JP2005129830A - ダイシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粘着シートに貼付されたウェーハに対し、裏面チッピングの低減された良好なダイシングを行うことができるダイシング方法を提供すること。
【解決手段】第１のダイシングブレード１０を用いて、切り残す部分の厚さを５μｍ〜３０μｍの範囲の不完全切断を行い、次に、砥粒の粒度が＃４０００〜＃６０００で、刃厚１０μｍ〜２５μｍの極薄の第２のダイシングブレード１１を用いて、前記切り残し部を完全切断するようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明はダイシング方法に関し、特に半導体装置や電子部品等のウェーハを個々のチップに分割するダイシング方法に関する。

半導体製造工程等において、表面に半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハは、プロービング工程で電気試験が行われた後、ダイシング工程で個々のチップ（ダイ、又はペレットとも言われる）に分割され、次に個々のチップはダイボンディング工程で部品基台にダイボンディングされる。ダイボンディングされた後はワイヤボンディングされ、ワイヤボンディングされた後は、樹脂モールドされて、半導体装置や電子部品等の完成品となる。

プロービング工程の後ウェーハは、図５に示すように、片面に粘着層が形成された厚さ１００μｍ程度の粘着シート（ダイシングシート又はダイシングテープとも呼ばれる）Ｓに裏面を貼り付けられ、剛性のあるリング状のフレームＦにマウントされる。ウェーハＷはこの状態でダイシング工程内、ダイシング工程ダイボンディング工程間、及びダイボンディング工程内を搬送される。

ダイシング工程では、ダイシングブレードと呼ばれる薄型砥石でウェーハＷに研削溝を入れてウェーハをカットするダイシング装置が用いられている。ダイシングブレードは、微細なダイヤモンド砥粒をＮｉで電着したもので、厚さ３０μｍ程度の極薄のものが用いられる。

このダイシングブレードを３０，０００〜６０，０００ｒｐｍで高速回転させてウェーハＷに切込み、ウェーハＷを完全切断（フルカット）する。このときウェーハＷの裏面に貼られた粘着シートＳは、表面から１０μｍ程度しか切り込まれていないので、ウェーハＷは個々のチップＴに切断されてはいるものの、個々のチップＴがバラバラにはならず、チップＴ同士の配列が崩れていないので全体としてウェーハ状態が保たれている。

しかし、このダイシングブレードによる研削加工の場合、ウェーハＷが高脆性材料であるため脆性モード加工となり、ウェーハＷの表面や裏面にチッピングが生じ、このチッピングが分割されたチップＴの性能を低下させる要因になっていた。

一方、ダイシングブレードの一般的な機能向上を図るために、ダイシングブレードの表裏両面に複数の溝を放射状に形成し、加工部への切削水の供給と切粉の排除の改善を狙ったダイシングブレードが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−１８８３０８号公報

ウェーハＷの裏面には、前述のように柔らかい粘着シートが貼付されているため、ウェーハＷの裏面は特にチッピングが発生し易く、また、チップＴが切り離される時はチップＴが振動しやすくなり、余計に裏面チッピングが発生し易かった。

この現象は、チップＴが小さいほど顕著に表れ、機能向上が図られているはずの前出の特許文献１に記載されたダイシングブレードを用いても裏面チッピングを低減することができなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、粘着シートに貼付されたウェーハに対し、裏面チッピングの低減された良好なダイシングを行うことができるダイシング方法を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、ウェーハのダイシング方法であって、第１のダイシングブレードを用い、前記ウェーハの表面側から研削溝を形成して前記ウェーハを不完全切断（第１の加工）し、次に第２のダイシングブレードを用い、前記不完全切断で切り残された部分を研削（第２の加工）することによって、前記ウェーハを完全切断するダイシング方法において、前記第１の加工において切り残す部分の厚さを５μｍ〜３０μｍの範囲としたことを特徴とする。

本発明によれば、第１の加工において切り残された部分の厚さが極めて薄いので、第２の加工における研削負荷が非常に小さい。このため第２のダイシングブレードの切れ味が向上し、刃先のバタツキが抑えられるので裏面チッピングが低減する。また、研削負荷が非常に小さいことから粒度の細かい電鋳ブレードを用いて中速度で加工することができ、ブレード寿命が長いとともに、効率のよい加工ができる。

また本発明は、前記第２のダイシングブレードは、ダイヤモンド砥粒の電鋳ブレードで、砥粒の粒度が＃４０００〜＃６０００であることを付加的要件とし、更に本発明は、前記第２のダイシングブレードの厚さは、前記第１のダイシングブレードの厚さより薄いことを付加的要件としている。

これによれば、第２のダイシングブレードの砥粒の粒度が細かいので裏面チッピングが低減するとともに、電鋳ブレードなのでブレード寿命が延びる。また、第２のダイシングブレードが第１のダイシングブレードによって形成された研削溝の側壁に接触することがなく、第２のダイシングブレードの振動が抑えられるので裏面チッピングがより低減される。

また本発明は、前記第１のダイシングブレードを取り付けるスピンドルと、前記第２のダイシングブレードを取り付けるスピンドルとの２本のスピンドルを有するダイシング装置を用い、前記第２の加工を前記第１の加工に対して僅かな時間差で、又は１ライン或いは複数ライン遅れで、同時に行うことを付加的要件としている。

この付加的要件によれば、ウェーハの表面側の研削溝加工とこの研削溝の底部に行う切断加工とを所定の時間差で同時進行するので、ダイシング時間が大幅に短縮される。

以上説明したように本発明のダイシング方法によれば、第１の加工において切り残された部分の厚さが極めて薄いので、第２の加工における研削負荷が非常に小さく、このため第２のダイシングブレードの切れ味が向上し、刃先のバタツキが抑えられるので裏面チッピングの抑制効果が大きい。

以下添付図面に従って本発明に係るダイシング方法の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。

先ず最初に、本発明に係るダイシング方法で使用するダイシング装置について説明する。図１は、ダイシング装置の外観を示す斜視図である。ダイシング装置１００は、複数のウェーハＷが収納されたカセットを外部装置との間で受渡すロードポート６０と、吸着部５１を有しウェーハＷを装置各部に搬送する搬送手段５０と、ウェーハＷの表面を撮像する撮像手段８１と、加工部２０と、加工後のウェーハＷを洗浄し、乾燥させるスピンナ４０、及び装置各部の動作を制御するコントローラ９０等とから構成されている。

加工部２０には、２本対向して配置され、先端に第１のダイシングブレード１０が取付けられる高周波モータ内臓型のエアーベアリング式スピンドル２２Ａと、第２のダイシングブレード１１が取付けられる高周波モータ内臓型のエアーベアリング式スピンドル２２Ｂとが設けられており、３０，０００ｒｐｍ〜６０，０００ｒｐｍで高速回転されるとともに、互いに独立して図のＹ方向のインデックス送りとＺ方向の切込み送りとがなされる。また、ウェーハＷを吸着載置するワークテーブル２３がＸテーブル３０の移動によって図のＸ方向に研削送りされるように構成されている。

ウェーハＷは、図５に示すように、粘着シートＳを介してフレームＦにマウントされ、ダイシング装置１００に供給される。

図２は、本発明のダイシング方法に用いられる第１のダイシングブレードを表わす側断面図である。第１のダイシングブレード１０は、図２に示すように、アルミニューム（Ａl ）製のフランジ１０Ｂと切断刃１０Ａとから成っている。

切断刃１０Ａは、フランジ１０Ｂの一方の端面にダイヤモンド砥粒を、ニッケル（Ｎi ）を結合材として、電気メッキ技術を用いた電鋳法で固着させたもので、ダイヤモンド砥粒を固着させた後フランジ１０Ｂの鍔部１０Ｃ（図２の２点鎖線で示す部分）をエッチングで取り除くことにより刃部が形成される。

なお、結合材に通常のニッケルよりも軟質の金属を用いることにより、砥粒の自生作用が活発化し切れ味が持続する効果を持たせることができる。

ダイヤモンド砥粒は粒度＃４０００〜＃６０００の細かい砥粒が用いられ、ウェーハ切断時のチッピングを減少させるようになっている。また、切断刃１０Ａ中に占める砥粒の割合を表わす集中度は、ダイヤモンドの重量単位を基準としており、４．４ｃｔ／ｃｍ³ を１００とすることから、体積％の４倍の値となっているが、本実施の形態では６０〜９０とした。

集中度が６０よりも小さいと、砥粒の数が不足して切れ味が低下し、９０よりも大きいと砥粒間に形成されるポケットが小さすぎて切削水の供給と切り粉の排除が悪くなり、同じく切れ味が低下する。本実施の形態では、集中度は６０〜９０が好ましいが、７０〜８０が更に好適である。

切断刃１０Ａの外径は約５０ｍｍで、厚さは３０μｍ〜４０μｍ程度のものがウェーハＷのストリートＫの幅に対応して用いられる。

第２のダイシングブレード１１も、その構造は図２に示した第１のダイシングブレード１０と同じで、アルミニューム（Ａl ）製のフランジと切断刃とから成っている。

第２のダイシングブレード１１の切断刃は、フランジの一方の端面にダイヤモンド砥粒を、ニッケル（Ｎi ）と銅（Ｃｕ）等のニッケルよりも軟質の金属との合金を結合材として、電気メッキ技術を用いた電鋳法で固着させたもので、第１のダイシングブレード１０同様、ダイヤモンド砥粒を固着させた後フランジ鍔部をエッチングで取り除くことにより刃部が形成される。

また、結合材に通常のニッケルよりも軟質の金属を用いているので、砥粒の自生作用が活発化し切れ味が持続する効果がある。

ダイヤモンド砥粒も第１のダイシングブレード１０同様、粒度＃４０００〜＃６０００（好ましくは＃５０００）の細かい砥粒が用いられ、ウェーハ切断時のチッピングを減少させるようになっている。＃４０００より粗いとウェーハＷの裏面チッピングが許容値以上に発生し、＃６０００より細かいと研削負荷が大き過ぎてダイシングできない。また、切断刃中に占める砥粒の割合を表わす集中度も、６０〜９０とした。

集中度が６０よりも小さいと、砥粒の数が不足して切れ味が低下し、９０よりも大きいと砥粒間に形成されるポケットが小さすぎて切削水の供給と切り粉の排除が悪くなり、同じく切れ味が低下する。本実施の形態では、集中度を６０〜９０としたが、７０〜８０が更に好適である。

第２のダイシングブレード１１の切断刃の外径は約５０ｍｍで、厚さは１０μｍ〜２５μｍ程度（好ましくは１５μｍ〜２０μｍ）である。刃厚が１０μｍより薄いと剛性が弱くてすぐに破損してしまい実用的でなく、２５μｍより厚いと、後述するダイシング方法において第１のダイシングブレード１０によって形成された溝の側面に接触する場合があり適さない。

図３は、本発明のダイシング方法に係る実施の形態を説明する概念図である。ダイシング装置１００の対向配置された２本のスピンドル２２Ａ、２２Ｂの内、手前側（図３では左側）のスピンドル２２Ａには第１のダイシングブレード１０が取り付けられ、奥側（図３では右側）のスピンドル２２Ｂには極薄の第２のダイシングブレード１１が取り付けられている。

第１のダイシングブレード１０は、５０，０００〜５５，０００ｒｐｍで回転される。また、極薄の第２のダイシングブレード１１も５０，０００ｒｐｍ〜５５，０００ｒｐｍで回転される。

本発明のダイシング方法では、先ず図３（ａ）に示すように、ウェーハＷの裏面を粘着シートＳに貼付した状態で、ウェーハＷの主表面に形成された複数のパターン面ＰのストリートＫに第１のダイシングブレード１０で研削溝Ｇを形成し、深切り込みのハーフカットを行う。

研削溝Ｇの研削にあたっては、第１のダイシングブレード１０を挟んで設けられた図示しないノズルから研削液を供給しながら、ウェーハＷの表面側から切り込み、不完全切断を行う。研削液としては純水にＣО₂ をバブリングしたものを使用している。

形成された研削溝Ｇは、図３（ｂ）のＡ部に示すようになっている。図４はこのＡ部の拡大図である。同図に示すように、研削溝ＧはウェーハＷの裏面からＤの肉厚だけ切り残してある。この切残し量Ｄは５μｍ〜３０μｍで、好ましくは１０μｍ〜２５μｍであり、更に１５μｍ〜２０μｍがより好適である。この時の研削速度は、ウェーハＷがＳｉの場合は４０ｍｍ／ｓｅｃとした。

なお、切残し量Ｄが５μｍ以下の場合、研削溝Ｇ形成時にウェーハＷの所々に裏面まで達するクラックが生じる。また、切残し量Ｄが３０μｍ以上の場合は、研削溝Ｇ形成に続いて行われる粒度＃５０００の極薄の第２のダイシングブレード１１によるフルカットダイシング時に、研削負荷が大き過ぎ、研削速度を極度に低速にしないとダイシングできず、スループット上から見て実用的でない。

この研削溝Ｇ形成を数ライン行った後、図３（ｂ）に示すように、最初の研削溝Ｇの底を極薄の第２のダイシングブレード１１を用いて、粘着シートＳに１０μｍ程度切り込む形でフルカットダイシング（完全切断）を行う。このフルカットダイシング（完全切断）の研削溝を図４の２点鎖線で示す。この時の研削速度も４０ｍｍ／ｓｅｃとした。

このフルカットダイシング（完全切断）においては、フルカットダイシング（完全切断）に先立って行われる第１のダイシングブレード１０によるハーフカットの切り残し量が５μｍ〜３０μｍ（１５μｍ〜２０μｍがより好適）と極度に少ないため、研削負荷が少なく、ウェーハＷの裏面に発生するチッピングを極力抑えることができる。

また、研削溝Ｇの底を極薄の第２のダイシングブレード１１を用いてフルカットダイシングを行う時は、深い研削溝Ｇに研削水が回り込み易いので研削ポイントへの研削水の供給が良好になり、ウェーハＷの裏面チッピング低減、及び第２のダイシングブレード１１の先端部への粘着シートＳの付着による目詰まり低減等の効果がもたらされる。

また、通常＃５０００の極薄ブレードでＳｉウェーハをダイシングする場合、研削速度は２０ｍｍ／ｓｅｃが最高であるが、第１のダイシングブレード１０によるハーフカットの切残し量Ｄが５μｍ〜３０μｍと極度に少ないので、研削負荷が少なく、研削速度４０ｍｍ／ｓｅｃの中速度でフルカットダイシングすることができる。

また、前述したようにハーフカットの研削溝Ｇ形成とフルカットダイシングとの研削速度が同じため、先行する研削溝Ｇ形成と後に続くフルカットダイシングとを同時に行うことができる。

このように図３（ｃ）に示すように順次研削溝Ｇ形成とフルカットダイシングとが同時進行し、全てのストリートＫの加工が終了すると、ウェーハＷを９０°回転させ、先程のストリートＫと直行するストリートＫの研削溝Ｇ形成とフルカットダイシングとを行う。このようにしてウェーハＷから多数のチップＴ、Ｔ、…が分割される。

このように、第１のダイシングブレード１０を用いて、ウェーハＷを微小切り残しのハーフカットダイシングをし、ハーフカット溝底部の微小切り残し部を高粒度、軟ボンド、極薄の電鋳ブレードである第２のダイシングブレード１１を用いてフルカットすることにより、裏面チッピングが減少し、粘着シートＳによる切断刃１１Ａの目詰まりが防止される。

また、ハーフカットダイシングを微小切り残しで行うため、フルカットダイシング加工とハーフカットダイシング加工との等速加工が可能になり、フルカットダイシングを所定時間遅れでハーフカットダイシングと同時に行うことができ、ダイシング時間の増加を抑制することができる。

なお、前述の実施の形態では、第１のダイシングブレード１０及び第２のダイシングブレード１１はフランジ付タイプで説明したが、本発明はこれに限らず、フランジと一体になっていないワッシャタイプのブレードであってもよい。また、使用砥粒もダイヤモンド砥粒に限らず、ＣＢＮ（キュービック・ ボロン・ナイトライド）砥粒等を用いてもよく、更に電鋳ブレードに限らず、通常のメタルボンドブレードやレジンボンドブレードに適用してもよい。

ダイシング装置を表わす斜視図 第１のダイシングブレードを表わす側断面図 本発明の実施の形態に係るダイシング方法を表わす概念図 加工された研削溝を示す拡大断面図 フレームにマウントされたウェーハを表わす斜視図

符号の説明

１０…第１のダイシングブレード、１１…第２のダイシングブレード、１０Ａ…切断刃、１０Ｂ…フランジ、２２Ａ、２２Ｂ…スピンドル、１００…ダイシング装置、Ｆ…フレーム、Ｇ…研削溝、Ｐ…パターン面、Ｓ…粘着シート、Ｔ…チップ、Ｗ…ウェーハ

Claims (4)

1. ウェーハのダイシング方法であって、第１のダイシングブレードを用い、前記ウェーハの表面側から研削溝を形成して前記ウェーハを不完全切断（第１の加工）し、次に第２のダイシングブレードを用い、前記不完全切断で切り残された部分を研削（第２の加工）することによって、前記ウェーハを完全切断するダイシング方法において、
   前記第１の加工において切り残す部分の厚さを５μｍ〜３０μｍの範囲としたことを特徴とするダイシング方法。
2. 前記第２のダイシングブレードは、ダイヤモンド砥粒の電鋳ブレードで、砥粒の粒度が＃４０００〜＃６０００であることを特徴とする、請求項１に記載のダイシング方法。
3. 前記第２のダイシングブレードの厚さは、前記第１のダイシングブレードの厚さより薄いことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のダイシング方法。
4. 前記第１のダイシングブレードを取り付けるスピンドルと、前記第２のダイシングブレードを取り付けるスピンドルとの２本のスピンドルを有するダイシング装置を用い、
   前記第２の加工を前記第１の加工に対して僅かな時間差で、又は１ライン或いは複数ライン遅れで、同時に行うことを特徴とする、請求項１、２、又は３のうちいずれか１項に記載のダイシング方法。

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