JP2007329263A

JP2007329263A - ウエーハの切削方法

Info

Publication number: JP2007329263A
Application number: JP2006158757A
Authority: JP
Inventors: Roisen Ryuu; ロイセンリュウ; Masayoshi Teramoto; 政由志寺本; Reina Oshiryoji; 礼奈押領司
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2007-12-20
Also published as: CN101085541A; TW200805476A

Abstract

【課題】比較的安価で簡単にしてアルミニウムを含むボンディングパッドが腐食せずに洗浄効果を維持してウエーハを個々の半導体チップに分割することができるウエーハの切削方法を提供する。
【解決手段】ボンディングパッドの腐食原因の一因が化学反応に由来している点に着目し、二酸化炭素を混合した１５℃以下の冷たい切削水をウエーハＷに供給しながら切削ブレード２１でウエーハＷの切削処理を行わせることで、アルミニウム溶出の反応速度を遅くさせることによって、ボンディングパッドの腐食を抑制できるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、ボンディングパッドが表面に形成されたウエーハを個々の半導体チップに分割するウエーハの切削方法に関するものである。

ＩＣ，ＬＳＩ，ＣＣＤ等の半導体チップがストリートによって区画され複数形成された半導体ウエーハは、切削ブレードを備えた切削装置によって個々の半導体チップに分割される。

ここで、ストリートの切削時には、切削ブレードが高速で回転しながらウエーハに切り込むことから、ウエーハと切削ブレードとの接触部を冷却するために、接触部に切削水が噴出される。また、切削水は、切削によって生じた切削屑のウエーハへの付着を防止するとともに、付着した切削屑を除去してウエーハの表面を洗浄する役割も果たしている。このような切削水としては、純水を用いると比抵抗値が大きく静電気を生じやすいことから、純水に二酸化炭素（ＣＯ₂）を混入して活性化させることで、半導体ウエーハの表面に切削屑が付着しないように工夫されている。

特開２００２−６４３５２号公報

しかしながら、二酸化炭素が混入され活性化された切削水は、酸性が強く、半導体チップの表面に形成されたボンディングパッド、特に主にアルミニウムで形成されたボンディングパッドを侵食し、アルミニウムがイオン化してボンディングパッドから溶け出す腐食（溶出）を生じ、半導体チップの品質を低下させてしまうという問題がある。

一方、母体金属やボンディングパッドの侵食を抑えるために二酸化炭素の濃度を低く調整した場合には、洗浄効果が不十分となってしまう。

さらに、ボンディングパッド表面に絶縁被膜を形成する化合物を純水に含有させた切削液を使用することで、ボンディングパッドの腐食を抑制する方法もあるが（例えば、特許文献１参照）、高価であり、また、切削液の排出方法や配管や装置の洗浄等のメンテナンスが煩雑になり、実用に適さない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、比較的安価で簡単にしてアルミニウムを含むボンディングパッドが腐食せずに洗浄効果を維持してウエーハを個々の半導体チップに分割することができるウエーハの切削方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るウエーハの切削方法は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切削ブレードを備えた切削手段と、ウエーハに二酸化炭素を混合した切削水を供給する切削水供給手段と、を備える切削装置を用いて、アルミニウムを含むボンディングパッドが表面に形成されたウエーハを個々の半導体チップに分割するウエーハの切削方法であって、二酸化炭素を混合した１５℃以下の切削水をウエーハに供給しながら前記切削ブレードでウエーハを切削するようにしたことを特徴とする。

本発明に係るウエーハの切削方法によれば、ボンディングパッドの腐食原因は明らかではないが、一因として化学反応に由来している点に着目し、二酸化炭素を混合した１５℃以下の冷たい切削水をウエーハに供給しながら切削処理を行わせることで、アルミニウム溶出の反応速度を遅くさせることによって、ボンディングパッドの腐食を抑制することができ、これにより、必要濃度の二酸化炭素を混入した切削水を使用できるので、半導体ウエーハの表面が切削屑によって汚染されることがなく洗浄効果を維持でき、かつ、高価でメンテナンスが煩雑となる切削液を使用する必要がなく、経済的にして簡単に実施できるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態であるウエーハの切削方法について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態のウエーハの切削方法を実施するための切削装置の構成例を示す概略斜視図であり、図２は、本実施の形態に適用されるウエーハの構成例を示す斜視図であり、図３は、切削手段および切削水供給手段の構成例を示す斜視図である。切削装置１０は、搬出入手段１３、搬送手段１４、洗浄手段１５、搬送手段１６とともに、フレームＦと一体となったウエーハＷを保持するチャックテーブル１７と、アライメント用のカメラ１８と、チャックテーブル１７に保持されたウエーハＷを切削する切削手段２０と、ウエーハＷに切削水を供給する切削水供給手段３０と、を備える。

まず、ウエーハＷは、環状のフレームＦに装着された粘着テープＴの表面に貼着されており、粘着テープＴを介して環状のフレームＦに支持された状態でカセット１２に収容される。ウエーハＷは、図２に示すように、表面Ｗａに格子状に形成された複数のストリートＳによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ，ＬＳＩ等の半導体チップ１１が形成されている。このように構成されたウエーハＷは、図１に示すように、環状のフレームＦに装着された粘着テープＴに表面Ｗａを上側にして裏面が貼着される。

搬出入手段１３は、カセット部１２に収納されたウエーハＷを搬送手段１４が搬送可能な載置領域に搬出するとともに、切削処理済みのウエーハＷをカセット部１２に搬入するものである。搬送手段１４は、搬出入手段１３によって載置領域に搬出されたウエーハＷをチャックテーブル１７上に搬送するものである。また、洗浄手段１５は、切削手段２０による処理済みのウエーハＷを洗浄するものである。搬送手段１６は、切削手段２０による処理済みのウエーハＷをチャックテーブル１７上から洗浄手段１５へ搬送するものである。

また、チャックテーブル１７は、図示しない駆動源に連結されて回転可能である。また、チャックテーブル１７は、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による送り機構によってＸ軸方向に移動可能に設けられている。カメラ１８は、チャックテーブル１７に保持されたウエーハＷの表面を撮像するためのものであり、図示しないアライメント部は、カメラ１８によって取得した画像を基に切削すべき領域部分を検出し、切削手段２０による切削動作の位置づけに供する。

切削手段２０は、チャックテーブル１７に保持されたウエーハＷを切削ブレード２１によって切削するもので、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による図示しない切り込み送り機構によってＺ軸方向に昇降移動可能に設けられ、また、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による図示しない割り出し送り機構によってＹ軸方向に移動可能に設けられている。切削ブレード２１は、図３に示すように、スピンドルハウジング２２内において回転可能に支持され、ブレードカバー２３により覆われている。

切削水供給手段３０は、二酸化炭素（ＣＯ₂）を帯電防止剤として混合した１５℃以下の切削水をウエーハＷに供給するためのものであり、純水を蓄えた純水源３１と、定温水供給装置３２と、二酸化炭素供給装置３３と、を備える。純水源３１から供給される純水が全て定温水供給装置３２を通ることにより定温、本実施の形態では１５℃以下の定温、例えば１５℃に維持される。二酸化炭素供給装置３３は、定温水供給装置３２から供給される定温状態の純水中にポンプで一定量の二酸化炭素を送り込むことにより、純水と二酸化炭素とを所定の比率で混合する。また、切削水供給手段３０は、ブレードカバー２３において切削ブレード２１の両側に配設されてウエーハＷと切削ブレード２１との接触部に二酸化炭素が混合された１５℃の冷却用の切削水を供給する切削水供給ノズル３５と、ブレードカバー２３に配設されて切削水供給ノズル３５周辺のウエーハＷ上に向けて二酸化炭素が混合された１５℃の洗浄用の切削水を噴射する噴射ノズル３６と、ブレードカバー２３に形成されて切削水供給ノズル３５や噴射ノズル３６に対する切削水が二酸化炭素供給装置３３から流入するパイプ構造の切削水流入部３７と、を備える。なお、切削水の流量は、切削装置１０に内蔵の図示しない流量コントローラで調整される。

このような切削装置１０を用いるウエーハＷの切削方法において、チャックテーブル１７に吸引保持されたウエーハＷは、チャックテーブル１７がＸ軸方向に移動してカメラ１８の直下に位置づけられ、パターンマッチング等の処理によって切削領域が検出され、切削領域と切削ブレード２１とのＹ軸方向の位置割り出しが行われる。位置割り出し後、チャックテーブル１７がさらにＸ軸方向に移動するとともに、高速回転している切削ブレード２１がＺ軸方向に所定量切り込み送りされてウエーハＷを所望のストリートＳに沿って切削する。

このような切削処理に際して、従来であれば１５℃〜３０℃の切削水をウエーハに供給することで冷却や洗浄を行っているものであるが（特許文献１、段落００１９参照）、本実施の形態では、切削水供給ノズル３５や噴射ノズル３６から二酸化炭素を混合した１５℃以下の切削水をウエーハＷに供給しながら、切削ブレード２１でウエーハＷを切削することで、個々の半導体チップ１１に分割するようにしたものである。すなわち、ボンディングパッドの腐食原因は明らかではないが、一因として化学反応に由来している点に着目し、二酸化炭素を混合した１５℃以下の冷たい切削水をウエーハＷに供給しながら切削処理を行わせることで、アルミニウム溶出の反応速度を遅くさせることによって、ボンディングパッドの腐食を抑制することができるようにしたものである。

以下、本実施の形態のウエーハの切削方法による効果について、実験結果に基づいて検証する。まず、実験条件について説明する。ウエーハ切削の実験条件は、
ウエーハＷ：直径２００ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのシリコンウエーハ
切削ブレード２１：厚さ０．０４ｍｍの電鋳ブレード
切削ブレード２１の回転数：３００００ｒｐｍ
チャックテーブル１７の送り速度：３０ｍｍ／ｓ
切り込み量：上面から５０μｍ
切削方法：デュアルカット方式
切削インデックス：１．５ｍｍ
ウエーハＷ１枚の切削時間：３０分
切削水：純水＋二酸化炭素混合水（比抵抗値０．５ＭΩ・ｃｍ）
とし、切削水の温度を、５℃、１０℃、１５℃、１８℃、２２℃、２５℃、２８℃として、それぞれ１枚ずつ切削加工実験を行ったものである。

このような実験結果について、以下のように評価を行った。まず、切削対象となるウエーハＷに関して、図４中にＰ₁〜Ｐ₅で示す所定の５ヶ所に位置する１つずつの半導体チップ１１を評価確認用に選定し、選定された半導体チップ１１内で図５に示すように１辺にある全てのボンディングパッド１１ａを電子顕微鏡で観察し、溶出が発生している溶出ホール数をカウントしたものである。ボンディングパッド１１ａは、主にアルミニウムで形成されたものである。カウントするボンディングパッド１１ａの電子顕微鏡で撮影した写真を図６−１、図６−２に示す。図６−１は、例えば位置Ｐ₁に存在するボンディングパッド１１ａの切削加工前の表面状態を示す写真であり、腐食は起こっているものの、殆ど小さいものであるため、溶出ホール数としてカウントしない。一方、図６−２は、例えば位置Ｐ₁に存在するボンディングパッド１１ａの切削加工後の表面状態を示す写真であり、写真中に丸で囲んで示すような３μｍ以上の溶出ホールが存在した場合カウントするものとした。

このような評価確認結果を図７に示す。溶出ホールの概算面積は、図５に示すように、３．９ｍｍ×０．０８ｍｍ×５チップ＝１．５６ｍｍ²であるが、ここでは、ボンディングパッド１１ａの単位面積１ｍｍ²当りの溶出ホール個数に換算した結果を示している。図８は、図７に示した評価確認結果をグラフ化して示す図である。評価確認結果によれば、切削水の温度が１５℃を境に溶出ホール個数が大きく変化し、１５℃より高い場合には化学反応が促進されてかなりの溶出ホール個数があるのに対して、１５℃以下の場合には化学反応が抑制されて殆ど０であることが判る。また、図９は、実験結果中、切削水の温度が２９℃、２２℃、１５℃の場合のボンディングパッド１１ａの切削加工後の表面状態を示す電子顕微鏡の写真である。図９中、黒っぽい部分が溶出ホールを示しており、切削水温度が１５℃の場合には溶出ホールが存在しても極めて小さく実用上問題ない欠陥であることが判る。

本実施の形態のウエーハＷの切削方法によれば、二酸化炭素を混合した１５℃以下の冷たい切削水をウエーハＷに供給しながら切削ブレード２１による切削処理を行わせることで、ボンディングバッド１１ａのアルミニウム溶出の反応速度を遅くさせることによって、ボンディングパッド１１ａの腐食を大幅に抑制できることが判る。これにより、所望の比抵抗値となるように必要濃度の二酸化炭素を混入した切削水を使用できるので、ウエーハＷの表面が切削屑によって汚染されることがなく洗浄効果を維持することができる。また、切削水として高価でメンテナンスが煩雑となる切削液を使用する必要がなく、経済的にして簡単に実施することができる。

なお、二酸化炭素を混合した１５℃以下の冷たい切削水は、切削後のウエーハＷの洗浄水として利用することもできる。また、切削が終了しウエーハＷを保持したチャックテーブル１７が非加工領域に退避移動する際に通過するウォーターカーテン用の水として利用することもできる。

本発明の実施の形態のウエーハの切削方法を実施するための切削装置の構成例を示す概略斜視図である。本実施の形態に適用されるウエーハの構成例を示す斜視図である。切削手段および切削水供給手段の構成例を示す斜視図である。ウエーハ上の評価確認用の半導体チップの選定箇所を示す説明図である。ボンディングパッド付近を拡大して示す平面図である。ボンディングパッドの切削加工前の表面状態を示す写真である。ボンディングパッドの切削加工後の表面状態を示す写真である。評価確認結果を示す図である。図７に示した評価確認結果をグラフ化して示す図である。実験結果中、切削水温度２９℃、２２℃、１５℃の場合のボンディングパッドの切削加工後の表面状態を示す電子顕微鏡の写真である。

符号の説明

１１半導体チップ
１１ａボンディングパッド
１７チャックテーブル
２０切削手段
２１切削ブレード
３０切削水供給手段

Claims

ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切削ブレードを備えた切削手段と、ウエーハに二酸化炭素を混合した切削水を供給する切削水供給手段と、を備える切削装置を用いて、アルミニウムを含むボンディングパッドが表面に形成されたウエーハを個々の半導体チップに分割するウエーハの切削方法であって、
二酸化炭素を混合した１５℃以下の切削水をウエーハに供給しながら前記切削ブレードでウエーハを切削するようにしたことを特徴とするウエーハの切削方法。