JP2013161998A - 切削方法 - Google Patents

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晶 山口
Akiji Daii
暁治 台井
Shigeyuki Ikeda
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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(H)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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