JP2005191332A - 半導体装置の製造方法および半導体装置製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウェーハをダイシングする際に発生するバリを容易に低く押さえることができ、それによる電気的な不具合を防止できる半導体装置の製造方法および半導体装置製造装置を提供する。
【解決手段】 スクライブライン領域３の表面にメタルパターン４を形成した半導体ウェーハ１を個々の半導体チップに分割して半導体装置を製造する際に、スクライブライン領域３に切削用回転刃６を押し当てて半導体ウェーハ１を厚み方向に切削し切断する工程と、前記切削用回転刃６により切断された半導体ウェーハ１の切削ライン７にバリ押さえ用回転刃８を押し当ててメタルパターン４より発生したバリ４´を押さえる工程とを行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェーハを個々の半導体チップに分割して半導体装置を製造する半導体装置の製造方法および半導体装置製造装置に関する。

図５に示すように、拡散工程などの半導体ウエハプロセスを終了した半導体ウェーハ１には、半導体チップ領域２に半導体素子を形成するとともに、それぞれの半導体チップ領域２を区分けするスクライブライン領域３にも、マスク合わせ用のマークや、パターンニング寸法管理マーク、プロセスモニター用テストパターン等、拡散工程などに必要なパターン４を形成している。一般にこれらのパターン４はメタルや酸化膜、絶縁膜等で形成している。

半導体ウェーハ１を個々の半導体チップに分割する際には、スクライブライン領域３のパターン４よりも細いブレードでダイシングしており、パターン４は分割後の半導体チップの外周端部に切り残している。ところが、図６に示すように、ダイシング加工によって切り残されるメタルパターン４は反り返り（以下、バリ４´と言う）、このバリ４´に後工程のワイヤボンディングの際にボンディングワイヤが接触したり、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）工程の際にインナーリードが接触していた。そしていずれの場合も、バリ４´を介して隣接端子間ショート不良となったり、また半導体チップの基板と短絡してアース端子との短絡、または電源端子との短絡による不具合が発生していた。５はダイシングテープである。

そこで、ダイシングによって発生するバリ４´とボンディングワイヤやインナーリードとの接触による不具合を防ぐために、様々な対策がとられてきた。例えば、ダイシング前にスクライブライン領域のみが露出するように保護膜をパターニングし、露出したスクライブライン領域のメタルパターンをエッチングによって除去する方法がある（特許文献１参照）。この方法によれば、メタルパターンが存在しない状態でダイシングを行なうため、上記した不具合は起こらない。しかし、保護膜の塗布・露光・現像というパターニング工程とメタルを除去するエッチング工程の追加が必要で、製造工程が複雑になり、大幅なコストアップにも繋がる。
特開平１０−１５４６７０号公報（第２−５頁、図１、２、３）

本発明は上記問題を解決するもので、スクライブライン領域の表面にメタルパターンを形成した半導体ウェーハをダイシングする際に発生するバリを容易に低く押さえることができ、それによる電気的な不具合を防止できる半導体装置の製造方法および半導体装置製造装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、スクライブライン領域の表面にメタルパターンを形成した半導体ウェーハを個々の半導体チップに分割して半導体装置を製造する際に、前記スクライブライン領域に切削用回転刃を押し当てて前記メタルパターンを含む半導体ウェーハを厚み方向に切削し切断する工程と、前記切削用回転刃により切断された半導体ウェーハの切削ラインにバリ押さえ用回転刃を押し当てて前記メタルパターンより発生したバリを押さえる工程とを行なうことを特徴とする。

好ましくは、バリ押さえ用回転刃が半導体ウェーハに与える荷重を一定範囲内に調節する。
また本発明の半導体装置製造装置は、スクライブライン領域の表面にメタルパターンを形成した半導体ウェーハを個々の半導体チップに分割して半導体装置を製造する半導体装置製造装置を、前記スクライブライン領域に押し当てられて前記メタルパターンを含む半導体ウェーハを厚み方向に切削し切断する切削用回転刃と、前記切削用回転刃により切断された半導体ウェーハの切削ラインに押し当てられて前記メタルパターンより発生したバリを押さえるバリ押さえ用回転刃とを備えた構成としたことを特徴とする。

切削用回転刃の厚みよりもバリ押さえ用回転刃の厚みが大きいのが好ましい。
半導体ウェーハからバリ押さえ用回転刃の軸にかかる垂直方向の反発力を計測し、計測結果に基づき、前記バリ押さえ用回転刃が半導体ウェーハに与える荷重を一定範囲内に調節する調節手段を有するのが好ましい。

バリ押さえ用回転刃は、押し当てられた半導体ウェーハの相対移動に伴われて軸廻りに回転自在に設けるのが好ましい。
このバリ押さえ用回転刃は、回転手段により回転される切削用回転刃と同一軸上に設けてもよい。

切削用回転刃のスクライブ方向後方にバリ押さえ用回転刃を配置してもよい。

本発明の半導体装置の製造方法および半導体装置製造装置は、切削用回転刃とバリ押さえ用回転刃とを用いるため、半導体ウェーハのダイシング時にメタルパターンより発生したバリを低く押えることができ、組立工程においてボンディングワイヤがバリと接触したり、あるいはＴＡＢ組立工程においてインナーリードがバリと接触することがなく、それに起因する電気的不具合を防止可能である。バリ押さえ用回転刃が半導体ウェーハに与える垂直方向の荷重を調節する手段を設けることで、ダイシング時の半導体チップの裏面チッピングも抑制できる。総じて、本発明の半導体装置の製造装置は、従来のダイシング装置のブレードを変更するだけで、容易に実現できるため製造コストを上げることなく、品質向上を図るのに有効である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
図１（ａ）において、１は半導体ウェーハ、３はスクライブライン領域、４はメタルパターンを示す。半導体ウェーハ１は、拡散工程などの半導体ウエハプロセスを終了したもので、先に説明した従来のものとほぼ同様の構成を有しており（図５参照）、表面に熱酸化膜、ポリシリコン膜、メタル膜、窒化膜等をパターニングすることにより、半導体チップ領域２に半導体素子を形成するとともに、それぞれの半導体チップ領域２を区分けするスクライブライン領域３にも、マスク合わせ用のマークや、パターンニング寸法管理マーク、プロセスモニター用テストパターン等として用いるメタルパターン４を少なくとも形成している。メタルパターン４はアルミニウムや銅、チタンなどの延性材質からなる。

この半導体ウェーハ１を個々の半導体チップに分割するに当たって、図１（ｂ）に示すように、半導体ウェーハ１の背面にダイシングテープ５を添付し、半導体装置製造装置の切削用回転刃６をスクライブライン領域３の幅方向中央部に押し当てて、半導体ウェーハ１をダイシング方向に沿って移動させることにより、メタルパターン４を含んだ半導体ウェーハ１を深さ方向に切り込む切削加工を行なう。この時にはダイシングテープ５の表面まで切削することにより、半導体ウェーハ１を切断しながら切断片は分離しないようにダイシングテープ５上に保持する。なおこの時に、メタルパターン４の延性特性から、半導体ウェーハ１の表面から垂直上方向に反り返るようにバリ４´が発生する。

そこで、図１（ｃ）に示すように、半導体ウェーハ１の切削ライン７に押さえ用回転刃８を押し当てて、半導体ウェーハ１をダイシング方向に沿って移動させることにより、バリ４´を押さえ、半導体ウェーハ１の表面に沿うように低く塑性変形させる。

バリ押さえ用回転刃８は切削用回転刃６よりも厚みが大きく、メタルパターン４のバリ４´を確実に押さえつけることができるものである。切削用回転刃６とバリ押さえ用回転刃８はともにダイヤモンドやＣＢＮの粒子をボンド材で保持させた環状のダイシングソーであるが、バリ押さえ用回転刃８は必ずしもダイヤモンドもしくはＣＢＮの粒子を配合したものでなくてよい。

ダイシング工程が終了したら、分割された個々の半導体チップ対して、ワイヤボンディングする組立工程、あるいはＴＡＢ（Tape Automated Bonding）工程を行なうことにより、半導体装置を完成させる。その際に、上記したようにバリ４´が低く塑性変形されているので、ボンディングワイヤやインナーリードが接触することで引き起こされる電気的な不具合を防止できる。

切削用回転刃６とバリ押さえ用回転刃８とは、図２に示すように、同一の軸９上に平行なスクライブライン領域３どうしの間隔と同等の間隔で取り付けることができる。この場合、切削用回転刃６はモーター等の動力源などの一定の回転速度を維持する手段によって回転可能に取り付ける一方で、バリ押さえ用回転刃８はベアリング等の軸受け手段などによって、外部から加えられる微細な回転力で（モーターなどの動力源によらず）容易に回転できるように取り付ける。

これにより、切削用回転刃６をスクライブライン領域３に押し当て、かつバリ押さえ用回転刃８を切削ライン７に押し当てた状態で、半導体ウェーハ１をスクライブ方向１０（スクライブライン領域３の長手方向）に沿って１回移動させる間に、切削用回転刃６がスクライブライン領域３を切断するとともに、半導体ウェーハ１から加わる摩擦応力による回転力がかかってバリ押さえ用回転刃８が回転して先のウェーハ移動時に発生したバリ４´を押さえることになり、効率よい処理が可能である。

この時にバリ４´とバリ押さえ用回転刃８との間に発生する摩擦力は、バリ押さえ用回転刃８の回転運動エネルギーとして消費され、バリ４´に加えられることはないため、バリ４´が切削ライン７と平行な方向にさらに長く延ばされたり、引きちぎられて分割後の半導体チップ（半導体チップ領域２に相応する）の上に移動するのを回避できる。また、切削用回転刃６が半導体ウェーハ１を切削・切断する際の半導体ウェーハ１のぐらつきや振動をバリ押さえ用回転刃８で抑制することができ、切断時に半導体ウェーハ１に発生する裏面チッピングを低減することができる。

さらに、バリ押さえ用回転刃８の回転軸部に、図３に示すように、半導体ウェーハ１からかかる垂直方向の反発力を計測するロードセルなどの荷重計測手段１１と、回転軸自体の高さをモーターなどで上下方向に移動させる移動機構１２とを設け、荷重計測手段１１による計測値が予め決めた一定値よりも大きい時にバリ押さえ用回転刃８の回転軸を上方に移動させ、逆に小さい時に下方に移動させるように連動させることで、バリ押さえ用回転刃８が半導体ウェーハ１に与える荷重を一定範囲内に制御できる。それにより、バリ４´を低く塑性変形させる必要最小限の荷重を超える過大な荷重が半導体ウェーハ１にかかるのを防いで、このバリ押さえ工程で半導体チップの欠けが発生するのを抑制できる。

図４に示すように、切削用回転刃６のスクライブ方向１０の後方に加工ラインが一直線になるようにバリ押さえ用回転刃７を配置してもよい。これにより、半導体ウェーハ１を１回移動させる間に切削用回転刃６によってスクライブライン領域３を切断し、それにより発生したバリ４´を直ちにバリ押さえ用回転刃８で押さえることができ、効率よい処理が可能である。

本発明にかかる製造方法および半導体装置製造装置は、ダイシングレーン上に層間絶縁膜やメタル配線膜、表面保護膜などが形成される場合などに適用できる。

本発明の一実施形態における半導体装置製造装置により半導体ウェーハを切断し、切断によって発生したバリを押さえる状態を示す説明図 図１の半導体装置製造装置を構成する切削用回転刃とバリ押さえ用回転刃との配置を示す説明図 バリ押さえ用回転刃８の回転軸部の構成を示す説明図 図１の半導体装置製造装置を構成可能な切削用回転刃とバリ押さえ用回転刃との他の配置を示す説明図 本発明および従来の半導体装置製造装置によって半導体チップに分割される従来よりある半導体ウェーハの平面図 従来法により切断された半導体ウェーハの切断部分の断面図

符号の説明

１・・・半導体ウェーハ
２・・・半導体チップ領域
３・・・スクライブライン領域
４・・・メタルパターン
４´・・バリ
６・・・切削用回転刃
７・・・切削ライン
８・・・バリ押さえ用回転刃

Claims (8)

1. スクライブライン領域の表面にメタルパターンを形成した半導体ウェーハを個々の半導体チップに分割して半導体装置を製造する際に、
   前記スクライブライン領域に切削用回転刃を押し当てて前記メタルパターンを含む半導体ウェーハを厚み方向に切削し切断する工程と、前記切削用回転刃により切断された半導体ウェーハの切削ラインにバリ押さえ用回転刃を押し当てて前記メタルパターンより発生したバリを押さえる工程とを行なう半導体装置の製造方法。
2. バリ押さえ用回転刃が半導体ウェーハに与える荷重を一定範囲内に調節する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. スクライブライン領域の表面にメタルパターンを形成した半導体ウェーハを個々の半導体チップに分割して半導体装置を製造する半導体装置製造装置において、
   前記スクライブライン領域に押し当てられて前記メタルパターンを含む半導体ウェーハを厚み方向に切削し切断する切削用回転刃と、前記切削用回転刃により切断された半導体ウェーハの切削ラインに押し当てられて前記メタルパターンより発生したバリを押さえるバリ押さえ用回転刃とを備えた半導体装置製造装置。
4. 切削用回転刃の厚みよりもバリ押さえ用回転刃の厚みが大きい請求項３記載の半導体装置製造装置。
5. バリ押さえ用回転刃は、押し当てられた半導体ウェーハの相対移動に伴われて軸廻りに回転自在に設けた請求項３記載の半導体装置製造装置。
6. 半導体ウェーハからバリ押さえ用回転刃の軸にかかる垂直方向の反発力を計測し、計測結果に基づき、前記バリ押さえ用回転刃が半導体ウェーハに与える荷重を一定範囲内に調節する調節手段を有した請求項３記載の半導体装置製造装置。
7. 回転手段により回転される切削用回転刃と同一軸上にバリ押さえ用回転刃を設けた請求項５記載の半導体装置製造装置。
8. 切削用回転刃のスクライブ方向後方にバリ押さえ用回転刃を配置した請求項３記載の半導体装置製造装置。

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