JP5078392B2 - 半導体ウエハのダイシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハのダイシング方法に関するものであり、特に、半導体ウエハを回転ブレードによって切断する際に、洗浄水およびエアーを、回転ブレード通過後の半導体ウエハ表面に噴射しながら切断するダイシング方法に関するものである。

素子の形成された半導体ウエハをチップ状に切断するダイシング装置およびが装置を使ったダイシング方法としては、特開２０００−１４１３０８号公報に示されたものが従来例として知られている。このダイシング装置は、半導体ウエハを保持するテーブルと、半導体ウエハをダイシングラインに沿って切断する回転ブレードと、切断された半導体ウエハが送り出された前方上部に配置され、半導体ウエハに対して洗浄水を噴射する洗浄水噴射ノズルと、洗浄水噴射ノズルと平行してその外側に配置され、半導体ウエハに対してエアーを噴射するエアー噴射ノズルとを有する。

そして、これらとは別に切削水および洗浄水が供給されるノズルを有し、回転ブレードの切削点に向けて切削水および洗浄水を供給しながら半導体ウエハを切断する。また、これらの水には、半導体ウエハに形成された素子の静電気破壊を防止するため、純水に炭酸ガスを含有（溶融）させ、電気伝導度を大きくしたものが使用される。

特開２０００−１４１３０８号公報

従来のダイシング装置およびこれを使ったダイシング方法においては、半導体ウエハに形成された素子のボンディングパッド部が、電池効果による腐食を起こし（電蝕）、穴開きが発生する場合があった。この問題は次の理由によるものである。

第１に、半導体回路の小型化とともにダイシングにかかる時間が長くなったことである。通常、半導体ウエハには、ダイシング工程にて個片化される半導体回路素子のチップが、ダイシングラインを境として縦横のマトリックス状に複数形成されているが、半導体回路の小型化とともに１枚の半導体ウエハから取れるチップの数も増加する傾向にある。これに伴い、強度的な観点からダイシングの速度（半導体ウエハ保持テーブルの相対的な移動速度）も減少し、加工時間が長くかかるようになり、これは、半導体ウエハ上の個々の半導体回路素子が長い時間、水（切削水および洗浄水）に浸された状態になることと同じである。

第２に、近年、マイグレーション防止のためボンディングパッドの材質として、従来から使われていたＡｌ−Ｓｉに代えて、Ａｌ−Ｃｕ（Ｃｕ：０．５％）が使用されるようになったことである。

そして、上述の２つの半導体回路素子の状況の変化に、切削水、洗浄水への炭酸ガス溶融水の使用があいまって、ボンディングパッド部の、電池効果による腐食を原因とする穴開きが発生じていた。

本発明は、ダイシング装置において使用される切削水や冷却水に起因した、半導体ウエハ上の素子のボンディングパッド部における腐食、穴開きを起こすことのないダイシング方法を提供することを目的とする。

本発明における半導体ウエハのダイシング方法は、素子が形成された半導体ウエハを保持するテーブルと、前記テーブルを相対的に移動させ、前記半導体ウエハをダイシングラインに沿って切断する回転ブレードと、切断された前記半導体ウエハが送り出された前方上部に配置され、前記半導体ウエハに対して洗浄水を噴射する洗浄水噴射ノズルと、前記洗浄水噴射ノズルと平行してその外側に配置され、前記半導体ウエハに対してエアーを噴射するエアー噴射ノズルと、を有する切削加工装置による半導体ウエハのダイシング方法であって、
ダイシングラインに従い前記半導体ウエハの端部まで切断した直後、隣接するダイシングラインの切断開始位置に回転ブレードを移動する第１のダイシング工程と、
ダイシングラインに従い前記半導体ウエハの端部まで切断された後、前記半導体ウエハ全体がエアー噴射ノズルを横切るまで更に送りだすことによって前記半導体ウエハ表面の水分を完全に除去し、その後隣接するダイシングラインの切断開始位置に回転ブレードを移動する第２のダイシング工程とを有することを特徴とする。

また、一枚の前記半導体ウエハのダイシングを完了するまでに、前記第１のダイシング工程及び前記第２のダイシング工程はそれぞれ複数回行われ、複数回行われる前記第２のダイシング工程のうちの一部にカーフチェック工程が含まれることを特徴とする。

また、一枚の前記半導体ウエハのダイシングを完了するまでに、前記第１のダイシング工程及び前記第２のダイシング工程はそれぞれ複数回行われ、複数回行われる前記第２のダイシング工程のうちの一部にセットアップ工程含まれることを特徴とする。

また、一枚の前記半導体ウエハのダイシングを完了するまでに、前記第１のダイシング工程及び前記第２のダイシング工程はそれぞれ複数回行われ、第１のダイシング工程３０回以下に対し、第２のダイシング工程１回の頻度で設定することを特徴とする。

前記第２のダイシング工程中での、エアー噴射ノズルから噴射されるエアーは複数のノズル孔から前記半導体ウエハ全面に噴射されて強さは風速０．１ｍ／秒以上であり、その時の前記テーブルの相対的な移動速度は１０〜７０ｍｍ／秒であることを特徴とする。

本発明におけるダイシング方法においては、半導体ウエハに形成された素子のボンディングパッド部が、電池効果による腐食を起こし（電蝕）、穴開きを起こすことを防止することが可能となる。

以下本発明の好適な実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる切削加工装置を示す斜視図である。そして、図２は、図１に示された切削加工装置を正面から見た時の各部位と、そこに載置された半導体ウエハとの位置関係を示した図である。

図１に示される通り、切削加工装置は、素子が形成された半導体ウエハ２を保持するテーブル１と、このテーブル１を切断手段に対して相対的に移動させ、半導体ウエハ２をダイシングライン（例えば、図の半導体ウエハ２上に描かれた縦横の格子状ライン）に沿って切断する回転ブレード３とを有する。半導体ウエハ２を保持したテーブル１は、回転ブレード３を保持する主軸の動作と合わせると、相対的に図中に示すＸ方向、Ｙ方向、そして高さ方向への移動が可能であり、その移動によって半導体ウエハ２と回転ブレード３との位置関係を調整するとともに、切断作業中（例えば、Ｘ方向にダイシングラインに沿って切断する場合）は、Ｘ方向での往復動作が行われる。Ｘ方向におけるテーブル１の移動は、回転ブレード３が半導体ウエハ２上を移動する範囲にだけではなく、図面の右側では、半導体ウエハ２全体がエアー噴射ノズル５を横切るまで更に送りだすことが可能になるような構成となっている。

そして、切断された半導体ウエハ２が送り出されるＸ方向の前方上部には、半導体ウエハ２全体に対して洗浄水によるウォータカーテン４ａを噴射する洗浄水噴射ノズル４が配置され、洗浄水噴射ノズル４と平行してその外側には半導体ウエハ２全体に対してエアーカーテン５ａを噴射するエアー噴射ノズル５とが配置される。また、図示していないが回転ブレード３の側方には、切削水及び冷却水を噴射するノズルが設けられている。

また、洗浄水噴射ノズル４及びエアー噴射ノズル５の後方、半導体ウエハ２が両ノズル４、５の下を通過した先には、認識カメラ６が設置され、カーフチェック（ダイシングラインと実際に切断した位置の確認）が定期的に行われる。

次に、図３および図４を参照して、本発明の実施の形態に係わるダイシング方法を説明する。図３は、第１のダイシング工程を示す工程説明図であり、図４は、第２の第１のダイシング工程を示す工程説明図である。

図３では、構造として半導体ウエハ１２、回転ブレード１３、洗浄水噴射ノズル１４、エアー噴射ノズル１５のみしか示していないが、これらは全て図１及び図２に示した同名の部位に対応し、その他の部位も同様に存在するが説明を容易にするために図からは省略している。そして、図中記号Ａにて示した場所は回転ブレード１３の切断加工ポイントであり、記号Ｂにて示した線は当該加工ポイントＡが移動した軌跡、また左右の矢印は半導体ウエハ１２が左右（図１のＸ方向）に移動することを示している。

第１のダイシング工程は、図３（ａ）に示す通り回転ブレード１３によって半導体ウエハを切断する工程である。図３（ｂ）は、半導体ウエハ１２が左方向に移動しながら切断され左端までいったときの位置関係を示しており、次に図の矢印の方向に移動しながら隣のダイシングラインに沿って切断が行われる。その後半導体ウエハ１２は図３（ｃ）に示す位置まで移動しながらその隣のダイシングラインに沿って切断され、その後矢印の方向に移動することとなり、これらの工程を繰り返す。また、同図では、一方向のダイシングラインしか示していないが、これらと垂直方向のダイシングラインもあるため、一方向について全てが終わった後に、半導体ウエハ１２を９０度回転させて同様な固定を繰り返す。

図４は、第２のダイシング工程を説明するものである。図４（ａ）は、半導体ウエハ１２が左方向に移動しながら切断され左端までいったときの位置関係を示しており、次に図の矢印の方向に移動しながら隣のダイシングラインに沿って切断が行われる。その後半導体ウエハ１２は図４（ｂ）に示す位置まで移動しながらその隣のダイシングラインに沿って切断される。この工程において、切断後の半導体ウエハ１２は、全体が洗浄水噴射ノズル１４及びエアー噴射ノズル１５を横切るまで更に送りだされる。

洗浄水噴射ノズル１４及びエアー噴射ノズル１５からは、常時洗浄水およびエアー（ドライ・エアー）が噴射されている。図４（ｂ）に示す位置まで送り出されることにより、半導体ウエハ１２は、洗浄され、そして表面の水分が完全に除去される。そして、この状態を、一枚の半導体ウエハ全体を切断する第１のダイシング工程のあい間に定期的に設定することにより、半導体ウエハに形成された素子のボンディングパッド部の腐食（電蝕）を防止することができる。そして、第１のダイシング工程３０回以下に対し、第２のダイシング工程１回の頻度で設定することが有効である。これは、連続的に水に浸かっている時間を短くし、第２のダイシング工程により乾燥状態を入れる頻度を多くすることが、電蝕防止上は好ましが、生産性が落ちるという欠点があるので電蝕がおきない範囲で減らして設定される。

また、ダイシング工程においては、途中にカーフチェック（ダイシングラインと実際に切断した位置の確認）の工程、セットアップ（回転ブレード／砥石の磨耗状態の確認）の工程を設けることが一般的であるが、上述の第２のダイシング工程の一部にこれらを織り込むことで、カーフチェックやセットアップ工程の途中は、常に半導体ウエハ１２表面は乾燥した状態が保たれ、ボンディングパッド部の腐食（電蝕）防止の効果を奏する。

第２のダイシング工程中での、エアー噴射ノズルから噴射されるエアーは複数（例えば、２〜１０）のノズル孔から半導体ウエハ全面に噴射され、その強さは風速０．１ｍ／秒以上、その時のテーブルの相対的な移動速度は１０〜７０ｍｍ／秒とすることが最適である。エアーの強さに関しては、上述の移動速度でテーブルが通過したときに、水切りが完全に行われる強さであるため、風速０．１ｍ／秒以上で強い方が望ましいが、強すぎるとエアーの消費量が多くなるため、実際の使用においては消費量を考慮して決定される。また、テーブルの移動速度に関しては、高速過ぎるとエアーによる水切りが十分に行われず、ゆっくり過ぎると生産性が低下するため、上述の数値が最適と考えられる。

このように本発明のダイシング方法においては、半導体ウエハに形成された素子のボンディングパッド部が、電池効果による腐食を起こし（電蝕）、穴開きを起こすことを防止することが可能となる。

本発明の実施の形態に係わる切削加工装置を示す斜視図である。 図１に示された切削加工装置を正面から見た時の各部位と半導体ウエハとの位置関係を示した図である。 本発明の実施の形態に係わるダイシング方法を示すダイシング工程の説明図である。 本発明の実施の形態に係わるダイシング方法を示すダイシング工程の説明図である。

符号の説明

１、１１ テーブル
２、１２ 半導体ウエハ
３、１３ 回転ブレード
４、１４ 洗浄水噴射ノズル
５、１５ エアー噴射ノズル
６、 認識カメラ

Claims (3)

1. 素子が形成された半導体ウエハを保持するテーブルと、前記テーブルを相対的に移動させ、前記半導体ウエハをダイシングラインに沿って切断する回転ブレードと、切断された前記半導体ウエハが送り出された前方上部に配置され、前記半導体ウエハに対して洗浄水を噴射する洗浄水噴射ノズルと、前記洗浄水噴射ノズルと平行してその外側に配置され、前記半導体ウエハに対してエアーを噴射するエアー噴射ノズルと、を有する切削加工装置による半導体ウエハのダイシング方法であって、
   ダイシングラインに従い前記半導体ウエハの端部まで切断した直後、回転ブレードの位置を隣接するダイシングラインの切断開始位置に設定する第１のダイシング工程と、
   ダイシングラインに従い前記半導体ウエハの端部まで切断された後、前記半導体ウエハ全体がエアー噴射ノズルを横切るまで更に送りだすことによって前記半導体ウエハ表面の水分を完全に除去し、その後回転ブレードの位置を隣接するダイシングラインの切断開始位置に設定する第２のダイシング工程とを有し、一枚の前記半導体ウエハのダイシングを完了するまでに、前記第１のダイシング工程及び前記第２のダイシング工程はそれぞれ複数回行われ、複数回行われる前記第２のダイシング工程のうちの一部にカーフチェック工程又はセットアップ工程が含まれることを特徴とする半導体ウエハのダイシング方法。
2. 第１のダイシング工程３０回以下に対し、第２のダイシング工程１回の頻度で設定することを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハのダイシング方法。
3. 前記第２のダイシング工程中での、エアー噴射ノズルから噴射されるエアーは複数のノズル孔から前記半導体ウエハ全面に噴射されて強さは風速０．１ｍ／秒以上であり、その時の前記テーブルの相対的な移動速度は１０〜７０ｍｍ／秒であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハのダイシング方法。

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