JP2005142399A - ダイシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ストリートにТＥＧが形成されたウェーハに対し、ТＥＧ膜Ｅのめくれや剥れによってウェーハ表面が汚染されることがなく、またТＥＧ膜Ｅの影響によるウェーハ裏面チッピングが生じない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を用いてウェーハＷの表面側から研削溝Ｇ１を形成し、ウェーハＷを不完全切断してТＥＧを完全に取り去り（第１の加工）、次に第２のダイシングブレード１１を用い、不完全切断で切り残された部分に研削溝Ｇ２を形成（第２の加工）することによって、ウェーハＷを完全切断するようにした。
【選択図】 図４

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３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

ところで、近年、表面に多数の半導体装置が形成されたウェーハＷには、各半導体チップ間のダイシングエリア（ストリートと称される）上にТＥＧ(test elementary group) と称されるプロセスおよびデバイスの評価や管理を行うためのテストパターンが形成されたものが多くなってきた。

このТＥＧはストリート上に単層又は多層の薄膜で形成されており、最近の狭ストリート化傾向によりストリート幅いっぱいに形成されるものが多い。

このようなТＥＧ付のウェーハＷをダイシングすると、ТＥＧ膜にめくれや剥れが生じ、剥れた微細なТＥＧ膜が半導体チップ内の回路パターンに付着汚染すると言う問題があった。

図７は、ウェーハＷのストリートＫにダイシング溝Ｇを加工した状態を示す平面図である。ストリートＫに形成されたТＥＧ膜Ｅが切り残されている。この切り残されたТＥＧ膜Ｅは部分的にめくれや剥れが生じている。

このように、ウェーハＷの一方向にダイシング溝を形成した時に切り残されたТＥＧ膜Ｅが、そのダイシング方向と直交する方向にダイシング溝を形成する時に剥れて飛び散り、ウェーハＷの表面を汚染するケースが顕著にみられる。

また、ТＥＧ膜ＥごとウェーハＷを完全切断する時に、ТＥＧ膜Ｅがダイシングブレードの刃先に付着し、ウェーハＷの裏面に発生するチッピングを増大させるという問題もあった。

このダイシング時に発生するТＥＧ膜Ｅのめくれや剥れ、及びウェーハ裏面のチッピングは、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改善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、ストリートにТＥＧが形成されたウェーハに対し、ТＥＧ膜Ｅのめくれや剥れによってウェーハ表面が汚染されることがなく、またТＥＧ膜Ｅの影響によるウェーハ裏面チッピングが生じない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、表面のダイシング領域にテストパターン（ТＥＧと呼称される）が形成されたウェーハのダイシング方法において、第１のダイシングブレードを用いて前記ウェーハの表面側から研削溝を形成し、前記ウェーハを不完全切断して前記ТＥＧを完全に取り去り（第１の加工）、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ことを特徴とする。

本発明によれば、第１の加工によってウェーハのダイシング領域（ストリート）に形成されたТＥＧ膜を根こそぎ取り去り、次に第２の加工によってウェーハを完全切断するので、ТＥＧ膜のめくれや剥れによってウェーハ表面が汚染されることが防止される。また第２の加工ではТＥＧ膜の全く無い部分をカットするので、ウェーハ裏面のチッピングが減少する。

また本発明は、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。これにより、第２の加工時に第２のダイシングブレードが第１の加工によって形成された研削溝の壁面に接触することが防止される。

更に本発明は、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によるТＥＧ膜完全除去加工（第１の加工）と、この研削溝の底部に行う切断加工（第２の加工）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、ウェーハの表面側の研削溝加工によってТＥＧ膜を完全に除去するので、ТＥＧ膜のめくれや剥れによってウェーハ表面が汚染されることが防止される。また、次いで行われるこの研削溝内の完全切断加工は、ТＥＧの全く存在しない部分を研削するので、ТＥＧ膜がダイシングブレードの刃先に付着することに起因するウェーハ裏面チッピングが生じない。

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蔵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蔵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、どちらも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３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、例えばニッケル（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６０μｍ〜９０μｍ程度のもので、ウェーハＷのストリートＫの幅よりも１０μｍ程度マイナスした厚さのものがストリート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 ）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、砥粒の自生作用を活発化させ切れ味を持続させる効果を持たせてもよい。

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、ウェーハ切断時の裏面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２０μｍ〜３０μｍ程度（好ましくは１５μｍ〜２０μｍ）である。刃厚が２０μｍ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、３０μｍより厚いと研削負荷がかかり過ぎ、裏面チッピングが生じやすい。

図４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４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４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４（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回路パターン面Ｐ間のストリートＫに第１のダイシングブレード１０で研削溝Ｇ１を形成し、ストリートＫに形成されたテストパターン（ТＥＧ）のТＥＧ膜Ｅを完全に除去する。

研削溝Ｇ１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。

図５は、ウェーハＷの表面側の一部を拡大した平面図で、研削溝Ｇ１によってストリートＫに形成されたТＥＧ膜Ｅが深さ方向においてのみならず幅方向においても完全に取り去られている状態を表わしている。

即ち、第１のダイシングブレード１０の厚さをストリートＫの幅より１０μｍ程度少ないものを用いることにより、ТＥＧ膜Ｅを切り残すことなく、完全に根こそぎ除去することができる。

この研削溝Ｇ１形成を数ライン行った後、図４（ｂ）に示すように、最初の研削溝Ｇ１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程度切り込む形で研削溝Ｇ２を形成し、フルカットダイシング（完全切断）を行う。

この研削溝Ｇ２形成による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（研削溝Ｇ１形成）によって、ストリートＫに形成されたТＥＧ膜Ｅが完全に除去されているので、ТＥＧ膜Ｅが第２のダイシングブレード１１の刃先に付着することがなく、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Ｇ１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、研削溝Ｇ１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。

形成された研削溝Ｇ１、及び研削溝Ｇ２は、図４（ｃ）のＡ部に示すようになっている。図６はこのＡ部の拡大図である。同図に示すように、研削溝Ｇ１によりストリートＫに形成されているТＥＧ膜Ｅが完全に除去され、研削溝Ｇ１の底部に研削溝Ｇ２が粘着シートＳに１０μｍ程度切り込んだ形で形成され、ウェーハＷが完全切断されている。

このように図４（ｃ）に示すように、順次研削溝Ｇ１形成によるハーフカットダイシングと研削溝Ｇ２形成による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Ｇ１形成と研削溝Ｇ２形成によるフルカットダイシングとを行う。

直行するストリートＫの研削溝Ｇ１形成時には、ストリートＫに形成されているТＥＧ膜Ｅが完全に除去されているので、良好なハーフカットを行うことができる。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、ストリートＫに形成されているТＥＧ膜Ｅを根こそぎ取り去り（第１の加工）、次に第２のダイシングブレード１１を用いてウェーハを完全切断（第２の加工）するので、ТＥＧ膜Ｅのめくれや剥れによってウェーハ表面が汚染されることが防止される。また第２の加工ではТＥＧ膜Ｅの全く無い部分をカットするので、ウェーハ裏面のチッピングが減少する。

また、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ので、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を適用してもよい。

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 フレームにマウントされたウェーハを表わす斜視図 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 ウェーハ表面の部分拡大平面図 加工された研削溝を示す拡大断面図 従来の加工を表わす部分拡大平面図

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、Ｅ…ТＥＧ膜、Ｆ…フレーム、Ｇ１、Ｇ２…研削溝、Ｐ…回路パターン面、Ｓ…粘着シート、Ｔ…チップ、Ｗ…ウェーハ

Claims (3)

1. 表面のダイシング領域にテストパターン（ТＥＧと呼称される）が形成されたウェーハのダイシング方法において、
   第１のダイシングブレードを用いて前記ウェーハの表面側から研削溝を形成し、前記ウェーハを不完全切断して前記ТＥＧを完全に取り去り（第１の加工）、
   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に記載のダイシング方法。
3. 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又は請求項２に記載のダイシング方法。

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