JP7029640B2 - Method of processing plate materials and method of manufacturing element chips - Google Patents
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Description
本発明は、板材の加工方法および素子チップの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for processing a plate material and a method for manufacturing an element chip.
一枚の基板(板材)を個片化加工して複数の素子チップにするプラズマダイシングと称される方法が知られている。プラズマダイシングでは、分割領域で画定される複数の素子領域を備える基板に対し、基板の一方の面から他方の面に達するまで分割領域をプラズマエッチングすることによって、基板が各素子チップへと個片化される。このようなプラズマダイシングでは、分割領域のみがプラズマエッチングされ、素子領域はプラズマエッチングから保護される必要がある。そのため、プラズマエッチング前に、レジストマスクを基板の素子領域に形成し、分割領域は露出させる。レジストマスクは、プラズマダイシング後にアッシング等によって除去される。 A method called plasma dicing is known in which a single substrate (plate material) is individually processed into a plurality of element chips. In plasma dicing, a substrate having a plurality of element regions defined by a divided region is plasma-etched from one surface of the substrate to the other surface, so that the substrate is individually formed into each element chip. Is made. In such plasma dicing, only the divided region is plasma-etched, and the device region needs to be protected from plasma etching. Therefore, before plasma etching, a resist mask is formed in the element region of the substrate, and the divided region is exposed. The resist mask is removed by ashing or the like after plasma dicing.
例えば特許文献1には、そのようなプラズマダイシングを使用した素子チップの製造方法が開示されている。
For example,
プラズマダイシングによって個片化された素子チップは、一般に鋭利な角を有する。鋭利な角は、チッピング(欠け)を起こす原因となる。 Element chips that are fragmented by plasma dicing generally have sharp angles. Sharp corners cause chipping.
本発明は、板材の加工方法および素子チップの製造方法において、プラズマエッチングによって加工された板材ないし基板の角を丸くし、チッピングなどの不良を防止することを課題とする。 An object of the present invention is to round the corners of a plate material or a substrate processed by plasma etching in a method for processing a plate material and a method for manufacturing an element chip to prevent defects such as chipping.
本発明の第1の態様は、上に凸の曲面からなる第1端面を有する下層部と、前記第1端面から連続して上方に延出する第2端面を有する上層部とを備えるレジストマスクを、第1領域を被覆するとともに第2領域を露出させるように板材の表面上に形成し、前記レジストマスクおよび前記板材をプラズマに晒すことにより、前記上層部を残存させつつ前記下層部の前記第1端面を少なくとも部分的に消失させるように前記レジストマスクをエッチングするとともに、前記板材の前記第2領域をエッチングする
ことを含む、板材の加工方法を提供する。
A first aspect of the present invention is a resist mask including a lower layer portion having a first end surface formed of an upwardly convex curved surface and an upper layer portion having a second end surface continuously extending upward from the first end surface. Is formed on the surface of the plate material so as to cover the first region and expose the second region, and by exposing the resist mask and the plate material to plasma, the upper layer portion remains and the lower layer portion is said. Provided is a method for processing a plate material, which comprises etching the resist mask so as to at least partially eliminate the first end face, and etching the second region of the plate material.
この方法によれば、第1領域を被覆するとともに第2領域を露出させるようにレジストマスクを板材の表面に形成してプラズマエッチングしているため、第2領域のみをエッチングできる。このとき、第2領域とともにレジストマスクもエッチングされるが、レジストマスクの下層部の第1端面を少なくとも部分的に消失させるようにエッチングすることによって、第1端面の曲面形状が板材の第1領域の縁部に転写される。さらに、上層部は残存させるようにエッチングするため、第1領域の縁部以外の領域はエッチングされずにプラズマから保護される。従って、板材の第1領域を保護しつつ第2領域をプラズマエッチングできるとともに、プラズマエッチングによって加工された板材の角を丸くし、チッピングなどの不良を防止できる。 According to this method, since the resist mask is formed on the surface of the plate material and plasma-etched so as to cover the first region and expose the second region, only the second region can be etched. At this time, the resist mask is also etched together with the second region, but by etching so that the first end surface of the lower layer portion of the resist mask is at least partially erased, the curved surface shape of the first end surface becomes the first region of the plate material. Transferred to the edge of. Further, since the upper layer portion is etched so as to remain, the region other than the edge portion of the first region is not etched and is protected from the plasma. Therefore, the second region can be plasma-etched while protecting the first region of the plate material, and the corners of the plate material processed by plasma etching can be rounded to prevent defects such as chipping.
前記下層部は、上に凸の曲面からなる前記第1端面を有するラウンド部と、前記第1端面から連続して下方に延出する平坦面からなる第3端面とを有する非ラウンド部とを有し、
前記レジストマスクのエッチング量は、前記非ラウンド部の厚み以上かつ前記非ラウンド部と前記ラウンド部の合計の厚み以下であってもよい。
The lower layer portion includes a round portion having the first end surface formed of an upwardly convex curved surface and a non-round portion having a third end surface formed of a flat surface continuously extending downward from the first end surface. Have and
The etching amount of the resist mask may be greater than or equal to the thickness of the non-round portion and less than or equal to the total thickness of the non-round portion and the round portion.
この方法によれば、下層部がラウンド部と非ラウンド部とを有し、エッチング量を非ラウンド部の厚み以上に規定することよって、確実に第1端面の曲面形状を板材の第1領域の縁部に転写できる。具体的には、エッチングを開始すると、まず第2領域がエッチングされるとともに非ラウンド部の厚みが徐々に減少する。このとき、ラウンド部の形状は概ね維持される。従って、レジストマスクを非ラウンド部の厚み以上エッチングすると、まず非ラウンド部が完全に消失する。次に、それ以上エッチングすると、ラウンド部の厚みが徐々に減少する。このとき、ラウンド部のエッチングに伴い、ラウンド部の第1端面の曲面形状が板材の第1領域の縁部に転写される。そして、仮にそれ以上エッチングし、ラウンド部が完全に消失すると、次に上層部の厚みが減少するが、上記方法では、エッチング量を非ラウンド部とラウンド部の合計の厚み以下に規定しているため、上層部の厚みが減少することを抑制できる。従って、板材の第1領域を保護できる。 According to this method, the lower layer portion has a round portion and a non-round portion, and the etching amount is defined to be equal to or larger than the thickness of the non-round portion, so that the curved surface shape of the first end surface is surely obtained in the first region of the plate material. Can be transferred to the edge. Specifically, when etching is started, the second region is first etched and the thickness of the non-round portion gradually decreases. At this time, the shape of the round portion is generally maintained. Therefore, when the resist mask is etched to the thickness of the non-round portion or more, the non-round portion disappears completely. Next, when further etching is performed, the thickness of the round portion gradually decreases. At this time, with the etching of the round portion, the curved surface shape of the first end surface of the round portion is transferred to the edge portion of the first region of the plate material. If the round portion disappears completely after further etching, the thickness of the upper layer portion is then reduced. However, in the above method, the etching amount is specified to be equal to or less than the total thickness of the non-round portion and the round portion. Therefore, it is possible to suppress the decrease in the thickness of the upper layer portion. Therefore, the first region of the plate material can be protected.
前記レジストマスクは、前記板材の表面に樹脂層を形成し、前記樹脂層を型で押圧することによって形成されてもよい。 The resist mask may be formed by forming a resin layer on the surface of the plate material and pressing the resin layer with a mold.
この方法によれば、いわゆるナノインプリント工法によって、特定形状のレジストマスクを容易に形成できる。 According to this method, a resist mask having a specific shape can be easily formed by the so-called nanoimprint method.
本発明の第2の態様は、前記板材が基板であり、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法によって前記基板を個片化して素子チップを製造する、素子チップの製造方法を提供する。
A second aspect of the present invention is a method for manufacturing an element chip, wherein the plate material is a substrate, and the substrate is individualized by the method according to any one of
この方法によれば、プラズマダイシングによって、基板を個片化して素子チップを製造する際に、前述の方法を利用しているため、素子チップの角を丸く形成できる。従って、素子チップのチッピングを防止できる。 According to this method, since the above-mentioned method is used when the substrate is separated into individual pieces by plasma dicing to manufacture the element chip, the corners of the element chip can be rounded. Therefore, chipping of the element chip can be prevented.
本発明によれば、板材の加工方法および素子チップの製造方法において、レジストマスクの形状を好適化することによって、プラズマエッチングによって加工された板材の角を丸くし、チッピングなどの不良を防止できる。 According to the present invention, by optimizing the shape of the resist mask in the plate material processing method and the element chip manufacturing method, the corners of the plate material processed by plasma etching can be rounded and defects such as chipping can be prevented.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。添付図面における各部の寸法は、模式的に示されており、実際のものとは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The dimensions of each part in the attached drawings are shown schematically and may differ from the actual ones.
(第1実施形態)
図1Aから図1Eは、本発明の第1実施形態に係る板材の加工方法を適用する基板1の一部を示している。本実施形態では、板材としての基板1を個片化することによって複数の素子チップ1a(図1E参照)を製造する。即ち、本実施形態に係る板材の加工方法は、素子チップの製造方法でもある。
(First Embodiment)
1A to 1E show a part of the
図1Aおよび図1Bは、マスク形成工程を示している。マスク形成工程では、基板1の表面上に特定形状のレジストマスク10を形成する。
1A and 1B show a mask forming step. In the mask forming step, a
基板1は、半導体ウエハとも称され、例えばSi材料等からなる。基板1は、電極(図示せず)等が配置される素子領域(第1領域)2と、個々の素子領域2の周囲に隣接する分割領域(第2領域)3とを有している。平面視では、複数の矩形の素子領域2が網の目状に配置された直線状の分割領域3によって区画されている。例えば、図1Bを参照して、素子領域2の幅W1は100~7000μmであり、分割領域3の幅W2は5~60μmである。但し、素子領域2および分割領域3の形状については特に限定されない。
The
まず、図1Aを参照して、マスク形成工程では、基板1の表面に平坦な樹脂層11を形成する。樹脂層11は、例えばUV硬化性を有するアクリル樹脂材料等からなる。次に、図1Bを参照して、樹脂層11を型20で押圧することによって特定形状のレジストマスク10を形成する。特定形状に形成後、UV光を照射することによってレジストマスク10は硬化して特定形状を維持する。即ち、マスク形成工程では、いわゆるナノインプリント工法によって、特定形状のレジストマスク10を形成している。
First, referring to FIG. 1A, in the mask forming step, a
特定形状のレジストマスク10は、上に凸の曲面からなる第1端面13aを有する下層部12と、第1端面13aから連続して上方に延出する平坦な第2端面15aを有する上層部15とを備える。詳細には、下層部12は、上に凸の曲面からなる第1端面13aを有するラウンド部13と、第1端面13aから連続して下方に延出する平坦な第3端面14aとを有する非ラウンド部14とからなる。レジストマスク10は、素子領域2を被覆するとともに、分割領域3を露出させるように基板1の表面上に形成されている。
The resist
型20は、分割領域3に対応する間隔で設けられた凸部21を有する。凸部21の側面は曲面になっており、当該曲面はレジストマスク10のラウンド部13の曲面の形状に一致する。凸部21の先端面は平坦面となっており、型20をレジストマスク10に押し当てた際に基板1に当接する。
The
図1C,1Dは、マスク形成工程後に行われるエッチング工程を示している。詳細には、図1Cはエッチング工程の途中を示し、図1Dはエッチング工程の後を示している。エッチング工程では、基板1をプラズマエッチングにより個片化する(プラズマダイシング)。
FIGS. 1C and 1D show an etching process performed after the mask forming process. In detail, FIG. 1C shows the middle of the etching process, and FIG. 1D shows after the etching process. In the etching step, the
図2は、エッチング工程で使用されるプラズマエッチング装置50の一例を示している。プラズマエッチング装置50のチャンバ52の頂部には誘電体窓が設けられており、誘電体窓の上方には上部電極としてのアンテナ54が配置されている。アンテナ54は、第1高周波電源部56に電気的に接続されている。一方、チャンバ52内の処理室58の底部側には、基板1が載置されるステージ60が設けられている。ステージ60は下部電極としても機能し、第2高周波電源部62に電気的に接続されている。また、ステージ60は図示しない静電吸着用電極(ESC電極)を備え、ステージ60に載置された基板1をステージ60に静電吸着できるようになっている。これに代えて、真空吸着機構を採用し、ステージ60に載置された基板1をステージ60に真空吸着してもよい。また、ステージ60には冷却用ガスを供給するための図示しない冷却用ガス孔が設けられており、冷却用ガス孔からヘリウムなどの冷却用ガスを供給することでステージ60に静電吸着された基板1を冷却できる。チャンバ52のガス導入口64はエッチングガス源66に流体的に接続されており、排気口68はチャンバ52内を真空排気するための真空ポンプを含む真空排気部70に接続されている。
FIG. 2 shows an example of the
図1C、図1D、および図2を併せて参照して、エッチング工程では、基板1をステージ60に載置し、処理室58内を真空排気部70によって真空排気するとともにエッチングガス源66から処理室58内にエッチングガスを供給する。そして、処理室58内を所定圧力に維持し、アンテナ54に対して第1高周波電源部56から高周波電力を供給し、処理室58内にプラズマを発生させて基板1およびレジストマスク10に照射する。このとき、プラズマ中のラジカルとイオンの物理化学的作用により基板1の分割領域3が上面から徐々にエッチングされ、分割領域3に溝3aが形成される(図1C参照)。このとき、レジストマスク10も同時にわずかにエッチングされる。従って、図1Bと図1Cとを比較すると、レジストマスク10の厚みが減少するとともに、上層部15の角部15bが丸くなるいわゆる肩落ちが発生していることがわかる。そして、さらなるエッチングにより、基板1が個片化され、素子チップ1aが形成される(図1D参照)。
In the etching process, the
具体的には、本実施形態のエッチング工程では、堆積ステップと第1エッチングステップと第2エッチングステップとを順次繰り返すサイクルエッチングと称するプラズマ処理により、基板1を個別の素子チップ1aに分割する。
Specifically, in the etching step of the present embodiment, the
サイクルエッチングの条件は、処理室58内に供給されるエッチングガス量、処理室58内の圧力、第1高周波電源部56からアンテナ54への投入電力、第2高周波電源部62からステージ60への投入電力、および各ステップの時間等によって規定される。以下、その条件を例示する。
The conditions for cycle etching are the amount of etching gas supplied to the
堆積ステップは、例えば、エッチングガスとしてCH2F2を含むガスを処理室58内に400sccmで供給しながら、処理室58内の圧力を10Paに調整し、第1高周波電源部56からアンテナ54への投入電力を4800Wとし、第2高周波電源部62からステージ60への投入電力を30Wとする条件で2秒の処理が行われる。
In the deposition step, for example, while supplying a gas containing CH 2 F 2 as an etching gas into the
第1エッチングステップは、例えば、エッチングガスとしてSF6を含むガスを700sccmで供給しながら、処理室58内の圧力を15Paに調整し、第1高周波電源部56からアンテナ54への投入電力を4800Wとして、第2高周波電源部62からステージ60への投入電力を250Wとする条件で4秒の処理が行われる。
In the first etching step, for example, while supplying a gas containing SF 6 as an etching gas at 700 sccm, the pressure in the
第2エッチングステップは、例えば、エッチングガスとしてSF6を含むガスを700sccmで供給しながら、処理室58内の圧力を15Paに調整し、第1高周波電源部56からアンテナ54への投入電力を4800Wとして、第2高周波電源部62からステージ60への投入電力を30Wとする条件で6秒の処理が行われる。
In the second etching step, for example, while supplying a gas containing SF 6 as an etching gas at 700 sccm, the pressure in the
実際には、堆積ステップと第1エッチングステップおよび第2エッチングステップとを切り替える際には、各ステップ間に移行ステップを設けるなどの細かな条件変更を伴うが、ここでの詳細な説明は省略する。 Actually, when switching between the deposition step and the first etching step and the second etching step, detailed condition changes such as providing a transition step between each step are involved, but detailed description here is omitted. ..
上記のような条件で、堆積ステップと第1エッチングステップおよび第2エッチングステップとを複数回繰り返すサイクルエッチングにより、基板1は分割領域3において厚み方向に垂直にエッチングされ、個別の素子チップ1aに分割される。このとき、レジストマスク10も同時にエッチングされ、図1Dに示すように、エッチング工程が完了した際には、本実施形態では下層部12が完全に消失している。なお、上層部15は、そのまま残存している。
Under the above conditions, the
図1Cおよび図1Dを参照して、特に下層部12のラウンド部13がエッチングされて消失する際、ラウンド部13の第1端面13aが曲面形状であるため、基板1の素子領域2の縁部2aも曲面状にエッチングされる。これにより、基板1を素子チップ1aに個片化した際、素子チップ1aの角2aを丸く形成できるため、チッピング(欠け)などを防止できる。
With reference to FIGS. 1C and 1D, particularly when the
上記のように基板1の素子領域2の縁部2aを曲面状にエッチングするためには、レジストマスク10の下層部12の非ラウンド部14が完全に消失するまでエッチングし、ラウンド部13を少なくとも部分的に消失させる必要がある。また、素子領域2を保護するために、レジストマスク10の上層部15は、残存させる必要がある。さらに、これらのレジストマスク10のエッチング量を確保しつつ、基板1を個片化するために基板1のエッチング量も確保する必要がある。換言すれば、レジストマスク10および基板1をプラズマに晒すことにより、上層部15を残存させつつ下層部12の第1端面13aを少なくとも部分的に消失させるようにレジストマスク10をエッチングするとともに、基板1の分割領域3をエッチングすることが必要である。好ましくは、レジストマスク10のエッチング量は、非ラウンド部14の厚み以上かつ非ラウンド部14とラウンド部13の合計の厚み以下である。以下、このようなエッチングを好適に行うための条件について説明する。
In order to etch the
レジストマスク10のエッチング量に対する基板1のエッチング量を示す比を選択比Rと定義する。選択比Rは、エッチングガスの種類、処理室58内の圧力、第1高周波電源部56からアンテナ54への投入電力、第2高周波電源部62からステージ60への投入電力、および、基板1とレジストマスク10の材質等の種々の条件に応じて変化する。
The ratio indicating the etching amount of the
本実施形態では、上記サイクルエッチングの条件にてエッチングを行うと、Si加工速度は6.8μm/分、レジスト加工速度は0.12μm/分、SiO2加工速度は0.05μm/分であり、Siをほぼ垂直に加工できる性能が得られた。この実験結果から、Si加工速度とレジスト加工速度の比である選択比Rは約56.7となる。当該選択比Rから、レジストマスク10の各部の厚みを以下のように算出する。
In the present embodiment, when etching is performed under the above cycle etching conditions, the Si processing speed is 6.8 μm / min, the resist processing speed is 0.12 μm / min, and the SiO 2 processing speed is 0.05 μm / min. The performance that Si can be processed almost vertically was obtained. From this experimental result, the selection ratio R, which is the ratio between the Si processing speed and the resist processing speed, is about 56.7. From the selection ratio R, the thickness of each part of the resist
図1Bを併せて参照して、基板1の厚みTおよびレジストマスク10の下層部12の非ラウンド部14の厚みt3とすると、これらの関係は以下の式(1)で表される。
Assuming that the thickness T of the
基板の厚みT/選択比Rの項によって、基板1をエッチングしきるために必要な非ラウンド部14の厚みが求められる。しかし、実際には、種々の条件に応じてエッチング量にわずかなばらつきが生じることが考えられるため、マージン値Δを設けている。マージン値Δは、基板1を完全にエッチングしきるためのものであり、例えば0~2μm程度の定数である。
The thickness of the non-round portion 14 required for completely etching the
レジストマスク10の上層部15の厚みt1は、前述の肩落ちを考慮して1μm以上設けられていればよい。また、ラウンド部13の厚みt2は、転写形状に合わせて任意に設定される値である。例えば、ラウンド部13の半径は、3μm程度にしてもよい。代替的には、ラウンド部13の厚みt2は、選択比Rに基づいて設定されてもよい。具体的には、ラウンド部13の曲面形状が基板1に正確に転写されるように、転写したい形状に対して選択比R分の1倍した厚みとしてもよい。例えば、選択比R=10なら、転写したい形状の1/10の厚みとする。これにより、転写したい形状を正確に基板1に転写できる。もしくは、転写の際に、エッチング条件を切り替えて選択比Rを低くしてもよく、好ましくは選択比R=1となるエッチング条件に切り替えてもよい。これにより、ラウンド部13の曲面形状をそのまま基板1に転写できる。
The thickness t1 of the
R=1付近となるエッチング条件としては、例えば、SF6流量が100sccm、O2流量が100sccm、圧力が5.0Pa、第1高周波電源部56からアンテナ54への投入電力を2500W、第2高周波電源部62からステージ60への投入電力を200Wの条件を例示できる。本条件では、Si加工速度が1.8μm/分、レジスト加工速度が1.2μm/分、SiO2加工速度が0.2μm/分の加工性能が得られ、選択比Rは1.5である。更には、SF6とO2のガス比やアンテナ54への投入電力とステージ60への投入電力の調整によって、選択比Rを0.8~1.5程度の範囲で調整することができる。
Etching conditions near R = 1 include, for example, SF 6 flow rate of 100 sccm, O 2 flow rate of 100 sccm, pressure of 5.0 Pa, power input from the first high frequency
具体的に各数値を例示すると、上記サイクルエッチングの条件の下で選択比R=56.7となり、ラウンド部13の厚みt2=3μmに設定し、マージン値Δ=2μmに設定する。また、基板1の厚みT=100μmとする。このとき、上記式(1)に基づいて、非ラウンド部14の厚みt3を求めるとt3=3.8μmとなる。上層部15の厚みt1=2μmに設定すると、レジストマスク10の厚みt=8.8μm(=t1+t2+t3)となる。
To give specific examples of each numerical value, the selection ratio R = 56.7 is set under the above cycle etching conditions, the thickness t2 of the
本実施形態では、このように詳細に各部の寸法関係を規定したことにより、基板1のエッチング量が基板1の厚みTとなるときに、レジストマスク10のエッチング量が非ラウンド部14の厚みt3とラウンド部13の厚みt2の合計の厚みt2+t3となるように設定される。従って、基板1の分割領域3を完全にエッチングして基板1を個片化したとき、ラウンド部13の曲面形状が素子チップ1aに転写されるとともに、基板1の素子領域2は保護されている。
In the present embodiment, by defining the dimensional relationship of each part in detail in this way, when the etching amount of the
また、レジストマスク10のエッチング量は、必ず非ラウンド部14とラウンド部13の合計の厚みt2+t3でなくてもよい。即ち、レジストマスク10のエッチング量が、非ラウンド部14の厚みt3以上かつ非ラウンド部14とラウンド部13の合計の厚みt2+t3以下であればよい。これにより、上層部15を残存させつつ下層部12の第1端面13aを少なくとも部分的に消失させるようにレジストマスク10をエッチングし、ラウンド部13の曲面形状を素子チップ1aに転写できる。
Further, the etching amount of the resist
なお、ラウンド部13の形状をプラズマ処理により基板に転写する場合、エッチング条件として、サイクルエッチングを用いると、加工側面にささくれ状(柱状、針状)の形状異常が生じることがある。この場合、少なくとも、ラウンド部13の形状を基板に転写するプラズマ処理を、連続エッチングにより行うことが望ましい。例えば、非ラウンド部14が消失するまでのプラズマ処理をサイクルエッチングで行ってから、プラズマ処理条件を連続エッチングに切り替えて、ラウンド部13の形状を基板1に転写してもよい。
When the shape of the
図1Eは、上記プラズマダイシング完了後に実行されるアッシング工程を示している。より詳細には、図1Eはアッシング工程完了後を示している。アッシング工程では、処理室58内にアッシング用のプロセスガス(例えば、酸素ガス)を導入しつつ、処理室58内を所定圧力に維持する。その後、第1高周波電源部56からアンテナ54に高周波電力を供給して処理室58内にプラズマを発生させて各素子チップ1aに照射する。プラズマの照射により各素子チップ1aの表面からレジストマスク10が除去される。
FIG. 1E shows an ashing step executed after the plasma dicing is completed. More specifically, FIG. 1E shows after the ashing process is completed. In the ashing step, while introducing a process gas for ashing (for example, oxygen gas) into the
以上のようにして、基板1を個片化して素子チップ1aを製造することができる。特に、本実施形態によれば、以下のメリットがある。
As described above, the
マスク形成工程において、素子領域2を被覆するとともに分割領域3を露出させるようにレジストマスク10を基板1の表面に形成している。その後、エッチング工程において、基板1をプラズマエッチングしているため、分割領域3のみをエッチングできる。このとき、分割領域3とともにレジストマスク10もエッチングされるが、レジストマスク10の下層部12の第1端面13aを少なくとも部分的に消失させるようにエッチングすることによって、第1端面13aの曲面形状が基板1の素子領域2の縁部2aに転写される。さらに、上層部15は残存させるようにエッチングするため、素子領域2の縁部2a以外の領域はエッチングされずにプラズマから保護される。従って、基板1の素子領域2を保護しつつ分割領域3をプラズマエッチングできるとともに、プラズマエッチングによって加工された基板1の角を丸くし、チッピングなどの不良を防止できる。
In the mask forming step, the resist
マスク形成工程において、下層部12がラウンド部13と非ラウンド部14とを有し、エッチング量を非ラウンド部14の厚みt3以上に規定することよって、確実に第1端面13aの曲面形状を基板1の素子領域2の縁部2aに転写できる。具体的には、エッチングを開始すると、まず分割領域3がエッチングされるとともに非ラウンド部14の厚みt3が徐々に減少する。このとき、ラウンド部13の形状は概ね維持される。従って、レジストマスク10を非ラウンド部14の厚みt3以上エッチングすると、まず非ラウンド部14が完全に消失する。次に、それ以上エッチングすると、ラウンド部13の厚みt2が徐々に減少する。このとき、ラウンド部13のエッチングに伴い、ラウンド部13の第1端面13aの曲面形状が基板1の素子領域2の縁部2aに転写される。そして、仮にそれ以上エッチングし、ラウンド部13が完全に消失すると、次に上層部15の厚みt1が減少するが、本実施形態の方法では、エッチング量を非ラウンド部14とラウンド部13の合計の厚みt2+t3以下に規定しているため、上層部15の厚みt1が減少することを抑制できる。従って、基板1の素子領域2を保護できる。
In the mask forming step, the
マスク形成工程において、いわゆるナノインプリント工法を使用しているため、特定形状のレジストマスク10を容易に形成できる。
Since the so-called nanoimprint method is used in the mask forming step, the resist
(第2実施形態)
図3A~3Cを参照して、第2実施形態に係る板材の加工方法を説明する。本実施形態の方法は、エッチング工程以外は第1実施形態と実質的に同じである。従って、エッチング工程以外の説明は省略する。
(Second Embodiment)
The method of processing the plate material according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3A to 3C. The method of this embodiment is substantially the same as that of the first embodiment except for the etching step. Therefore, the description other than the etching process will be omitted.
本実施形態のエッチング工程では、基板1を複数の素子チップ1aに個片化するために、完全に基板1をエッチングしきらない。即ち、図3Bに示すように、所定の深さT1まで基板1をエッチングし、分割領域3に溝3aを形成する。その後、基板1の背面側から当該深さT1の位置まで研削加工を行い、基板1を個片化する。
In the etching step of the present embodiment, since the
本実施形態におけるレジストマスク10の非ラウンド部14の厚みt3は、第1実施形態の式(1)において、基板1の厚みTを、所定の深さT1に置き換えるのみで求められる。ただし、本実施形態では、基板1をエッチングしきる必要がないため、上記式(1)においてマージン値Δは省略できる。即ち、レジストマスク10の非ラウンド部14の厚みt3は、以下の式(2)のようにして算出される。なお、レジストマスク10のその他の厚みt1,t2は、第1実施形態と同じである。
The thickness t3 of the non-round portion 14 of the resist
このように、基板1を個片化する際には、エッチングのみによって基板1を個片化する必要はなく、エッチングと研削加工とを合わせて基板1を個片化してもよい。
As described above, when the
(変形例)
図4Aを参照して、上記の第1実施形態および第2実施形態では、基板1がSi材料からなる例を示したが、基板1は複数の層を備えることがある。本変形例では、基板1は、半導体層4と、半導体層4上に形成された配線層5とを備える。半導体層4は、例えば、Si材料等からなる。配線層5は、例えば、SiN、SiO2、およびLow-k(低誘電率)材料等からなる。
(Modification example)
With reference to FIG. 4A, in the first embodiment and the second embodiment described above, an example in which the
本変形例は、基板1が半導体層4と配線層5の2層を備えること以外は、第1実施形態と同じである。本変形例では、レジストマスク10は配線層5の表面上に形成されており、配線層5側から基板1をエッチングする。
This modification is the same as that of the first embodiment except that the
配線層5側から加工する場合、まず、以下の条件で配線層5のエッチングを行う(第1の配線層エッチング工程)。配線層5がSiO2である場合を例にとると、配線層5の加工条件としては、C4F8流量が10sccm、Ar流量が300sccm、圧力が1.0Pa、第1高周波電源部56からアンテナ54への投入電力が1200W、第2高周波電源部62からステージ60への投入電力が300Wの条件を例示できる。この時の加工性能は、Si加工速度が0.05μm/分、レジスト加工速度が0.21μm/分、SiO2加工速度が0.39μm/分となり、SiO2加工速度とレジスト加工速度の比である、SiO2:マスク選択比は1.86である。本条件で加工すると、概ね垂直に配線層5(SiO2)を加工することができる。
When processing from the
次に、前述のサイクルエッチングにより、半導体層4(Si)を垂直に加工する(半導体層エッチング工程)。この場合、Si:マスク選択比が56.7、Si:SiO2選択比が136であるので、レジストマスク10と配線層5(SiO2)ともに後退することなく、Siを垂直に加工することができる。
Next, the semiconductor layer 4 (Si) is vertically processed by the above-mentioned cycle etching (semiconductor layer etching step). In this case, since the Si: mask selection ratio is 56.7 and the Si: SiO2 selection ratio is 136, Si can be processed vertically without retreating both the resist
次いで、配線層5(SiO2)部に、レジストマスク10のラウンド部の形状を転写するために、再度、配線層5(SiO2)のエッチングを行う(第2の配線層エッチング工程)。ラウンド部を1:1に転写するために、第1の配線層エッチング工程で使用した条件よりもレジスト選択比を下げることが望ましい。上述の第1の配線層エッチング工程で使用した条件に、添加ガスとしてCF4を10~40sccm添加し、第2高周波電源部62からステージ60への投入電力を100~250W程度に下げることで、SiO2加工速度を0.2~0.3μm/分、SiO2:レジスト選択比を0.9~1.3程度に調整することができ、レジストマスク10のラウンド部の形状を正確に転写することができる。
Next, in order to transfer the shape of the round portion of the resist
第1の配線層エッチング工程における、レジストマスク10のエッチング量に対する配線層5(例えばSiO2)のエッチング量を示す比を選択比R1とし、半導体層エッチング工程における、レジストマスク10のエッチング量に対する基板1の半導体層4(例えばSi材料)のエッチング量を示す比を選択比R2とする。
The ratio indicating the etching amount of the wiring layer 5 (for example, SiO2) to the etching amount of the resist
上記選択比R1,R2を用いて、レジストマスク10の厚みを算出する。配線層5の厚みをT2とし、半導体層4の厚みをT3とすると、レジストマスク10の厚みは、以下の式(3)のように表される。なお、レジストマスク10のラウンド部13の厚みt2および上層部15の厚みt1は、第1実施形態と同じであり得る。
The thickness of the resist
また、図4Bを参照して、レジストマスク10は半導体層4の表面上に形成されてもよく、半導体層4側から基板1をエッチングしてもよい。この場合、まず、分割領域3における半導体層4を配線層5に達するまでサイクルエッチング等によりエッチングしてから、上述した第1の配線層エッチング工程の条件を用いて配線層5を基板1の裏面に達するまでエッチングすることにより、基板1を個別の素子チップ1aに分割する。レジストマスク10の非ラウンド部の膜厚は、図4Bに示すように配線層5がエッチングされた時点で非ラウンド部が消失するような膜厚にあらかじめ設定される。その後、第1実施形態で説明したレジストマスクのラウンド部の形状を転写するためのR=1付近のエッチング条件でエッチングすることにより、素子チップ1aの上面側の角部の半導体層4を曲面形状に加工できる。
Further, referring to FIG. 4B, the resist
以上より、本発明の具体的な実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態および変形例の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。 Although the specific embodiment of the present invention and the modification thereof have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, an embodiment of the present invention may be obtained by appropriately combining the contents of individual embodiments and modifications.
また、本実施形態では、加工する板材として基板1を例に説明したが、本発明の適用対象は基板に限定されない。即ち、板材を3次元的に微小加工したいわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)などにも広く適用可能である。
Further, in the present embodiment, the
1 基板(素子チップ)
2 素子領域(第1領域)
2a 縁部(角)
3 分割領域(第2領域)
3a 溝
4 半導体層
5 配線層
10 レジストマスク
11 樹脂層
12 下層部
13 ラウンド部
13a 第1端面
14 非ラウンド部
14a 第3端面
15 上層部
15a 第2端面
20 型
50 プラズマエッチング装置
52 チャンバ
54 アンテナ
56 第1高周波電源部
58 処理室
60 ステージ
62 第2高周波電源部
64 ガス導入口
66 エッチングガス源
68 排気口
70 真空排気部
1 Substrate (element chip)
2 element area (1st area)
2a Edge (corner)
3 division area (second area)
Claims (4)
前記レジストマスクおよび前記板材をプラズマに晒すことにより、前記上層部を残存させつつ前記下層部の前記第1端面を少なくとも部分的に消失させるように前記レジストマスクをエッチングするとともに、前記板材の前記第2領域をエッチングする
ことを含む、板材の加工方法。 A resist mask including a lower layer portion having a first end surface formed of an upwardly convex curved surface and an upper layer portion having a second end surface continuously extending upward from the first end surface covers the first region. Formed on the surface of the plate so as to expose the second region,
By exposing the resist mask and the plate material to plasma, the resist mask is etched so as to leave the upper layer portion and at least partially eliminate the first end surface of the lower layer portion, and the plate material is the first. A method for processing a plate material, including etching two regions.
前記レジストマスクのエッチング量は、前記非ラウンド部の厚み以上かつ前記非ラウンド部と前記ラウンド部の合計の厚み以下である、請求項1に記載の板材の加工方法。 The lower layer portion includes a round portion having the first end surface formed of an upwardly convex curved surface and a non-round portion having a third end surface formed of a flat surface continuously extending downward from the first end surface. Have and
The method for processing a plate material according to claim 1, wherein the etching amount of the resist mask is equal to or greater than the thickness of the non-round portion and equal to or less than the total thickness of the non-round portion and the round portion.
請求項1~3のいずれか1項に記載の方法によって前記基板を個片化して素子チップを製造する、素子チップの製造方法。 The plate material is a substrate and
A method for manufacturing an element chip, which comprises individualizing the substrate by the method according to any one of claims 1 to 3 to manufacture the element chip.
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