JP2003197561A

JP2003197561A - 半導体ウェーハのダイシング方法

Info

Publication number: JP2003197561A
Application number: JP2001391722A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Sekiya; 一馬関家
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】多層配線構造の半導体ウェーハをダイシング
する場合において、積層された絶縁膜の剥がれを防止し
て回路を傷付けないようにする。【解決手段】半導体基板１上に複数の絶縁膜及び配線
層が積層されて形成された多層配線構造の半導体チップ
Ｃが所定幅の複数のストリートＳによって区画された半
導体ウェーハＷをストリートＳに沿って切断して個々の
半導体チップＣに分割する場合において、第一の切削ブ
レード２１を用いてストリートＳの両側部を切削し、積
層された複数の絶縁膜を切断して一対の溝４、５を形成
した後、第二の切削ブレード２１ａを用いて一対の溝
４、５の間を切削して半導体基板１を切断する。半導体
基板１の切断時に生じる第二の切削ブレード２１ａの微
振動は半導体チップＣに伝わらないため、積層部２にお
いて剥がれが生じることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハを
ダイシングして個々の半導体チップに分割する方法に関
し、特に、半導体基板の上に多層配線が形成された半導
体ウェーハをダイシングする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２に示すように、集積回路からなる
チップ領域ＣがストリートＳによって区画されて表面に
複数形成された半導体ウェーハＷは、保持テープＴを介
してフレームＦと一体となった状態で、ダイシング装置
によってすべてのストリートＳを切削ブレードを用いて
ダイシングすることにより回路ごとに個々の半導体チッ
プＣに分割される。

【０００３】通常、半導体ウェーハＷの表面に形成され
たストリートＳの幅Ｌは５０μｍ程である一方、切削ブ
レードの幅は３０μｍ程であるため、ストリートＳの中
央部を切削すれば、切削ブレードの両側に１０μｍ程の
余裕があるため、回路を直接損傷させることはない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
ウェーハＷが、シリコン等からなるの半導体基板上にシ
リコンフッ素化物ガス、酸素ガス、アルゴンガス、カー
ボンオキサイドガス等のガスをプラズマ化して活性化さ
せ、プラズマＣＶＤによって、比誘電率が低く、耐湿
性、耐熱性に優れた極薄の絶縁膜を多段に積層しながら
論理回路等を多層配線した多層配線構造のウェーハの場
合には、切削ブレードの両側に１０μｍ程の幅の余裕を
持って切削しても、切削面においては絶縁層があたかも
パイが剥がれるかのように傷付き、これが原因でチップ
領域の回路も傷付けてしまうという問題が生じている。

【０００５】従って、多層配線構造の半導体ウェーハを
切削する場合においては、積層された絶縁膜の剥がれを
防止して回路を傷付けないようにすることに課題を有し
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の具体的手段として本発明は、半導体基板上に複数の絶
縁膜及び配線層が積層されて形成された多層配線構造の
半導体チップが所定幅の複数のストリートによって区画
された半導体ウェーハを、ストリートに沿って切断して
個々の半導体チップに分割する半導体ウェーハのダイシ
ング方法であって、第一の切削ブレードを用いてストリ
ートの両側部を切削し、積層された複数の絶縁膜を切断
して一対の溝を形成する第一の切削工程と、第二の切削
ブレードを用いて一対の溝の間を切削して半導体基板を
切断する第二の切削工程とから構成される半導体ウェー
ハのダイシング方法を提供する。

【０００７】そしてこの半導体ウェーハのダイシング方
法は、第一の切削ブレードが第二の切削ブレードより薄
く形成されること、第一の切削ブレードは、粒径が２μ
ｍ以下のダイヤモンド砥粒が分散した電鋳ブレードであ
り、第二の切削ブレードは、粒径が２μｍ〜６μｍのダ
イヤモンド砥粒が分散した電鋳ブレードであること、第
一の切削ブレードと第二の切削ブレードとは同一の切削
ブレードにより構成されること、絶縁膜は、カーボンオ
キサイドガスを含む絶縁膜形成ガスをプラズマ化したプ
ラズマＣＶＤ絶縁膜によって形成されることを付加的な
要件とする。

【０００８】このように構成される半導体ウェーハのダ
イシング方法によれば、最初にストリート部分の両側部
の絶縁膜のみを切断して溝を形成し、その後、溝の間を
半導体基板まで切削して切断するように構成したため、
切削抵抗の強い半導体基板を切削する際は、その時に生
じる切削ブレードの微振動がチップ領域に伝わらず、チ
ップ領域の絶縁膜が剥がれるのを防止することができ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態として、図１
に示す多層配線構造の半導体ウェーハＷをダイシングす
る方法について説明する。

【００１０】図１において断面を拡大して示すように、
半導体ウェーハＷは、シリコン等からなる半導体基板１
の上に、チップ領域Ｃにおいて配線層と絶縁層とからな
る積層部２が積層された多層配線構造のウェーハであ
り、その表面は、後に行われるダイシングによって個々
の半導体チップとなる複数のチップ領域Ｃと、各チップ
領域Ｃを区画する複数のストリートＳとから構成され
る。チップ領域Ｃにおける半導体基板１の上部には配線
層と絶縁層とからなる積層部２が形成されているが、ス
トリートＳにおける半導体基板１の上部には一般的に絶
縁層３のみが積層されている。

【００１１】近年、積層部２及び絶縁層３を構成する絶
縁膜は、比誘電率が低く、耐湿性、耐熱性に優れた材質
の極薄の膜であり、例えばカーボンオキサイドガスを含
む絶縁膜形成ガスをプラズマ化したプラズマＣＶＤ絶縁
膜によって形成される。この場合の絶縁膜形成ガスとし
ては、カーボンオキサイドガスの他、シリコンフッ素化
物ガス、酸素ガス、アルゴンガス等が使用される。一
方、積層部２を構成する配線層は、比抵抗率の低い銅等
からなる。

【００１２】このように構成される半導体ウェーハＷ
は、図２に示すように、ダイシングに先だってフレーム
Ｆの裏面に貼着された保持テープＴの粘着面に貼着され
ることにより、保持テープＴを介してフレームＦと一体
となって支持された状態となる。そして、例えば図３に
示すダイシング装置１０を用いてダイシングされて個々
の半導体チップＣに分割され、それぞれの積層部２は個
々の半導体チップＣの一部となる。

【００１３】このダイシング装置１０においては、図２
に示したように保持テープＴを介してフレームＦに支持
された半導体ウェーハＷは、カセット１１に複数収納さ
れる。

【００１４】そして、フレームＦに支持された半導体ウ
ェーハＷは、搬出入手段１２によってカセット１１から
搬出され、仮置き領域１３に載置され、第一の搬送手段
１４に吸着されて第一の搬送手段１４が旋回動すること
によりチャックテーブル１５に搬送されて載置され、吸
引保持される。

【００１５】半導体ウェーハＷは、チャックテーブル１
５に吸引保持されると、チャックテーブル１５がＸ軸方
向に移動してアライメント手段１６の直下に位置付けら
れ、パターンマッチング等の処理によって切削すべきス
トリートが検出された後、更にチャックテーブル１５が
同方向に移動することにより切削領域１７に位置付けら
れる。

【００１６】切削領域１７には切削手段１８が配設され
ている。この切削手段１８は、図４に示すように、スピ
ンドルハウジング１９によって回転可能に支持されたス
ピンドル２０の先端に切削ブレード２１が装着され、フ
ランジ２２及びナット２３によって固定された構成とな
っており、この切削ブレード２１は、粒径が２μｍ程の
ダイヤモンド砥粒を電鋳により固定した厚さが５μｍ〜
１５μｍ程の比較的薄いブレードである。なお、図３に
おいては切削ブレード２１の上部にブレードカバーが取
り付けられているが、図４では図示を省略している。

【００１７】切削手段１８は図３に示したアライメント
手段１６と連動してＹ軸方向に移動可能となっており、
アライメント手段１６によって切削すべきストリートが
検出された時に、自動的に切削ブレード２１と当該切削
すべきストリートとのＹ軸方向の位置合わせがなされ
る。

【００１８】最初に、図５（Ａ）に示すように、５０μ
ｍ程の幅のあるストリートＳを認識してその両端部のＹ
座標値を算出し、一方の端部のわずかに内側に、切削ブ
レード２１のＹ軸方向の位置を合わせる。そして、その
位置合わせがなされた状態でチャックテーブル１５が＋
Ｘ方向に移動すると共に、切削ブレード２１が高速回転
しながら切削手段１８が下降し、当該ストリートの絶縁
層３のみに切り込むことによって、溝４が形成され、ス
トリートＳの絶縁層３の一端側のみが切断される（第一
の切削工程）。このとき、硬質で厚く形成された半導体
基板１と比べて絶縁層３は切削抵抗が少なく、切削ブレ
ード２１に微振動が生じないため、溝４に欠けが生じな
い。

【００１９】次に、図５（Ｂ）に示すように、切削ブレ
ード２１とそのストリートＳのもう一端側のわずかに内
側に切削ブレード２１を位置合わせし、上記と同様に切
削ブレード２１が高速回転しながら切削手段１８が下降
してストリートＳの絶縁層３のみに切り込むことによっ
て、溝５が形成され、ストリートＳの下部の絶縁層３の
２箇所が切断される（第一の切削工程）。このときも上
記と同様に切削ブレード２１に微振動が生じない。

【００２０】次に、図５（Ｃ）に示すように、ストリー
トＳのうち、溝４、５の間の領域の中央部に切削ブレー
ド２１を位置合わせし、絶縁層３のみならず、その下の
半導体基板１も完全に切断する（第二の切削工程）。

【００２１】切削手段１８をＹ軸方向に移動させなが
ら、上記のような３段階の切断を同方向のすべてのスト
リートについて行い、更に図３に示したチャックテーブ
ル１５を９０度回転させて同様に切断することにより、
すべてのストリートＳが縦横に切断されて個々の半導体
チップＣに分割される。

【００２２】従来は一度のみの切削で完全切断していた
ため、切削ブレード２１が硬質で厚く切削抵抗が大きい
半導体基板１に切り込んだ際に切削ブレード２１に微振
動が生じ、絶縁層３に剥がれが生じていた。そして、こ
れが原因でチップ領域Ｃの積層部２も傷付けてしまうこ
とがあった。

【００２３】しかし、図５に示した方法によれば、最初
に絶縁層３のみを切断し、この段階では半導体基板１を
切断しないことで切削ブレード２１に微振動が生じない
ため、溝４、５の側壁に剥がれが生じることはない。

【００２４】そして、ストリートＳの中央部を完全切断
する際には半導体基板１も切断するため、このときには
切削ブレード２１に微振動が生じるが、絶縁層３につい
てはすでに溝４、５によってストリートＳ側とチップ領
域Ｃ側とが分離されているため、切断ブレード２１に微
振動が生じてもそれがチップ領域Ｃの積層部２に伝わる
ことはない。従って、ストリートＳにおける絶縁層３に
剥がれが生じることはあっても、チップ領域Ｃにおける
積層部２に剥がれが生じることはなく、回路が傷付けら
れるおそれもない。

【００２５】なお、図５に示した方法では、第一の切削
工程と第二の切削工程とで同一の切削ブレード２１を使
用したが、第二の切削工程では、第一の切削工程で形成
された溝４と溝５との間隔より小さい範囲で第一の切削
工程で使用した切削ブレードより厚さが厚いタイプのも
の（例えば厚さが３０μｍ〜１００μｍ程度であり、粒
径が２μｍ〜６μｍのダイヤモンド砥粒が電鋳により固
定されたもの）を使用することができる。

【００２６】即ち、図５の場合と同様に、図６（Ａ）、
（Ｂ）に示すように、最初に薄いタイプの切削ブレード
２１を用いてストリートの両端の絶縁層３のみを切断し
て溝４、５を形成した後（第一の切削工程）、切削ブレ
ード２１より厚い切削ブレード２１ａを用いてストリー
トＳの中央部を完全切断することもできる（第二の切削
工程）。

【００２７】この場合も、最初にストリートＳの絶縁層
３のみを切断することにより切削ブレード２１に微振動
が生じないようにして溝４、５を形成した後に、半導体
基板１を厚い切削ブレード２１ａによって切断するた
め、半導体基板１の切断時に切削ブレード２１ａが溝
４、５のチップ領域Ｃ側の側壁４ａ、５ａに接触するこ
とがない。従って、切削ブレード２１ａに微振動が生じ
てもそれがチップ領域Ｃの積層部２に伝わることはない
ため、チップ領域Ｃにおける積層部２に剥がれが生じる
ことはなく、回路が傷付けられるおそれもない。

【００２８】なお、第一の切削工程で用いる切削ブレー
ドを搭載した第一のダイシング装置と、第二の切削工程
で用いる切削ブレードを搭載した第二のダイシング装置
とを別個に用意しておき、第一の切削工程により溝４、
５が切断された半導体ウェーハＷを図３に示したカセッ
ト１１に収納して第二のダイシング装置に搬送し、その
カセット１１に収納された半導体ウェーハＷの半導体基
板１を切断するようにしてもよい。この場合は切削ブレ
ードの交換が不要となるため、生産性を向上させること
ができる。

【００２９】また、図７に示すように、一つのスピンド
ル２０に２つの同一の切削ブレード２１を装着して切削
手段１８ａを構成することにより、図８に示すように、
図５（Ａ）、（Ｂ）では２段階に分けて行った第一の切
削工程を同時に行うこともでき、これによって生産性の
向上を図ることができる。この場合は、両切削ブレード
の間にスペーサを介在させたり、フランジ２２の厚さを
調整したりすることによって両切削ブレード間の間隔を
溝４、５の間隔に合致させる。

【００３０】更に、図９に示すように２つの切削手段１
８ｂ、１８ｃを並列に備えたダイシング装置を用いた場
合には、切削手段１８ｂ、１８ｃに同一の切削ブレード
２１を装着することにより、上記と同様に第一の切削工
程を同時に行うこともできる。

【００３１】図１０に示すように、２つの切削手段１８
ｄ、１８ｅが並列に配設されているタイプのダイシング
装置において、第一の切削工程に用いる切削ブレード２
１を第一の切削手段１８ｄに装着し、第二の切削工程に
用いる切削ブレード２１ａを第二の切削手段１８ｅに装
着した場合は、第一の切削工程と第二の切削工程とを連
動して遂行することができるため、生産性を向上するこ
とができる。

【００３２】また、図１１に示すように、２つの切削手
段１８ｆ、１８ｇが対面して配設されているタイプのダ
イシング装置によれば、第一の切削工程に用いる切削ブ
レード２１を第一の切削手段１８ｆ及び第二の切削手段
１８ｇに装着することにより第一の切削工程を２本のス
トリートについて同時に遂行できる。但し、図１１にお
いては第一の切削手段１８ｆ、第二の切削手段１８ｇを
小さく描いているが、実際にはフランジ２２及びナット
２３の厚さは数ｍｍであるのに比べて、ストリート幅、
ストリート間隔は数十μｍとはるかに小さく、第一の切
削手段１８ｆと第二の切削手段１８ｇとをあまり近づけ
ることができないために、ある程度離れたストリートを
同時に切削することになる。

【００３３】更に、図１１のダイシング装置において、
第一の切削工程に用いる切削ブレード２１を第一の切削
手段１８ｆに装着し、第二の切削工程に用いる切削ブレ
ード２１ａを第二の切削手段１８ｇに装着すれば、第一
の切削手段１８ｆにより第一の切削工程が終了したスト
リートを第二の切削手段１８ｇを用いて第二の切削工程
を遂行することもでき、生産性を向上させることができ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体ウェーハのダイシング方法によれば、最初にストリー
ト部分の両側部の絶縁膜のみを切断して溝を形成し、そ
の後、溝の間を半導体基板まで切削して切断するように
構成したため、切削抵抗の強い半導体基板を切削する際
は、その時に生じる切削ブレードの微振動がチップ領域
に伝わらない。従って、チップ領域の絶縁膜がパイのよ
うに剥がれることがないため、ダイシングにより形成さ
れた個々の半導体チップの品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される半導体ウェーハの一例を示
す断面図である。

【図２】同半導体ウェーハが保持テープを介してフレー
ムと一体となった状態を示す斜視図である。

【図３】本発明の実施に用いるダイシング装置を一例を
示す斜視図である。

【図４】同ダイシング装置を構成する切削手段を示す斜
視図である。

【図５】本発明の手順の第一の例を示す説明図であり、
（Ａ）、（Ｂ）は第一の切削工程を示す説明図であり、
（Ｃ）は第二の切削工程を示す説明図である。

【図６】本発明の手順の第二の例を示す説明図であり、
（Ａ）、（Ｂ）は第一の切削工程を示す説明図であり、
（Ｃ）は第二の切削工程を示す説明図である。

【図７】２つの切削ブレードを備えた切削手段を示す斜
視図である。

【図８】同切削手段を用いて第一の切削工程を遂行する
様子を示す説明図である。

【図９】並列に配設された２つの切削手段を用いて第一
の切削工程を遂行する様子を示す平面図である。

【図１０】並列に配設された２つの切削手段を用いて第
一の切削工程及び第二の切削工程を遂行する様子を示す
平面図である。

【図１１】対面して配設された２つの切削手段を用いて
第一の切削工程を遂行する様子を示す平面図である。

【図１２】保持テープを介してフレームと一体となった
半導体ウェーハを示す平面図である。

【符号の説明】

Ｗ…半導体ウェーハＳ…ストリートＣ…チップ領域（半導体チップ）Ｔ…保持テープＦ…フレーム１…半導体基板２…積層部３…絶縁層４、５…溝１０…ダイシング装置１１…カセット１２…搬出入手段１３…仮置き領域１４…第一の搬送手段１５…チャックテーブル１６…アライメント手段１７…切削領域１８…切削手段１９…スピンドルハウジング２０…スピンドル２１、２１ａ…切削ブレード２２…フランジ２３…ナット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に複数の絶縁膜及び配線層
が積層されて形成された多層配線構造の半導体チップが
所定幅の複数のストリートによって区画された半導体ウ
ェーハを、該ストリートに沿って切断して個々の半導体
チップに分割する半導体ウェーハのダイシング方法であ
って、第一の切削ブレードを用いてストリートの両側部を切削
し、積層された複数の絶縁膜を切断して一対の溝を形成
する第一の切削工程と、第二の切削ブレードを用いて該一対の溝の間を切削して
該半導体基板を切断する第二の切削工程とから構成され
る半導体ウェーハのダイシング方法。
【請求項２】第一の切削ブレードは第二の切削ブレー
ドより薄く形成される請求項１に記載の半導体ウェーハ
のダイシング方法。
【請求項３】第一の切削ブレードは、粒径が２μｍ以
下のダイヤモンド砥粒が分散した電鋳ブレードであり、第二の切削ブレードは、粒径が２μｍ〜６μｍのダイヤ
モンド砥粒が分散した電鋳ブレードである請求項１また
は２に記載の半導体ウェーハのダイシング方法。
【請求項４】第一の切削ブレードと第二の切削ブレー
ドとは同一の切削ブレードにより構成される請求項１に
記載の半導体ウェーハのダイシング方法。
【請求項５】絶縁膜は、カーボンオキサイドガスを含
む絶縁膜形成ガスをプラズマ化したプラズマＣＶＤ絶縁
膜によって形成される請求項１乃至４に記載の半導体ウ
ェーハのダイシング方法。