(57)【要約】【課題】比較的安価で簡単にしてボンディングパッドが腐食せずに洗浄効果を維持してウエーハを個々の半導体チップに分割できるようにする。【解決手段】純水に二酸化炭素が混合した切削水によるボンディングパッドの腐食速度が、加工開始時にはそれ程速くないが、ある時間を過ぎると徐々に速くなるという特性を持つ点に着目し、切削水を用いて切削を行う切削工程を所定時間、例えば１５秒毎に中断してエアーカーテン４１によってエアーを噴射させてウエーハＷの表面から切削水を除去する切削水除去工程を繰り返し行うことで、ボンディングパッドの腐食の進行を抑制しながら切削を行えるようにした。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切削ブレードを有する切削手段と、純水に二酸化炭素を混合した切削水をウエーハ表面に供給する切削水供給手段とを備える切削装置を用いてボンディングパッドが表面に形成されたウエーハを個々の半導体チップに分割するウエーハの切削方法であって、
前記切削水供給手段によってウエーハの表面に切削水を供給しながら前記切削手段によってウエーハを切削する切削工程と、
該切削工程を所定時間毎に中断してウエーハの表面から切削水を除去する切削水除去工程と、
を繰り返すようにしたことを特徴とするウエーハの切削方法。
【請求項２】
前記所定時間は、純水に二酸化炭素を混合した切削水による前記ボンディングパッドの腐食速度の特性に基づき該ボンディングパッドが腐食しない範囲で設定された時間であることを特徴とする請求項１に記載のウエーハの切削方法。
【請求項３】
前記切削水除去工程は、ウエーハの直径をカバーする長さを有するエアーカーテンからエアーを噴射させながら、ウエーハを保持した前記チャックテーブルを該エアーカーテンの真下を往復させることを特徴とする請求項１または２に記載のウエーハの切削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングパッドが表面に形成されたウエーハを個々の半導体チップに分割するウエーハの切削方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ，ＬＳＩ，ＣＣＤ等の半導体チップがストリートによって区画され複数形成された半導体ウエーハは、切削ブレードを備えた切削装置によって個々の半導体チップに分割される。
【０００３】
ここで、ストリートの切削時には、切削ブレードが高速で回転しながらウエーハに切り込むことから、ウエーハと切削ブレードとの接触部を冷却するために、接触部に切削水が噴出される。また、切削水は、切削によって生じた切削屑のウエーハへの付着を防止するとともに、付着した切削屑を除去してウエーハの表面を洗浄する役割も果たしている。このような切削水としては、純水を用いると比抵抗値が大きく静電気を生じやすいことから、純水に二酸化炭素（ＣＯ2）を混入して活性化させることで、半導体ウエーハの表面に切削屑が付着しないように工夫されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６４３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、二酸化炭素が混入され活性化された切削水は、酸性が強く、半導体チップの表面に形成されたボンディングパッド、特に主にアルミニウムで形成されたボンディングパッドを侵食し、半導体チップの品質を低下させてしまうという問題がある。
【０００６】
一方、母体金属やボンディングパッドの侵食を抑えるために二酸化炭素の濃度を低く調整した場合には、ウエーハ表面の除電効果が不十分になってしまう。
【０００７】
さらに、ボンディングパッド表面に絶縁被膜を形成する化合物を純水に含有させた切削液を使用することで、ボンディングパッドの腐食を抑制する方法もあるが（例えば、特許文献１参照）、高価であり、また、切削液の排出方法や配管や装置の洗浄等のメンテナンスが煩雑になり、実用に適さない。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、比較的安価で簡単にしてボンディングパッドが腐食せずに洗浄効果を維持してウエーハを個々の半導体チップに分割することができるウエーハの切削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるウエーハの切削方法は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切削ブレードを有する切削手段と、純水に二酸化炭素を混合した切削水をウエーハ表面に供給する切削水供給手段とを備える切削装置を用いてボンディングパッドが表面に形成されたウエーハを個々の半導体チップに分割するウエーハの切削方法であって、前記切削水供給手段によってウエーハの表面に切削水を供給しながら前記切削手段によってウエーハを切削する切削工程と、該切削工程を所定時間毎に中断してウエーハの表面から切削水を除去する切削水除去工程と、を繰り返すようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかるウエーハの切削方法は、上記発明において、前記所定時間は、純水に二酸化炭素を混合した切削水による前記ボンディングパッドの腐食速度の特性に基づき該ボンディングパッドが腐食しない範囲で設定された時間であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかるウエーハの切削方法は、上記発明において、前記切削水除去工程は、ウエーハの直径をカバーする長さを有するエアーカーテンからエアーを噴射させながら、ウエーハを保持した前記チャックテーブルを該エアーカーテンの真下を往復させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかるウエーハの切削方法によれば、ボンディングパッドの腐食原因は明らかではないが、純水に二酸化炭素が混合した切削水によるボンディングパッドの腐食速度が、加工開始時にはそれ程速くないが、ある時間を過ぎると徐々に速くなるという特性を持つ点に着目し、切削水を用いて切削を行う切削工程を所定時間毎に中断してウエーハ表面から切削水を除去する切削水除去工程を繰り返し行うことで、ボンディングパッドの腐食の進行を抑制しながら切削を行うことができ、これにより、必要濃度の二酸化炭素を混入した切削水を使用できるので、半導体ウエーハの表面が切削屑によって汚染されることがなく洗浄効果を維持でき、かつ、高価でメンテナンスが煩雑となる切削液を使用する必要がなく、経済的にして簡単に実施できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態であるウエーハの切削方法について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態のウエーハの切削方法を実施するための切削装置の構成例を示す概略斜視図であり、図２は、本実施の形態に適用されるウエーハの構成例を示す斜視図であり、図３は、切削手段、切削水供給手段およびエアーカーテンの構成例を示す斜視図である。切削装置１０は、搬出入手段１３、搬送手段１４、洗浄手段１５、搬送手段１６とともに、フレームＦと一体となったウエーハＷを保持するチャックテーブル１７と、アライメント用のカメラ１８と、チャックテーブル１７に保持されたウエーハＷを切削する切削手段２０と、チャックテーブル１７に保持されたウエーハＷに切削水を供給する切削水供給手段３０と、チャックテーブル１７に保持されたウエーハＷの表面から切削水を除去する切削水除去手段４０とを備える。
【００１５】
まず、ウエーハＷは、環状のフレームＦに装着された粘着テープＴの表面に貼着されており、粘着テープＴを介して環状のフレームＦに支持された状態でカセット１２に収容される。ウエーハＷは、図２に示すように、表面Ｗａに格子状に形成された複数のストリートＳによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ，ＬＳＩ等の半導体チップ１１が形成されている。このような半導体チップ１１は、特に図示しないが、例えばアルミニウムによるボンディングパッドを備えている。このように構成されたウエーハＷは、図１に示すように、環状のフレームＦに装着された粘着テープＴに表面Ｗａを上側にして裏面が貼着される。
【００１６】
搬出入手段１３は、カセット部１２に収納されたウエーハＷを搬送手段１４が搬送可能な載置領域に搬出するとともに、切削処理済みのウエーハＷをカセット部１２に搬入するものである。搬送手段１４は、搬出入手段１３によって載置領域に搬出されたウエーハＷをチャックテーブル１７上に搬送するものである。また、洗浄手段１５は、切削手段２０による処理済みのウエーハＷを洗浄するものである。搬送手段１６は、切削手段２０による処理済みのウエーハＷをチャックテーブル１７上から洗浄手段１５へ搬送するものである。
【００１７】
また、チャックテーブル１７は、図示しない駆動源に連結されてＸＹ平面内で回転可能である。また、チャックテーブル１７は、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による図示しない送り機構によってＸ軸方向に移動可能に設けられている。カメラ１８は、チャックテーブル１７に保持されたウエーハＷの表面を撮像するためのものであり、図示しないアライメント部は、カメラ１８によって取得した画像を基に切削すべき領域部分を検出し、切削手段２０による切削動作の位置づけに供する。
【００１８】
切削手段２０は、チャックテーブル１７に保持されたウエーハＷを切削ブレード２１によって切削するもので、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による図示しない切り込み送り機構によってＺ軸方向に昇降移動可能に設けられ、また、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による図示しない割り出し送り機構によってＹ軸方向に移動可能に設けられている。切削ブレード２１は、図３に示すように、スピンドルハウジング２２内において回転可能に支持され、ブレードカバー２３により覆われている。
【００１９】
切削水供給手段３０は、二酸化炭素（ＣＯ2）を帯電防止剤として混合した切削水をウエーハＷに供給するためのものであり、純水を蓄えた純水源３１と二酸化炭素供給装置３２とを備える。二酸化炭素供給装置３２は、純水源３１から供給される純水中にポンプで一定量の二酸化炭素を送り込むことにより、純水と二酸化炭素とを所定の比率で混合する。また、切削水供給手段３０は、ブレードカバー２３において切削ブレード２１の両側に配設されてウエーハＷと切削ブレード２１との接触部に二酸化炭素が混合された切削水を供給する切削水供給ノズル３３と、ブレードカバー２３に配設されて切削水供給ノズル３３周辺のウエーハＷ上に向けて二酸化炭素が混合された切削水を噴射する噴射ノズル３４と、ブレードカバー２３よりもＸ軸方向の一端側にＹ軸方向に配設されてチャックテーブル１７に保持されたウエーハＷ上に向けて二酸化炭素が混合された切削水を噴射する切削水供給ノズル３５と、ブレードカバー２３に形成されて切削水供給ノズル３３や噴射ノズル３４に対する切削水が二酸化炭素供給装置３２から流入するパイプ構造の切削水流入部３６と、を備える。なお、切削水の流量は、切削装置１０に内蔵の図示しない流量コントローラで調整される。
【００２０】
また、切削水除去手段４０は、ウエーハＷに対してエアーを噴射させて乾燥させることで切削水を除去するもので、例えば切削水供給ノズル３５に隣接させてＹ軸方向に配設されたエアーカーテン４１と、このエアーカーテン４１に切削水を除去するために噴射するエアーを供給する空気供給源４２とを備える。エアーカーテン４１は、チャックテーブル1７に保持されたウエーハＷのＹ軸方向の直径をカバーし得る長さを有して、このウエーハＷがＸ軸方向に移動する際に上方から下向きにエアーを噴射させるように中空棒の底面に数ｍｍの噴射孔が一列に等間隔で形成されている。
【００２１】
このような切削装置１０を用いるウエーハＷの切削方法において、チャックテーブル１７に吸引保持されたウエーハＷは、チャックテーブル１７がＸ軸方向に移動してカメラ１８の直下に位置づけられ、パターンマッチング等の処理によって切削領域が検出され、切削領域と切削ブレード２１とのＹ軸方向の位置割り出しが行われる。位置割り出し後、チャックテーブル１７がさらにＸ軸方向に移動するとともに、高速回転している切削ブレード２１がＺ軸方向に所定量切り込み送りされてウエーハＷを所望のストリートＳに沿って切削する。そして、１ライン毎に切削ブレード２１をＹ軸方向へ割り出し送り（インデックス送り）して、このような切削動作を繰り返す。
【００２２】
このようにしてウエーハＷの切削を行う際に、本実施の形態は、切削水供給手段３０によってウエーハＷの表面に切削水を供給しながら切削手段２０の切削ブレード２１によってウエーハＷを切削する切削工程と、この切削工程を所定時間、例えば１５秒毎に中断して切削水除去手段４０によってウエーハＷの表面から切削水を除去する切削水除去工程と、を繰り返すようにしたものである。切削水除去工程は、図４に示すように、切削手段２０による切削動作および切削水供給手段３０による切削水供給動作を中断させる一方、空気供給源４２からエアーカーテン４１の中空棒内にエアーを供給してエアーカーテン４１の多数の噴射孔から一斉に下向きにエアーをカーテン状に噴射させながら、切削途中のウエーハＷを保持しているチャックテーブル１７を送り機構によってエアーカーテン４１の真下を通るようにＸ軸方向に往復させることにより行う。チャックテーブル１７の往復回数は、例えば１回でよいが、必要に応じて数回行わせるようにしてもよい。
【００２３】
ここで、切削工程を所定時間毎に中断させる時間、例えば１５秒は、純水に二酸化炭素を混合した切削水によるウエーハＷ上のボンディングパッドの腐食速度の特性に基づきこのボンディングパッドが腐食しない範囲内の時間として設定されたものである。これは、研究論文“軽金属  第５６巻  第２号（2006），82-87「脱気した純水中のアルミニウムの腐食」石井勝也他”に示されるように、アルミニウムの腐食速度は、加工開始時にはそれ程速くなく、ある一定時間を過ぎると徐々に速くなる点を利用したものである。このように二酸化炭素を含む切削水を用いて切削を行う切削工程をボンディングパッドが切削水で腐食してしまわない時間内で、都度中断してウエーハＷの表面から切削水がなくなるように乾燥させながら繰り返し行うことで、ボンディングパッドの腐食の進行を抑制しながら切削を行うことができる。
【００２４】
以下、本実施の形態のウエーハの切削方法による効果について、実験結果に基づいて検証する。まず、実験条件について説明する。ウエーハ切削の実験条件は、
ウエーハＷ：ボンディングパッドとしてアルミニウム膜付きで直径６インチ、厚さ０．２ｍｍのシリコンウエーハ
スピンドル回転数：４００００ｒｐｍ
切削ブレード２１：ＺＨ０５−ＳＤ２０００−Ｎ１−９０  ＤＤ
送り速度：１５ｍｍ／ｓ
切り込み量：ウエーハＷに対して０．１ｍｍ切り込み
加工方法：シングルカット
加工インデックス：１×１ｍｍ
切削水：純水＋二酸化炭素混合水（比抵抗値０．８ＭΩ・ｃｍ）
とし、切削ブレード２１による切削処理を連続して行う「乾燥なし」と、切削処理を６０秒行う毎に切削水除去手段４０でウエーハＷを乾燥させる「乾燥６０ｓ毎」と、切削処理を３０秒行う毎に切削水除去手段４０でウエーハＷを乾燥させる「乾燥３０ｓ毎」と、本実施の形態の切削処理を１５秒行う毎に切削水除去手段４０でウエーハＷを乾燥させる「乾燥１５ｓ毎」との４態様でウエーハＷの切削加工実験を行ったものである。
【００２５】
このような実験結果について、以下のように評価を行った。まず、切削対象となるウエーハＷに関して、処理後に、図５中に四角で示すウエーハＷの中央箇所を光学顕微鏡で撮像し、撮像データの画像処理（２値化）を行い、半導体チップ中のボンディングパッド部分に関してアルミニウム膜が腐食した溶出ホール部のピクセルサイズを算出したものである。図６は、ボンディングパッド部分の光学顕微鏡で撮影した写真例を示すものである。これらの図において、黒っぽい部分が溶出ホール部を示している。図６左側は、殆ど溶出していない例を示し、図６右側は、かなり溶出している例を示している。
【００２６】
このような撮像データの２値化後の溶出ホール部のピクセルサイズを切削加工実験の態様毎に算出した結果を図７および図８に示す。図７および図８に示す実験に伴う算出結果によれば、乾燥なしの場合はもちろん、乾燥６０ｓ毎や乾燥３０ｓ毎の場合であっても溶出するピクセルサイズの総数に大差がないのに対して、本実施の形態の乾燥１５ｓ毎の場合には溶出するピクセルサイズの総数が激減、すなわち、二酸化炭素を含む切削水によるアルミニウム膜の腐食が極めて少ないことが判る。
【００２７】
このように、本実施の形態のウエーハＷの切削方法によれば、純水に二酸化炭素が混合した切削水によるボンディングパッドの腐食速度が、加工開始時にはそれ程速くないが、ある時間を過ぎると徐々に速くなるという特性を持つ点に着目し、切削水を用いて切削を行う切削工程を１５秒毎に中断してウエーハＷの表面から切削水を除去する切削水除去工程を繰り返し行うことで、ボンディングパッドの腐食の進行を抑制しながら切削を行うことができる。これにより、切削に際して必要濃度の二酸化炭素を混入した切削水を使用できるので、半導体ウエーハの表面が切削屑によって汚染されることがなく洗浄効果を維持することができる。また、切削水として高価でメンテナンスが煩雑となる切削液を使用する必要がなく、経済的にして簡単に実施できる。
【００２８】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、切削工程を１５秒毎に中断して切削水除去工程を行うようにしたが、乾燥１６秒毎、乾燥１７秒毎の如く設定してもよい。要は、用いる切削水の二酸化炭素の混合量、ボンディングパッドの材質等に応じて変化するボンディングパッドの腐食速度の特性に基づきボンディングパッドが腐食しない範囲であればよい。
【００２９】
また、本実施の形態では、切削水除去手段４０にエアーカーテン４１を使用して切削水を除去するようにしたが、ウエーハＷの表面の切削水を除去できるものであれば、エアーカーテン４１に限らず、どのような形状のノズルでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態のウエーハの切削方法を実施するための切削装置の構成例を示す概略斜視図である。
【図２】本実施の形態に適用されるウエーハの構成例を示す斜視図である。
【図３】切削手段、切削水供給手段およびエアーカーテンの構成例を示す斜視図である。
【図４】切削手段、切削水供給手段およびエアーカーテンの切削水除去工程時の様子を示す斜視図である。
【図５】切削処理後の評価箇所を示すウエーハの概略平面図である。
【図６】溶出なしおよび溶出ありのボンディングパッド部の表面状態を示す写真である。
【図７】ピクセルサイズに関する態様毎の実験結果を示す特性図である。
【図８】ピクセルサイズに関する態様毎の実験結果の数値例を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１  半導体チップ
１７  チャックテーブル
２０  切削手段
２１  切削ブレード
３０  切削水供給手段
４１  エアーカーテン
Ｗ  ウエーハ
【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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【図８】
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