JP5511539B2 - 切削方法 - Google Patents
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Description
本発明は、特性評価用金属素子とボンディングパッドとを有するデバイスウエーハを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、例えばシリコンウエーハやＧａＡｓ等の化合物半導体ウエーハ上に複数の分割予定ラインが形成され、分割予定ラインで区画される各領域にＩＣやＬＳＩ等の回路素子を形成してデバイスウエーハを製造する。
その後、デバイスウエーハの裏面を研削装置で研削してデバイスウエーハを所定の厚みへと薄化した後、切削装置で分割予定ラインを切削して個々の半導体チップへと分割する。次いで、半導体チップがリードフレームやフレーム基板等にマウントされ、ボンディングパッドが金線等のボンディングワイヤにボンディングされた後、これらのリードフレームやフレーム基板を分割してモールド樹脂等で封止し、各種の半導体デバイスを製造している。
デバイスウエーハの回路素子上には、リードフレームやフレーム基板の電極に接続される例えばアルミニウムから形成されたボンディングパッドが複数形成されている。また、デバイスウエーハの分割予定ライン上には、回路素子の電気特性を評価するためのＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）と呼ばれる例えば銅からなる特性評価用金属素子が複数形成される。分割予定ライン上に特性評価用金属素子を形成することで、デバイスウエーハを分割する際にＴＥＧを切削除去することができる。
一方、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大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、この混合液を切削水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）。
ところが、純水に二酸化炭素を混合すると純水のｐＨ値が下がって酸性となるため、ボンディングパッドに腐食（溶出）が生じやすくなる。特に、分割予定ライン上に形成された特性評価用金属素子がボンディングパッドの材質に比べてイオン化傾向が小さい場合には、次のような問題が生じる。
即ち、分割予定ラインを切削することで発生した特性評価用金属素子の屑がボンディングパッド上に付着すると、付着した特性評価用金属素子の屑とボンディングパッド間で電位差が生じてボンディングパッドの腐食（溶出）が促進されてしまう。
ボンディングパッドが腐食（溶出）すると、後にリードフレームやフレーム基板の電極とボンディングパッドとを接続する際にボンディング不良が発生してしまうという問題がある。
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、後のボンディング工程でのボンディング不良を低減可能な切削方法を提供することである。
本発明によると、ウエーハ表面に形成された複数の第１分割予定ライン及び該第１分割予定ラインに交差する複数の第２分割予定ラインと、該第１分割予定ライン上に形成された複数の特性評価用金属素子と、該第１分割予定ラインと該第２分割予定ラインによって区画された各領域に形成された複数のデバイスとを備え、該各デバイスは複数のボンディングパッドを有し、該ボンディングパッドは該特性評価用金属素子に比べてイオン化傾向が大きい金属から形成されているデバイスウエーハへ純水を含む切削水を供給しつつ該分割予定ライン上を切削ブレードで切削する切削方法であって、該デバイスウエーハに該切削水を供給しつつ、複数の該第２分割予定ラインを切削ブレードで切削する第１切削ステップと、該第１切削ステップを実施した後に、該デバイスウエーハに該切削水を供給しつつ、複数の該第１分割予定ラインを該特性評価用金属素子とともに切削ブレードで切削する第２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。
好ましくは、該デバイスウエーハは前記第２分割予定ライン上にも前記特性評価用金属素子を有しており、該特性評価用金属素子は該第２分割予定ライン上よりも該第１分割予定ライン上に多く形成されている。
本発明の切削方法によると、第２分割予定ライン上に特性評価用金属素子が形成されていないか或いは形成されている特性評価用金属素子の数が第１分割予定ライン上より少ないデバイスウエーハを切削する際に、デバイスウエーハへ純水を含む切削水を供給しつつ、第２分割予定ラインを先に切削した後、第１分割予定ラインを切削する。
その結果、切削で発生した特性評価用金属素子の屑がボンディングパッド上に付着して滞留する量と時間とが低減されるため、ボンディングパッドの腐食（溶出）が低減し、後のボンディング工程でのボンディング不良を低減することができる。
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、本発明の切削方法を実施するのに適した切削装置２の外観斜視図が示されている。
切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。
図２に示すように、ダイシング対象のデバイスウエーハＷの表面においては、第１のストリート（分割予定ライン）Ｓ１と第２のストリート（分割予定ライン）Ｓ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。
ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。
ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。
仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数のクランプ１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。
チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。
アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。
アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。
切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。
図２を参照すると、本発明の切削方法を適用するのに適したデバイスウエーハＷの平面図が示されている。デバイスウエーハＷは、粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持される。
図２の一部拡大図に示すように、第１のストリートＳ１には特性評価用金属素子であるＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）１５が多数形成されている。ＴＥＧ１５は銅から形成されている。
第２のストリートＳ２にもＴＥＧ１５が形成されているが、その数は第１のストリートＳ１に形成されているＴＥＧ１５の数より少なめである。図２で矢印Ａは第１のストリート（第１分割予定ライン）Ｓ１の伸長方向であり、矢印Ｂは第２のストリート（第２分割予定ライン）Ｓ２の伸長方向である。
次に、図３乃至図５を参照して、本発明の切削方法について詳細に説明する。図３を参照すると、切削手段２４は、スピンドルハウジング３０中に収容された図示しないモータにより回転駆動されるスピンドルと、スピンドルの先端に着脱可能に装着された切削ブレード２８とを含んでいる。
切削ブレード２８は、ブレードカバー３２によりその外周部が覆われている。ブレードカバー３２は、カバー本体３４と、カバー本体３４にねじ３８で取り付けられる着脱カバー３６と、カバー本体３４にねじ４２で取り付けられるブレード検出ブロック４０とから構成される。
ブレード検出ブロック４０は切削ブレード２８の切刃の欠け又は磨耗を検出するブレードセンサを内蔵しており、ねじ４２によりカバー本体３４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４０は、ブレードセンサの位置を調整する調整ねじ４４を有している。
カバー本体３４には二本の接続パイプ４６，４８が立設されており、着脱カバー３６には接続パイプ５２が立設されている。接続パイプ４６は切削ブレード２８の外周に向かって切削水を噴射する切削水ノズル５０に接続されている。
接続パイプ５２は、切削ブレード２８の側面に冷却水を噴射する冷却水ノズル５４に接続されている。同様に、接続パイプ４８は、冷却水ノズル５４の反対側で切削ブレード２８の側面に向かって冷却水を噴射する図示しない冷却水ノズルに接続されている。
本実施形態の切削方法では、切削水及び／又は冷却水として、純水供給源５６から供給された純水と炭酸ガスボンベ５８から供給された二酸化炭素と混合手段６０で混合して生成された混合液が使用される。
ウエーハＷの切削時に供給される切削水及び／又は冷却水としてこのような混合液を使用することにより、静電気の発生を抑制するこができ、デバイスの静電破壊を防止することができる。二酸化炭素を混合手段６０に供給する二酸化炭素供給経路６２には流量調整弁６４が介装されている。
接続パイプ４６は混合液供給路６６及び流量調整弁６８を介して混合手段６０に接続され、接続パイプ４８は混合液供給路７０及び流量調整弁７２を介して混合手段６０に接続され、接続パイプ５２は混合液供給路７４及び流量調整弁７６を介して混合手段６０に接続されている。
デバイスウエーハＷの切削時には、切削水ノズル５０から切削水を噴射し、冷却水ノズル５４から冷却水を噴射しながら、切削ブレード２８を矢印Ａ方向に高速（例えば３００００ｒｐｍ）で回転させて、チャックテーブル１８（図１参照）をＸ軸方向に加工送りすることにより、デバイスウエーハＷをまず第２のストリートＳ２に沿って切削して切削溝８０を形成する。図３に示したデバイスウエーハＷでは、ボンディングパッド及びＴＥＧは省略されている。
本発明の切削方法では、第１の切削ステップで、図４に示すように、デバイスウエーハＷに切削水を供給しつつ、矢印Ｂの加工方向に示すように、第２のストリートＳ２をＴＥＧ１５と共に切削ブレード２８で切削する。ストリートピッチずつインデックス送りしながら、全ての第２のストリートＳ２をＴＥＧ１５と共に切削する。
次いで、チャックテーブル１８を９０度回転してから、第２の切削ステップで、図５に示すように、第２のストリートＳ２に直交する第１のストリートＳ１をＴＥＧ１５とともに切削する。図５で矢印Ａは加工方向を示している。ストリートピッチずつインデックス送りしながら、全ての第１のストリートＳ１をＴＥＧ１５と共に切削する。
このように本発明の切削方法では、第２のストリートＳ２に比べて第１のストリートＳ１上に多数のＴＥＧ１５が形成されたデバイスウエーハＷへ、純水中に二酸化炭素を吹き込んだ切削水及び／又は冷却水を供給しつつ、第２のストリートＳ２を先に切削した後、第１のストリートＳ１を切削する。
その結果、切削で発生したＴＥＧ１５の屑がボンディングパッド１３上に付着して滞留する量と時間とが低減されるため、ボンディングパッドの腐食（溶出）を抑制することができ、後のボンディング工程でのボンディング不良を低減することができる。
上述した実施形態のデバイスウエーハＷでは、第２のストリートＳ２上に少ない数のＴＥＧ１５が形成されているが、本発明の切削方法は、第２のストリートＳ２にはＴＥＧ１５が形成されていないデバイスウエーハの切削にも同様に適用することができる。
Ｗ デバイスウエーハ
Ｔ ダイシングテープ
Ｆ 環状フレーム
１１ デバイス
１３ ボンディングパッド
１５ ＴＥＧ
１８ チャックテーブル
２４ 切削手段
２８ 切削ブレード
Ｔ ダイシングテープ
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Claims (2)
- ウエーハ表面に形成された複数の第１分割予定ライン及び該第１分割予定ラインに交差する複数の第２分割予定ラインと、該第１分割予定ライン上に形成された複数の特性評価用金属素子と、該第１分割予定ラインと該第２分割予定ラインによって区画された各領域に形成された複数のデバイスとを備え、該各デバイスは複数のボンディングパッドを有し、該ボンディングパッドは該特性評価用金属素子に比べてイオン化傾向が大きい金属から形成されているデバイスウエーハへ純水を含む切削水を供給しつつ該分割予定ライン上を切削ブレードで切削する切削方法であって、
該デバイスウエーハに該切削水を供給しつつ、複数の該第２分割予定ラインを切削ブレードで切削する第１切削ステップと、
該第１切削ステップを実施した後に、該デバイスウエーハに該切削水を供給しつつ、複数の該第１分割予定ラインを該特性評価用金属素子とともに切削ブレードで切削する第２切削ステップと、
を具備したことを特徴とする切削方法。 - 該デバイスウエーハは前記第２分割予定ライン上にも前記特性評価用金属素子を有しており、該特性評価用金属素子は該第２分割予定ライン上よりも該第１分割予定ライン上に多く形成されている請求項１記載の切削方法。
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