レーザ光Ｌ２１を照射する。このとき、第１の浅溝形成工程により出現した、第２のストリート１２０上のデブリ１４０ａおよび盛り上がり１４０ｂ等の不要物質１４０が除去される。なお、素子領域１３０上に付着したデブリ１４０ａは、レーザスクライブ工程またはプラズマダイシング工程の後、基板１０を洗浄することにより除去され得る。あるいは、素子領域１３０上に付着したデブリ１４０ａは、レーザスクライブ工程またはプラズマダイシング工程の後、保護膜を溶解させる薬液で基板１０を洗浄することにより、保護膜とともに除去され得る。また、素子領域１３０上に付着したデブリ１４０ａは、プラズマダイシング工程の後、アッシングにより保護膜とともに除去され得る。

一方、第２のストリート１２０への第２の浅溝用レーザ光Ｌ２０および第２の溝用レーザ光Ｌ２１の照射によって、今度は、第１の浅溝１１１ａにデブリ１４０ａが付着したり、第２のストリート１２０の外縁に沿った盛り上がり１４０ｂが形成される場合がある。これらの不要物質１４０は、次工程の第１の溝形成工程で除去される。

第２の浅溝用レーザ光Ｌ２０の照射は、第２の溝１２１よりも浅い第２の浅溝を形成する条件で行われる。第２の浅溝用レーザ光Ｌ２０の照射は、１回以上（Ｍ_１≧１）行われ、２回以上（Ｍ_１≧２）行われてもよい。Ｍ_１≧２の場合、第２の浅溝用レーザ光Ｌ２０の照射は、同じ条件で行われてもよいし、条件を変えて行われてもよい。第２の浅溝用レーザ光Ｌ２０のエネルギー密度は特に限定されず、照射回数（Ｍ_１）、第２の浅溝の深さ等に応じて、適宜設定すればよい。Ｍ_１≧２の場合、第２の浅溝用レーザ光Ｌ２０の照射は連続して行ってもよいし、第１のストリート１１０への第１の浅溝用レーザ光Ｌ１０の照射を間に挟んでもよい。なかでも、ラインタクトを短縮する観点から、Ｍ_１≧２の場合、第２の浅溝用レーザ光Ｌ２０の照射は、連続して行われることが好ましい。

第２の浅溝形成工程で形成される第２の浅溝の深さは、後の第２の溝形成工程で生じる不要物質が低減される点で、第２の溝１２１の深さの５０％以上、１００％未満であることが好ましく、８０％以上、１００％未満であることがより好ましく、９０％以上、１００％未満であることが特に好ましい。

第２の溝用レーザ光Ｌ２１の照射は、第２の浅溝から第２の溝１２１を形成する条件で行われる。第２の溝用レーザ光Ｌ２１の照射は、１回以上（Ｍ_２≧１）行われ、２回以上（Ｍ_２≧２）行われてもよい。ラインタクト短縮の観点から、第２の溝用レーザ光Ｌ２１の照射は１回（Ｍ_２＝１）であることが好ましい。一方、不要物質１４０が除去され易い点では、第２の溝用レーザ光Ｌ２１の照射は２回（Ｍ_２＝２）であることが好ましい。Ｍ_２≧２の場合、第２の溝用レーザ光Ｌ２１の照射は、同じ条件で行われてもよいし、条件を変えて行われてもよい。第２の溝用レーザ光Ｌ２１のエネルギー密度も特に限定されず、照射回数（Ｍ_２）、第２の浅溝の深さ等に応じて、適宜設定すればよい。

Ｍ_１とＭ_２との和が２以上である場合、第２の浅溝形成工程および第２の溝形成工程とを、連続して行うことが好ましい。なかでも、ラインタクトが短縮され、かつ、不要物質１４０の出現が抑制される点で、Ｍ_１＝１およびＭ_２＝２であり、かつ、第２の浅溝形成工程および第２の溝形成工程を連続して行うことが好ましい。

図２（ｂ）では、第２の浅溝形成工程および第２の溝形成工程を連続して行う場合を示している。これにより、ラインタクトが短縮される。ただし、第２の溝を形成する手順はこれに限定されず、第２の浅溝形成工程の後、第１の溝形成工程を行い、その後、第２の溝形成工程を行ってもよい。

（ｃ）第１の溝形成工程（図２（ｃ））
第１の浅溝形成工程の後、かつ、第２の浅溝形成工程もしくは第２の溝形成工程の後（ここでは、第２の溝形成工程の後）、第１の溝１１１が形成されるまで、第１の浅溝１１１ａにＮ_２回（Ｎ_２≧１）第１の溝用レーザ光Ｌ１１を照射する。このとき、第２の浅溝形成工程（さらには、第２の溝形成工程）により発生した、第１のストリート１１０に存在するデブリ１４０ａおよび盛り上がり１４０ｂ等の不要物質１４０が除去される。すなわち、第２の浅溝形成工程（さらには、第２の溝形成工程）および第１の溝形成工程により、各ストリート上にある不要物質１４０の大部分が除去される。よって、後のプラズマエッチングの加工品質が向上する。なお、第１の溝形成工程では、すでに第１の浅溝１１１ａが形成された箇所に対してレーザ照射を行うため、除去されるべき対象物が少なく、生じる不要物質１４０の量も少ない。よって、後のプラズマエッチングの加工精度に与える影響は小さい。ただし、必要に応じて、上記のとおり、第１の溝形成工程の後、第２の溝形成工程を行って、第１の溝形成工程で生じ得る不要物質１４０を除去してもよい。

第１の溝用レーザ光Ｌ１１の照射は、第１の浅溝１１１ａから第１の溝１１１を形成する条件で行われる。第１の溝用レーザ光Ｌ１１の照射は、１回以上（Ｎ_２≧１）行われ、２回以上（Ｎ_２≧２）行われてもよい。ラインタクト短縮の観点から、第１の溝用レーザ光Ｌ１１の照射は１回（Ｎ_２＝１）であることが好ましい。一方、不要物質１４０が除去され易い点では、第１の溝用レーザ光Ｌ１１の照射は２回（Ｎ_２＝２）であることが好ましい。なかでも、ラインタクトが短縮され、かつ、不要物質１４０の出現が抑制される点で、Ｎ_１＝１およびＮ_２＝２を満たすことが好ましい。

Ｎ_２≧２の場合、第１の溝用レーザ光Ｌ１１の照射は、同じ条件で行ってもよいし、条件を変えて行ってもよい。第１の溝用レーザ光Ｌ１１のエネルギー密度は特に限定されず、照射回数（Ｎ_２）、第１の浅溝１１１ａの深さ等に応じて、適宜設定すればよい。

レーザスクライブ工程に用いられるレーザ加工機の一例を図３に示す。図３は、レーザ加工機の構成を模式的に示す斜視図である。
レーザ加工機３００は、レーザ発振器３０１、コリメータレンズ３０２、マスク３０３、ベンドミラー３０４および集光レンズ３０５を備える。レーザ発振器３０１から出力されたレーザ光Ｌは、コリメータレンズ３０２に入射する。コリメータレンズ３０２は、レーザ光Ｌのビーム径を、マスク３０３に対応した適正値に調整する。コリメータレンズ３０２から出射したレーザ光Ｌは、マスク３０３に入射する。マスク３０３は、レーザ光Ｌのビーム径を、基板１０に設けられたストリートの幅に対応するように整形する。マスク３０３を出射したレーザ光Ｌは、ベンドミラー３０４で反射された後、集光レンズ３０５に入射し、その後、基板１０に照射される。

レーザ発振器３０１としては、パルスレーザ光を発振するパルスレーザ発振器が好ましい。連続発振と比較して、基板１０に与える熱影響が小さいためである。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ず、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（ＣＯ_２）等の気体を用いる気体レーザ、ＹＡＧ等を用いる固体レーザ、および、ファイバレーザ等が挙げられる。これらは単独で、あるいは、２以上を組み合わせて用いられる。

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）であることが好ましい。レーザ光Ｌの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。

図３では、第１の浅溝１１１ａを形成した後、レーザ光Ｌ（第２の浅溝用レーザ光Ｌ２０および第２の溝用レーザ光Ｌ２１）を連続的に照射して、１段階で第２の溝１２１を形成する態様を示している。また、第１のストリート（第１の浅溝１１１ａ）と第２のストリート（第２の溝１２１）とは直交している。この場合、後のプラズマダイシング工程により、矩形の素子チップ３０が得られる。

（３）プラズマダイシング工程
次に、形成された第１の溝１１１および第２の溝１２１をプラズマに晒すことにより、各溝における基板１０の厚み方向の残部をエッチングして、基板１０を、素子領域１３０を備える複数の素子チップ３０に分割する。このとき、第２層１０２の最外に配置されている保護膜は、素子領域１３０のマスクとして機能する。

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４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の第２主面１０Ｙ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、得られる素子チップ３０がピックアップし易い点で、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４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。

上記樹脂フィルムの材質は特に限定されず、例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル等の熱可塑性樹脂が挙げられる。樹脂フィルムには、伸縮性を付加するためのゴム成分（例えば、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等）、可塑剤、軟化剤、酸化防止剤、導電性材料等の各種添加剤が配合されていてもよい。また、上記熱可塑性樹脂は、アクリル基等の光重合反応を示す官能基を有していてもよい。

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。粘着面２２ａの外周縁は、フレーム２１の一方の面に貼着しており、フレーム２１の開口を覆っている。粘着面２２ａのフレーム２１の開口から露出した部分に、基板１０の第２主面１０Ｙが貼着されて支持される。プラズマ処理の際、支持部材２２は、プラズマ処理ステージ（以下、単にステージと称す）と非粘着面２２ｂとが接するように、ステージに載置される。

粘着面２２ａは、紫外線（ＵＶ）の照射によって粘着力が減少する粘着成分からなることが好ましい。これにより、プラズマダイシング後に素子チップ３０をピックアップする際、ＵＶ照射を行うことにより、素子チップ３０が粘着面２２ａから容易に剥離されて、ピックアップし易くなる。例えば、支持部材２２は、樹脂フィルムの片面にＵＶ硬化型アクリル粘着剤を、５〜２０μｍの厚みに塗布することにより得られる。

フレーム２１は、基板１０の全体と同じかそれ以上の面積の開口を有した枠体であり、所定の幅および略一定の薄い厚みを有している。フレーム２１は、支持部材２２および基板１０を保持した状態で搬送できる程度の剛性を有している。フレーム２１の開口の形状は特に限定されないが、例えば、円形や、矩形、六角形など多角形であってもよい。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。フレーム２１の材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属や、樹脂等が挙げられる。

次に、図５を参照しながら、プラズマダイシング工程に使用されるプラズマ処理装置２００を具体的に説明するが、プラズマ処理装置はこれに限定されるものではない。図５は、本実施形態に用いられるプラズマ処理装置２００の構造の断面を概略的に示している。

プラズマ処理装置２００は、ステージ２１１を備えている。搬送キャリア２０は、支持部材２２の基板１０を保持している面（粘着面２２ａ）が上方を向くように、ステージ２１１に搭載される。ステージ２１１の上方には、フレーム２１および支持部材２２の少なくとも一部を覆うとともに、基板１０の少なくとも一部を露出させるための窓部２２４Ｗを有するカバー２２４が配置されている。

ステージ２１１およびカバー２２４は、反応室（真空チャンバ２０３）内に配置されている。真空チャンバ２０３は、上部が開口した概ね円筒状であり、上部開口は蓋体である誘電体部材２０８により閉鎖されている。真空チャンバ２０３を構成する材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、表面をアルマイト加工したアルミニウム等が例示できる。誘電体部材２０８を構成する材料としては、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、石英（ＳｉＯ₂）等の誘電体材料が例示できる。誘電体部材２０８の上方には、上部電極としてのアンテナ２０９が配置されている。アンテナ２０９は、第１高周波電源２１０Ａと電気的に接続されている。ステージ２１１は、真空チャンバ２０３内の底部側に配置される。

真空チャンバ２０３には、ガス導入口２０３ａが接続されている。ガス導入口２０３ａには、原料ガスの供給原である原料ガス源（プロセスガス源２１２）およびアッシングガス源２１３が、それぞれ配管によって接続されている。また、真空チャンバ２０３には、排気口２０３ｂが設けられており、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ための真空ポンプを含む減圧機構２１４が接続されている。

ステージ２１１は、それぞれ略円形の電極層２１５と、金属層２１６と、電極層２１５および金属層２１６を支持する基台２１７と、電極層２１５、金属層２１６および基台２１７を取り囲む外周部２１８とを備える。外周部２１８は導電性および耐エッチング性を有する金属により構成されており、電極層２１５、金属層２１６および基台２１７をプラズマから保護する。外周部２１８の上面には、円環状の外周リング２２９が配置されている。外周リング２２９は、外周部２１８の上面をプラズマから保護する役割をもつ。電極層２１５および外周リング２２９は、例えば、上記の誘電体材料により構成される。

電極層２１５の内部には、静電吸着機構を構成する電極部（以下、ＥＳＣ電極２１９と称す。）と、第２高周波電源２１０Ｂに電気的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には、直流電源２２６が電気的に接続されている。静電吸着機構は、ＥＳＣ電極２１９および直流電源２２６により構成されている。

金属層２１６は、例えば、表面にアルマイト被覆を形成したアルミニウム等により構成される。金属層２１６内には、冷媒流路２２７が形成されている。冷媒流路２２７は、ステージ２１１を冷却する。ステージ２１１が冷却されることにより、ステージ２１１に搭載された支持部材２２が冷却されるとともに、ステージ２１１にその一部が接触しているカバー２２４も冷却される。これにより、基板１０や支持部材２２が、プラズマ処理中に加熱されることによって損傷されることが抑制される。冷媒流路２２７内の冷媒は、冷媒循環装置２２５により循環される。

ステージ２１１の外周付近には、ステージ２１１を貫通する複数の支持部２２２が配置されている。支持部２２２は、搬送キャリア２０のフレーム２１を支持する。支持部２２２は、昇降機構２２３Ａにより昇降駆動される。搬送キャリア２０が真空チャンバ２０３内に搬送されると、所定の位置まで上昇した支持部２２２に受け渡される。支持部２２２の上端面がステージ２１１と同じレベル以下にまで降下することにより、搬送キャリア２０は、ステージ２１１の所定の位置に搭載される。

カバー２２４の端部には、複数の昇降ロッド２２１が連結しており、カバー２２４を昇降可能にしている。昇降ロッド２２１は、昇降機構２２３Ｂにより昇降駆動される。昇降機構２２３Ｂによるカバー２２４の昇降の動作は、昇降機構２２３Ａとは独立して行うことができる。

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を構成する要素の動作を制御する。

プラズマは、基板１０の残部（主に第１層１０１）がエッチングされる条件により発生させる。上記エッチング条件は、第１層１０１の材質に応じて適宜選択することができる。第１層１０１がＳｉの場合、各ストリート（溝）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、堆積膜堆積ステップと、堆積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。

堆積膜堆積ステップは、例えば、原料ガスとしてＣ_４Ｆ_８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。

堆積膜エッチングステップは、例えば、原料ガスとしてＳＦ_６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。

Ｓｉエッチングステップは、例えば、原料ガスとしてＳＦ_６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。

上記のような条件で、堆積膜堆積ステップ、堆積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、各溝は、１０μｍ／分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。

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１３０を備える複数の素子チップ３０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３０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３０は、それぞれ支持部材２２から剥離されて、素子チップ３０が得られる。

プラズマダイシング工程の後、素子チップ３０に残存する保護膜を、アッシングや洗浄により除去してもよい。このとき、レーザスクライブ工程において素子領域１３０上の保護膜に付着したデブリ１４０ａは、保護膜とともに除去される。

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が行われるため、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。

１０：基板
１０Ｘ：第１主面
１０Ｙ：第２主面
１０１：第１層
１０２：第２層
１１０：第１のストリート
１１１：第１の溝
１１１ａ：浅溝
１２０：第２のストリート
１２１：第２の溝
１３０：素子領域
１４０：不要物質
１４０ａ：デブリ
１４０ｂ：盛り上がり
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
３０：素子チップ
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
３００：レーザ加工機
３０１：レーザ発振器
３０２：コリメータレンズ
３０３：マスク
３０４：ベンドミラー
３０５：集光レンズ

Claims

第１主面および第２主面を備え、半導体層である第１層と、前記第１層の前記第１主面側に形成されているとともに、最外に保護膜を備える第２層と、複数の素子領域と、前記素子領域を画定する複数のストリートと、を備える基板を準備する準備工程と、
前記複数のストリートに前記第１主面側からレーザ光を照射して、前記複数のストリートに対応する、前記基板の厚みよりも浅い複数の溝を形成するレーザスクライブ工程と、
前記レーザスクライブ工程の後、前記複数の溝をプラズマに晒すことにより、前記複数の溝における前記基板の厚み方向の残部をエッチングして、前記基板を、前記素子領域を備える複数の素子チップに分割するプラズマダイシング工程と、を備え、
前記複数のストリートが、第１のストリートと、前記第１のストリートと交差する第２のストリートと、を備え、
前記複数の溝が、前記第１のストリートに対応する第１の溝と、前記第２のストリートに対応する第２の溝と、を備え、
前記レーザスクライブ工程が、
前記第１のストリートに前記レーザ光をＮ１回（Ｎ１≧１）照射して、前記第１の溝よりも浅い第１の浅溝を形成する第１の浅溝形成工程と、
前記第１の浅溝形成工程の後、前記第２のストリートに前記レーザ光をＭ１回（Ｍ１≧１）照射して、前記第２の溝よりも浅い第２の浅溝を形成する第２の浅溝形成工程と、
前記第２の浅溝形成工程の後、前記第２の溝が形成されるまで、前記第２の浅溝にＭ２回（Ｍ２≧１）前記レーザ光を照射する第２の溝形成工程と、
前記第２の溝形成工程の後、前記第１の溝が形成されるまで、前記第１の浅溝にＮ２回（Ｎ２≧１）前記レーザ光を照射する第１の溝形成工程と、を備える、素子チップの製造方法。
前記第１の浅溝の深さが、前記第１の溝の深さの５０％以上である、請求項１に記載の素子チップの製造方法。
前記Ｎ２が１である、請求項１または２に記載の素子チップの製造方法。
前記Ｍ２が１である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の素子チップの製造方法。
前記Ｎ１が２以上であり、前記第１の浅溝形成工程の前記第１のストリートへの前記レーザ光の照射が連続して行われ、
前記Ｍ１と前記Ｍ２との和が２以上であり、前記第２の浅溝形成工程および前記第２の溝形成工程の前記第２のストリートへの前記レーザ光の照射が連続して行われる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の素子チップの製造方法。