(57)【要約】【課題】ダイシング時にチップの表裏両面に発生するチッピングを極力抑え、厚さの薄いチップであっても十分な抗折強度を有するチップを製造するチップ製造方法を提供する。【解決手段】ウェーハＷに先端Ｖ形状のダイシングブレード２１Ａで僅かな肉厚を残したＶ溝Ｇを形成し、残された部分を極薄のダイシングブレード２１Ｂで完全切断して、断面が略台形状のチップＣを製造する。Ｖ溝形成時に切り残される肉厚を５μｍ〜３０μｍとし、極薄のダイシングブレード２１Ｂは、砥粒の粒度が♯４０００〜♯６０００の高細粒度のブレードを用いる。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハをダイシングして個々のチップに分割するチップ製造方法において、
先端Ｖ形状のダイシングブレードを用いて、前記ウェーハに僅かな肉厚を切り残したＶ溝を形成する工程と、
前記切り残された部分を極薄のダイシングブレードで完全切断する工程と、
によって断面が略台形状のチップを製造することを特徴とするチップ製造方法。
【請求項２】
前記Ｖ溝を形成する工程で切り残すウェーハの肉厚が５μｍ〜３０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載のチップ製造方法。
【請求項３】
前記極薄のダイシングブレードは、砥粒の粒度が♯４０００〜♯６０００で、厚さが１０μｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチップ製造方法。
【請求項４】
前記Ｖ溝を形成する工程と前記完全切断する工程とを同一の加工速度で行うことを特徴とする、請求項１、２、又は３のうちいずれか１項に記載のチップ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置や電子部品等のチップ製造方法に関するもので、特にウェーハをダイシングして個々のチップに分割するチップ製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表面に半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハを個々のチップに分割するには、ダイシングブレードと呼ばれる薄型砥石でウェーハに研削溝を入れてウェーハをカットするダイシング装置が用いられていた。ダイシングブレードは、細かなダイヤモンド砥粒をＮｉで電着したもので、厚さ３０μｍ程度の極薄のものが用いられる。
【０００３】
このダイシングブレードを３０，０００〜６０，０００ｒｐｍで高速回転させてウェーハに切込み、ウェーハを完全切断（フルカット）又は不完全切断（ハーフカット或いはセミフルカット）していた。ハーフカットはウェーハに厚さの半分程度切り込む方法で、セミフルカットは１０μｍ程度の肉厚を残して研削溝を形成する場合のことである。
【０００４】
しかし、このダイシングブレードによる研削加工の場合、ウェーハが高脆性材料であるため脆性モード加工となり、ウェーハの表面や裏面にチッピングが生じ、このチッピングが分割されたチップの性能を低下させる要因になっていた。
【０００５】
特に最近スマートカードに代表される薄型ＩＣカードに組込まれるＩＣチップは、厚さ１００μｍ以下のものが用いられ、この極薄のＩＣチップ自体の抗折強度（曲げ応力が加えられた時の折損し難さ）が要求されるようになってきたが、ダイシング時に形成されたチップ周縁のチッピングによってチップの抗折強度が低下するという問題があった。また、チップ周縁に生じたチッピングは、微細クラックが徐々に内部に進行するためやっかいな問題であった。
【０００６】
ダイシング工程におけるこのチッピングによる抗折強度低下の問題を解決する手段として、ウェーハの裏面にダイシングシートを貼付して表面からダイシングし、各チップの配列を維持したままその表面に別のシートを貼付してから裏面のダイシングシートを剥離し、分割された各チップの裏面及び端面にポリイミド等の薄膜を被覆して、各チップを補強する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
この技術においては、チップの補強薄膜を被覆後に再度裏面にシートを貼付し、その後表面側のシートを剥離してダイボンディング工程に送られる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−４３２５１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の特許文献で提案されている技術は、ダイシング工程の他に補強薄膜被覆工程とその乾燥工程を必要とし、また、粘着シートの張替えを従来工程に比べ２回多く行わなければならず、チップコストが上昇するという問題があった。
【００１０】
また、表面を被覆したとしても、チップ周縁に生じた微細クラックが徐々に内部に進行することは回避できず、これがチップの本来有している電気的性能に支障をきたしたり、長時間経過後のチップの抗折強度低下につながるという問題を解決することができなかった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ダイシング時にチップの表裏両面に発生するチッピングを極力抑え、厚さの薄いチップであっても十分な抗折強度を有するチップを製造するチップ製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ウェーハをダイシングして個々のチップに分割するチップ製造方法において、先端Ｖ形状のダイシングブレードを用いて、前記ウェーハに僅かな肉厚を切り残したＶ溝を形成する工程と、前記切り残された部分を極薄のダイシングブレードで完全切断する工程と、によって断面が略台形状のチップを製造することを特徴としている。
【００１３】
請求項１の発明によれば、ウェーハは先端Ｖ形状のダイシングブレードで僅かな肉厚を残したＶ溝が形成され、残された部分が極薄のダイシングブレードで完全切断されて、断面が略台形状のチップが製造される。この断面が台形状のチップは、通常の矩形断面のチップに比べて、曲げ応力が加えられた時に発生する内部応力が側面から外部に放出しやすいため、抗折強度が向上する。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記Ｖ溝を形成する工程で切り残すウェーハの肉厚が５μｍ〜３０μｍであることを特徴としている。
【００１５】
請求項２の発明によれば、Ｖ溝で切り残される肉厚が５μｍ〜３０μｍと薄いので、切り残された部分を完全切断するための極薄のダイシングブレードに粒度の高いブレードを用いても切断速度を低下させずに切断することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記極薄のダイシングブレードは、砥粒の粒度が♯４０００〜♯６０００で、厚さが１０μｍ〜３０μｍであることを特徴としている。
【００１７】
請求項３の発明によれば、Ｖ溝で切り残された部分を完全切断するダイシングブレードの粒度が♯４０００〜♯６０００と極細粒度であるため、完全切断時にチッピングが生じない。更に、厚さが１０μｍ〜３０μｍと薄いので、分割されたチップの断面形状は略台形となり、チッピングが生じないことと合わせてチップの抗折強度が向上する。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１、２、又は３のうちいずれか１項の発明において、前記Ｖ溝を形成する工程と前記完全切断する工程とを同一の加工速度で行うことを特徴としている。
【００１９】
請求項４の発明によれば、Ｖ溝形成工程と完全切断工程とを同一の加工速度で行うので、回転軸心が互いに平行な２本のスピンドルを有するダイシング装置を用いて、上記Ｖ溝加工と完全切断加工とを同時に行うことができ、スループットをほとんど低下させることなく台形断面のチップを製造することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るチップ製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。
【００２１】
先ず最初に、本発明に係るチップ製造方法に用いるダイシング装置の構成について説明する。図１はダイシング装置の外観を示す斜視図である。ダイシング装置１０は、複数のワークが収納されたカセットを外部装置との間で受渡すロードポート６０と、吸着部５１を有しワークを装置各部に搬送する搬送手段５０と、ワークの表面を撮像する撮像手段８１と、加工部２０と、加工後のワークを洗浄し、乾燥させるスピンナ４０、及び装置各部の動作を制御するコントローラ１００等とから構成されている。
【００２２】
加工部２０には、２本対向して配置され、先端に回転ブレード（ダイシングブレード）２１が取付けられた高周波モータ内臓型のエアーベアリング式スピンドル２２が設けられており、３０，０００ｒｐｍ〜６０，０００ｒｐｍで高速回転するとともに、互いに独立して図のＹ方向のインデックス送りとＺ方向の切込み送りとがなされる。また、ワークを吸着載置するワークテーブル２３がＸテーブル３０の移動によって図のＸ方向に研削送りされるように構成されている。
【００２３】
図２は、本発明のチップ製造方法に係る実施の形態を説明する概念図である。ダイシング装置１０の対向配置された２本のスピンドル２２の内、手前側（図２では左側）のスピンドル２２Ａには先端Ｖ形状のダイシングブレード２１Ａが取り付けられ、奥側（図２では右側）のスピンドル２２Ｂには極薄のダイシングブレード２１Ｂが取り付けられている。
【００２４】
先端Ｖ形状のダイシングブレード２１Ａは、ダイヤモンド砥粒の電鋳ブレードで、粒度♯４０００、外径約５５ｍｍ、先端Ｖ角度４０°となっており、５０，０００〜５５，０００ｒｐｍで回転される。また、極薄のダイシングブレード２１Ｂは同じくダイヤモンド砥粒の電鋳ブレードで、粒度♯４０００〜♯６０００（好ましくは♯５０００）、外径約５５ｍｍ、刃厚１０μｍ〜３０μｍ（好ましくは１５μｍ〜２０μｍ）、刃先突出し量３００μｍで、砥粒の集中度は標準よりも低いものが使用され、５０，０００ｒｐｍ〜５５，０００ｒｐｍで回転される。
【００２５】
なお、極薄のダイシングブレード２１Ｂの粒度が♯４０００より粗いとウェーハＷの裏面チッピングが許容値以上に発生し、♯６０００より細かいと研削負荷が大き過ぎてダイシングできない。また、刃厚が１０μｍより薄いと剛性が弱くてすぐに破損してしまい実用的でなく、３０μｍより厚いと厚さ１００μｍ以下の極薄のウェーハＷの場合にチップＣの断面が台形状にならず適さない。
【００２６】
本発明のチップ製造方法では、先ず図２（ａ）に示すように、ウェーハＷの裏面をダイシングテープＴに貼付した状態で、ウェーハＷの主表面に形成された複数のパターン面Ｐ間のストリートＳに先端Ｖ形状のダイシングブレード２１ＡでＶ溝Ｇを形成する。
【００２７】
形成されたＶ溝Ｇは、図２（ｂ）のＡ部に示すようになっている。図３はこのＡ部の拡大図である。同図に示すように、Ｖ溝ＧはウェーハＷの裏面からＤの肉厚だけ切り残してある。この切残し量Ｄは５μｍ〜３０μｍで、好ましくは１０μｍ〜２５μｍであり、更に１５μｍ〜２０μｍがより好適である。この時の研削速度は、ウェーハＷがＳｉの場合は４０ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００２８】
このＶ溝形成を数ライン行った後、図２（ｂ）に示すように、最初のＶ溝Ｇの底を極薄のダイシングブレード２１Ｂを用いて、ダイシングテープＴに１０μｍ程度切り込む形でフルカットダイシング（完全切断）を行う。この時の研削速度も４０ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００２９】
なお、切残し量Ｄが５μｍ以下の場合、Ｖ溝形成時にウェーハＷの所々に裏面まで達するクラックが生じる。また、切残し量Ｄが３０μｍ以上の場合は、Ｖ溝形成に続いて行われる粒度♯５０００の極薄ブレードによるフルカットダイシング時に、研削負荷が大き過ぎ、研削速度を極度に低速にしないとダイシングできず、スループット上から見て実用的でない。
【００３０】
前述したように、Ｖ溝形成とフルカットダイシングとの研削速度が同じため、先行するＶ溝形成と後に続くフルカットダイシングとを同時に行うことができる。このように図２（ｃ）に示すように順次Ｖ溝形成とフルカットダイシングとが同時進行し、全てのストリートＳの加工が終了すると、ウェーハＷが９０°回転され、先程のストリートＳと直行するストリートＳのＶ溝形成とフルカットダイシングが行われる。
【００３１】
このように、先ずウェーハＷのパターン面Ｐ側を先端Ｖ形状のダイシングブレード２１ＡでＶ溝Ｇを形成するため、多種のデバイス膜に対応できる。例えば、Ｌｏ  ｗ−Ｋ膜のようなメクレの発生し易い膜や、ポリイミド系の１０μｍ〜２０μｍの厚膜デバイスの場合においても、チッピングや膜のメクレが軽減され、デバイスの膜厚や膜質に左右されないダイシングが可能である。
【００３２】
また、Ｖ溝Ｇの底を極薄のダイシングブレード２１Ｂを用いてフルカットダイシングを行う時は、深いＶ溝Ｇに研削水が回り込み易いので研削ポイントへの研削水の供給が良好になり、ウェーハＷの裏面チッピング及びダイシングブレード２１Ｂの先端部への膜の目詰まり低減等の効果がもたらされる。
【００３３】
このようにしてウェーハＷから多数のチップＣ、Ｃ、…が分割される。分割されたチップＣは図４に示すように、断面が略台形形状のチップＣとなる。台形形状のチップＣは、チップ表面側エッジ部が大きく面取りされているため、ダイシング後のピックアップ工程において、角錐コレット等でチップＣをピックアップし、ハンドリングする際にも、従来のチップＣに比較してその表面側エッジ部の欠けが生じ難いため有利である。
【００３４】
なお、通常♯５０００の極薄ブレードでＳｉウェーハをダイシングする場合、研削速度は２０ｍｍ／ｓｅｃが最高であるが、本発明の場合は切残し量Ｄが５μｍ〜３０μｍと極度に少ないので、４０ｍｍ／ｓｅｃの速度でダイシングすることができる。
【００３５】
次に、本発明のチップ製造方法と従来のダイシング方法によるチップ製造方法との比較例について説明する。
【００３６】
この実験において、先端Ｖ形状のダイシングブレード２１Ａは、ダイヤモンド砥粒の電鋳ブレードで、粒度♯４０００、外径約５５ｍｍ、先端Ｖ角度４０°のものを用い、回転数５５，０００ｒｐｍとした。
【００３７】
また、極薄のダイシングブレード２１Ｂは同じくダイヤモンド砥粒の電鋳ブレードで、粒度♯５０００、外径約５５ｍｍ、刃厚１５μｍ、刃先突出し量３００μｍで、回転数５５，０００ｒｐｍとした。
【００３８】
また、従来のダイシング方法では、粒度♯２５００のダイヤモンド砥粒の電鋳ブレードで、外径約５５ｍｍ、刃厚３０μｍ、刃先突出し量３００μｍのものを用い、回転数４０，０００ｒｐｍとした。
【００３９】
先ず、本発明のチップ製造方法で、直径２００ｍｍ、厚さ５０μｍのＳｉミラーウェーハを切残し量Ｄを２０μｍとしたＶ溝形成と切残し部分のフルカットダイシングとを、４０ｍｍ／ｓｅｃの研削速度で同時研削し、チップサイズ３ｍｍ×６ｍｍで２４枚ダイシングした。
【００４０】
次に、従来のダイシング方法で、一段フルカットにて同じく研削速度４０ｍｍ／ｓｅｃ、チップサイズ３ｍｍ×６ｍｍで２４枚ダイシングした。切断モードはどちらもダウンカットで行った。
【００４１】
図５は、前記の実験における本発明のチップ製造方法と従来のダイシング方法によるチップ製造方法とで、Ｓｉウェーハの裏面チッピングの大きさを比較したものである。チッピングの測定は、ダイシングテープＴ側からウェーハＷの裏面全面を顕微鏡で観察し、チッピングの最大値を測定したものである。
【００４２】
図５に示すように、従来のダイシング方法ではチッピングは５μｍ〜２２μｍの範囲で、平均値は１５．１μｍであった。これに対して本発明のチップ製造方法では、２μｍ〜８．５μｍの範囲で、平均値は４．１μｍであり、裏面チッピングの大きさが約１／３．７に改善されている。
【００４３】
次に、前記の裏面チッピングの実験と同じブレードを用い、同じ加工条件で、直径２００ｍｍ、厚さ５０μｍのＳｉミラーウェーハをチップサイズ１０ｍｍ×１０ｍｍで、本発明のチップ製造方法と従来のダイシング方法夫々の方法で１０枚ずつダイシングしてチップＣを製造し、夫々の方法によるチップＣの抗折強度を比較した。
【００４４】
抗折強度の測定は、図６に示す３点法で行った。図６（ａ）は従来の方法で製造されたチップＣの測定状態を表わし、図６（ｂ）は本発明の方法で製造されたチップＣの測定状態を表わしている。抗折強度の測定は図６に示すように、チップＣの裏面を２点で支持し、主表面側から応力Ｆを加え、チップＣが折損する時点の応力Ｆを測定するものである。裏面支持の２点間距離は４ｍｍで、上方からの押圧速度は０．１５ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００４５】
図７は、この実験結果をまとめたものである。図７に示すように、従来の方法で製造されたチップＣの抗折強度は、０．１８Ｋｇｆ〜０．３３Ｋｇｆの範囲で平均０．２３Ｋｇｆであった。これに対して本発明の方法で製造されたチップＣの場合は、０．２２Ｋｇｆ〜０．３９Ｋｇｆの範囲で平均０．３５Ｋｇｆであり、抗折強度は約５０％向上していた。
【００４６】
なお、本発明ではウェーハＷに僅かな肉厚を切り残したＶ溝Ｇを形成し、切り残された部分を極薄のダイシングブレード２１Ｂで完全切断しているが、極薄のダイシングブレード２１Ｂによる完全切断に代えて、残された部分にレーザー光を照射し、残された肉厚の内部に改質層を形成して割断するレーザーダイシング方法へ展開することもできる。
【００４７】
また、本発明のチップ製造方法によって得られた断面台形状のチップＣの各稜線をエッチング、研削、又はプラズマエッチング等によって面取りすることにより、チップＣの抗折強度を一層向上させることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のチップ製造方法によれば、ウェーハは先端Ｖ形状のダイシングブレードで僅かな肉厚を残したＶ溝が形成され、残された部分が極薄のダイシングブレードで完全切断されて、抗折強度の強い断面が略台形状のチップを得ることができる。この台形形状のチップは、チップ表面側エッジ部が大きく面取りされているため、ダイシング後のピックアップ工程においても、角錐コレット等でチップをピックアップしハンドリングする際に、従来のチップに比較してその表面側エッジ部の欠けが生じ難いため有利である。
【００４９】
また、ウェーハのパターン面側を先端Ｖ形状のダイシングブレードでＶ溝を形成するため、チッピングや膜のメクレが軽減されるので、多種のデバイス膜に対応でき、デバイスの膜厚や膜質に左右されないダイシングが可能である。
【００５０】
また、Ｖ溝の底を極薄のダイシングブレードを用いてフルカットダイシングを行う時は、深いＶ溝に研削水が回り込み易いので研削ポイントへの研削水の供給が良好になり、ウェーハの裏面チッピング及びダイシングブレードの先端部への膜の目詰まり低減等の効果が大である。
【００５１】
また、Ｖ溝形成時に切り残される肉厚が薄いので、完全切断するための極薄のダイシングブレードに粒度の高いブレードを用いることができ、粒度の低い通常のブレードを用いた時の切断速度と同じ切削速度を維持したまま、ウェーハの裏面チッピングを許容値以内に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るチップ製造方法に用いられるダイシング装置の外観図
【図２】本発明の実施の形態に係るチップ製造方法を説明する概念図
【図３】図２におけるＡ部拡大図
【図４】本発明に係るチップ製造方法で得られたチップを示す斜視図
【図５】裏面チッピングの比較例を表わすグラフ
【図６】チップの抗折強度の測定方法を説明する概念図
【図７】チップの抗折強度の比較例を表わすグラフ
【符号の説明】
１０…ダイシング装置、２１…ダイシングブレード、２１Ａ…先端Ｖ形状のダイシングブレード、２１Ｂ…極薄のダイシングブレード、２２、２２Ａ、２２Ｂ…スピンドル、Ｃ…チップ、Ｄ…切残し量、Ｇ…Ｖ溝、Ｔ…ダイシングテープ、Ｗ…ウェーハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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