(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【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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【図８】
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【図９】
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