JP2005129742A - ダイシングブレード及びダイシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低誘電率層間絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が積層されたウェーハであっても、良好なダイシングを行うことができるダイシングブレード及びダイシング方法を提供すること。
【解決手段】ダイシングブレード１０は、砥粒の粒度が＃４０００〜＃６０００で、砥粒の集中度を６０〜９０とし、結合材にはニッケルよりも軟質の金属を用い、外周部先端を全周に渡りＶ形状にするとともに、外周部に複数のＶ字型切欠き１０Ｂを形成した。
また、ダイシング方法は上記のダイシングブレード１０を用い、ウェーハの表面側からＶ字溝を形成してウェーハを不完全切断し、次に、前記ダイシングブレードよりも薄いダイシングブレードを用い、不完全切断で切り残された部分を切断することによってウェーハを完全切断するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明はダイシングブレード及びダイシング方法に関し、特に半導体装置や電子部品等のウェーハを個々のチップに分割するダイシングブレード及びダイシング方法に関する。

半導体製造工程等において、表面に半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハは、プロービング工程で電気試験が行われた後、ダイシング工程で個々のチップ（ダイ、又はペレットとも言われる）に分割され、次に個々のチップはダイボンディング工程で部品基台にダイボンディングされる。ダイボンディングされた後はワイヤボンディングされ、ワイヤボンディングされた後は、樹脂モールドされて、半導体装置や電子部品等の完成品となる。

プロービング工程の後ウェーハは、図８に示すように、片面に粘着層が形成された厚さ１００μｍ程度の粘着シート（ダイシングシート又はダイシングテープとも呼ばれる）Ｓに裏面を貼り付けられ、剛性のあるリング状のフレームＦにマウントされる。ウェーハＷはこの状態でダイシング工程内、ダイシング工程ダイボンディング工程間、及びダイボンディング工程内を搬送される。

ダイシング工程では、ダイシングブレードと呼ばれる薄型砥石でウェーハＷ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る。ダイシングブレードは、微細なダイヤモンド砥粒をＮｉで電着したもので、厚さ１０μｍ〜３０μｍ程度の極薄のものが用いられる。

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Ｗに切込み、ウェーハＷを完全切断（フルカット）する。このときウェーハＷの裏面に貼られた粘着シートＳは、表面から１０μｍ程度しか切り込まれていないので、ウェーハＷは個々のチップＴに切断されてはいるものの、個々のチップＴがバラバラにはならず、チップＴ同士の配列が崩れていないので全体としてウェーハ状態が保たれている。

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Ｗ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Ｗ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Ｔの性能を低下させる要因になっていた。

一方、ダイシングブレードの一般的な機能向上を図るために、ダイシングブレードの表裏両面に複数の溝を放射状に形成し、加工部への切削水の供給と切粉の排除の改善を狙ったダイシングブレードが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−１８８３０８号公報

ところが、近年ＩＣの小型大容量化のために回路配線が益々シュリンクし、配線材料も従来のＡｌ配線からＣｕ配線に変わるとともに、低誘電率の層間絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が用いられるようになってきた。

このＬｏｗ−ｋ膜が積層されたウェーハをダイシングすると、膜めくれが生じたり、膜材料によりダイシングブレードの目詰まりが生じやすいという問題があり、前出の特許文献１に記載されたダイシングブレードを用いても良好なダイシングを行うことができなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、低誘電率層間絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が積層されたウェーハであっても、良好なダイシングを行うことができるダイシングブレード及びダイシング方法を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、ウェーハを個々のチップに分割するダイシングブレードであって、刃厚１００μｍ以下の薄型ダイシングブレードにおいて、該ダイシングブレードは、砥粒の粒度が＃４０００〜＃６０００で、砥粒の集中度が６０〜９０であり、結合材にはニッケルよりも軟質の金属が用いられ、外周部先端がＶ形状をなすとともに、外周部に複数のＶ字型切欠きが形成されていることを特徴とする。

本発明のダイシングブレードによれば、砥粒の粒度が高番手のためチッピングが少なく、砥粒の集中度が低くまた軟質ボンドのため切れ味がよく、更にダイシングブレードの外周部先端がＶ形状をなすとともに、外周部に複数のＶ字型切欠きが形成されているので、チッピングがより低減し、ブレード先端部への切り屑の付着が低減し、切れ味持続効果を有するとともに、加工部への切削水の供給が促進され切削負荷が低減し、併せて切粉排除機能が向上する。

また本発明のダイシングブレードは、前記Ｖ形状をなす外周部の先端角度が３０°〜５０°であることを付加的要件とし、更に前記Ｖ字型切欠きの底部の角度が８０°〜１００°であることを付加的要件としている。

これによれば、ブレードの先端が鋭角なので、ダイシング時の表面チッピングの低減や積層されている各種膜材のめくれが防止され、また、Ｖ字型切欠きの肩部がブレード外周部と広角で交わるので、Ｖ字型切欠きの肩部によってウェーハに生じるチッピングが更に減少する。

また、本発明は前記目的を達成するために、ウェーハを個々のチップに分割するダイシング方法において、前記請求項１、２、又は３のうちいずれか１項に記載のダイシングブレードを用い、前記ウェーハの表面側から研削溝を形成して前記ウェーハを不完全切断（第１の加工）し、次に、前記ダイシングブレードよりも薄い別のダイシングブレードを用い、前記不完全切断で切り残された部分を切断（第２の加工）することによって前記ウェーハを完全切断することを特徴とする。

本発明によれば、外周部先端がＶ形状をなすとともに外周部に複数のＶ字型切欠きが形成されたブレードでウェーハの表面側にＶ溝を形成し、Ｖ溝の底部を別のブレードで加工するので、ウェーハの表面側のチッピングを抑えた状態でウェーハを完全切断することができる。

また。本発明のダイシング方法は、前記第１の加工を行うダイシングブレードを取り付けるスピンドルと、前記第２の加工を行うダイシングブレードを取り付けるスピンドルとの２本のスピンドルを有するダイシング装置を用い、前記第２の加工を前記第１の加工に対して僅かな時間差で、又は１ライン或いは複数ライン遅れで、同時に行うことを付加的要件とし、更に、前記ウェーハが、表面側に低誘電率層間絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が積層されたウェーハであることを付加的要件としている。

これによれば、ウェーハの表面側のＶ溝加工とＶ溝の底部に行う切断加工とを所定の時間差で同時進行するので、ダイシング時間が大幅に短縮される。また、表面側に低誘電率層間絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が積層されたウェーハでは膜はがれや膜によるブレードの目詰まりが防止され、良好なダイシングを行うことができる。

以上説明したように本発明のダイシングブレード及びダイシング方法によれば、ウェーハに生じるチッピングが減少し、またブレード先端部への切り屑の付着が低減し、切れ味持続効果を有するとともに、加工部への切削水の供給が促進されて切削負荷が低減し、併せて切粉排除機能が向上するので、低誘電率層間絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が積層されたウェーハであっても、良好なダイシングを行うことができる。

以下添付図面に従って本発明に係るダイシングブレード及びダイシング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。

図１は、本発明の実施の形態に係るダイシングブレードを表わす平面図で、図２は側断面図であり、図３は要部を表わす斜視図である。ダイシングブレード１０は、図１、図２、及び図３に示すように、アルミニューム（Ａl ）製のフランジ１０Ｃと切断刃１０Ａとから成っている。

切断刃１０Ａは、フランジ１０Ｃの一方の端面にダイヤモンド砥粒を、ニッケル（Ｎi ）と銅（Ｃｕ）等のニッケルよりも軟質の金属との合金を結合材として、電気メッキ技術を用いた電鋳法で固着させたもので、ダイヤモンド砥粒を固着させた後フランジ１０Ｃの鍔部１０Ｄ（図２の２点鎖線で示す部分）をエッチングで取り除くことにより刃部が形成される。

結合材に通常のニッケルよりも軟質の金属を用いることにより、砥粒の自生作用が活発化し切れ味が持続する効果がある。

ダイヤモンド砥粒は粒度＃４０００〜＃６０００の細かい砥粒が用いられ、ウェーハ切断時のチッピングを減少させるようになっている。また、切断刃１０Ａ中に占める砥粒の割合を表わす集中度は、ダイヤモンドの重量単位を基準としており、４．４ｃｔ／ｃｍ³ を１００とすることから、体積％の４倍の値となっているが、本実施の形態では６０〜９０とした。

集中度が６０よりも小さいと、砥粒の数が不足して切れ味が低下し、９０よりも大きいと砥粒間に形成されるポケットが小さすぎて切削水の供給と切り粉の排除が悪くなり、同じく切れ味が低下する。本実施の形態では、集中度が６０〜９０が好ましいが、７０〜８０が更に好適である。

切断刃１０Ａの外径は約５０ｍｍで、厚さは３０μｍ〜１００μｍ程度のものがウェーハＷのストリートＫの幅に対応して用いられる。

この切断刃１０Ａの刃部先端にダイヤモンドドレッサーによるツルーイング又はエッチングを施して、図２に示すように、先端部（外周部）全周に渡り先端角４０°のＶ形状に形成してある。

Ｖ形状の先端角は、３０°〜５０°の範囲が好ましいが、本実施の形態では４０°とした。先端角が３０°よりも鋭角だと切断時のＶ字効果によるチッピングの減少効果が乏しく、また、先端角が５０°よりも鈍角だと所定ストリート幅内のＶ溝加工において切り残し量を少なくすることができない。

また、切断刃１０Ａの先端部（外周部）には、図１に示すように、複数のＶ字型切欠き１０Ｂ、１０Ｂ、…が円周上等間隔に形成されている。Ｖ字型切欠き１０Ｂの底部、及びＶ字型切欠き１０Ｂの肩部と外周円との接続部は夫々円弧で緩やかに連結されている。

Ｖ字型切欠き１０Ｂの底部の角度即ちＶ字角度θは８０°〜１００°が好ましく、更に好ましいのは８５°〜９５°である。Ｖ字角度θが８０°よりも小さいと、Ｖ字型切欠き１０Ｂと外周部との接続部の角度がきつくなり、切断時にチッピングが生じやすい。また、１００°よりも大きいと、切削水の搬送効果と切削屑排出効果が低下する。

Ｖ字型切欠き１０Ｂの開口幅Ｌは２００μｍ程度、深さＨは１００μｍ程度である。また、Ｖ字型切欠き１０Ｂの形成数は多過ぎてもまた少な過ぎても良好な切断結果が得られず、１２個〜２０個が好ましい。

Ｖ字型切欠き１０Ｂの形成方法は、切断刃１０Ａの刃部形成後、外周部にエッチングでＶ字型切欠き１０Ｂを形成してもよいが、ダイシングブレード１０のフランジ１０Ｃの鍔部１０Ｄ（図２の２点鎖線で示す部分）の外周部に予めＶ字型の切欠きを形成しておき、このフランジ１０Ｃの端面にダイヤモンド砥粒を電着することによりＶ字型切欠き１０Ｂを有する切断刃１０Ａが形成される。この後切断刃１０Ａの突出し量だけフランジ１０Ｃの鍔部１０Ｄをエッチングで取り除き、更に全周に渡り先端角４０°のＶ形状を形成すればよい。

次に、本発明に係るダイシング方法の実施の形態について説明する。ウェーハＷは厚さ１００μｍ以下の極薄で、図８に示すように、粘着シートＳを介してフレームＦにマウントされ、ダイシング装置に供給される。

図４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１００は、複数のウェーハＷ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を有しウェーハＷを装置各部に搬送する搬送手段５０と、ウェーハＷの表面を撮像する撮像手段８１と、加工部２０と、加工後のウェーハＷ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９０等とから構成されている。

加工部２０には、２本対向して配置され、先端にダイシングブレード１０、又は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、ウェーハＷ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。

図５は、本発明のダイシング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１００の対向配置された２本のスピンドル２２の内、手前側（図５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１０が取り付けられ、奥側（図５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２１が取り付けられている。

先端Ｖ形状のダイシングブレード１０は、５０，０００〜５５，０００ｒｐｍで回転される。また、極薄のダイシングブレード２１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５０ｍｍ、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７０〜８０のものが使用され、５０，０００ｒｐｍ〜５５，０００ｒｐｍで回転される。

なお、極薄のダイシングブレード２１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Ｖ溝からはみ出す場合があり適さない。

本発明のダイシング方法では、先ず図５（ａ）に示すように、ウェーハＷの裏面を粘着シートＳ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のストリートＫに先端Ｖ形状のダイシングブレード１０でＶ溝Ｇを形成する。

図６は、このＶ溝Ｇを形成する状態を表わしている。Ｖ溝研削にあたっては図６に示すように、先端Ｖ形状のダイシングブレード１０を挟んで設けられたノズル２４、２４から研削液を供給しながら、ウェーハＷの表面側から切り込み、不完全切断を行う。研削液としては純水にＣО₂ をバブリングしたものを使用している。

形成されたＶ溝Ｇは、図５（ｂ）のＡ部に示すようになっている。図７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。

このＶ溝形成を数ライン行った後、図５（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２１を用いて、粘着シートＳ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。

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。

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５（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Ｋの加工が終了すると、ウェーハＷが９０°回転し、先程のストリートＫと直行するストリートＫのＶ溝形成とフルカットダイシングとを行う。

このように、先ずウェーハＷのパターン面側を先端Ｖ形状のダイシングブレード１０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。

また、Ｖ溝Ｇの底を極薄のダイシングブレード２１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１０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。

このようにしてウェーハＷから多数のチップＴ、Ｔ、…が分割される。。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、本発明の実施形態の場合は切残し量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、裏面のチッピングも減少する。

このようにして、ウェーハＷを先端Ｖ形状でＶ字型切欠き付のダイシングブレード１０でハーフカットダイシングすることにより、ウェーハＷの表面側に積層された膜のめくれ防止、チッピング低減、目詰まり防止、切り屑排除、切削水好適供給等が図られる。

また、Ｖ溝底部を高粒度、軟ボンド、極薄の電鋳ダイシングブレード２１でフルカットすることにより、裏面チッピングの減少とともに、Ｖ溝加工との等速加工が可能になり、所定時間遅れでＶ溝加工との同時加工が可能となり、ダイシング時間の増加を抑制することができる。

このように、本発明のダイシング方法は、表面側にＬo ｗ−ｋ膜が積層されたウェーハＷや、スマートカード、薄型ＩＣカード等に用いられる厚さ１００μｍ以下のウェーハＷ等に特に効果が大である。

なお、前述の実施の形態では、ダイシングブレード１０はフランジ１０Ｃ付のタイプで説明したが、本発明はこれに限らず、フランジと一体になっていないワッシャタイプのブレードであってもよい。また、使用砥粒もダイヤモンド砥粒に限らず、ＣＢＮ（キュービック・ ボロン・ナイトライド）砥粒等を用いてもよく、更に電鋳ブレードに限らず、通常のメタルボンドブレードやレジンボンドブレードに適用してもよい。

本発明の実施の形態に係るダイシングブレードを表わす平面図 本発明の実施の形態に係るダイシングブレードを表わす側断面図 本発明の実施の形態に係るダイシングブレードの要部斜視図 ダイシング装置を表わす斜視図 本発明の実施の形態に係るダイシング方法を表わす概念図 加工状態を表わす断面図 加工されたＶ溝を示す断面図 フレームにマウントされたウェーハを表わす斜視図

符号の説明

１０、２１…ダイシングブレード、１０Ａ…切断刃、１０Ｂ…Ｖ字型切欠き、１０Ｃ…フランジ、２２、２２Ａ、２２Ｂ…スピンドル、１００…ダイシング装置、Ｆ…フレーム、Ｓ…粘着シート、Ｔ…チップ、Ｗ…ウェーハ

Claims (6)

1. ウェーハを個々のチップに分割するダイシングブレードであって、刃厚１００μｍ以下の薄型ダイシングブレードにおいて、
   該ダイシングブレードは、砥粒の粒度が＃４０００〜＃６０００で、砥粒の集中度が６０〜９０であり、結合材にはニッケルよりも軟質の金属が用いられ、外周部先端がＶ形状をなすとともに、外周部に複数のＶ字型切欠きが形成されていることを特徴とするダイシングブレード。
2. 前記Ｖ形状をなす外周部の先端角度が３０°〜５０°であることを特徴とする、請求項１に記載のダイシングブレード。
3. 前記Ｖ字型切欠きの底部の角度が８０°〜１００°であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のダイシングブレード。
4. ウェーハを個々のチップに分割するダイシング方法において、
   前記請求項１、２、又は３のうちいずれか１項に記載のダイシングブレードを用い、前記ウェーハの表面側から研削溝を形成して前記ウェーハを不完全切断（第１の加工）し、
   次に、前記ダイシングブレードよりも薄い別のダイシングブレードを用い、前記不完全切断で切り残された部分を切断（第２の加工）することによって前記ウェーハを完全切断することを特徴とするダイシング方法。
5. 前記第１の加工を行うダイシングブレードを取り付けるスピンドルと、前記第２の加工を行うダイシングブレードを取り付けるスピンドルとの２本のスピンドルを有するダイシング装置を用い、
   前記第２の加工を前記第１の加工に対して僅かな時間差で、又は１ライン或いは複数ライン遅れで、同時に行うことを特徴とする、請求項４に記載のダイシング方法。
6. 前記ウェーハが、表面側に低誘電率層間絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が積層されたウェーハであることを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載のダイシング方法。

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