(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィに比べて工程が簡単で経済性に優れるパターン形成方法を提供する。【解決手段】ウェーハの表面側又は裏面側に凹凸を有するパターンを形成するパターン形成方法であって、外的刺激によって硬化する樹脂でウェーハの表面側又は裏面側を被覆する被覆ステップと、被覆ステップを実施した後、パターンに対して凹凸が反転した反転パターンを外周面に有する円筒状のドラムの位置とウェーハの位置とを合わせ、ウェーハを被覆する樹脂に対してドラムを押し当てながら回転させるとともに、樹脂に外的刺激を付与することで、ウェーハの表面側又は裏面側に樹脂でなるパターンを形成するパターン形成ステップと、を含む。【選択図】図４
2019140171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの表面側又は裏面側に凹凸を有するパターンを形成するパターン形成方法であって、
外的刺激によって硬化する樹脂で該ウェーハの該表面側又は該裏面側を被覆する被覆ステップと、
該被覆ステップを実施した後、該パターンに対して凹凸が反転した反転パターンを外周面に有する円筒状のドラムの位置と該ウェーハの位置とを合わせ、該ウェーハを被覆する該樹脂に対して該ドラムを押し当てながら回転させるとともに、該樹脂に該外的刺激を付与することで、該ウェーハの該表面側又は該裏面側に樹脂でなる該パターンを形成するパターン形成ステップと、を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
該ドラムの外周の長さは、該ウェーハの直径より大きく、
該ドラムの外周面には、該反転パターンを表面に備え屈曲できる程度に薄いシリコンウェーハが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
交差する複数の分割予定ラインによって区画された表面側の各領域にそれぞれデバイスを有するウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、
外的刺激によって硬化する樹脂で該ウェーハの表面側又は裏面側を被覆する被覆ステップと、
該被覆ステップを実施した後、該分割予定ラインに対応する凸部が形成されたパターンを外周面に有する円筒状のドラムの位置と該ウェーハの位置とを合わせ、該ウェーハを被覆する該樹脂に対して該ドラムを押し当てながら回転させるとともに、該樹脂に該外的刺激を付与することで、該ウェーハの該表面側又は該裏面側に該分割予定ラインに沿って凹部を有するマスクを形成するマスク形成ステップと、
該マスク形成ステップを実施した後、該マスクを介して該ウェーハにプラズマエッチングを施すプラズマエッチングステップと、を含むことを特徴とするウェーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハに凹凸を有するパターンを形成するパターン形成方法、及びこのパターン形成方法を利用するウェーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の電子機器に組み込まれるデバイスチップを製造する際には、まず、複数の分割予定ライン（ストリート）によって区画されたウェーハの各領域にＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイスを形成する。このウェーハを、例えば、切削装置やレーザー加工装置等を用いて分割予定ラインに沿って切断することで、各デバイスに対応する複数のデバイスチップが得られる。
【０００３】
ところで、上述した切削装置を用いる加工方法では、回転させた切削ブレードでウェーハを粉砕しながら切断するので、デバイスチップに欠け（チッピング）等の破損が発生し易く、抗折強度も低下しがちである。また、複数の分割予定ラインのそれぞれに切削ブレードを切り込ませなくてはならないので、加工の完了までに長い時間を要してしまう。
【０００４】
これに対して、レーザー加工装置を用いる加工方法では、ウェーハを機械的に削り取ることなく切断するので、欠け等の発生を抑制し、抗折強度を高め、切断に要する幅（切り代）も小さく（狭く）できる。しかし、この加工方法では、隣接するデバイスチップの間隔も狭くなるので、搬送等の際にデバイスチップ同士が接触し、欠け等の破損を発生させてしまうことがあった。
【０００５】
近年では、プラズマエッチングを利用してウェーハを分割する加工方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。この加工方法では、プラズマエッチングによってウェーハの全体を一度に加工するので、ウェーハの径が大きくなったり、デバイス（デバイスチップ）のサイズが小さくなったりしても、加工に要する時間は延びずに済む。また、ウェーハを機械的に削り取るわけではないないので、欠け等の発生を抑制し、抗折強度の低下を防ぐことも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１１４８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したプラズマエッチングを利用してウェーハを分割する加工方法では、デバイスチップをプラズマから保護するためのマスクとなるパターンをウェーハの表面側又は裏面側に形成する必要がある。このマスクとなるパターンは、通常、フォトリソグラフィによって形成される。しかしながら、フォトリソグラフィは、様々な設備を要し工程が煩雑であるため、パターンの形成にコストが掛かり易い。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フォトリソグラフィに比べて工程が簡単で経済性に優れるパターン形成方法、及びこのパターン形成方法を利用するウェーハの加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、ウェーハの表面側又は裏面側に凹凸を有するパターンを形成するパターン形成方法であって、外的刺激によって硬化する樹脂で該ウェーハの該表面側又は該裏面側を被覆する被覆ステップと、該被覆ステップを実施した後、該パターンに対して凹凸が反転した反転パターンを外周面に有する円筒状のドラムの位置と該ウェーハの位置とを合わせ、該ウェーハを被覆する該樹脂に対して該ドラムを押し当てながら回転させるとともに、該樹脂に該外的刺激を付与することで、該ウェーハの該表面側又は該裏面側に樹脂でなる該パターンを形成するパターン形成ステップと、を含むパターン形成方法が提供される。
【００１０】
本発明の一態様において、該ドラムの外周の長さは、該ウェーハの直径より大きく、該ドラムの外周面には、該反転パターンを表面に備え屈曲できる程度に薄いシリコンウェーハが設けられていても良い。
【００１１】
本発明の別の一態様によれば、交差する複数の分割予定ラインによって区画された表面側の各領域にそれぞれデバイスを有するウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、外的刺激によって硬化する樹脂で該ウェーハの表面側又は裏面側を被覆する被覆ステップと、該被覆ステップを実施した後、該分割予定ラインに対応する凸部が形成されたパターンを外周面に有する円筒状のドラムの位置と該ウェーハの位置とを合わせ、該ウェーハを被覆する該樹脂に対して該ドラムを押し当てながら回転させるとともに、該樹脂に該外的刺激を付与することで、該ウェーハの該表面側又は該裏面側に該分割予定ラインに沿って凹部を有するマスクを形成するマスク形成ステップと、該マスク形成ステップを実施した後、該マスクを介して該ウェーハにプラズマエッチングを施すプラズマエッチングステップと、を含むウェーハの加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様に係るパターン形成方法によれば、外的刺激によって硬化する樹脂でウェーハの表面側又は裏面側を被覆し、この樹脂に円筒状のドラムを押し当てながら回転させて外的刺激を付与するだけで、樹脂を硬化させて凹凸を有するパターンを形成できる。よって、本発明の一態様に係るパターン形成方法は、フォトリソグラフィに比べて工程が簡単で経済性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ウェーハの構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、被覆ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図２（Ｂ）は、被覆ステップ後のウェーハ等の状態を模式的に示す断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、円筒状のドラムの外観を模式的に示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、反転パターンの一部の領域を拡大した平面図である。
【図４】図４（Ａ）は、パターン形成ステップを模式的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、パターン形成ステップを模式的に示す断面図であり、図４（Ｃ）は、パターンが形成されたウェーハを模式的に示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、プラズマエッチングステップを示す模式図であり、図５（Ｂ）は、プラズマエッチングステップで切断されたウェーハを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態に係るパターン形成方法は、被覆ステップ（図２（Ａ）及び図２（Ｂ）参照）と、パターン形成ステップ（図３（Ａ）、及び図３（Ｂ）、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）と、を含む。
【００１５】
被覆ステップでは、外的刺激によって硬化する樹脂でウェーハの表面側を被覆する。パターン形成ステップでは、ウェーハを被覆する樹脂に、形成したいパターンに対して凹凸が反転した反転パターンを外周面に有する円筒状のドラムを押し当てながら回転させて、この樹脂に外的刺激を付与する。以下、本実施形態に係るパターン形成方法について詳述する。
【００１６】
図１は、本実施形態のパターン形成方法で使用されるウェーハの構成例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、ウェーハ１１は、例えば、シリコン等の半導体材料で円盤状に構成されている。このウェーハ１１の表面１１ａ側は、交差する複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイス１５が形成されている。
【００１７】
なお、本実施形態では、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハ１１を用いるが、ウェーハ１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなるウェーハ１１を用いることもできる。また、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。ウェーハ１１には、デバイス１５が形成されていなくても良い。
【００１８】
本実施形態に係るパターン形成方法では、まず、外的刺激によって硬化する樹脂でウェーハ１１の表面１１ａ側を被覆する被覆ステップを行う。図２（Ａ）は、被覆ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図２（Ｂ）は、被覆ステップ後のウェーハ１１等の状態を模式的に示す断面図である。本実施形態に係る被覆ステップは、例えば、図２（Ａ）に示すスピン塗布装置２で実施される。
【００１９】
スピン塗布装置２は、ウェーハ１１を保持するチャックテーブル４を備えている。チャックテーブル４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。チャックテーブル４の上面は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を吸引、保持する保持面４ａとなっている。
【００２０】
この保持面４ａは、チャックテーブル４の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して吸引源（不図示）に接続されている。吸引源の負圧を保持面４ａに作用させることで、ウェーハ１１をチャックテーブル４で保持できる。チャックテーブル４の上方には、パターンの原料となる液状の樹脂を滴下するノズル６が配置されている。
【００２１】
被覆ステップでは、まず、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側をチャックテーブル４の保持面４ａに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ１１は、表面１１ａ側が上方に露出した状態でチャックテーブル４に保持される。次に、チャックテーブル４を回転させて、ノズル６から液状の樹脂２１を滴下する。これにより、ウェーハ１１の表面１１ａ側に液状の樹脂２１を塗布できる。
【００２２】
本実施形態では、紫外線等の外的刺激によって硬化する液状の樹脂２１が使用される。ただし、この液状の樹脂２１を用いて形成されるパターンをプラズマエッチング用のマスクとする場合には、硬化させた後にプラズマエッチングに対してある程度の耐性を持つ樹脂２１を使用する必要がある。このような樹脂２１としては、例えば、紫外線によって硬化するポリイミドやエポキシ等を挙げることができる。ウェーハ１１の表面１１ａ側が液状の樹脂２１で被覆されると、被覆ステップは終了する。
【００２３】
なお、本実施形態では、スピン塗布装置２を用いるスピンコーティングによって液状の樹脂２１を被覆しているが、スプレーコーティング、ディップコーティング等の他の方法を用いて樹脂２１を被覆することもできる。また、本実施形態では、ウェーハ１１の表面１１ａ側を樹脂２１で被覆しているが、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を樹脂２１で被覆しても良い。この場合には、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にパターンが形成されることになる。
【００２４】
被覆ステップの後には、ウェーハ１１を被覆する樹脂２１に円筒状のドラムを押し当てながら外的刺激を付与することで、ウェーハ１１の表面１１ａに凹凸のあるパターンを形成するパターン形成ステップを行う。図３（Ａ）は、このパターン形成ステップで使用される円筒状のドラム１２の外観を模式的に示す斜視図である。
【００２５】
図３（Ａ）に示すように、ドラム１２は、円筒状に構成された筒状体１４を含む。この筒状体１４は、中心軸に相当する回転軸１４ａの周りに回転できるように構成される。筒状体１４の回転軸１４ａに沿う方向の長さと、外周の長さとは、いずれも、ウェーハ１１の直径よりも長くなっている。また、筒状体１４は、回転軸１４ａに対して垂直な方向に移動できるように、支持構造（不図示）によって支持されている。
【００２６】
筒状体１４の外周面には、ウェーハ１１の表面１１ａに形成されるパターンに対して凹凸を反転させた反転パターン１６が設けられている。図３（Ｂ）は、反転パターン１６の一部の領域Ａを拡大した平面図である。なお、図３（Ｂ）では、反転パターン１６の領域Ａを、その表面側が上に向いた状態で示している。
【００２７】
図３（Ｂ）に示すように、反転パターン１６は、基準面１６ａから外向き（図３では、上向き）に突出した凸状の構造体（凸部）１６ｂを含む。この構造体１６ｂは、例えば、ウェーハ１１の分割予定ライン１３に対応する位置に配置されている。すなわち、ウェーハ１１のデバイス１３に対応する領域には、基準面１６ａと構造体１６ｂとによって区画される空間１６ｃが存在している。
【００２８】
なお、反転パターン１６を含むドラム１２の形成方法に特段の制限はない。例えば、反転パターン１６を表面に備え、屈曲できる程度に薄いシリコンウェーハを筒状体１４の外周面に貼付する方法でドラム１２を形成できる。この場合には、例えば、シリコンウェーハの表面をエッチング等の方法で加工して反転パターン１６を形成すると良い。また、この場合には、筒状体１４の外周面に合わせてウェーハを屈曲できる程度に研削等の方法であらかじめウェーハを薄くしておく。
【００２９】
図４（Ａ）は、パターン形成ステップを模式的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、パターン形成ステップを模式的に示す断面図である。パターン形成ステップでは、まず、ウェーハ１１に対して、円筒状のドラム１２の位置を合わせる。具体的には、ウェーハ１１の分割予定ライン１３に反転パターン１６の構造体１６ｂが重なるように、ドラム１２の位置とウェーハ１１の位置とを調整する。
【００３０】
次に、ウェーハ１１を被覆する樹脂２１に対してドラム１２を押し当てながら回転させる。上述のように、ドラム１２（筒状体１４）の外周面には、構造体１６ｂを含む反転パターン１６が設けられている。よって、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、樹脂２１に対してドラム１２を押し当てながら回転させると、樹脂２１には、構造体１６ｂに対応する凹部２１ａが形成される。
【００３１】
そのため、樹脂２１に円筒状のドラムを押し当てながら、このドラム１２が接触した領域に紫外線等の外的刺激を付与して、この領域の樹脂２１を硬化させることで、硬化後の樹脂に凹凸を形成できる。図４（Ｃ）は、凹凸を有するパターン（マスク）２３が形成されたウェーハ１１を模式的に示す断面図である。図４（Ｃ）に示すように、樹脂２１の全体が硬化され、分割予定ライン１３に対応する領域に凹部２３ａを持つパターン２３が形成されると、パターン形成ステップは終了する。
【００３２】
以上のように、本実施形態に係るパターン形成方法によれば、外的刺激によって硬化する樹脂２１でウェーハ１１の表面１１ａ側を被覆し、この樹脂２１に円筒状のドラム１２を押し当てながら回転させて外的刺激を付与するだけで、樹脂２１を硬化させて凹凸を有するパターン２３を形成できる。よって、本実施形態に係るパターン形成方法は、フォトリソグラフィに比べて工程が簡単で経済性にも優れている。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施形態等の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態に係るパターン形成方法を利用するウェーハの加工方法を用いれば、ウェーハ１１を低コスト且つ簡単に加工できるようになる。具体的には、まず、上述したパターン形成方法によって、ウェーハ１１の表面１１ａ側（又は、裏面１１ｂ側）にマスクとして機能するパターン（マスク）２３を形成する。
【００３４】
すなわち、外的刺激によって硬化する樹脂２１でウェーハ１１の表面１１ａ側（又は、裏面１１ｂ側）を被覆する被覆ステップを行う。また、樹脂２１に円筒状のドラム１２を押し当てながら外的刺激を付与することで、ウェーハ１１の表面１１ａにマスクとして機能するパターン２３を形成するパターン形成ステップ（マスク形成ステップ）を行う。
【００３５】
パターン形成ステップ（マスク形成ステップ）の後には、形成されたパターン２３を介してウェーハ１１にプラズマエッチングを施すプラズマエッチングステップを行う。図５（Ａ）は、プラズマエッチングステップを示す模式図である。プラズマエッチングステップは、例えば、図５（Ａ）に示すプラズマエッチング装置２２を用いて行われる。
【００３６】
プラズマエッチング装置２２は、内部に処理用の空間が形成された真空チャンバ２４を備えている。真空チャンバ２４の側壁には、ウェーハ１１を搬入、搬出するための開口２４ａが形成されている。開口２４ａの外部には、この開口２４ａを覆う大きさのゲート２６が設けられている。
【００３７】
ゲート２６には、開閉機構（不図示）が連結されており、この開閉機構によってゲート２６は開閉される。ゲート２６を開いて開口２４ａを露出させることで、開口２４ａを通じてウェーハ１１を真空チャンバ２４の内部の空間に搬入し、又は、ウェーハ１１を真空チャンバ２４の内部の空間から搬出できる。
【００３８】
真空チャンバ２４の底壁には、排気口２４ｂが形成されている。この排気口２４ｂは、真空ポンプ等の排気ユニット２８に接続されている。真空チャンバ２４の空間内には、下部電極３０が配置されている。下部電極３０は、導電性の材料を用いて円盤状に形成されており、真空チャンバ２４の外部において高周波電源３２に接続されている。
【００３９】
下部電極３０の上面には、静電チャック３４が配置されている。静電チャック３４は、例えば、互いに絶縁された複数の電極３６ａ，３６ｂを備え、各電極３６ａ，３６ｂと被加工物１１との間に発生する電気的な力によってウェーハ１１を吸着、保持する。なお、本実施形態の静電チャック３４は、電極３６ａに直流電源３８ａの正極を接続でき、電極３６ｂに直流電源３８ｂの負極を接続できるように構成されている。
【００４０】
真空チャンバ２４の天井壁には、導電性の材料を用いて円盤状に形成された上部電極４０が絶縁材を介して取り付けられている。上部電極４０の下面側には、複数のガス噴出孔４０ａが形成されており、このガス噴出孔４０ａは、上部電極４０の上面側に設けられたガス供給孔４０ｂ等を介してガス供給源４２に接続されている。これにより、プラズマエッチング用のガスを真空チャンバ２４の空間内に供給できる。この上部電極４０も、真空チャンバ２４の外部において高周波電源４４に接続されている。
【００４１】
プラズマエッチングステップでは、まず、開閉機構によってゲート２６を下降させる。次に、開口２４ａを通じてウェーハ１１を真空チャンバ２４の空間内に搬入し、静電チャック３４に載せる。具体的には、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を静電チャック３４の上面に接触させる。その後、静電チャック３４を作動させれば、被加工物１１は、表面１１ａ側のパターン２３が上方に露出した状態で静電チャック３４に吸着、保持される。
【００４２】
静電チャック３４でウェーハ１１を吸着、保持した後には、パターン２３を介してウェーハ１１にプラズマエッチングを施すことで、分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１１を分割する。具体的には、まず、開閉機構によってゲート２６を上昇させて、真空チャンバ２４の空間を密閉する。
【００４３】
また、排気ユニット２８を作動させて、空間内を減圧する。この状態で、ガス供給源４２からプラズマエッチング用のガスを所定の流量で供給しつつ、高周波電源３２，４４で下部電極３０及び上部電極４０に適切な高周波電力を供給すると、下部電極３０と上部電極４０との間にラジカルやイオン等を含むプラズマが発生する。
【００４４】
これにより、パターン２３で覆われていないウェーハ１１の表面１１ａ側（すなわち、分割予定ライン１３）をプラズマに曝し、ウェーハ１１を加工できる。なお、ガス供給源４２から供給されるプラズマエッチング用のガスは、ウェーハ１１の材質等に応じて適切に選択される。プラズマエッチングは、例えば、分割予定ライン１３に沿って被加工物１１が完全に分割されるまで続けられる。
【００４５】
図５（Ｂ）は、プラズマエッチングステップで分割されたウェーハ１１を模式的に示す断面図である。図５（Ｂ）に示すように、ウェーハ１１が完全に分割され、複数のデバイスチップ１７が形成されると、プラズマエッチングステップは終了する。このプラズマエッチングステップでは、全ての分割予定ライン１３に沿って被加工物１１を一度に加工できるので、分割予定ライン１３の数が多い被加工物１１を分割する場合等には、加工の品質を維持しながら１本の分割予定ライン１３当たりの加工に要する時間を短縮できる。
【００４６】
なお、上記実施形態のパターン形成方法で形成されるパターン２３の凹部２３ａの底には、必ずしも、ウェーハ１１の表面１１ａが露出していなくて良い。上述したウェーハの加工方法に係るプラズマエッチングステップのように、パターン２３にプラズマを曝すことで、凹部２３ａの底に残るパターン２３を除去し、ウェーハ１１の表面１１ａを露出させることができるからである。
【００４７】
また、上記実施形態のパターン形成方法で形成されるパターン２３を、デバイス１５を形成する際のパターニング等に用いても良い。
【００４８】
その他、上記実施形態及び変形例に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【００４９】
１１  ウェーハ
１１ａ  表面
１１ｂ  裏面
１３  分割予定ライン（ストリート）
１５  デバイス
１７  デバイスチップ
２１  樹脂
２１ａ  凹部
２３  パターン（マスク）
２３ａ  凹部
２  スピン塗布装置
４  チャックテーブル
４ａ  保持面
６  ノズル
１２  ドラム
１４  筒状体
１４ａ  回転軸
１６  反転パターン
１６ａ  基準面
１６ｂ  構造体（凸部）
１６ｃ  空間
２２  プラズマエッチング装置
２４  真空チャンバ
２４ａ  開口
２４ｂ  排気口
２６  ゲート
２８  排気ユニット
３０  下部電極
３２  高周波電源
３４  静電チャック
３６ａ，３６ｂ  電極
３８ａ，３８ｂ  直流電源
４０  上部電極
４０ａ  ガス噴出孔
４０ｂ  ガス供給孔
４２  ガス供給源
４４  高周波電源
Ａ  領域
【図１】
2019140171.tif 000003
【図２】
2019140171.tif 000004
【図３】
2019140171.tif 000005
【図４】
2019140171.tif 000006
【図５】
2019140171.tif 000007