JP5226472B2 - 切削方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハを切削して個々のデバイスに分割する際に分割溝に生じたヒゲ状の切削屑を除去する方法に関するものである。

近年の半導体デバイス技術においては、ＭＣＰ(Multi Chip Package)やＳＩＰ(System In Package)といった複数の半導体チップを積層した積層型パッケージが、高密度化や小型化を達成するために有効に利用されてきている。

このような技術に対応するための半導体チップの裏面には、ＤＡＦ(Die Attach Film)と呼ばれる樹脂製の接着フィルムが貼られており、この接着フィルムを介して半導体チップの積層状態を保持することが行われている。裏面に接着フィルムが貼られた半導体チップは、薄化した半導体ウェーハの裏面に接着フィルムを貼り、格子状のストリートと呼ばれる分割予定ラインに沿って半導体ウェーハ及びその裏面に貼られた接着フィルムを切削ブレードによって切断することにより形成される（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−３１９８２９号公報

しかし、接着フィルムは樹脂等で形成されているため、切削ブレードによって接着フィルムの切断を行うと、接着フィルムに含まれる粘接着剤が軟化し、切断ライン（分割溝）のエッジ部分にヒゲ状の切削屑が多く発生してしまう。このヒゲ状の切削屑は、半導体ウェーハの表面より上方にまで延びるほどの大きさにもなるため、かかるヒゲ状の切削屑により、後工程の半導体装置組立工程において接触不良が発生したり不良品を生じさせたりするおそれがある。

そこで、本発明は、半導体ウェーハの裏面に接着フィルムが貼着されその接着フィルムがダイシングテープに貼着された状態において半導体ウェーハ及び接着フィルムを切断することによって発生するヒゲ状の切削屑を除去できるようにすることを目的とする。

本発明は、表面には格子状に配列された分割予定ラインによって区画された複数個のデバイスが配設され裏面には接着フィルム及びダイシングテープが順次に貼着されている半導体ウェーハを、分割予定ラインに沿って切削して半導体ウェーハ及び接着フィルムを個々に分離する切削方法に関するもので、回転切削ブレードと半導体ウェーハとを分割予定ラインに沿って相対移動させて半導体ウェーハ及び接着フィルムを切削し半導体ウェーハ及び接着フィルムを厚さ方向に貫通する分割溝を形成すると共に、ダイシングテープを厚さ方向に貫通させずに切削する切削工程と、切削工程の後に、回転切削ブレードを半導体ウェーハに接触させることなく分割溝に近接させて回転切削ブレードと半導体ウェーハとを分割予定ラインに沿って相対移動させ、切削工程において生じダイシングテープから上方に延出するヒゲ状延出片を除去するヒゲ状延出片除去工程とを含む。

上記切削工程が、所定刃厚を有する第一の回転切削ブレードと半導体ウェーハとを分割予定ラインに沿って相対移動させて半導体ウェーハの表面から所定深さまで切削し半導体ウェーハの表裏を貫通しない非貫通溝を形成する第一の切削工程と、第一の切削工程の後に第一の回転切削ブレードよりも刃厚の薄い第二の回転切削ブレードと半導体ウェーハとを分割予定ラインに沿って相対移動させて半導体ウェーハを非貫通溝の下方の残留厚さ全体にわたって切削し半導体ウェーハ及び接着フィルムを厚さ方向に貫通する分割溝を形成すると共にダイシングテープを貫通させずに切削する第二の切削工程とを含む場合は、ヒゲ状延出片除去工程においては、第二の回転切削ブレードを、非貫通溝の上方であって非貫通溝の底面に近接する位置と、非貫通溝の上方であって半導体ウェーハの表面よりも上方でかつその表面に近接する位置との間に位置付けることが望ましい。この場合、ヒゲ状延出片除去工程において使用する回転切削ブレードは、第二の切削工程において使用する第二の回転切削ブレードである。

本発明では、半導体ウェーハ及び接着フィルムと切削ブレードとの相対移動によってヒゲ状延出片を切って除去することができる。しかも、切削を行った直後の戻り動作においてヒゲ状の切削屑を除去できるため、ヒゲ状の切削屑を除去するための工程を別途設ける必要がない。また、従来からある切削装置を使用することができ、切削装置の改造等は不要である。更に、ヒゲ状の切削屑を除去する際に切削ブレードが分割後の各デバイスに接触しないため、デバイスのエッジが損傷して品質が劣化するおそれもない。

図１に示す半導体ウェーハＷの表面Ｗａには、格子状に配列された分割予定ライン（ストリート）Ｓによって区画されて複数個のデバイスＤが形成されている。一方、半導体ウェーハＷの裏面Ｗｂには、接着フィルム１が貼着されており、接着フィルム１は、ダイシングテープ２に貼着されている。すなわち、半導体ウェーハＷの裏面Ｗｂには、接着フィルム１及びダイシングテープ２が順次に貼着されている。ダイシングテープ２は、リング状の支持フレーム３の開口部を塞ぐように貼着されており、半導体ウェーハＷがダイシングテープ２を介して支持フレーム３に支持された状態となっている。接着フィルム１は、分割後の個々のデバイスＤを積層する際の接着剤となるものである。

このように構成される半導体ウェーハＷを、ストリートＳに沿って接着フィルム１と共に縦横に完全切断することにより、裏面に接着フィルム１が貼られた個々のデバイスごとの半導体チップに分離する。以下では、図２に示すように第一の切削手段４及び第二の切削手段５を有する切削装置を使用し、ストリートＳに対し、裏面まで貫通しない溝を形成してから完全切断を行う２段階の切削（ステップカット）を施す場合について説明する。

図２に示すように、第一の切削手段４は、第一のスピンドル４０の先端に第一の回転切削ブレード４１が装着されて構成され、第二の切削手段５は、第二のスピンドル５０の先端に第二の回転切削ブレード５１装着されて構成される。第一の回転切削ブレード４１は、所定の刃厚を有し、半導体ウェーハＷの表面Ｗａからその刃厚に対応する幅でかつ任意の深さを有する溝を形成する際に使用される。一方、第二の回転切削ブレード５１は、第一の回転切削ブレード４１より刃厚が薄く形成され、半導体ウェーハＷ及び接着フィルム１の完全切断に使用される。

半導体ウェーハＷは、保持テーブルによって保持されてＸ軸方向に移動可能となっている。一方、第一のスピンドル４０及び第二のスピンドル５０はＹ軸方向の軸心を有しており、半導体ウェーハＷと第一の回転切削ブレード４１及び第二の回転切削ブレード５１とをストリートに沿って相対移動させることにより、そのストリートを切削することができる。以下では、半導体ウェーハＷがＸ軸方向に移動し、第一の回転切削ブレード４１及び第二の回転切削ブレード５１のＸ軸方向の位置が固定された状態で切削を行う場合について説明する。

図２に示すように、ウェーハＷの切削すべきストリートを端部から順にストリートＳ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・、Ｓｎとすると、最初に、第一の切削手段４を＋Ｙ方向に駆動してストリートＳ１に第一の回転切削ブレード４１を位置合わせし、半導体ウェーハＷを＋Ｘ方向に移動させて半導体ウェーハＷと第一の回転切削ブレード４１とをストリートＳ１に沿って相対移動させ、回転する第一の回転切削ブレード４１をストリートＳ１に作用させることにより、ストリートＳ１に沿って切削を行う。このとき、図３に示すように、半導体ウェーハＷの表裏を貫通させずに第一の回転切削ブレード４１を作用させて所定深さまで切削し、図４に示すように裏面Ｗｂまで貫通しない所定深さの非貫通溝Ｇａを形成する（第一の切削工程）。この第一の切削工程は、第一の切削手段４をストリート間隔ずつＹ軸方向にインデックス送りしながら順次遂行され、更に半導体ウェーハＷを９０度回転させてから同様の切削を行うことにより、図４に示す所定深さの非貫通溝Ｇａがすべてのストリートに形成される。

一方、図５に示すように、第一の切削手段４と第二の切削手段５とが接触しない範囲で、非貫通溝Ｇａが形成されたストリートＳ１、Ｓ２、・・・に第二の回転切削ブレード５１を順次位置合わせし、上記第一の切削工程と同時に、第二の回転切削ブレード５１による切削を行う。図５の例では、第一の回転切削ブレード４１と第二の切削ブレード５１とがＹ軸方向にデバイス２個分離れた状態とし、第一の回転切削ブレード４１がストリートＳ３、Ｓ４、Ｓ５・・・を切削すると同時に第二の回転切削ブレード５１がストリートＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・を切削する。図５に示すように第二の切削ブレード５１によるストリートＳ１の切削時は、半導体ウェーハＷと第二の回転切削ブレード５１とをストリートＳ１に沿って相対移動させ、回転する第二の回転切削ブレード５１をストリートＳ１に形成された非貫通溝Ｇａに作用させることにより、ストリートＳ１に沿って切削を行う。このとき、図６に示すように、第二の回転切削ブレード５１の下端が半導体ウェーハＷ及び接着フィルム１を貫通してダイシングテープ２まで達するように、第二の回転切削ブレード５１の高さを制御する。そうすると、図７に示すように、非貫通溝Ｇａの下方の残留厚さ全体にわたって厚さ方向に切削が行われ、半導体ウェーハＷ及び接着フィルム１を厚さ方向に貫通する分割溝Ｇｂが形成される。かかる分割溝Ｇｂの形成と平行して、ストリートＳ３には非貫通溝Ｇａが形成される。また、第二の回転切削ブレード５１がダイシングテープ２を貫通はしないが、ダイシングテープ２にまで達することで、図７のようにヒゲ状延出片６がダイシングテープ２から上方に向けて延出し、半導体ウェーハＷの表面Ｗａより上方にも突出した状態となったり、図８に示すようにヒゲ状延出片６がデバイスＤの方に向けて水平方向に延びた状態となったりする現象が発生する。このような切削を、第二の切削手段５をストリート間隔ずつＹ軸方向にインデックス送りしながらすべてのストリートについて順次行い、更に半導体ウェーハＷを９０℃回転させてから同様の切削を行うと、すべてのストリートに分割溝Ｇｂが形成され、裏面に接着フィルムＦが貼着された個々のデバイスＤに分割される。

第一の切削工程においては、図９（Ａ）に示すように、第一の回転切削ブレード４１の下端が形成しようとする非貫通溝Ｇａの底面の高さと一致するように第一の回転切削ブレード４１を位置決めした状態で、第一の回転切削ブレード４１を高速回転させて半導体ウェーハＷに作用させ、半導体ウェーハＷを＋Ｘ方向に移動させることにより、図４に示した非貫通溝Ｇａを形成する。ここで、第一の回転切削ブレード４１の回転方向は、半導体ウェーハＷとの接触部分における回転のＸ方向成分が半導体ウェーハＷの移動方向と一致する方向である。このようにして、１本のストリートについて非貫通溝Ｇａが形成されると、図９（Ｂ）に示すように、第一の切削手段４を上方に退避させ、図９（Ｃ）に示すように、その状態で半導体ウェーハＷを−Ｘ方向に移動させて、切削前のポジションに戻す。

第二の回転切削ブレード５１による切削においては、図１０（Ａ）に示すように、第二の回転切削ブレード５１を、第一の回転切削ブレード４１と同方向に回転させ、その状態で第二の回転切削ブレード５１に下端がダイシングテープ２の表面より若干下に位置するように第二の回転切削ブレード５１を位置決めし、その状態で半導体ウェーハＷを＋Ｘ方向に移動させることにより、分割溝Ｇｂを形成する。こうして、１本のストリートについて分割溝Ｇｂが形成されると、図１０（Ｂ）に示すように、第二の切削手段５を若干上昇させ、第二の回転切削ブレード５１を所定の高さに位置決めする。

ここで、図１０（Ｂ）における第二の回転切削ブレード５１の所定の高さとは、図１１に示すように、第二の回転切削ブレード５１の下端が、第一の切削工程で形成された非貫通溝Ｇａの上方であってその非貫通溝Ｇａの底面に近接する位置（底面に接触しない位置）Ｚ１と、非貫通溝Ｇａの上方であって半導体ウェーハＷの表面Ｗａに近接する位置（表面Ｗａに接触しない位置）Ｚ２との間に位置する高さである。具体的には、非貫通溝Ｇａの底面よりも上方でかつヒゲ状延出片６と接触しうる高さに第二の回転切削ブレード５１の下端を位置づける。そして、第二の回転切削ブレード５１をその高さに維持すると共に第二の切削工程遂行時と同方向に回転させたまま、半導体ウェーハＷを少なくとも図１０（Ｃ）に示す位置まで切削時と逆方向に（−Ｘ方向に）移動させる。このとき、第二の回転切削ブレード５１は半導体ウェーハＷには接触しないが、図１１に示すように、ヒゲ状延出片６のうち非貫通溝Ｇａの底面より上方に出た部分には接触するため、その接触した位置より上方のヒゲ状延出片６が、回転切削ブレード５１の回転によって巻き取られるか、或いは、回転の勢いで飛ばされることにより除去される（ヒゲ状延出片除去工程）。

上記ヒゲ状延出片除去工程を、第二の切削工程の直後の半導体ウェーハＷのＸ軸方向の戻り動作において遂行することにより、すべてのストリートについて、ヒゲ状延出片６を除去することができる。したがって、ヒゲ状延出片６を除去するための工程を別途設ける必要がなく、ヒゲ状延出片６を除去するための機構を切削装置に設けたり専用の装置を用意したりする必要もない。また、ヒゲ状延出片除去工程においては、回転切削ブレードがデバイスＤに触れないため、デバイスＤのエッジ部分が損傷することもなく、品質劣化のおそれがない。

なお、上記の例では、いわゆるステップカットにより２段階の切削を行うことによりデバイスに分割する場合について説明したが、１度の切削により完全切断する場合も、その切削の戻り動作の際にヒゲ状延出片６を切削して除去する。１度の切削の戻り動作においてヒゲ状延出片６を切削して除去する場合は、図１２に示すように、回転切削ブレード５１の下端が半導体ウェーハＷの表面Ｗａに接触しない近接位置Ｚ２に位置するように位置決めし、その状態で半導体ウェーハＷに戻り動作を行わせればよい。

図２に示した第一の切削手段４及び第二の切削手段５を使用し、下記条件下で各ストリートについて上記第一の切削工程、第二の切削工程、ヒゲ状延出片除去工程を遂行し、切削により生じたヒゲ状延出片を除去する実験を行った。ヒゲ状延出片除去工程では、第二の回転切削ブレード５１の高さ及び半導体ウェーハの戻り速度を変化させ、ヒゲ状延出片を除去するために最適な条件を求めることとした。実験時の固定条件は下記の通りである。

［固定条件］
（１）半導体ウェーハ
シリコンウェーハ、直径：１２［インチ］、厚さ：１１０［μｍ］
（２）接着フィルム
ダイアタッチフィルム、厚さ：２５［μｍ］
（３）第一の回転切削ブレード
電鋳ブレード、ダイヤモンド砥粒径：２〜６［μｍ］、刃厚：３５［μｍ］
回転数：６００００［ＲＰＭ］
（４）第二の回転切削ブレード
電鋳ブレード、ダイヤモンド砥粒径：２〜４［μｍ］、刃厚：２０［μｍ］
回転数：３００００［ＲＰＭ］
（５）切り込み量
第一の回転切削ブレード：半導体ウェーハの表面から８０［μｍ］
第二の回転切削ブレード：ダイシングテープの表面から３０［μｍ］
（６）切削時の半導体ウェーハの送り速度：５０．８［ｍｍ／ｓ］

上記固定条件下において、第二の回転切削ブレード５１の高さ及び半導体ウェーハＷの戻り速度を変化させてヒゲ状延出片の除去率を求めた。但し、第二の回転切削ブレード５１の高さ及び半導体ウェーハＷの戻り速度については、同じ数値条件下で繰り返し実験を行い、ヒゲ状延出片の除去率の平均値を求めることによって、より信頼性の高いデータを取得した。求めた平均値を下記表１及び図１３のグラフに示す。下記表１において、第二の回転切削ブレード５１の高さは、その下端が半導体ウェーハＷの表面Ｗａからどれだけ離れているかを示しており、実験１〜５及び１２におけるマイナスの値は、第二の回転切削ブレード５１の下端が半導体ウェーハＷの表面Ｗａよりも下、すなわち表面Ｗａと非貫通溝Ｇａの底面との間に位置していることを意味している。

上記表１及び図１３のグラフからわかるように、半導体ウェーハＷの戻り速度を５０．８［ｍｍ／ｓ］とした場合は、第二の回転切削ブレード５１の下端の高さを半導体ウェーハＷの表面Ｗａから５［μｍ］上方としたときに、最も効果的にヒゲ状延出片を除去できることが確認された。また、実験２〜９、すなわち第二の回転切削ブレード５１の下端の半導体ウェーハＷの表面Ｗａからの高さが−５０〜５０［μｍ］である場合は、除去率が７０［％］以上と比較的良好であることが確認された。したがって、半導体ウェーハＷの戻り速度を５０．８［ｍｍ／ｓ］とした場合、図１１におけるＺ１は、半導体ウェーハＷの表面Ｗａから５０μｍ下方の高さ、Ｚ２は、半導体ウェーハＷの表面Ｗａから５０μｍ上方の高さとすることが望ましい。

半導体ウェーハＷの戻り速度を１０００［ｍｍ／ｓ］とした場合は、第二の回転切削ブレード５１の下端の高さをその下端が半導体ウェーハＷの表面Ｗａから０または５［μｍ］としたときに、最も効果的にヒゲ状延出片を除去できることが確認された。また、実験１２〜１５、すなわち第二の回転切削ブレード５１の下端の半導体ウェーハＷの表面Ｗａからの高さが−７５〜５０［μｍ］である場合は、除去率が７０［％］以上と比較的良好であることが確認された。したがって、半導体ウェーハＷの戻り速度を１０００［ｍｍ／ｓ］とした場合、図１１におけるＺ１は、半導体ウェーハＷの表面Ｗａから７５μｍ下方の高さ、Ｚ２は、半導体ウェーハＷの表面Ｗａから５０μｍ上方の高さとすることが望ましい。もっとも、半導体ウェーハＷの戻り速度が５０、８［ｍｍ／ｓ］の場合よりも全体的に除去率の数値は低くなっており、戻り速度は５０．８［ｍｍ／ｓ］とする方が望ましい。

半導体ウェーハがダイシングテープを介して支持フレームに支持された状態の一例を示す斜視図である。 第一の切削手段、第二の切削手段及びダイシングテープを介して支持フレームに支持された半導体ウェーハを示す平面図である。 第一の切削工程を拡大して示す断面図である。 第一の切削工程によって形成された非貫通溝を拡大して示す断面図である。 第一の切削工程及び第二の切削工程が行われる状態を示す平面図である。 第二の切削工程を示す拡大断面図である。 第二の切削工程によって形成された分割溝及びヒゲ状延出片を拡大して示す断面図である。 第二の切削工程によって形成された分割溝及びヒゲ状延出片を拡大して示す平面図である。 非貫通溝を形成する状態を示す説明図であり、（Ａ）は第一の切削工程、（Ｂ）は第一の回転切削ブレードを上方に退避させた状態、（Ｃ）は半導体ウェーハが元の位置に戻る状態を示す。 分割溝を形成した後にヒゲ状延出片を除去する状態を示す説明図であり、（Ａ）は第二の切削工程、（Ｂ）はヒゲ状延出片除去工程を開始するときの状態、（Ｃ）はヒゲ状延出片除去工程を終了するときの状態を示す。 ヒゲ状延出片除去工程の一例を拡大して示す断面図である。 ヒゲ状延出片除去工程の別の例を拡大して示す断面図である。 ヒゲ状延出片の除去率の実験結果を示すグラフである。

符号の説明

Ｗ：半導体ウェーハ Ｗａ：表面 Ｗｂ：裏面
Ｓ（Ｓ１，Ｓ２，・・・Ｓｎ）：分割予定ライン（ストリート） Ｄ：デバイス
Ｇａ：非貫通溝 Ｇｂ：分割溝
１：接着フィルム ２：ダイシングテープ ３：支持フレーム
４：第一の切削手段 ４０：第一のスピンドル ４１：第一の回転切削ブレード
５：第二の切削手段 ５０：第二のスピンドル ５１：第二の回転切削ブレード
６：ヒゲ状延出片

Claims (3)

1. 表面には格子状に配列された分割予定ラインによって区画された複数個のデバイスが配設され裏面には接着フィルム及びダイシングテープが順次に貼着されている半導体ウェーハを、該分割予定ラインに沿って切削して該半導体ウェーハ及び該接着フィルムを個々に分離する切削方法において、
   回転切削ブレードと該半導体ウェーハとを該分割予定ラインに沿って相対移動させて該半導体ウェーハ及び該接着フィルムを切削し該半導体ウェーハ及び該接着フィルムを厚さ方向に貫通する分割溝を形成すると共に、該ダイシングテープを厚さ方向に貫通させずに切削する切削工程と、
   該切削工程の後に、該回転切削ブレードを該半導体ウェーハに接触させることなく該分割溝に近接させて該回転切削ブレードと該半導体ウェーハとを該分割予定ラインに沿って相対移動させ、該切削工程において生じ該ダイシングテープから上方に延出するヒゲ状延出片を除去するヒゲ状延出片除去工程と
   を含む切削方法。
2. 前記切削工程は、
   所定刃厚を有する第一の回転切削ブレードと前記半導体ウェーハとを前記分割予定ラインに沿って相対移動させて該半導体ウェーハの表面から所定深さまで切削し、該半導体ウェーハの表裏を貫通しない非貫通溝を形成する第一の切削工程と、
   該第一の切削工程の後に該第一の回転切削ブレードよりも刃厚の薄い第二の回転切削ブレードと該半導体ウェーハとを前記分割予定ラインに沿って相対移動させて該半導体ウェーハを該非貫通溝の下方の残留厚さ全体にわたって切削し、該半導体ウェーハ及び前記接着フィルムを厚さ方向に貫通する分割溝を形成すると共に、該ダイシングテープを貫通させずに切削する第二の切削工程とを含み、
   前記ヒゲ状延出片除去工程においては、該第二の回転切削ブレードを、該非貫通溝の上方であって該非貫通溝の底面に近接する位置と、該非貫通溝の上方であって該半導体ウェーハの表面よりも上方でかつ該表面に近接する位置との間に位置付ける
   請求項１に記載の切削方法。
3. 前記ヒゲ状延出片除去工程において使用する回転切削ブレードは、前記第二の切削工程において使用する前記第二の回転切削ブレードである
   請求項２に記載の切削方法。

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