JP2013161998A - 切削方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 デバイス表面に付着する付着物を低減可能なデバイスウエーハの切削方法を提供することである。
【解決手段】 表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイスウエーハを該分割予定ラインに沿って切削ブレードで切削する切削方法であって、デバイスウエーハの表面にプラズマを照射してデバイスウエーハの表面を親水化する親水化ステップと、該親水化ステップを実施した後、切削液を供給しつつ切削ブレードでデバイスウエーハを該分割予定ラインに沿って切削する切削ステップと、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、表面に複数のデバイスが形成されたデバイスウエーハを切削ブレードで切削する切削方法に関する。
半導体デバイスの製造プロセスでは、表面に格子状の分割予定ラインが形成され、分割予定ラインに区画された各領域にデバイスが形成された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みへ薄化される。その後、薄化された半導体ウエーハは、切削装置によって分割予定ラインが切削されて個々のチップへと分割されることで半導体デバイスを製造している。
切削装置としては、ダイアモンドやＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）等の超砥粒を金属や樹脂等で固めた切削ブレードを含む切削ユニットを備えたダイサーと称される切削装置が広く使用されている。切削装置では、切削ブレードが例えば３００００ｒｐｍ等の高速で回転しつつ分割予定ラインに沿って被加工物へ切り込むことで切削が遂行される。
半導体ウエーハ等のデバイスウエーハ上に不純物が付着するとデバイスの品質に重要な影響を及ぼすため、デバイスウエーハの切削や研削には、例えば比抵抗値が約１〜１０ＭΩ・ｃｍ以上の純水や超純水が加工水として用いられる。
しかし、純水は比抵抗値が高く非常に絶縁性が高いため、流動による摩擦から静電気が発生し、デバイスの静電破壊を引き起こしたり、被加工物に切削屑の付着を生じさせてしまう。そこで、純水に二酸化炭素を混合した混合液を生成し、この混合液を切削液として用いる方法が広く採用されている（例えば、特開２００３−２９１０６５号公報参照）。
特開２００３−２９１０６５号公報 特開２０１１−４２００９号公報
半導体ウエーハ等の通常のデバイスウエーハでは、切削液を供給しながら切削を遂行することにより、切削ブレードの加熱が抑制されるとともに切削液で切削屑をデバイスウエーハ上から除去することができる。
ところが、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像デバイスやインクジェットヘッド、フィルターや光ピックアップデバイス等の光デバイスが形成されたデバイスウエーハでは、純水に対する接触角が例えば６０度以上もある撥水性が高いデバイスウエーハがある。
撥水性が高いデバイスウエーハでは、切削液を供給しながら切削を実施しても切削液がウエーハ表面からはじかれるため、切削液で切削屑をデバイスウエーハ上から除去することが難しい。
切削屑がウエーハ表面に付着した状態でデバイスウエーハが乾燥すると、切削屑はウエーハ表面に固着し、後に純水による洗浄を実施しても固着した切削屑を除去できないという問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、デバイス表面に付着する付着物を低減可能なデバイスウエーハの切削方法を提供することである。
本発明によると、表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイスウエーハを該分割予定ラインに沿って切削ブレードで切削する切削方法であって、デバイスウエーハの表面にプラズマを照射してデバイスウエーハの表面を親水化する親水化ステップと、該親水化ステップを実施した後、切削液を供給しつつ切削ブレードでデバイスウエーハを該分割予定ラインに沿って切削する切削ステップと、を具備したことを特徴とする切削方法が提供される。
本発明の切削方法によると、切削ステップを遂行する前にデバイスウエーハの表面にプラズマ照射してデバイスウエーハの表面が親水化されるため、切削中に発生した切削屑は切削液とともにデバイスウエーハ表面から除去され、デバイス表面に付着する付着物を低減することができる。
デバイスウエーハの斜視図である。 プラズマ洗浄装置の一例を示す概略正面図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに支持されたデバイスウエーハの斜視図である。 切削ステップを示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の切削方法の切削対象であるデバイスウエーハ１１の斜視図が示されている。デバイスウエーハ１１は例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像デバイス１５が形成されている。
このように構成されたデバイスウエーハ１１は、撮像デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９をその表面の平端部に備えている。デバイスウエーハ１１の外周部には表面１１ａから裏面１１ｂに渡る円弧状の面取り部１１ｅが形成されている。２１はシリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチである。
本発明の切削方法では、まず、デバイスウエーハ１１の表面１１ａにプラズマを照射してデバイスウエーハ１１の表面１１ａを親水化する親水化ステップを実施する。この親水化ステップは、例えば図２に示すようなプラズマ洗浄装置２を用いて実施する。
符号４はプラズマ洗浄装置２の反応容器であり、反応容器４の外周には一対の電極６，８が全周に渡って接触するように配設されている。一対の電極６，８の間に対応する位置において反応容器４内には放電空間１０が形成される。電極６，８は図示を省略したインピーダンス整合回路を介して放電空間１０に高圧の交流電圧を発生させる交流電源１２に接続されている。一方の電極８は接地されている。
反応容器４は高融点の絶縁材料で略円筒状に形成されている。反応容器４を構成する絶縁材料の誘電率は放電空間１０におけるプラズマの低温化の重要な要素であって、好ましい絶縁材料としては、石英、アルミナ、イットリア部分安定化ジルコニウムなどのガラス材料やセラミック材料を挙げることができる。
反応容器４の上面はガス導入口４ａとして開放されているとともに、反応容器４の下面は噴出し口４ｂとして開放されている。吹き出し口４ｂは反応容器４内の放電空間１０と連通している。
電極６，８は、例えば、銅、アルミニウム、真鍮、耐食性の高いステンレス鋼等の金属材料から形成されている。一対の電極６，８の間隔はプラズマを安定に生成するために３〜２０ｍｍ程度に設定するのが好ましい。
交流電源１２としては、プラズマを放電空間１０で連続的に生成するのに必要な電圧（例えば、０．５〜５ｋＶ）を発生し、電極６，８を介してこの電圧を放電空間１０に印加することのできるものを用いる。放電空間１０に印加される交流電界の周波数は１ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定するのが好ましい。
プラズマ洗浄装置２を用いて実施する親水化処理ステップでは、プラズマ生成用ガスとしてアルゴン（Ａｒ）と水素ガス（Ｈ２）の混合気体を用いるのが好ましい。プラズマ生成用ガスにヘリウム（Ｈｅ）を含有させるようにしてもよい。
このように構成されたプラズマ洗浄装置２を用いてデバイスウエーハ１１の表面１１ａを洗浄してデバイスウエーハ１１の表面１１ａを親水化する親水化ステップについて以下に説明する。
プラズマ洗浄装置２の保持テーブル１４で表面１１ａを上にしてデバイスウエーハ１１を吸引保持する。そして、ガス導入口４ａから反応容器４内にプラズマ生成用ガスを導入して反応容器４内を上から下に向かって流して、放電空間１０内にプラズマ生成用ガスを供給する。
次に、インピーダンス整合回路を介して交流電源１２から電極６，８に高圧交流電圧を印加すると、反応容器４の放電空間１０内にも高圧の交流電圧が印加される。このように放電空間１０内に印加された高圧交流電圧により大気圧近傍の圧力下で放電空間１０にグロー放電が発生し、グロー放電でプラズマ生成用ガスをプラズマ化してプラズマ活性種を含むプラズマ１６が連続的に生成される。
このようにして生成されたプラズマ１６を吹き出し口４ｂから下方に向かってジェット状に連続的に流出させて、保持テーブル１４に保持されたデバイスウエーハ１１の表面１１ａに吹き付ける。
保持テーブル１４を矢印Ａ方向に移動しながらデバイスウエーハ１１の表面１１ａにプラズマ照射を実施する。次いで保持テーブル１４を矢印Ａ方向と直交する方向に吹き出し口４ｂから噴出されるプラズマ１６の幅と同程度の距離移動した後、保持テーブル１４を矢印Ａ方向に移動しながらプラズマ照射を実施する。このようにデバイスウエーハ１１の表面１１ａの全面にプラズマ照射を実施してデバイスウエーハ１１の表面１１ａを親水化する。
このプラズマ照射による親水化処理によって、デバイスウエーハ１１の表面１１ａの撥水性が緩和される。更に、プラズマ照射によってデバイスウエーハ１１上の有機物も除去できる。
親水化ステップ終了後、図３に示すように、デバイスウエーハ１１を粘着テープであるダイシングテープＴに貼着し、ダイシングテープＴの外周部を環状フレームＦに貼着する。これにより、デバイスウエーハ１１はダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持されたことになる。
親水化処理ステップを実施後、切削液を供給しつつ切削ブレードでデバイスウエーハ１１を分割予定ライン１３に沿って切削する切削ステップを実施する。この切削ステップについて図４を参照して説明する。
２４は切削装置の切削ユニットであり、切削ユニット２４のスピンドルハウジング２５中には図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。切削ブレード２８は電鋳ブレードであり、ニッケル母材中にダイアモンド砥粒が分散されてなる切刃２８ａをその外周部に有している。
３０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバーであり、切削ブレード２８の側面に沿って伸長する図示しない冷却液ノズル及び切削液を切削ブレード２８の切刃２８ａとデバイスウエーハ１１との切削領域に供給する切削液ノズル３６が取り付けられている。
切削液供給部３４からの純水と炭酸ガスとの混合液からなる切削液がパイプ３２を介して図示しない冷却液ノズルに供給され、パイプ３８を介して切削液ノズル３６に供給される。切削液は切削液供給部３４で約０．３ＭＰａに加圧されており、切削液ノズル３６からは毎分１．６〜２．０リットルの流量で噴射される。
４０は着脱カバーであり、ねじ４２によりブレードカバー３０に着脱可能に取り付けられている。着脱カバー４０は切削ブレード２８の側面に沿って伸長する冷却液ノズル４４を有しており、冷却液はパイプ４６を介して冷却液ノズル４４に供給される。
５０は切削ブレード２８の切刃２８ａの欠けを検出するブレードセンサを内蔵したブレード検出ブロックであり、ねじ５２によりブレードカバー３０に着脱可能に取り付けられている。ブレード検出ブロック５０は、ブレードセンサの位置を調整する調整ねじ５４を有している。
本発明の切削ステップでは、表面１１ａが親水化処理されたデバイスウエーハ１１を切削装置のチャックテーブル２０でダイシングテープＴを介して吸引保持し、切削液ノズル３６及び冷却液ノズル４４から切削液を供給しながら切削ブレード２８でデバイスウエーハ１１を分割予定ライン１３に沿って切削する。
この切削ステップでは、切削ブレード２８を高速回転（例えば３００００ｒｐｍ）させながらデバイスウエーハ１１の表面１１ａに所定深さ切り込み、チャックテーブル２０を矢印Ｘ方向に加工送りすることにより、デバイスウエーハ１１の分割予定ライン１３を切削する。矢印Ｘに直交するＹ方向に切削ブレード２８を割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３を切削する。
次いで、チャックテーブル２０を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３を切削することにより、デバイスウエーハ１１は個々のデバイスチップに分割される。
本発明の切削方法では、切削ステップを遂行する前にデバイスウエーハ１１の表面１１ａがプラズマ照射により親水化されているため、切削中に発生した切削屑は切削液とともにデバイスウエーハ１１の表面１１ａから除去され、デバイス１５表面に付着する付着物を低減することができる。
２ プラズマ洗浄装置
４ 反応容器
６，８ 電極
１０ 放電空間
１１ デバイスウエーハ
１２ 交流電源
１５ 撮像デバイス
１６ プラズマ
２０ チャックテーブル
２８ 切削ブレード
３６ 切削液ノズル
４４ 冷却液ノズル

Claims (1)

  1. 表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成されたデバイスウエーハを該分割予定ラインに沿って切削ブレードで切削する切削方法であって、
    デバイスウエーハの表面にプラズマを照射してデバイスウエーハの表面を親水化する親水化ステップと、
    該親水化ステップを実施した後、切削液を供給しつつ切削ブレードでデバイスウエーハを該分割予定ラインに沿って切削する切削ステップと、
    を具備したことを特徴とする切削方法。
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