JP2015230935A - シリコンウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極パッド等を構成する金属層に切削屑を付着し難くしたシリコンウェーハの加工方法を提供する。【解決手段】ウェーハを保持するチャックテーブル（１４）と、チャックテーブルに保持されたウェーハに切削液を供給しながら切削ブレード（４０）でウェーハを切削する切削手段（１８）と、を備えた切削装置（２）で、表面（１１ａ）の少なくとも一部にアルミニウムからなる金属層（１９ｂ）が形成されたシリコンウェーハ（１１）を加工するシリコンウェーハの加工方法であって、切削液は、純水にアンモニア水を混入することでアルカリ性に調整されており、シリコン及び金属層のゼータ電位をともにマイナスに維持するようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、シリコンウェーハを加工する加工方法に関する。

表面に複数のデバイスが形成されたシリコンウェーハは、例えば、切削ブレードを備える切削装置で切削されて、各デバイスに対応する複数のデバイスチップへと分割される。各デバイスには、アルミニウム等の金属でなる電極パッドが形成されており、デバイスチップを基板等へ実装する際には、この電極パッドにボンディング用の金属ワイヤが接続される。

ところで、上述のようなシリコンウェーハの切削では、発生する切り屑（切削屑）がデバイスの表面に付着しないように、純水等の液体（切削液）を供給しながら切削ブレードをシリコンウェーハに切り込ませている。

近年では、切削屑を含む切削液がミスト状に飛散してシリコンウェーハへと付着しないように、回転する切削ブレードを覆うカバー部分に気液分離構造を備えた切削装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２３７２０６号公報

しかしながら、上述のような方法を採用しても、シリコンウェーハへの切削屑の付着を完全に防ぐことはできない。例えば、デバイスの電極パッドに切削屑が付着してしまうと、金属ワイヤの接続不良等が発生し易くなって、デバイスの適切な動作が困難になる。

本発明はかかる問題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、電極パッド等を構成する金属層に切削屑を付着し難くしたシリコンウェーハの加工方法を提供することである。

本発明によれば、ウェ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ェーハに切削液を供給しながら切削ブレードでウェーハを切削する切削手段と、を備えた切削装置で、表面の少なくとも一部にアルミニウムからなる金属層が形成されたシリコンウェーハを加工するシリコンウェーハの加工方法であって、該切削液は、純水にアンモニア水を混入することでアルカリ性に調整されており、シリコン及び該金属層のゼータ電位をともにマイナスに維持することを特徴とするシリコンウェーハの加工方法が提供される。

本発明において、前記金属層は、半導体デバイスの電極パッドであることが好ましい。

本発明に係るシリコンウェーハの加工方法では、純水にアンモニア水を混入することでアルカリ性に調整された切削液を供給しながらシリコンウェーハを切削するので、シリコン及び金属層（電極パッド等）のゼータ電位はともにマイナスに維持される。

すなわち、切削屑の主成分であるシリコンと、金属層との間に斥力が発生するので、切削屑は金属層に付着し難くなる。このように、本発明に係るシリコンウェーハの加工方法によれば、シリコンウェーハの切削によって発生する切削屑を、電極パッド等を構成する金属層に付着し難くできる。

図１（Ａ）は、シリコンウェーハの例を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、シリコンウェーハに形成されたデバイスの例を模式的に示す斜視図である。 切削装置の構成例を模式的に示す図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係るシリコンウェーハの加工方法で加工されるシリコンウェーハの例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、加工対象のシリコンウェーハ１１は円盤状に形成されており、表面１１ａは、中央のデバイス領域１３と、デバイス領域１３を囲む外周余剰領域１５とに分けられる。

デバイス領域１３は、格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）１７でさらに複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ等のデバイス１９が形成されている。図１（Ｂ）は、シリコンウェーハ１１に形成されたデバイス１９の例を模式的に示す斜視図である。

図１（Ｂ）に示すように、各デバイス１９の中央領域には、複数の半導体素子を含む素子部１９ａが設けられている。一方、各デバイス１９の周辺領域には、素子部１９ａと電気的に接続された複数の金属層１９ｂが配置されている。各金属層１９ｂは、例えば、アルミニウムの単体、又はアルミニウム合金によって形成されており、デバイス１９の電極パッドとして機能する。

図１（Ａ）に示すように、シリコンウェーハ１１の裏面１１ｂ側には、シリコンウェーハ１１より大径のダイシングテープ２１が貼着される。なお、ダイシングテープ２１の外周部分には、環状のフレーム２３を固定しておく。これにより、シリコンウェーハ１１は、ダイシングテープ２１を介して環状のフレーム２３に支持される。

このシリコンウェーハ１１は、環状のフレーム２３に支持された状態で、切削装置に搬入される。図２は、切削装置の構成例を模式的に示す図である。図２に示すように、切削装置２は、各構成を支持する基台４を備えている。

基台４において、前端の一方側の角部には矩形状の開口４ａが設けられており、この開口４ａ内には、カセット載置台６が昇降可能に設置されている。カセット載置台６の上面には、シリコンウェーハ１１をそれぞれ支持した複数のフレーム２３を収容する直方体状のカセット８が載置される。なお、図１では、説明の便宜上、カセット８の輪郭のみを示している。

カセット載置台６と近接する位置には、Ｘ軸方向（前後方向、加工送り方向）に長い矩形状の開口４ｂが形成されている。この開口４ｂ内には、Ｘ軸移動テーブル１０、Ｘ軸移動テーブル１０をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構（不図示）、及びＸ軸移動機構を覆う防塵・防滴カバー１２が設けられている。

Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブル１０がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブル１０の下面側には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレールと平行なＸ軸ボールネジ（不図示）が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジの一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジを回転させることで、Ｘ軸移動テーブル１０はＸ軸ガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル１０上には、ウェーハ１１を吸引保持するチャックテーブル１４が設けられている。チャックテーブル１４の周囲には、ウェーハ１１を支持する環状のフレーム１７を四方から挟持固定する４個のクランプ１６が設置されている。

チャックテーブル１４は、モータ等の回転機構（不図示）と連結されており、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びる回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル１４は、上述のＸ軸移動機構によりＸ軸方向に移動する。

チャックテーブル１４の上面は、ウェーハ１１を吸引保持する保持面１４ａとなっている。この保持面１４ａは、チャックテーブル１４の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。

開口４ｂと近接する位置には、ウェーハ１１を搬送する搬送機構（不図示）が設けられている。搬送機構によってカセット８からチャックテーブル１４に搬入されたウェーハ１１は、保持面１４ａに作用する吸引源の負圧でチャックテーブル１４に吸引保持される。

基台４の上方には、２組の切削ユニット（切削手段）１８を支持する門型の支持構造２０が、開口４ｂを跨ぐように配置されている。支持構造２０の前面上部には、各切削ユニット１８をＹ軸方向（左右方向、割り出し送り方向）及びＺ軸方向（鉛直方向）に移動させる２組の切削ユニット移動機構２２が設けられている。

切削ユニット移動機構２２は、支持構造２０の前面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２４を備えている。Ｙ軸ガイドレール２４には、各切削ユニット移動機構２２を構成するＹ軸移動テーブル２６がスライド可能に設置されている。

各Ｙ軸移動テーブル２６の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２４と平行なＹ軸ボールネジ２８がそれぞれ螺合されている。各Ｙ軸ボールネジ２８の一端部には、Ｙ軸パルスモータ３０が連結されている。Ｙ軸パルスモータ３０でＹ軸ボールネジ２８を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル２６は、Ｙ軸ガイドレール２４に沿ってＹ軸方向に移動する。

各Ｙ軸移動テーブル２６の表面（前面）には、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール３２が設けられている。Ｚ軸ガイドレール３２には、Ｚ軸移動テーブル３４がスライド可能に設置されている。

各Ｚ軸移動テーブル３４の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール３２と平行なＺ軸ボールネジ３６がそれぞれ螺合されている。各Ｚ軸ボールネジ３６の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３８が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３８でＺ軸ボールネジ３６を回転させれば、Ｚ軸移動テーブル３４は、Ｚ軸ガイドレール３２に沿ってＺ軸方向に移動する。

各Ｚ軸移動テーブル３４の下部には、ウェーハ１１を切削する切削ユニット１８が設けられている。また、切削ユニット１８と隣接する位置には、ウェーハ１１を撮像するカメラ（不図示）が設置されている。上述のようにＹ軸移動テーブル２６及びＺ軸移動テーブル３４を移動させることで、切削ユニット１８及びカメラは、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

各切削ユニット１８は、Ｙ軸の周りに回転するスピンドル（不図示）の一端側に装着された円環状の切削ブレード４０を備えている。各スピンドルの他端側にはモータ（不図示）が連結されており、スピンドルに装着された切削ブレード４０を回転させる。

また、各切削ユニット１８は、切削液の供給路を構成する切削液供給管４２、液体を混合する混合ユニット４４、開閉弁であるバルブ４６等を介して、純水を供給する第１の液体供給源４８と接続されている。混合ユニット４４には、バルブ５０等を介して、アンモニア水（アンモニア水溶液）を供給する第２の液体供給源５２がさらに接続されている。

バルブ４６及びバルブ５０を開くと、第１の液体供給源４８及び第２の液体供給源５２から混合ユニット４４にそれぞれ純水及びアンモニア水が供給される。第１の液体供給源４８及び第２の液体供給源５２から供給された純水及びアンモニア水は、混合ユニット４４で混合されて切削液となる。切削液は、切削液供給管４２を通じてシリコンウェーハ１１や切削ブレード４０に供給される。

この切削液を供給しながら、切削ブレード４０を回転させてシリコンウェーハ１１に切り込ませることで、シリコンウェーハ１１を適切に切削できる。開口４ｂに対して開口４ａと反対側の位置には、円形の開口４ｃが形成されており、開口４ｃ内には、切削後のシリコンウェーハ１１を洗浄する洗浄ユニット５４が設けられている。

このように構成された切削装置２で実施されるシリコンウェーハの加工方法では、上述のように、純水及びアンモニア水を混合した切削液を用いる。すなわち、切削液は、純水にアンモニア水を混入することでアルカリ性に調整されている。

アルカリ性に調整された液体中において、シリコン及び金属層１９ｂ（電極パッド等）のゼータ電位はともにマイナスに維持される。これにより、切削屑の主成分であるシリコンと、金属層１９ｂとの間にクーロン力による斥力が発生するようになって、切削屑を金属層１９ｂに付着し難くできる。

なお、切削液は、ｐＨ８以上１０未満のアルカリ性に調整されることが好ましい。切削液をｐＨ８以上のアルカリ性に調整することで、金属層１９ｂの表面に形成される酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）膜のゼータ電位をマイナスに維持して、切削屑の付着を適切に抑制できる。また、切削液をｐＨ１０未満のアルカリ性に調整することで、デバイス１９の腐食を抑制できる。

以上のように、本実施形態に係るシリコンウェーハの加工方法では、純水にアンモニア水を混入することでアルカリ性に調整された切削液を供給しながらシリコンウェーハ１１を切削するので、シリコン及び金属層１９ｂ（電極パッド等）のゼータ電位はともにマイナスに維持される。

すなわち、切削屑の主成分であるシリコンと、金属層１９ｂとの間に斥力が発生するので、切削屑は金属層１９ｂに付着し難くなる。このように、本実施形態に係るシリコンウェーハの加工方法によれば、シリコンウェーハ１１の切削によって発生する切削屑を、電極パッド等を構成する金属層１９ｂに付着し難くできる。

また、アンモニア水は非常に安価、かつ少量で切削液をアルカリ性に調整できるので、加工のコストが大きくならずに済むというメリットもある。すなわち、本実施形態に係るシリコンウェーハの加工方法によれば、切削屑の付着を低コストに抑制できる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、切削液をアルカリ性に調整するためにアンモニア水（アンモニア水溶液）を用いているが、本発明は必ずしもこれに限定されない。切削液を適切に調整し、かつデバイス１９の腐食等が問題にならない任意の材料を用いることもできる。

また、切削液はｐＨ８．３以上のアルカリ性に調整されるとより好ましい。この場合、Ｓｉ_３Ｎ_４等のゼータ電位もマイナスに維持されるので、金属層１９ｂへの切削屑の付着をより適切に抑制できる。

その他、上記実施形態に係る構成、方法などは、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１１ シリコンウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ デバイス領域
１５ 外周余剰領域
１７ 分割予定ライン（ストリート）
１９ デバイス
１９ａ 素子部
１９ｂ 金属層
２１ ダイシングテープ
２３ フレーム
２ 切削装置
４ 基台
４ａ，４ｂ，４ｃ 開口
６ カセット載置台
８ カセット
１０ Ｘ軸移動テーブル
１２ 防塵・防滴カバー
１４ チャックテーブル
１４ａ 保持面
１６ クランプ
１８ 切削ユニット（切削手段）
２０ 支持構造
２２ 切削ユニット移動機構
２４ Ｙ軸ガイドレール
２６ Ｙ軸移動テーブル
２８ Ｙ軸ボールネジ
３０ Ｙ軸パルスモータ
３２ Ｚ軸ガイドレール
３４ Ｚ軸移動テーブル
３６ Ｚ軸ボールネジ
３８ Ｚ軸パルスモータ
４０ 切削ブレード
４２ 切削液供給管
４４ 混合ユニット
４６ バルブ
４８ 第１の液体供給源
５０ バルブ
５２ 第２の液体供給源
５４ 洗浄ユニット

Claims (2)

1. ウェ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ェーハに切削液を供給しながら切削ブレードでウェーハを切削する切削手段と、を備えた切削装置で、表面の少なくとも一部にアルミニウムからなる金属層が形成されたシリコンウェーハを加工するシリコンウェーハの加工方法であって、
   該切削液は、純水にアンモニア水を混入することでアルカリ性に調整されており、シリコン及び該金属層のゼータ電位をともにマイナスに維持することを特徴とするシリコンウェーハの加工方法。
2. 前記金属層は、半導体デバイスの電極パッドであることを特徴とする請求項１記載のシリコンウェーハの加工方法。