JP2009076950A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハのダイシングを行う際、ブレードの目詰まりを抑えながら、チッピングのサイズを小さくする。
【解決手段】ウェハ３４を切削する際、粒度が＃３０００以上の砥粒を含み、先端部がＶ字形状のメタルボンドブレード３１を用いて、Ｖ字形状の肩の部分がウェハ３４の表面よりも下側（基板表面からの深さＺ_２）に入り込むようにして切削する。このように加工することにより、切削抵抗が上昇し、ブレードの目詰まりを防止することができる。これにより、ブレードの目詰まりを防止しながら、チッピングのサイズを小さく抑えることができる。
【選択図】図２１

Description

本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、基板上にＳｉＯＣ膜などの低誘電率膜を形成したウェハを、ダイシングブレードにより切断する工程を有する半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造方法において、ウェハ上での製造工程が終了すると、ダイシングブレードなどにより、半導体チップ単位に切断される。近年では、配線間容量低減のため、ウェハ上にはＳｉＯＣなどの低誘電率膜が形成されている。

低誘電率膜は脆弱な膜であるため、低誘電率膜を形成したウェハをダイシングブレードにより切削する場合はクラックが入り易く、ダイシング不良を引き起こすことがある。このため、上記ウェハをダイシングする場合には、レジンボンドブレードもしくはメタルレジンボンドブレード等を用いる技術について、特許文献１に開示されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１９７５６４号公報

レジンブレードの刃面は柔らかいため、ウェハに与えるダメージが小さい。このため、低誘電率膜の剥離やクラック発生を防止し、切削により発生するチッピングのサイズを小さくすることができる。しかし上記ブレードは切削加工時の消耗が大きく、耐久性が低い。このため、治具交換頻度が増加し、製造コストが上昇する。

そこで、レジンブレードよりも寿命の長いメタルボンドブレードを用いて、低誘電率膜の剥離やクラックを抑制する切断方法が検討された（メタルボンドブレードは、ダイヤモンド等の砥粒を金属で結合させた切断ブレードである）。その結果、低誘電率膜の剥離やクラックを抑制するためには、ブレード断面の先端部の形状がＶ字形状で、砥粒の粒径を小さくすることが効果的であることが分かった。

上記ブレードを用いてウェハ表面を切削すると、ブレード表面に切削屑が付着し、ブレードの目詰まりが高い頻度で発生するという問題があった。上記目詰まりが発生すると、ブレードの切削能力が低下する。また、切断面のチッピングのサイズが大きくなり、切削面の品質が低下するという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、低誘電率膜を形成したウェハを切断する際に、ブレードの目詰まりを防いで切削能力の低下を抑制し、切削面の品質の低下を防止することを目的とする。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、
（ａ）ダイシングラインによって区画された複数の半導体チップ領域を有し、
シリコン基板と、
前記シリコン基板の表面に形成された複数のトランジスタと、
前記複数のトランジスタ上に形成されたシリコン酸化膜からなる第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成された多層配線層と、
前記多層配線層間に形成され、前記シリコン酸化膜より低誘電率を有する第２絶縁層であって、その一部が前記スクライブライン上に形成された第２絶縁膜とを含む、半導体ウェハを準備する工程と、
（ｂ）第１の幅を有する第１部分と、前記第１部分と一体に形成された第２部分であって、先端が前記第１の幅より小さい第２の幅を有するように、Ｖ字形状に加工された第２部分を有する第１ブレードと、
先端が前記第１の幅より小さく、前記第２の幅よりも大きい第３の幅を有する第２ブレードとを準備する工程と、
（ｃ）前記ダイシングラインに沿って前記半導体ウェハを前記第１ブレードで切削する第１ダイシング工程であって、前記第１ブレードの前記第１部分が、前記シリコン基板中に達するように前記半導体ウェハを切削し、前記ダイシングラインにおける前記シリコン基板中に、第１の溝を形成する第１ダイシング工程と、
（ｄ）前記第１ダイシング工程後、前記ダイシングラインに沿って前記半導体ウェハを前記第２ブレードで切削する第２ダイシング工程であって、前記第１の溝の底面部を更に切削することによって、前記ダイシングラインにおける前記シリコン基板中に、前記第１の溝より深い第２の溝を形成する第２ダイシング工程とを有することを特徴とする。
本発明のその他の特徴は、以下において詳細に説明する。

本発明によれば、低誘電率膜を形成したウェハを切断する際に、ブレードの目詰まりを防いで切削能力の低下を抑制し、切削面の品質の低下を防止することができる。

シリコン基板上に素子等を形成した後のウェハの斜視図である。 シリコン基板上に素子等を形成した後のウェハの断面図である。 ウェハをダイシングテープに貼り付けた後の断面図である。 ウェハの表面を切削する際の断面図である。 ウェハ表面に形成された溝の断面図である。 ブレードの先端部の断面を示す図である。 ブレードの先端部の形状の定義を示す図である。 ウェハの表面を切削する際の断面図である。 ウェハ表面に形成された溝の断面図である。 ウェハの表面を切削する際の断面図である。 ウェハ表面に形成された溝の断面図である。 Ｖ字形状のブレードを用いてウェハを切削する際の断面図である。 図１２のブレードの透視斜視図である。 フラット形状のブレードを用いてウェハを切削する際の断面図である。 図１４のブレードの透視斜視図である。 ブレードに含まれる砥粒の粒径が大きい場合の断面図である。 ブレードに含まれる砥粒の粒径が小さい場合の断面図である。 砥粒を振り分けるメッシュを示す図である。 Ｖ字形状のブレードの先端部を示す図である。 ウェハへの切り込みが浅い場合のブレードの透視斜視図である。 ウェハへの切り込みが深い場合のブレードの透視斜視図である。 図２０、図２１の断面図である。 ウェハをフルカットする際の断面図である。 ウェハをフルカットした後の断面図である。 ダイシング工程から出荷を行うまでの工程フロー図である。 ダイシングテープを剥離する際の断面図である。 配線基板の平面図である。 配線基板の断面図である。 配線基板上にダイボンドフィルムを貼付した後の断面図である。 配線基板上に半導体チップをワイヤボンドした後の断面図である。 半導体チップを封止樹脂した後の断面図である。 完成した半導体装置の断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明を簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
本発明の半導体装置の製造方法について説明する。ここでは、シリコン基板上にトランジスタなどの素子、配線、絶縁膜を形成したウェハを、ダイシングにより半導体チップ状に切断する例について説明する。

シリコン基板上にトランジスタなどの素子、配線、絶縁膜を形成した後のウェハの斜視図を図１に、断面図を図２に示す。ウェハの厚さは図示しないウェハ裏面のバックグラインド工程によって、２５０μｍ程度の厚さまで裏面研磨される。裏面研磨の方法としては、機械的手段や、化学的手段、及び機械的手段と化学的手段を併用する場合などが適宜選択可能である。シリコン基板１上にデバイス領域Ａ１、Ａ２が形成され、これらの領域が隣接している。また、これらの領域の間には、後の工程でウェハの切断部分となるダイシングラインＡが設けられている。本実施の形態における、ダイシングラインの幅は、ウェハ上のボンディングパッドや、トランジスタなどの能動素子を形成した領域と、外側の領域との間に形成されるガードリング間の距離Ａとして規定され、本実施の形態においては１８０μｍとなっている。半導体チップ表面の表面保護膜１１は、窒化シリコン膜やポリイミド膜などからなり、ダイシングブレードによって切断される部分にかからないように、ダイシング領域に開口が形成されている。表面保護膜１１の開口の幅Ｂは、本実施の形態においては１４０μｍである。ガードリングは、チップ内配線と同層の導電体膜を積層する事によって形成され、ダイシング後の半導体チップ側面に露出する層間絶縁膜を介して、製品として機能する部分の内部に水分が侵入するのを最小限に抑える効果がある。また、ガードリングはチップ上電極の外側に沿って、製品として機能する能動素子が形成された領域を取り囲むようにレイアウトされている。ガードリングが切れ目無く取り囲む形状とすることにより、水分の侵入をより確実に防ぐことができる。後に説明するように、切断に使用するダイシングブレードの幅は１００μｍである。また、半導体チップ主面上には、ワイヤボンディングやフリップチップ接続の際に電極として使用するＡｌ配線２０が露出している。ダイシング工程時に、ダイシングブレードは最大±２．５μｍ程度位置ずれを起こす場合がある。このような構成において、ダイシング工程時のチッピングが４０μｍより大きくなると、ガードリングを損傷するため、製品として機能する領域への水分の侵入経路が形成され、製品の信頼性が著しく低下する。また、チッピングが更に大きくなると、製品として機能する配線などを損傷するため、半導体チップ自体が損傷によって機能しなくなる可能性もある。そこで、ダイシング工程時のチッピングは、製造ばらつきなども考慮したうえで、チップ切断面からガードリングまでの距離の半分以下に抑えることが好ましい。また、本実施の形態においては、ダイシングブレードの位置ずれなども考慮し、チッピングの大きさが最大でも１５μｍ以下となっていれば、製品の信頼性を確保することができる。

図２に示すように、シリコン基板１上には、素子分離２、ソース／ドレイン３、トランジスタのゲート４が設けられている。これらの上に、絶縁膜５〜１０が形成され、その上に表面保護膜１１が形成されている。絶縁膜７、９はＳｉＯＣ膜などの低誘電率膜であり、比誘電率は３程度である。その他の絶縁膜は、シリコン酸化膜などである。絶縁膜６〜１０の中には、銅配線１４、１６、１８が埋め込まれている。また、銅配線１８の上には、Al配線２０が設けられている。

上述した低誘電率膜としては、ＳｉＯＣ膜のほか、ＳｉＯＦ膜、ＳｉＬＫ膜、ＳｉＣＮ膜、メチル基を含有するＳｉＯ_２膜、ＭＳＱ（Methyl Silses Quioxane）等が含まれる。これらの低誘電率膜は、いずれもＳｉＯ_２膜（比誘電率３．９〜４程度）よりも比誘電率の低い膜である。

低誘電率膜は一般的にＳｉＯ_２膜に比較して密度が低く、また、膜の種類によっては、多孔質形状となっており空孔率が高いため膜自体が脆弱であり、構造的に弱く、ＳｉＯ_２膜との界面の接着力が弱い。このため、低誘電率膜がウェハ上に形成されている場合、ダイシングを行う際にクラックやチッピングが発生しやすい。

ダイシングラインＡ内には、最上層のＡｌ配線２０と、Ａｌ配線２０の下層に接続する複数層の銅配線１４、１６、１８が形成される。最下層の銅配線１４と、トランジスタの半導体領域との間には、Ｗ（タングステン）などからなるプラグ１３が設けられ、最下層の銅配線１４と、半導体基板上に形成された半導体領域とを相互に接続している。これらの銅配線１４、１６、１８、Ａｌ配線２０、プラグ１３により、電気テストを行うためのＴＥＧ（Test Element Group）パターンが構成されている。

次に、図３に示すように、ウェハ３４を、ダイシングテープ３８に貼り付ける。ダイシングテープ３８の周囲は、金属製の枠体３９によって保持されている。次に、図１に示したウェハの表面を切削する際の断面図を図４に示す。この図では、ダイシングラインＡ（図２参照）の表面が、メタルボンドブレードにより切断されている状態を示している。また、図４の工程によって切断された結果、半導体ウェハの表面には、図５に示す溝がダイシングエリアに沿って形成される。

ここで、上記メタルボンドブレードについて説明する。ここで用いるメタルボンドブレードは円盤状であり、中心軸の周りに回転させて円周部分を被加工面に接触させて切削加工を行う。このブレードの円周部分付近の断面を図６に示す。図６に示すように、メタルボンドブレード２１は、先端部がＶ字形状である（以下、「先端部」とは、ブレード断面の先端部を指すものとする）。このメタルボンドブレードは、ダイヤモンド等の砥粒２６を、Ｎｉ等の金属２７を主結合剤として結合させたものである。上記結合剤としては、ブレードの耐摩耗性を確保するために、レジンが含まれていない物を使用することが好ましい。本実施の形態においては、電解めっきによって電着製造されるＮｉをボンド材として、ダイヤモンド砥粒２６を結合させたＮｉ電鋳メタルボンドブレードを使用する。但し、砥粒２６には、レジンが含まれたものであっても良い。

メタルボンドブレードのように砥粒を含むブレードでは、砥粒が加工に寄与する。つまり、切削加工中に結合剤（金属）を磨耗させて新たな砥粒を露出（自生発刃）させながら、ウェハの表面を加工する。メタルボンドブレードは、結合剤にレジンを大量に含むブレードと比較して結合剤の消耗が小さく、耐久性が高いという利点を有している。このため、ブレードの治具交換頻度を減少させることができる。これにより、生産性を向上させ、製造コストを減少させることができる。

ここで、ブレードの先端部の形状の定義について、図７を参照して説明する。ブレードの幅をＷ_０とする。ブレード使用前に先端部が尖った形状（ａ）である場合、切削加工により先端部が磨耗し、幅がＷ_１の平坦面、曲率Ｒ_１の面取り部が形成された形状（ｂ）となる。このとき、Ｗ_１≦０．４Ｗ_０の関係を満たす場合に、先端部がＶ字形状であると定義する。すなわち、ブレードの進行方向に垂直な断面の先端部の平坦面の幅（Ｗ_１）が、ブレード幅（Ｗ_０）の４０％以下であるとき、ブレードの先端部がＶ字形状であると定義する。例えば、Ｗ_０＝１００μｍの場合、Ｗ_１≦４０μｍであるとき、先端部はＶ字形状である。すなわち、先端部がＶ字形状であるブレードの定義として、先端部に平坦部が全くない、完全な先端Ｖ字形状や、先端半円形状のブレードだけでなく、ブレード幅に対して４０％以下の平坦部を持つ多角形状や、曲面と平面を組み合わせた形状などを適宜含む物である。また、先端部に平坦面が形成される場合だけでなく、摩耗状態によっては凹み面となる場合もあるが、この場合は、平坦面及び凹み面を合わせた部分の幅をＷ_１とする。先端部がＶ字形状のブレードについて、半導体ウェハの切断により摩耗が進行した場合に、図８の様な形状に変化する場合がある。図８のブレードによって切断した結果、図９の形状の溝が半導体ウェハに形成される。このような場合でも、平坦面、あるいは、平坦面と凹み面を併せた領域Ｇが、ブレードの幅の４０％以下であれば、良好な切断状態が保たれる。また、平坦面の両側に形成される曲面領域については、特に限定する物ではないが、平坦面からの傾きがある程度以上形成されているのが好ましい。特に、ブレードの側面から、厚さの３０％の距離Ｅ内側の部分での、先端部の長さＦが、距離Ｅ以上の大きさになっていると、曲面領域、あるいは面取り領域の面の傾斜が十分に確保されるため、切断状態が比較的良好に保たれる。

また、図７に示すように、ブレード使用前に、先端部が矩形の形状（ｃ）である場合、切削加工により先端部が磨耗し、平坦面の幅はＷ_２となり、曲率Ｒ_２の面取り部が形成された形状（ｄ）となる。このとき、Ｗ_２＞０．４Ｗ_０の関係を満たす場合に、先端部がフラットな形状である（Ｖ字形状でない）と定義する。例えば、Ｗ_０＝１００μｍ、Ｗ_１＝６０μｍであるとき、先端部はフラットな形状である。先端部が矩形のブレードについて、半導体ウェハの切断によって摩耗が進んだ場合に、図１０のような形状に変化する場合がある。また、図１０のブレードによって切断した結果、半導体ウェハには図１１の形状の溝が半導体ウェハに形成される。先端部が矩形のブレードについては、摩耗が進んでも先端部の平坦部及び凹部の幅はかなり大きなままである。また、矩形のブレードについては、元の平坦部の幅が広いことによって、摩耗が進むに従って、先端部に凹部が形成される傾向にある。先端部の平坦部及び凹部を併せた領域の幅が、ブレード厚さの４０％以上を占める形状のブレードによって、低誘電率膜による層間絶縁膜が形成された半導体ウェハを切断した場合には、図１１に示すように、低誘電率膜の界面を起因するチッピング１２や剥離１５などが発生する可能性が高くなる。大きなサイズのチッピングや層内剥離が発生すると、ガードリングの損傷によって、半導体装置の信頼性が著しく損なわれる、または、製品領域内の配線の損傷によって、半導体装置そのものが機能しなくなるといった問題を発生する原因となる。

次に、ブレードの先端部の形状と、加工性との関係について説明する。ブレードの先端部がＶ字形状である場合、ウェハ表面を切削加工する際の断面図を図１２に示す。ウェハの表面は、ブレードのＶ字形状の部分により切削され、被加工部はＶ字形状の溝２８となる。このため、切削加工中の溝２８での排水性や、切り粉の排出性は良好である。

図１２のブレード３１の透視斜視図を図１３に示す。ブレード３１は、その中心軸（図示しない）のまわりに回転しながら矢印２９の方向に進み、ウェハ表面を切削加工する。このとき、ブレード３１の先端部がＶ字形状であるため、ウェハ表面の被加工部の先端部分３２は、ウェハの表面側から見てＶ字形状となる。このため、被加工部の起点が切断エッジ部３０から離れている。従って、切断エッジ部３０がブレード３１から受ける衝撃を小さくすることができる。

ブレードの先端部がフラットな形状である場合、ウェハ表面を切削加工する際の被加工部の断面図を図１４に示す。被加工部の断面は、Ｕ字形状の溝となる。ウェハが加工される際には、切削屑が溝の肩部２８ａに溜まり、排出されにくい。このため、溝部の排水性、切削時の切り粉の排出性は、先端部がＶ字形状の場合と比較して悪くなる。

図１４のブレード３１の透視斜視図を図１５に示す。ブレード３１の先端部がフラットな形状であるため、ウェハ表面の被加工部の先端部分３２は線状となる。このため、被加工部分の起点は、切断エッジ部３０と接触する。従って、切断エッジ部３０がブレード２１から受ける衝撃は、先端部がＶ字形状である場合と比較して大きくなる。

ブレードの先端部がＶ字形状である場合は、先端部分３２の加工に寄与する長さは、図１３に示すようにＬ_１の２倍であり、ブレードの幅よりも長くなる。これに対してブレードの先端部がフラットである場合は、先端部分３２の加工に寄与する長さＬ_２は、図１５に示すように、ブレードの幅と同等の長さとなる。

このため、ブレードの先端部がＶ字形状である場合、フラットな形状である場合と比較して、ブレードの加工に寄与する部分の面積が大きくなる。これにより、砥粒１個あたりの加工に寄与する仕事が減少し、切削抵抗を小さくすることができる。従って、ブレードの先端部をＶ字形状とすることにより、ウェハの加工を行う際に発生するチッピングのサイズを小さく抑えることができる。

次に、ブレードに含まれる砥粒の粒径と加工性との関係について説明する。砥粒の粒径がｄ_１、ｄ_２（ｄ_１＞ｄ_２）である場合、ウェハの表面を切削加工する際の被加工部の断面図をそれぞれ図１６、図１７に示す。ブレードが回転し、砥粒がウェハの表面に接触することにより、ウェハの表面が切削加工される。このとき、図１６の場合（砥粒２６の粒径＝ｄ_１）と比較して、図１７の場合（砥粒２６の粒径＝ｄ_２）の方が、ウェハに与える衝撃が小さくなる。従って、砥粒の粒径を小さくすることにより、ウェハの加工を行う際に発生するチッピングのサイズを小さく抑えることができる。

上述した砥粒の粒径は、粒度が＃３０００以上（図１８に示す１インチあたりの網目の数が３０００以上のメッシュ３３により振り分けられる砥粒であり、粒度の数値が大きい程、最大粒径が小さい）のものであることが好ましい。上記粒径とすることにより、メタルボンドブレードを用いてウェハを加工する際、チッピングのサイズを小さく抑えることができる。

以上のことから、メタルボンドブレードでウェハを切削加工する際に、ウェハの切断面に発生するチッピングを小さく抑えるためには、ブレードの先端部がＶ字形状で、砥粒の粒径が小さい（粒度＃３０００以上）メタルボンドブレードを用いることが好ましい。

上述したように、先端部がＶ字形状のメタルボンドブレードを用いて図１２に示すように切削を行った場合は、溝２８での切り粉の排出性が良い。そのため、加工時の切削抵抗が低く、ブレードの自生発刃が起きにくい。また、砥粒の粒径を小さくすると、砥粒の粒径が切削屑と同等の大きさになり、隣接する砥粒間に切削屑が詰まりやすくなる。すなわち、目詰まりが発生しやすくなる。特に、粒度が＃３０００以上の砥粒を含み、先端部がＶ字形状のメタルボンドブレードを用いて図１２に示したような加工を行う際には、砥粒の目詰まりの発生が顕著となる。

また一般に、低誘電率膜を切削加工する際には、低誘電率膜に目詰まりしやすい物質が含まれているため、目詰まりが発生しやすくなる。さらに、図２に示したダイシングラインＡのＴＥＧパターンには、銅配線が存在する。銅は延性、展性が高いため、目詰まりの原因になりやすい。

上記目詰まりを抑制するため、本実施の形態では、粒度が＃３０００以上の砥粒を含み、先端部がＶ字形状のメタルボンドブレードを用いて、ウェハ表面から内部へのブレードの切り込み深さをＶ字形状の肩の部分よりも深くするようにした。以下、その方法について説明する。

ここで、図１９に示すように、上記Ｖ字形状のブレード（第１ブレード）の幅をＷ_０、ブレードのＶ字の肩部から先端部までの深さをＺ_０とする。ウェハ表面の切削加工を行う際、ウェハ表面へのブレードの切り込み深さをＺ_０よりも浅くした場合の斜視図を図２０に示す。また、上記切り込み深さをＺ_０よりも深くした場合の斜視図を図２１に示す。

図２０に示すように、ブレード３１は、ウェハ３４の表面へのブレードの切り込み深さをＺ_１（Ｚ_１＜Ｚ_０）として、Ｒ３１の向きに回転しながら、２９の向きに進行する。ウェハ３４の上面側からみた場合、溝は３４ａを頂点としてブレードの進行方向２９と反対向きにＶ字状に広がっている。このとき、ブレード３１の中心軸を通る直線Ａと被加工面との交点を原点とすると、進行方向２９に向かって０〜Ｘ_１の範囲で切削加工が行われる。

図２１に示すように、ブレード３１は、ウェハ３４表面へのブレードの切り込み深さをＺ_２（Ｚ_２＞Ｚ_０）として、Ｒ_３１の向きに回転しながら、２９の向きに進行する。ウェハ３４の上面からみた場合、溝は３４ａを頂点としてブレードの進行方向２９と反対向きにＶ字状に広がり、さらにこのＶ字状の溝はブレードの幅Ｗ_０でブレードの進行方向と反対方向に続いている。このとき、進行方向３４に向かって０〜Ｘ_２の範囲で切削加工が行われる。この切削加工が行われる範囲は、ウェハ３４表面への切り込み深さが深いほど増加する。ここではＺ_１＜Ｚ_０＜Ｚ_２の関係より、Ｘ_１＜Ｘ_２となっている。すなわち、ブレード３１の切り込み深さをＺ_１からＺ_２に深くしてＶ字形状の肩の部分をウェハ３４の表面よりも内部側に入り込ませて、ブレード３１が切削加工する範囲を０〜Ｘ_１から０〜Ｘ_２に増加させるようにした。

図２０、図２１の直線Ａを通り、ブレード進行方向に垂直な方向のウェハの断面を図２２に示す。ブレード３１のウェハ表面への切り込み深さをＺ_１からＺ_２に深くすることにより、溝の断面形状は、Ｖ字溝部３５、ウェハの表面に垂直な側面３６、およびこれらを接続する肩部３７を有する形状となる。

溝の断面を上記形状とすることにより、切削加工時の切削屑を肩部３７に留まり易くさせ、図２０の場合よりも切削抵抗を増加させることができる。これにより自生発刃を促進させ、目詰まりの発生を抑制することができる。ブレードの先端部分の面取り部や曲面部と、切断溝の底面との界面においては、切削屑に対する排斥作用が大きいが、ブレードの側面と、切削溝の側面の界面においては、切削屑に対する排斥作用が比較的小さくなる。従って、切削によって発生した切削屑がＶ字溝部３５の底部に十分留まる。切削屑が溝内に留まることにより、ブレードの加工に寄与する部分、すなわち本実施の形態においては、ブレードのＶ字形状の先端部に対する切削抵抗が増加する。従って、粒度が＃３０００以上の砥粒を含み、先端部がＶ字形状のメタルボンドブレードを用いた場合でも、自生発刃を促進させ、目詰まりの発生を抑制することができる。

次に、図２に示したウェハ（厚さ約２５０μｍ）のウェハを２段階の切削加工により切断する例について説明する。例えば、図６に示したメタルボンドブレード２１（第１ブレード）を用いて、図２１に示したＺ_２の深さを２００μｍ以上として、ウェハの表面を切削加工する。このとき、この切削加工により形成される溝がウェハを貫通しないようにする。すなわち、ウェハの表面に溝を形成するハーフカットを行う。

上記第１ブレードとしては、ニッケル電鋳ブレード（メタルボンドブレード）を用い、砥粒の粒度を＃３０００〜３５００とする。また、ブレードの幅は７０〜１１０μｍ、ブレードの回転速度は３００００〜３５０００ｒｐｍ、ブレードの進行速度は５０ｍｍ／ｓｅｃ程度として、ブレードの先端部をウェハの表面に９０度の角度で接触させ、切削加工を行う。

上述した切り込み深さＺ_２、粒度、先端部形状を下記条件としてウェハ表面の研削加工を行い、発生したチッピングのサイズを評価した結果を表１に示す。チッピングのサイズは、切削加工後のウェハを上面から見た場合、加工端部から発生した欠け、及び表層膜の剥がれた部分（チッピング）の平均サイズと定義する。チッピングサイズは小さい程良好であり、１０μｍ未満であることが好ましい。

表１のサンプル１、２を比較すると、ブレードの先端部がフラット形状で、深さＺ_２を１００μｍとして切削した場合、砥粒の粒度を大きくする（砥粒の粒径を小さくする）ことにより、チッピングサイズは小さくなる傾向があることが分かる。また、サンプル３、４の比較により、ブレードの先端部がＶ字形状で、深さＺ_２を１００μｍとして切削した場合も、砥粒の粒度を大きくするとチッピングのサイズは小さくなることが分かる。従って、砥粒の粒度を大きくする（砥粒の粒径を小さくする）ことにより、チッピングサイズを小さくすることができる。粒度の小さいブレードや、先端がフラットな形状のブレードにおいては、大きなチッピングが発生するだけでなく、チッピングが発生した部分から、低誘電率膜の界面を起点として、チッピングの数倍の大きさの界面剥離がチップ内部に向かって進行する場合もある。

表１のサンプル１、３を比較すると、深さＺ_２を１００μｍ、砥粒の粒度を＃２０００として切削した場合、ブレードの先端部をフラット形状からＶ字形状とすることにより、チッピングサイズは小さくなる傾向があることが分かる。また、サンプル２、４の比較により、深さＺ_２が１００μｍ、砥粒の粒度が＃３０００〜３５００の場合も、ブレードの先端部をフラット形状からＶ字形状とすることにより、チッピングサイズは小さくなる傾向があることが分かる。従って、ブレードの先端形状をフラットからＶ字型とすることにより、チッピングサイズを小さくすることができる。

表１のサンプル１〜４の中では、砥粒の粒度が＃３０００〜３５００、ブレードの先端部をＶ字形状としたサンプル４の切断初期におけるチッピングが最も小さい。しかし、サンプル４では、切削加工中に目詰まりが発生し、次第にチッピングサイズが大きくなる傾向にあった。例えば、切断初期におけるチッピングが５μmであったものが、直径３０センチのウェハを一度切断するだけで、切断後期においては目詰まりが進行し、チッピングの大きさが１００μm以上にまで大型化する場合がある。これに対して砥粒の粒度、先端部の形状がサンプル４と同じで、深さＺ_２を２００μｍに深くしたサンプル５（本発明）では、切断初期におけるチッピングのサイズをサンプル４と同等に小さくでき、かつ、切削加工中の目詰まりの発生を効果的に抑制できるため、切断性能の低下によるチッピングの大型化を効果的に抑制できることが分かった。また、ブレード幅（７０〜１１０μｍ）によらず、目詰まり効果を抑制できることが分かった。サンプル５においては、チッピングおよび、低誘電率膜の界面剥離とも十分小さくすることができる。サンプル５におけるチッピング及び界面剥離は、最大でも、切断面とガードリングの距離の半分以下、更には、より好ましい１５μm以下に抑えられていた。

上記目詰まり抑制効果は、深さＺ_２を２００μｍに深くしてＶ字形状の肩の部分をウェハ３４の表面よりも内部側に入り込ませて切削することにより、加工中の切削抵抗が増加することにより得られたと考えられる。上記切削方法により、目詰まりによるチッピングの経時的な大型化を抑制しながら、チッピングのサイズを小さく抑えることができる。

また、図１３に示した場合と同様に、ウェハ表面側から見た被加工部の先端部分は、Ｖ字形状となる。このため被加工部の起点は、切断エッジ部から離れている。これにより、ウェハの切断エッジ部がブレードから受ける衝撃を小さくすることができる。従って、先端部がＶ字形状である利点と、砥粒の粒径が小さい（粒度＃３０００以上）利点とを両立させることができる。

この後、上記ハーフカットにより形成された溝の底面を、幅Ｄが３０〜４０μｍのブレードによって切削加工して、図２３に示すように、溝をシリコン基板１の裏面に貫通させる（フルカット）工程を行う。図２３に示す切断工程によって、図２４に示すように、半導体ウェハ全体が切断され、かつ、ダイシングテープ３８の一部が切断される。上述したハーフカットでは、粒度＃３０００以上の砥粒を有する第１ブレードを用いるようにした。これに対して、フルカットに用いるブレード（第２ブレード）の砥粒の粒度は、ハーフカットに用いるブレード（第１ブレード）の砥粒よりも小さい粒度、例えば＃２０００（図１８に示す目開きｄが、６μｍ程度のメッシュにより振り分けられる砥粒）を用いることが好ましい。

上記粒度の砥粒を用いることにより、粒度の大きい砥粒を用いる場合と比較して、切削速度を容易に向上させることができる。また、図２３のシリコン基板１の裏面に貼付されたダイシングテープ３８の摩擦熱による損傷を抑制することができる。

上記フルカットの工程において、第２ブレードの幅は、ハーフカット工程で用いた第１ブレードの幅よりも小さいブレードを用いることが好ましい。これにより、第２ブレードをウェハの表面に接触させることなく、フルカットを行うことができる。従って、フルカットによるチッピングの発生を抑制することができる。

また、上記フルカットの工程において、第２ブレードは、ブレード幅が、第１ブレードの先端部の平坦面の幅（図７で示したＷ_１の幅）よりも大きいブレードを用いることが好ましい。これにより、フルカットを行う際、第２ブレードの先端部を、ハーフカットにより形成されたＶ字形状の斜面に接触させて、切削を行うことができる。これにより、フルカットを行う際、第２ブレードがウェハに与える応力を緩和することができる。従って、フルカットによるシリコン基板の割れ、欠けの発生を抑制することができる。

本実施の形態では、ウェハをハーフカットした後に、フルカットする２段階の切削により、ウェハのダイシングを行うようにした。これにより、ハーフカットの段階では、ブレードの目詰まりを抑制して切削能力の低下を防ぎ、チッピングの大きさを小さく抑えた切削加工を行うことができる。また、フルカットの段階では、加工対象に、低誘電率膜や、ＴＥＧパターンを含まないため、切削速度を大きくすることができる。ハーフカットとフルカットを同時に行う場合には、同じ切削速度によって切削することも可能である。

また、図２に示したように、シリコン基板１の上には低誘電率膜が形成されている。また、ダイシングラインＡの領域にはＴＥＧが存在し、銅配線が埋め込まれている。これらの低誘電率膜や銅配線は、切削加工中の目詰まりの原因となりやすいが、ウェハ表面の研削を行う際に除去される。このような場合であっても、本実施の形態で示した研削方法を用いることにより、目詰まりの発生を効果的に抑制することができる。

以上説明したように本実施の形態の形態では、粒度が＃３０００以上の砥粒を含み、先端部がＶ字形状のメタルボンドブレードを用いて、ウェハ表面から内部へのブレードの切り込み深さを、Ｖ字形状の肩の部分よりも深くしてウェハ表面を切削するようにした。これにより、切削加工時の切削抵抗を増加させることができる。従ってウェハ上の切削加工時の目詰まりの発生を抑制して切削能力の低下を防ぐことができる。また、ダイシング時に発生するチッピング大きさを小さく抑え、切削面の品質の低下を防ぐことができる。

本実施の形態では、シリコン基板上に低誘電率膜を形成したウェハを加工する例について説明した。しかし、本発明の適用対象は上記ウェハを切断する場合に限られず、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）用のウェハなどを切断する場合にも適用できる。また、本実施の形態では、半導体ウェハの厚みが２５０μｍである場合について記載したが、これに限る物ではなく、更に薄い半導体ウェハの場合にも適用することができる。例えば、半導体ウェハの厚みが１００μｍ以下である場合、先端部がＶ字形状のメタルボンドブレードで切断する際に、半導体ウェハの切り残し部の厚さが小さくなりすぎると、切断中に半導体ウェハが割れることによる問題が発生する可能性があるため、半導体ウェハの厚みが１００μｍ以下になる場合には、先端部がＶ字形状のメタルボンドブレードで半導体ウェハを切断する際に、少なくともウェハの厚さの３分の１以上、より好ましくは半導体ウェハの厚さの半分以上を切り残すようにすることが好ましい。このような場合、先端Ｖ字形状のブレードによる切り込み深さは非常に浅くなる。そこで、先端Ｖ字ブレードの側面部分までの切り込みを十分に確保するためには、Ｖ字となった先端部分の長さを短くする必要がある。このような場合には、ブレードの厚さが、半導体ウェハの厚さの３分の２以下、より好ましくは、半分以下の物を使用することが好ましい。例えば、１００μｍの厚さの半導体ウェハを切断する際に、ブレードの厚さが５０μｍ、Ｖ字形状の先端部分の長さが２５μｍの物を使用し、切り込み深さ５０μｍで切断することにより、切断途中での半導体ウェハの割れを防止しつつ、良好な切断状態を確保することができる。

実施の形態２．
本実施の形態では、実施の形態１で示したダイシング工程を行った後に、半導体チップの組み立てを行い、出荷に至るまでの工程について説明する。

実施の形態１で示したダイシング工程と、その後、出荷を行うまでの工程を含む工程フローを図２５に示す。まず、図１に記載のように、シリコン基板上にトランジスタ等の素子を形成したウェハ３４を準備する（Ｓ１）。次に、図３に記載のように、ウェハ３４の裏面にダイシングテープ３８を貼付し、マウントする（Ｓ２）。次に、実施の形態１で示した方法により、ダイシングを行う（Ｓ３）。次に、ダイシングテープ３８の粘着力を低下させるため、紫外線を照射する（Ｓ４）。これにより、後の工程でのダイシングテープ３８の剥離を容易にすることができる。次に、図２６に記載のように、ダイシングテープ３８を剥離し、チップ単位に切断された半導体チップ４１をピックアップする（Ｓ５）。

上記Ｓ５によりピックアップされた半導体チップ４１を組み立てるため、図２７（平面図）、図２８（断面図）に記載のように、エポキシ系樹脂など有機樹脂により形成される配線基板４２を準備する（Ｓ６）。次に、配線基板４２を２００℃の温度で３０秒程度熱処理し、吸湿率を低下させ、残存する溶媒を除去するプリベークを行う（Ｓ７）。

次に、図２９に記載のように、Ｓ７でプリベークを行った配線基板４２上に１２０〜１９０℃の温度でダイボンドフィルム４３を貼付する（Ｓ８）。次に、このフィルムを１２０〜２５０℃の温度で２〜２０分程度熱処理し（Ｓ９）、ダイボンドフィルムの硬化収縮を促進させる。これにより、配線基板４２の表面とダイボンドフィルム４３との間にボイドが発生した場合、ボイドを押し出して、ボイドを低減させることができる。

次に、ダイボンドフィルム４３上に、Ｓ５でピックアップされた半導体チップをマウントする（Ｓ１０）。このとき、半導体チップ４１には１５０〜２５０℃程度の熱が加わる。次に、ダイボンドを行うための樹脂を１５０〜２５０℃の温度でキュアする（Ｓ１１）。次に、図３０に記載のように、ワイヤボンド（Ｓ１２）を行う。このとき、半導体チップには１３０〜１８０℃程度の温度が加わる。次に、図３１に記載のように、樹脂封止を行う（Ｓ１３）。このとき、半導体チップ４１には、１５０〜２００℃程度の温度が加わる。

次に、配線基板４２の裏面の電極上に、外部端子となる半田ボールを形成し（Ｓ１４）、半導体チップを個片化（Ｓ１５）し、マーク（Ｓ１６）、最終テスト（Ｓ１７）を経て、図３２に記載のように完成した半導体装置４４が出荷される。

１ シリコン基板、５〜１０ 絶縁膜、７、９ 低誘電率膜、１４、１６、１８ 銅配線、２１ メタルボンドブレード、２６ 砥粒、３４ ウェハ、３８ ダイシングテープ、４１ 半導体チップ。

Claims (14)

1. （ａ）ダイシングラインによって区画された複数の半導体チップ領域を有し、
   シリコン基板と、
   前記シリコン基板の表面に形成された複数のトランジスタと、
   前記複数のトランジスタ上に形成されたシリコン酸化膜からなる第１絶縁膜と、
   前記第１絶縁膜上に形成された多層配線層と、
   前記多層配線層間に形成され、前記シリコン酸化膜より低誘電率を有する第２絶縁層であって、その一部が前記スクライブライン上に形成された第２絶縁膜とを含む、半導体ウエハを準備する工程と、
   （ｂ）第１の幅を有する第１部分と、前記第１部分と一体に形成された第２部分であって、先端が前記第１の幅より小さい第２の幅を有するように、Ｖ字形状に加工された第２部分を有する第１ブレードと、
   先端が前記第１の幅より小さく、前記第２の幅よりも大きい第３の幅を有する第２ブレードとを準備する工程と、
   （ｃ）前記ダイシングラインに沿って前記半導体ウエハを前記第１ブレードで切削する第１ダイシング工程であって、前記第１ブレードの前記第１部分が、前記シリコン基板中に達するように前記半導体ウエハを切削し、前記ダイシングラインにおける前記シリコン基板中に、第１の溝を形成する第１ダイシング工程と、
   （ｄ）前記第１ダイシング工程後、前記ダイシングラインに沿って前記半導体ウエハを前記第２ブレードで切削する第２ダイシング工程であって、前記第１の溝の底面部を更に切削することによって、前記ダイシングラインにおける前記シリコン基板中に、前記第１の溝より深い第２の溝を形成する第２ダイシング工程とを有する、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 請求項１において、前記第２ダイシング工程により、前記半導体ウエハを複数の半導体チップに分割することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項１において、前記第２絶縁層は、ＳｉＯＣ膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項１において、前記第２絶縁層は、ＳｉＯＦ膜、ＳｉＬＫ膜、ＳｉＣＮ膜、メチル基を含有するＳｉＯ_２膜、ＭＳＱ（Ｍｅｔｈｙｌ Ｓｉｌｓｅｓ Ｑｕｉｏｘａｎｅ）のいずれかであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項１において、前記第１ブレードの前記第２の幅は、前記第１の幅の４０％以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 請求項１において、前記第１ブレードは、金属を結合材として砥粒を結合させたメタルボンドブレードであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項６において、前記第２ブレードは、金属を結合材として砥粒を結合させたメタルボンドブレードであり、前記第１ブレードの砥粒の粒度は、前記第２ブレードの砥粒の粒度より大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. （ａ）ダイシングラインによって区画された複数の半導体チップ領域を有し、
   シリコン基板と、
   前記シリコン基板の表面に形成された素子分離用溝と、
   前記素子分離用溝によって区画された領域に形成された複数のトランジスタと、
   前記複数のトランジスタ上に形成されたシリコン酸化膜からなる第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に形成された多層配線層と、
   前記多層配線層間に形成され、前記シリコン酸化膜より低誘電率を有する第２絶縁層であって、その一部が前記スクライブライン上に形成された第２絶縁膜とを含む、半導体ウエハを準備する工程と、
   （ｂ）第１の幅を有する第１部分と、前記第１部分と一体に形成された第２部分であって、先端が前記第１の幅より小さい第２の幅を有するように、Ｖ字形状に加工された第２部分を有する第１ブレードと、
   先端が前記第１の幅より小さく、前記第２の幅よりも大きい第３の幅を有する第２ブレードとを準備する工程と、
   （ｃ）前記ダイシングラインに沿って前記半導体ウエハを前記第１ブレードで切削する第１ダイシング工程であって、前記第１ブレードの前記第１部分が、前記素子分離用溝の底面部より深い位置に達するように、前記半導体ウエハを切削し、前記ダイシングラインにおける前記シリコン基板中に、第１の溝を形成する第１ダイシング工程と、
   （ｄ）前記第１ダイシング工程後、前記ダイシングラインに沿って前記半導体ウエハを前記第２ブレードで切削する第２ダイシング工程であって、前記第１の溝の底面部を更に切削することによって、前記ダイシングラインにおける前記シリコン基板中に、前記第１の溝より深い第２の溝を形成する第２ダイシング工程とを有する、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項８において、前記第２ダイシング工程により、前記半導体ウエハを複数の半導体チップに分割することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 請求項８において、前記第２絶縁層は、ＳｉＯＣ膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 請求項８において、前記第２絶縁層は、ＳｉＯＦ膜、ＳｉＬＫ膜、ＳｉＣＮ膜、メチル基を含有するＳｉＯ_２膜、ＭＳＱ（Ｍｅｔｈｙｌ Ｓｉｌｓｅｓ Ｑｕｉｏｘａｎｅ）のいずれかであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. 請求項８において、前記第１ブレードの前記第２の幅は、前記第１の幅の４０％以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 請求項８において、前記第１ブレードは、金属を結合材として砥粒を結合させたメタルボンドブレードであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. 請求項１３において、前記第２ブレードは、金属を結合材として砥粒を結合させたメタルボンドブレードであり、前記第１ブレードの砥粒の粒度は、前記第２ブレードの砥粒の粒度より大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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