JP2015177089A

JP2015177089A - 切削方法

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Publication number: JP2015177089A
Application number: JP2014053195A
Authority: JP
Inventors: 研二竹之内; Kenji Takenouchi
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2015-10-05
Anticipated expiration: 2034-03-17
Also published as: US9349647B2; KR102213729B1; US20150262881A1; CN104934308A; TWI647062B; CN104934308B; TW201544234A; JP6274926B2; KR20150108310A

Abstract

【課題】少なくとも切削予定位置に延性材である金属を含む被加工物を切削ブレードで切削した際に、バリの発生を抑制可能な切削方法を提供することである。
【解決手段】切削予定位置に少なくとも金属を含む被加工物を切削ブレードで切削する切削方法であって、切削ブレードが被加工物に切り込む加工点に切削液を供給しつつ被加工物の切削予定位置を該切削ブレードで切削する切削ステップを備え、該切削液は有機酸と酸化剤とを含むことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＱＦＮ基板やＴＥＧが分割予定ラインに形成されたウェーハ等を切削するのに適した切削方法に関する。

近年、携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が要求されており、この小型化に適したデバイスとして半導体チップをパッケージングしてデバイスを形成するチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）と称する技術が開発され実用に供されている。

ＣＳＰは、例えばＱＦＮ（ＱｕａｄＦｌａｔＮｏｎ−ＬｅａｄＰａｃｋａｇｅ）基板を個々のデバイスに分割することにより形成される。ＱＦＮ基板は、所定の間隔で配設された複数の半導体チップと、各半導体チップを区画するように格子状に形成された電極枠と、電極枠から内側に魚の骨のように配設され各半導体チップの表面に形成されたボンディングパッドに接続された電極端子と、各半導体チップと電極枠とを包み込むようにモールディングされた樹脂層とから構成される。

ＱＦＮ基板を個々のＣＳＰに分割するには、回転可能な切削ブレードを備えた切削装置によってＱＦＮ基板の電極枠を切断し、魚の骨のような電極端子を個々のデバイス毎に分離してＣＳＰを形成する（例えば、特開２００４−２５９９３６号公報参照）。

一方、半導体ウェーハの分割予定ライン上には、半導体デバイスの電気特性を評価するためのＴＥＧ（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔＧｒｏｕｐ）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複数形成することで、半導体ウェーハを分割する際にＴＥＧを切削除去することができる。

ＱＦＮ基板やＴＥＧが分割予定ライン上に形成された半導体ウェーハ等、延性材である金属を切削予定位置に含む被加工物を切削ブレードで切削すると金属部分にはバリが発生する。発生したバリによって端子間が短絡したり、被加工物のハンドリング中にバリがボンディングパット上に落下する等してボンディング不良を発生させたりする等の問題が生じている。

そこで、例えば、特開２００１−７７０５５号公報に開示されるようなバリ対策用往復切削方法、あるいは特開２００７−１２５６６７号公報に開示されるようなバリ取り用ノズルを設けて、発生したバリを除去する様々な方法が提案されている。

特開２００４−２５９９３６号公報特開２００１−７７０５５号公報特開２００７−１２５６６７号公報

上述したように、切削加工で発生した金属のバリを除去するために従来様々な方法が提案されているが、従来の方法では発生した金属のバリを完全に除去するのは非常に難しいという問題がある。

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、少なくとも切削予定位置に延性材である金属を含む被加工物を切削ブレードで切削した際に、バリの発生を抑制可能な切削方法を提供することである。

本発明によると、切削予定位置に少なくとも金属を含む被加工物を切削ブレードで切削する切削方法であって、切削ブレードが被加工物に切り込む加工点に切削液を供給しつつ被加工物の切削予定位置を該切削ブレードで切削する切削ステップを備え、該切削液は有機酸と酸化剤とを含むことを特徴とする切削方法が提供される。

好ましくは、切削液は更に防食剤を含む。好ましくは、切削ブレードには切削ブレードの径方向に超音波振動が付与されつつ切削ステップが実施される。

本発明の切削方法では、加工点に対して有機酸と酸化剤とを含む切削液を供給しつつ切削を遂行する。切削液に含まれる有機酸によって金属が改質されて延性が抑えられ、その結果バリの発生が抑制される上、切削液が酸化剤を含むことで切削液で金属表面に形成される膜質が変化し、金属は延性を失って除去され易くなり、加工性が促進される。

請求項２記載の発明では、切削液が防食剤を含むことで金属の腐食（溶出）が防止される。

切削装置の一例を示す一部破断斜視図である。切削ステップを説明する模式的斜視図である。超音波振動を付与可能な切削ユニットの断面図である。

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の一部破断斜視図が示されている。切削装置２の吸引テーブル４には、図示しない吸引源に連通する吸引部６が形成されている。吸引テーブル４はＸ軸方向に往復動可能であるとともに回転可能に配設されている。

被加工物であるパッケージ基板の一種であるＱＦＮ基板１０は固定治具（保持治具）８上に載置され、ＱＦＮ基板１０が搭載された固定治具８は切削装置２の吸引テーブル４上に載置される。

ＱＦＮ基板１０が載置された固定治具８を吸引テーブル４上に載置し、吸引部６から吸引力を作用させると、固定治具８の図示しない吸引孔にそれぞれ吸引力が作用し、ＱＦＮ基板１０が吸引保持される。

切削装置２には、スピンドル１４の先端部に切削ブレード１６が装着されて構成される切削ユニット１２が配設されている。更に、切削ユニット１２と一体的にＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能なようにＱＦＮ基板１０の切削すべき切削予定ラインを検出するアライメント手段１８が配設されている。

固定治具８を介して吸引テーブル４上に吸引保持されたＱＦＮ基板１０は、＋Ｘ軸方向に移動することによりアライメントユニット１８の直下に位置付けられ、アライメントユニット１８を構成する撮像ユニット２０によって表面が撮像されて切削すべき切削予定ラインを検出するアライメントが実施される。

次に、図２を参照して、本発明の実施形態に係る切削方法について説明する。被加工物であるＱＦＮ基板１０は、矩形状の金属フレーム２４を有しており、金属フレーム２４の外周余剰領域２５及び非デバイス領域２５ａによって囲繞された領域には、図示の例では３つのデバイス領域２６ａ，２６ｂ，２６ｃが存在する。

各デバイス領域２６ａ，２６ｂ，２６ｃにおいては、互いに直交するように縦横に設けられた第１及び第２切削予定ライン２７ａ，２７ｂによって区画された複数のデバイス形成部２８が画成され、個々のデバイス形成部２８には複数の電極（図示せず）が形成されている。

各電極同士は金属フレーム２４にモールドされた樹脂により絶縁されている。第１切削予定ライン２７ａ及び第２切削予定ライン２７ｂを切削することにより、この両側に各デバイスの電極が現れる。

図２において、１２は切削装置の切削ユニットであり、図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル１４の先端部に切削ブレード１６が装着されて構成されている。切削ブレード１６に隣接して、切削ブレード１６が被加工物に切り込む加工点に切削液を供給する切削液供給ノズル３０が配設されている。

本実施形態の切削方法では、吸引テーブル４で固定治具８を介してＱＦＮ基板１０を吸引保持し、切削ブレード１６が被加工物であるＱＦＮ基板１０に切り込む加工点に切削液供給ノズル３０から切削液３１を供給しつつ、吸引テーブル４を＋Ｘ方向に加工送りして、切削ブレード１６でＱＦＮ基板１０の第１切削予定ライン２７ａを切削する。切削液供給ノズル３０から供給される切削液３１は少なくとも有機酸と酸化剤とを含んでいる。好ましくは、切削液３１は更に防食剤を含む。

切削ユニット１２をＹ軸方向に割り出し送りしながら、切削液供給ノズル３０から切削液３１を供給しつつ切削ブレード１６で第１切削予定ライン２７ａを次々と切削する。次いで、吸引テーブル４を９０°回転してから、切削液供給ノズル３０から切削液３１を供給しつつ切削ブレード１６で第２切削予定ライン２７ｂを次々と切削してＱＦＮ基板１０をＣＳＰに分割する。

本実施形態に係る切削方法では、少なくとも有機酸と酸化剤とを含む切削液３１を切削ブレード１６がＱＦＮ基板１０に切り込む加工点に供給しながら切削を遂行する。切削液３１中に含まれる有機酸により、ＱＦＮ基板１０に含まれるか金属を改質して延性を抑えながらＱＦＮ基板１０を切削できる。そのため、この切削によって金属からバリ（突起物）が発生することはない。また、酸化剤を用いることで、金属の表面を酸化して金属の延性を下げ、金属表面の加工性を向上させることができる。

有機酸としては、例えば、分子内に少なくとも１つのカルボキシル基と少なくとも１つのアミノ基とを有する化合物を用いることができる。この場合、アミノ基のうち少なくとも１つは、２級又は３級のアミノ基であると好ましい。また、有機酸として用いる化合物は、置換基を有していてもよい。

有機酸として用いることのできるアミノ酸としては、グリシン、ジヒドロキシエチルグリシン、グリシルグリシン、ヒドロキシエチルグリシン、Ｎ−メチルグリシン、β−アラニン、Ｌ−アラニン、Ｌ−２−アミノ酪酸、Ｌ−ノルバリン、Ｌ−バリン、Ｌ−ロイシン、Ｌ−ノルロイシン、Ｌ−アロイソロイシン、Ｌ−イソロイシン、Ｌ−フェニルアラニン、Ｌ−プロリン、サルコシン、Ｌ−オルニチン、Ｌ−リシン、タウリン、Ｌ−セリン、Ｌ−トレオニン、Ｌ−アロトレオニン、Ｌ−ホモセリン、Ｌ−チロキシン、Ｌ−チロシン、３，５−ジヨード−Ｌ−チロシン、β−（３，４−ジヒドロキシフェニル）−Ｌ−アラニン、４−ヒドロキシ−Ｌ−プロリン、Ｌ−システィン、Ｌ−メチオニン、Ｌ−エチオニン、Ｌ−ランチオニン、Ｌ−シスタチオニン、Ｌ−シスチン、Ｌ−システィン酸、Ｌ−グルタミン酸、Ｌ−アスパラギン酸、Ｓ−（カルボキシメチル）−Ｌ−システィン、４−アミノ酪酸、Ｌ−アスパラギン、Ｌ−グルタミン、アザセリン、Ｌ−カナバニン、Ｌ−シトルリン、Ｌ−アルギニン、δ−ヒドロキシ−Ｌ−リシン、クレアチン、Ｌ−キヌレニン、Ｌ−ヒスチジン、１−メチル−Ｌ−ヒスチジン、３−メチル−Ｌ−ヒスチジン、Ｌ−トリプトファン、アクチノマイシンＣ１、エルゴチオネイン、アパミン、アンギオテンシンＩ、アンギオテンシンＩＩ及びアンチパイン等が挙げられる。中でも、グリシン、Ｌ−アラニン、Ｌ−プロリン、Ｌ−ヒスチジン、Ｌ−リシン、ジヒドロキシエチルグリシンが好ましい。

また、有機酸として用いることのできるアミノポリ酸としては、イミノジ酢酸、ニトリロ三酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ヒドロキシエチルイミノジ酢酸、ニトリロトリスメチレンホスホン酸、エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチレンスルホン酸、１，２−ジアミノプロパン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、トランスシクロヘキサンジアミン四酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、エチレンジアミンジ琥珀酸（ＳＳ体）、β−アラニンジ酢酸、Ｎ−（２−カルボキシラートエチル）−Ｌ−アスパラギン酸、Ｎ，Ｎ’−ビス（２−ヒドロキシベンジル）エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ジ酢酸等が挙げられる。

更に、有機酸として用いることのできるカルボン酸としては、ギ酸、グリコール酸、プロピオン酸、酢酸、酪酸、吉薬酸、ヘキサン酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、リンゴ酸、コハク酸、ピメリン酸、メルカプト酢酸、グリオキシル酸、クロロ酢酸、ピルビン酸、アセト酢酸、グルタル酸等の飽和カルボン酸や、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、メサコン酸、シトラコン酸、アコニット酸等の不飽和カルボン酸、安息香酸類、トルイル酸、フタル酸類、ナフトエ酸類、ピロメット酸、ナフタル酸等の環状不飽和カルボン酸等が挙げられる。

酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、セリウム酸塩、バナジン酸塩、オゾン水および銀（ＩＩ）塩、鉄（ＩＩＩ）塩や、その有機錯塩等を用いることができる。

また、切削液３１には、防食剤が混合されても良い。防食剤を混合することで、ＱＦＮ基板１０に含まれる金属の腐食（溶出）を防止できる。防食剤としては、例えば、分子内に３つ以上の窒素原子を有し、且つ、縮環構造を有する複素芳香環化合物、又は、分子内に４つ以上の窒素原子を有する複素芳香環化合物を用いることが好ましい。更に、芳香環化合物は、カルボキシル基、スルホ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基を含むことが好ましい。具体的には、テトラゾール誘導体、１，２，３−トリアゾール誘導体、及び１，２，４−トリアゾール誘導体であることが好ましい。

防食剤として用いることのできるテトラゾール誘導体としては、テトラゾール環を形成する窒素原子上に置換基を有さず、且つ、テトラゾールの５位に、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された置換基、又は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された少なくとも１つの置換基で置換されたアルキル基が導入されたものが挙げられる。

また、防食剤として用いることのできる１，２，３−トリアゾール誘導体としては、１，２，３−トリアゾール環を形成する窒素原子上に置換基を有さず、且つ、１，２，３−トリアゾールの４位及び／又は５位に、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された置換基、或いは、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された少なくとも１つの置換基で置換されたアルキル基又はアリール基が導入されたものが挙げられる。

また、防食剤として用いることのできる１，２，４−トリアゾール誘導体としては、１，２，４−トリアゾール環を形成する窒素原子上に置換基を有さず、且つ、１，２，４−トリアゾールの２位及び／又は５位に、スルホ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された置換基、或いは、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された少なくとも１つの置換基で置換されたアルキル基又はアリール基が導入されたものが挙げられる。

上述した実施形態では、本発明の切削方法をＱＦＮ基板１０に適用した例について説明したが、被加工物はこれに限定されるものではなく、分割予定ライン上にＴＥＧ（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔＧｒｏｕｐ）が形成されたウェーハ、あるいは金属板のように金属のみからなる被加工物にも本発明の切削方法は適用可能である。

本発明の切削方法を実施するに当たり、被加工物の種類によっては、切削液供給ノズル３０から切削液３１を供給するとともに、切削ブレード１６に切削ブレード１６の径方向に超音波振動与えながら切削ステップを実施するのが好ましい。

切削ブレードに超音波振動を付与可能な切削ユニットの断面図が図３に示されている。切削ユニット１２Ａのスピンドルハウジング３２はボア３４を有しており、このボア３４中にスピンドル３６が回転可能に収容されている。

スピンドル３６には切削ブレード４４に超音波振動を付与する超音波振動子４８が配設されている。超音波振動子４８は、スピンドル３６の軸方向に分極された環状の圧電素子５０と、該圧電素子５０の両側分極面に装着された環状の電極板５２，５４とから構成される。

圧電素子５０は、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスから構成される。このように構成された超音波振動子４８は、環状電極板５２，５４に後述する電力供給手段によって所定周波数の交流電力が印加されると、スピンドル３６に超音波振動を発生させる。尚、超音波振動子４８は、スピンドル３６の軸方向に複数個配設するようにしてもよい。

切削ユニット１２Ａは、スピンドル３６を回転駆動する電動モータ５６を備えている。電動モータ５６は例えば永久磁石式モータから構成される。電動モータ５６は、スピンドル３６の中間部に形成されたモータ装着部５８に装着された永久磁石からなるロータ６０と、ロータ６０の外周側においてスピンドルハウジング３２に配設されたステーターコイル６２とから構成される。

このように構成された電動モータ５６は、ステーターコイル６２に後述する電力供給手段によって交流電力を印加することによりロータ６０が回転し、これによりロータ６０が装着されたスピンドル３６が回転される。

切削ユニット１２Ａは更に、超音波振動子４８に交流電力を印加するとともに電動モータ５６に交流電力を印加する電力供給手段６４を備えている。電力供給手段６４は、スピンドル３６の一端（右端）に配設されたロータリートランス６６を含んでいる。

ロータリートランス６６は、スピンドル３６の右端に配設された受電手段６８と、受電手段６８と対向して配設された給電手段７０を具備している。受電手段６８は、スピンドル３６に装着されたロータリーコア７２と、ロータリーコア７２に巻回された受電コイル７４とから構成される。

このように構成された受電手段６８の受電コイル７４の一端には導電線を介して圧電素子５０の電極板５２が接続され、受電コイル７４の他端には導電線を介して圧電素子５０の電極板５４が接続されている。

給電手段７０は、受電手段６８の外周側に配設されたステーターコア７６と、ステーターコア７６に配設された給電コイル７８とから構成される。このように構成された給電手段７０の給電コイル７８には、電気配線８０を介して交流電力が供給される。

電力供給手段６４は、交流電源８２と、交流電源８２とロータリートランス６６の給電コイル７８との間に挿入された電圧調整手段８４と、給電手段７０に供給する交流電力の周波数を調整する周波数調整手段８６と、電圧調整手段８４及び周波数調整手段８６を制御する制御手段８８と、制御手段８８に切削ブレード４４に付与する超音波振動の振幅等を入力する入力手段９０を具備している。

交流電源８２は、制御回路９４及び電気配線９２を介して電動モータ５６のステーターコイル６２に交流電力を供給する。周波数調整手段８６としては、株式会社エヌエフ回路設計ブロックが提供するデジタルファンクションジェラレータ、商品名「ＤＦ−１９０５」を使用することができる。ＤＦ−１９０５によると、周波数を１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲内で適宜調整することができる。

以下、切削ユニット１２Ａの作用について説明する。電力供給手段６４から電動モータ５６のステーターコイル６２に交流電力を供給する。その結果、電動モータ５６が回転してスピンドル３６が回転し、スピンドル３６の先端部にねじ４６で取り付けられた切削ブレード４４が回転される。４４ａは切削ブレード４４の切り刃である。

一方、電力供給手段６４は、制御手段８８によって電圧供給手段８４及び周波数調整手段８６を制御し、交流電力を所定の電圧値に制御するとともに、交流電力の周波数を所定周波数に調整して、ロータリートランス６６を構成する給電手段７０の給電コイル７８に所定周波数の交流電力を供給する。

このように所定周波数の交流電力が給電コイル７８に供給されると、回転する受電手段６８の受電コイル７４を介して超音波振動子４８の電極板５２と電極板５４との間に所定周波数の交流電力が印加される。

その結果、超音波振動子４８は径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、スピンドル３６を介して切削ブレード４４に伝達され、切削ブレード４４が径方向に超音波振動する。

本実施形態の切削方法では、切削液供給ノズル３０から切削液３１を供給しつつ、高速回転する切削ブレード４４にその径方向に超音波振動を与えながら被加工物を切削する。金属膜を有するサファイア、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ガラス等の硬質脆性材料を切削ブレードで切削すると、切削面に欠けが生じるが、切削ブレードに超音波振動を付与しながらこのような被加工物を切削することにより、切削面に生じる欠けを抑制することができる。更に、切削液３１を供給しながら切削することにより、バリの発生を抑えることができる。

４吸引テーブル
８固定治具（保持治具）
１０ＱＦＮ基板
１２，１２Ａ切削ユニット
１４，３６スピンドル
１６，４４切削ブレード
２６ａ，２６ｂ，２６ｃデバイス領域
３０切削液供給ノズル
３１切削液
４８超音波振動子
５０圧電素子
５２，５４電極板
６４電力供給手段

Claims

切削予定位置に少なくとも金属を含む被加工物を切削ブレードで切削する切削方法であって、
切削ブレードが被加工物に切り込む加工点に切削液を供給しつつ被加工物の切削予定位置を該切削ブレードで切削する切削ステップを備え、
該切削液は有機酸と酸化剤とを含むことを特徴とする切削方法。
該切削液は更に防食剤を含む請求項１記載の切削方法。
該切削ブレードには該切削ブレードの径方向に超音波振動が付与されつつ該切削ステップが実施される請求項１又は２記載の切削方法。