JP4394210B2 - 切削方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状の切れ刃を有する切削ブレードによって半導体ウエーハを切削する切削方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造においては、略円盤状の半導体ウエーハの表面が格子状に配列されたストリートといわれる切断ラインによって複数個の矩形領域に区画されており、この矩形領域の各々に所定の回路パターンが施される。このようにして各々回路パターンが施された複数個の矩形領域が個々に切断分離されて、所謂半導体チップを形成する。半導体ウエーハの切断は、一般にダイシング装置とよばれる精密切削装置によって施される。このダイシング装置は、環状の切れ刃を有する切削ブレードを備え、この切削ブレードに対して切削ブレードの回転軸と直交する方向に被加工物を相対的に移動せしめることによって切断する。
【0003】
一方、半導体ウエーハには積層状に回路配線が設けられており、この配線には一般にアルミニュウムが用いられているが、昨今、銅箔による配線が実用化に向けて検討されている。即ち、銅は電気抵抗率が1.7μΩ・cmと小さく、アルミニュウムの約1/2の電気抵抗率であることから、線幅が0.15μmの配線が可能で高集積化に対応できるとともに、クリティカル・パスが30%以上高速化する。しかも、銅はアルミニュウムに比して安価に製造できる等のメリットが大きいことから、アルミニュウムに代わる配線材として注目されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
而して、銅箔が積層された半導体ウエーハをダイシング装置によって切削すると、切削溝の両側にひげ状の長さ20〜50μm程度の複数のバリが発生する。このバリが積層間およびボンディング間を短絡させ、また傷つけたりするとともに、脱落して隣接する回路を損傷する等の不具合発生の原因となる。なお、上述したバリは、銅は軟らかくて粘りが強く変形し易い性質のために発生するものと考えられる。
【0005】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、銅箔が積層された半導体ウエーハを切削する際にバリが生じない切削方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、環状の切れ刃を有し所定方向に回転する切削ブレードに対して、該切削ブレードの回転軸と直交する方向に、銅箔が積層された半導体ウエーハを相対的に移動せしめて切削を行う切削方法であって、
該切削ブレードと該半導体ウエーハが対向する位置において該切削ブレードの回転方向と順方向に被加工物を相対的に移動せしめて該半導体ウエーハを切削する切削工程と、該切削ブレードと該半導体ウエーハが対向する位置において該切削ブレードの回転方向と逆方向に該半導体ウエーハを相対的に移動せしめて該切削工程で形成された切削溝をなぞるバリ取り工程とを含み、
該切削ブレードの回転速度は20000〜35000rpmであり、
該バリ取り工程における該切削ブレードと該半導体ウエーハとの相対的移動速度は、該切削工程における該切削ブレードと該半導体ウエーハとの相対的移動速度より高速に設定されていて、該切削工程における該相対的移動速度は10〜60mm/sで、該バリ取り工程における該相対的移動速度は60〜120mm/sである、
ことを特徴とする切削方法が提供される。
【0007】
所定方向に回転する該切削ブレードに対して該半導体ウエーハを往復移動することにより該切削工程と該バリ取り工程を遂行し、次に切削すべき領域に該切削ブレードを割り出し送りした後、該半導体ウエーハを往復移動することにより該切削工程と該バリ取り工程を順次遂行するのが好適である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による切削方法の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0010】
図1には、本発明による切削方法を実施するための切削装置であるダイシング装置の斜視図が示されている。
図1に示されたダイシング装置は、略直方体状の装置ハウジング10を具備している。この装置ハウジング10内には、図2に示す静止基台2と、該静止基台2に切削送り方向である矢印Xで示す方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構3と、静止基台2に割り出し方向である矢印Yで示す方向(切削送り方向である矢印Xで示す方向に垂直な方向)に移動可能に配設されたスピンドル支持機構4と、該スピンドル支持機構4に切り込み方向である矢印Zで示す方向に移動可能に配設されたスピンドルユニット5が配設されている。
【0011】
上記チャックテーブル機構3は、静止基台2上に配設され複数個の取付けボルト3aによって固定された支持台31と、該支持台31上に矢印Xで示す方向に沿って平行に配設された2本の案内レール32、32と、該案内レール32、32上に矢印Xで示す方向に移動可能に配設されたチャックテーブル33を具備している。このチャックテーブル33は、案内レール32、32上に移動可能に配設された吸着チャック支持台331と、該吸着チャック支持台331上に装着された吸着チャック332を具備しており、該吸着チャック332上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。なお、チャックテーブル機構3は、チャックテーブル33を2本の案内レール32、32に沿って矢印Xで示す方向に移動させるための駆動手段34を具備している。駆動手段34は、上記2本の案内レール32と32の間に平行に配設された雄ネジロッド341と、該雄ネジロッド341を回転駆動するためのパルスモータ342等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド341は、その一端が上記支持台31に固定された軸受ブロック343に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ342の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド341は、チャックテーブル33を構成する吸着チャック支持台331の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ342によって雄ネジロッド341を正転および逆転駆動することにより、チャックテーブル33は案内レール32、32に沿って矢印Xで示す方向に移動せしめられる。また、チャックテーブル機構3は、チャックテーブル33を回転する図示しない回転機構を具備している。
【0012】
上記スピンドル支持機構4は、静止基台2上に配設され複数個の取付けボルト4aによって固定された支持台41と、該支持台41上に矢印Yで示す方向に沿って平行に配設された2本の案内レール42、42と、該案内レール42、42上に矢印Yで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台43を具備している。この可動支持基台43は、案内レール42、42上に移動可能に配設された移動支持部431と、該移動支持部431に取り付けられたスピンドル装着部432とからなっている。スピンドル装着部432には取付けブラケット433が固定されており、この取付けブラケット433を複数個の取付けボルト40aによって移動支持部431に締結することにより、スピンドル装着部432は移動支持部431に取り付けられる。また、スピンドル装着部432は、上記取付けブラケット433を装着した面と反対側の面に矢印Zで示す方向に延びる2本の案内レール432a、432aが平行に設けられている。なお、スピンドル支持機構4は、可動支持基台43を2本の案内レール42、42に沿って矢印Yで示す方向に移動させるための駆動手段44を具備している。駆動手段44は、上記2本の案内レール42、42の間に平行に配設された雄ネジロッド441と、該雄ねじロッド441を回転駆動するためのパルスモータ442等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド441は、その一端が上記支持台41に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ442の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド441は、可動支持基台43を構成する移動支持部431の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ442によって雄ネジロッド441を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台43は案内レール42、42に沿って矢印Yで示す方向に移動せしめられる。
【0013】
上記スピンドルユニット5は、移動基台51と、該移動基台51に複数個の取付けボルト5aによって固定されたスピンドルホルダ52と、該スピンドルホルダ52に取り付けられたスピンドルハウジング53を具備している。移動基台51は、上記スピンドル支持機構4のスピンドル装着部432に設けられた2本の案内レール432a、432aに摺動可能に嵌合する2本の被案内レール51a、51aが設けられており、この被案内レール51a、51aを上記案内レール432a、432aに嵌合することにより、矢印Zで示す方向に移動可能に支持される。上記スピンドルハウジング53の先端部には、切削ブレード54が回転自在に装着されている。この切削ブレード54は、図3に示すように図示しない回転駆動機構によって回転駆動される回転スピンドル56に装着されている。切削ブレード54は、環状の基台541と、該基台541の外周に設けられた環状の切れ刃542とからなっており、回転スピンドル56の先端部に取り付けられた図示しない固定フランジの工具装着部に嵌合し、その後挟持フランジ58を固定フランジの工具装着部に螺合することにより、固定フランジと挟持フランジ58によって挟持されて装着される。なお、スピンドルユニット5は、移動基台51を2本の案内レール432a、432aに沿って矢印Zで示す方向に移動させるための駆動手段55を具備している。駆動手段55は、上記駆動手段34および44と同様に案内レール432a、432aの間に配設された雄ネジロッド(図示せず)と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ552等の駆動源を含んでおり、パルスモータ552によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、スピンドルユニット5を案内レール432a、432aに沿って矢印Zで示す方向に移動せしめる。
【0014】
図示のダイシング装置は、図1に示すように被加工物である半導体ウエーハ11をストックするカセット12と、被加工物搬出手段13と、被加工物搬送手段14と、洗浄手段15と、洗浄搬送手段16、および顕微鏡やCCDカメラ等で構成されるアライメント手段17を具備している。なお、半導体ウエーハ11は、フレーム111にテープ112によって装着されており、フレーム111に装着された状態で上記カセット12に収容される。また、カセット12は、図示しない昇降手段によって上下に移動可能に配設されたカセットテーブル121上に載置される。次に、上述したダイシング装置の加工処理動作について簡単に説明する。
カセット12の所定位置に収容されたフレーム111に装着された状態の半導体ウエーハ11(以下、フレーム111に装着された状態の半導体ウエーハ11を単に半導体ウエーハ11という)は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル121が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、被加工物搬出手段13が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ11を被加工物載置領域18に搬出する。被加工物載置領域18に搬出された半導体ウエーハ11は、被加工物搬送手段14の旋回動作によって上記チャックテーブル機構3を構成するチャックテーブル33の吸着チャック332上に搬送され、該吸着チャック332に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ11を吸引保持したチャックテーブル33は、案内レール32、32に沿ってアライメント手段17の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル33がアライメント手段17の直下に位置付けられると、アライメント手段17によって半導体ウエーハ11に形成されている切断ラインが検出され、精密位置合わせ作業が行われる。その後、半導体ウエーハ11を吸引保持したチャックテーブル33を切削送り方向である矢印Xで示す方向(切削ブレード54の回転軸と直交する方向)に移動することにより、チャックテーブル33に保持された半導体ウエーハ11は切削ブレード54の厚さ20μm程度の切れ刃542により所定の切断ラインに沿って切断される。即ち、切削ブレード54は割り出し方向である矢印Yで示す方向および切り込み方向である矢印Zで示す方向に移動調整されて位置決めされたスピンドルユニット5に装着され、回転駆動されているので、チャックテーブル33を切削ブレード54の下側に沿って切削送り方向に移動することにより、チャックテーブル33に保持された半導体ウエーハ11は切削ブレード54の切れ刃542により所定の切断ラインに沿って切断され、半導体チップに分割される。分割された半導体チップは、テープ112の作用によってバラバラにはならず、フレーム111に装着された半導体ウエーハ11の状態が維持されている。このようにして半導体ウエーハ11の切断が終了した後、半導体ウエーハ11を保持したチャックテーブル33は、最初に半導体ウエーハ11を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ11の吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハ11は、洗浄搬送手段16によって洗浄手段15に搬送され、ここで洗浄される。このようにして洗浄された半導体ウエーハ11は、被加工物搬送手段14によって被加工物載置領域18に搬出される。そして、半導体ウエーハ11は、被加工物搬出手段13によってカセット12の所定位置に収納される。
【0015】
次に、上述したダイシング装置によって銅箔が積層された半導体ウエーハを切削する方法について、図4および図5を参照して説明する。
本発明による切削方法は、切削工程とバリ取り工程とからなっている。先ず、切削工程について図4を参照して説明する。
切削工程においては、切削ブレード54を割り出し方向である矢印Y(図2参照)で示す方向に移動調整して位置決めした後、例えば切削すべき半導体ウエーハ11の厚さが100μmである場合、切削ブレード54の高さ(切削ブレード54の最下点の高さ)が半導体ウエーハ11の上面から100μmプラスα切り込むように切り込み方向である矢印Z1で示す方向に移動調整し、切削ブレード54がテープ112に僅かに接触する状態になるように位置付ける。そして、切削ブレード54を図4において矢印で示す方向に例えば30000rpmの回転速度で回転しつつ、チャックテーブル33即ち半導体ウエーハ11を切削ブレード54の回転方向に順ずる方向となる矢印X1で示す切削送り方向に60mm/secの移動速度で図4において2点鎖線で示す切削終了位置まで移動することにより、半導体ウエーハ11は所定の切断ラインに沿って切断される。この切削工程においては、切削ブレード54の回転方向と半導体ウエーハ11の送り方向との関係は、切削ブレード54と被加工物である半導体ウエーハ11が対向する位置において切削ブレード54の回転方向と順方向に半導体ウエーハ11が移動される。なお、切削工程は従来の切削と実質的に同じである。このようにして、切削された半導体ウエーハ11の切削溝Sの両側切断面には、図6で示すようにひげ状の長さ20〜50μm程度の複数のバリ110が発生する。このバリ110は半導体ウエーハ11に積層された銅箔が切削ブレード54によって切断される際に生ずるバリである。本発明による切削方法は、切削工程において発生した上記バリ110を除去するためのバリ取り工程を含んでいる。
【0016】
次に、バリ取り工程について図5を参照して説明する。
従来の切削方法においては、上述したようにして切削工程が終了したら、切削ブレード54を上方に退避させてから、チャックテーブル33即ち半導体ウエーハ11を図4において実線で示す位置に戻し、更に切削ブレード54をY軸方向に所定量割り出し送りして、上記切削工程を繰り返し実行するが、本発明における切削方法はバリ取り工程を遂行する。
バリ取り工程は、上述したようにして切削工程が終了し、半導体ウエーハ11が切削終了位置(図4において2点鎖線で示す位置、図5において実線で示す位置)に位置付けられたら、半導体ウエーハ11を図5において実線で示す位置から切削ブレード54の回転方向に逆らう方向となる矢印X2で示す送り方向に移動することにより、上記切削工程で形成された切削溝をなぞる。このとき、切削ブレード54の回転方向は上記切削工程と同じである。従って、切削ブレード54の回転方向と半導体ウエーハ11の送り方向との関係は、切削ブレード54と被加工物である半導体ウエーハ11が対向する位置において切削ブレード54の回転方向と逆方向に半導体ウエーハ11が送られることになる。なお、バリ取り工程において半導体ウエーハ11の矢印X2で示す方法への移動速度は、上記切削工程における半導体ウエーハ11の矢印X1で示す方法への移動速度より高速であることが望ましく、図示の実施形態においては120mm/secに設定されている。また、半導体ウエーハ11の矢印X2で示す方法への移動時に、切削ブレード54をZ2方向に僅かに上昇させてもよい。このようにして、半導体ウエーハ11が図5において実線で示す位置から2点鎖線で示すスタート位置に移動することにより、バリ取り工程が終了する。このバリ取り工程を実施し、上記切削工程で形成された切削溝を切削ブレード54によってなぞることにより、図7で示すように切削工程において切削溝Sの両側切断面に発生した上記ひげ状のバリ110が除去される。本発明者の実験によると、切削ブレード54の回転速度が20000〜35000rpm特に30000rpm、切削工程における半導体ウエーハ11の送り速度が10〜60mm/s特に60mm/s、バリ取り工程における半導体ウエーハ11の送り速度が60〜120mm/s特に120mm/sの切削条件において良好な結果が得られた。
【0017】
以上のようにしてバリ取り工程が終了したら、切削ブレード54を次に切削すべき領域に割り出し送り(図2において矢印Y方向)するとともに、切り込み送り(図2において矢印Z1方向)した後、上述した切削工程およびバリ取り工程を順次遂行することにより、半導体ウエーハ11に形成された複数個の切断ラインについて切削加工をすることができる。切削ブレード54を切り込み方向である矢印Z1で示す方向に移動調整した後における、チャックテーブル33即ち半導体ウエーハ11の切削送り方向である矢印Xで示す方向への移動および切削ブレード54の割り出し送りである矢印Yで示す方向への移動を示すと図8に示す通りである。即ち、切削ブレード54の切り込み調整した後は、チャックテーブル33即ち半導体ウエーハ11を矢印X1で示す方向に移動して切削工程を遂行し、次にチャックテーブル33即ち半導体ウエーハ11を矢印X2で示す方向に移動してバリ取り工程を遂行する。そして、バリ取り工程が終了したら切削ブレード54を割り出し送りである矢印Y1で示す方向に移動調整して、上記切削工程およびバリ取り工程を順次遂行する。なお、バリ取り工程において切削ブレード54をZ2方向に僅かに上昇させて遂行する場合には、切削工程終了後に切削ブレード54をZ2方向に移動調整する工程が追加される。
【0018】
上述した実施形態においては、切削送り(X方向の送り)をチャックテーブル33即ち半導体ウエーハ11側で行う例を示したが、切削ブレード54を切削送りしてもよい。ここで、切削工程終了後に切削ブレード54をZ2方向に移動調整する工程を含む切削ブレード54の動きを、図9を参照して説明する。切削ブレード54を切り込み方向である矢印Z1で示す方向に移動調整した後は、切削ブレード54を矢印X1で示す方向に移動して切削工程を遂行し、次に切削ブレード54を切れ刃542の外周縁が半導体ウエーハ11に積層された最下層の銅箔に接する位置までZ2方向に移動調整した後、切削ブレード54を矢印X2で示す方向に移動してバリ取り工程を順次遂行する。バリ取り工程が終了したら切削ブレード54を割り出し送りである矢印Y1で示す方向に移動調整するとともに、切削ブレード54を切り込み送り方向である矢印Z1で示す方向に移動調整して、上記切削工程およびバリ取り工程を順次遂行する。
【0019】
なお、上述した実施形態においては、被加工物として銅箔が積層された半導体ウエーハを用いた例を示したが、本発明による切削方向は銅箔と同様な問題が生ずる金、銀等が積層された被加工物にも有効に利用できる。また、本発明による切削方向は、半導体ウエーハに限らず、銅等が積層されたセラミックス、フェライト、ガラス、ヒートシンク材等の被加工物においても有効に利用できる。
【0020】
【発明の効果】
本発明による切削方法は以上のように構成されているので、次の作用効果を奏する。
【0021】
即ち、本発明によれば、切削する切削工程と、該切削工程で形成された切削溝をなぞるバリ取り工程とを含むので、切削工程において発生したバリを除去することができる。特に、バリ取り工程における切削ブレードと半導体ウエーハとの相対的移動速度を、切削工程における切削ブレードと半導体ウエーハとの相対的移動速度より高速に設定することにより、切削工程において発生したバリを確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による切削方法を実施するための切削装置であるダイシング装置の斜視図。
【図2】図1に示すダイシング装置の要部斜視図。
【図3】図2に示すダイシング装置を構成するスピンドルユニットの要部斜視図。
【図4】本発明による切削方法における切削工程を示す説明図。
【図5】本発明による切削方法におけるバリ取り工程を示す説明図。
【図6】本発明による切削方法における切削工程によって切削された被加工物の切断面の拡大図。
【図7】本発明による切削方法におけるバリ取り工程が遂行された被加工物の切断面の拡大図。
【図8】本発明による切削方法の一実施形態における被加工物および切削ブレードの動きを示す説明図。
【図9】本発明による切削方法の他の実施形態における切削ブレードの動きを示す説明図。
【符号の説明】
2:静止基台
3:チャックテール機構
31:チャックテーブル機構の支持台
32:チャックテーブル機構の案内レール
33:チャックテーブル機構のチャックテール
34:チャックテーブル機構の駆動手段
4:スピンドル支持機構
41:チャックテーブル機構の支持台
42:チャックテーブル機構の案内レール
43:チャックテーブル機構の可動支持基台
44:チャックテーブル機構の駆動手段
5:スピンドルユニット
53:スピンドルユニットのスピンドルハウジング
54:切削レード
541:切削ブレードの基台
542:切削ブレードの切れ刃
55:スピンドルユニットの駆動手段
56:回転スピンドル
58:挟持フランジ
10:装置ハウジング
11:半導体ウエーハ
12:カセット
13:被加工物搬出手段
14:被加工物搬送手段
15:洗浄手段
16:洗浄搬送手段
17:アライメント手段
Claims (2)
- 環状の切れ刃を有し所定方向に回転する切削ブレードに対して、該切削ブレードの回転軸と直交する方向に、銅箔が積層された半導体ウエーハを相対的に移動せしめて切削を行う切削方法であって、
該切削ブレードと該半導体ウエーハが対向する位置において該切削ブレードの回転方向と順方向に被加工物を相対的に移動せしめて該半導体ウエーハを切削する切削工程と、該切削ブレードと該半導体ウエーハが対向する位置において該切削ブレードの回転方向と逆方向に該半導体ウエーハを相対的に移動せしめて該切削工程で形成された切削溝をなぞるバリ取り工程とを含み、
該切削ブレードの回転速度は20000〜35000rpmであり、
該バリ取り工程における該切削ブレードと該半導体ウエーハとの相対的移動速度は、該切削工程における該切削ブレードと該半導体ウエーハとの相対的移動速度より高速に設定されていて、該切削工程における該相対的移動速度は10〜60mm/sで、該バリ取り工程における該相対的移動速度は60〜120mm/sである、
ことを特徴とする切削方法。 - 所定方向に回転する該切削ブレードに対して該半導体ウエーハを往復移動することにより該切削工程と該バリ取り工程を遂行し、次に切削すべき領域に該切削ブレードを割り出し送りした後、該半導体ウエーハを往復移動することにより該切削工程と該バリ取り工程を順次遂行する、請求項1記載の切削方法。
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