JP2018181899A - 板状被加工物の加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 従来に比べて加工速度を向上し得る分割予定ライン上又は分割予定ラインに対応する領域に金属が積層された板状被加工物を加工する板状被加工物の加工方法を提供することである。【解決手段】 分割予定ライン上又は分割予定ラインに対応する領域に金属が積層された板状被加工物を加工する板状被加工物の加工方法であって、該金属を露出させた状態でチャックテーブルで板状被加工物を保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、板状被加工物を該分割予定ラインに沿って第１切削ブレードで切削して前記金属を分断する切削溝を形成する第１切削ステップと、該第１切削ステップを実施した後、第２切削ブレードで該切削溝を切削して板状被加工物を完全切断する第２切削ステップと、を備え、該第１切削ステップでは、板状被加工物に有機酸と酸化剤を含む切削液を供給しつつ切削を遂行する。【選択図】図４

Description

本発明は、分割予定ライン上又は分割予定ラインに対応する領域に金属が積層された板状被加工物を加工する板状被加工物の加工方法に関する。
半導体ウェーハ等のウェーハは、交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれデバイスが形成された表面を有し、分割予定ラインに沿ってウェーハを切削することによりウェーハが個々のデバイスチップに分割される。
このようなウェーハの中には、デバイスの電気的特性を良好にするために裏面に金属膜が形成されているものがあり、金属膜を切削ブレードで切削すると切削ブレードに目詰まりが生じ、目詰まりが生じた切削ブレードでウェーハを切削するとウェーハにクラックが発生したり、ブレードが破損してしまうという問題がある。
また、デバイスの電気的特性を測定するために、分割予定ライン上にＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）が積層されたウェーハもあり、このようなウェーハを分割予定ラインに沿って切削すると、切削ブレードに目詰まりが生じるという問題もある。
分割予定ライン上に金属が存在する他の板状被加工物としては、パッケージ基板が挙げられる。このようなパッケージ基板の加工方法では、パッケージ基板は複数の電極が形成された電極面側から切削ブレードにより切削されて、個々のパッケージに分割される。切削ブレードによって電極面側からパッケージ基板を切削すると、切削時に電極にバリが発生するという問題がある。
切削ブレードの目詰まりを防止するため、特開平９−５５５７３号公報では、切削ブレードに替えて超硬鋸刃で金属電極を備えた被加工物を切削する方法が提案されている。
特開平９−５５５７３号公報
しかし、特許文献１に開示された切削方法では、超硬鋸刃は切削ブレードとは違って自生発刃しないため、直ぐに切れ味が落ち、ブレード交換頻度が高く作業性が悪いという問題がある。
一方、切削ブレードで金属を切削すると切削ブレードの目詰まりに加えて、切削ブレードで切削された金属は延び、バリや引きずりが発生する。一般に加工送り速度が速い程、切削負荷が大きくなると共に発生する加工熱も上がるため、バリや引きずりが大きく発生する。そこで、加工品質の悪化を防止するためにも加工送り速度を上げるのが困難であった。
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、従来に比べて加工速度を向上し得る分割予定ライン上又は分割予定ラインに対応する領域に金属が積層された板状被加工物を加工する板状被加工物の加工方法を提供することである。
本発明によると、分割予定ライン上又は分割予定ラインに対応する領域に金属が積層された板状被加工物を加工する板状被加工物の加工方法であって、該金属を露出させた状態でチャックテーブルで板状被加工物を保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、板状被加工物を該分割予定ラインに沿って第１切削ブレードで切削して前記金属を分断する切削溝を形成する第１切削ステップと、該第１切削ステップを実施した後、第２切削ブレードで該切削溝を切削して板状被加工物を完全切断する第２切削ステップと、を備え、該第１切削ステップでは、板状被加工物に有機酸と酸化剤を含む切削液を供給しつつ切削を遂行することを特徴とする板状被加工物の加工方法が提供される。
本発明の加工方法によると、厚み方向を二度に分けて切削ブレードで切削するため、見かけ上切削する被加工物の厚みが薄くなり、一度で被加工物を完全切断する場合に比べて加工速度を向上できる。
更に、有機酸と酸化剤を含む切削液を供給しつつ切削するため、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押さえられ、バリの発生が抑制される。切削液に含まれる酸化剤によって金属表面に形成される膜質が変化して金属は延性を失い切削され易くなり、加工性が促進される。
パッケージ基板の表面図である。 パッケージ基板の裏面図である。 保持ステップを示す拡大断面図である。 第１切削ステップを示す拡大断面図である。 図５（Ａ）は第１切削ステップで使用した切削ブレードと同じ切削ブレードを使用して実施する第２切削ステップを示す拡大断面図、図５（Ｂ）は薄い切削ブレードを使用して実施する第２切削ステップを示す拡大断面図である。 図６（Ａ）は純水を供給しながら第１切削ステップを実施した後のパッケージ基板の電極部分の断面図、図６（Ｂ）は有機酸と酸化剤を含む切削液を供給しながら第１切削ステップを実施した後の電極部分の断面図である。 水又は切削液を供給しながら第１切削ステップを実施した後の平均端子電極間距離を示すグラフである。 第１切削ステップで切削液を供給するための別の態様のノズルを示す側面図である。
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、本発明の加工方法の対象となるパッケージ基板の一例の平面図が示されている。パッケージ基板２は、例えば矩形状のベース基板４を有しており、ベース基板４は、複数の電極１２が形成された電極面４ａと、電極面４ａと反対側の封止面４ｂとを有している。
ベース基板４の外周余剰領域５及び非デバイス領域５ａによって囲繞された領域には、本実施形態では３つのデバイス領域６ａ，６ｂ，６ｃが存在する。ベース基板４は、例えば金属フレームから構成される。
各デバイス領域６ａ，６ｂ，６ｃ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分割予定ライン８ａ，８ｂによって区画された複数のデバイス搭載部１０が画成され、個々のデバイス搭載部１０には複数の電極１２が形成されている。
各電極１２同士は、ベース基板４にモールドされた樹脂により絶縁されている。第１分割予定ライン８ａ及び第２分割予定ライン８ｂを切削することにより、その両側に各デバイスの電極１２が現れる。
ベース基板４のデバイス搭載部１０にはそれぞれデバイスが実装されており、各デバイスの電極とベース基板４の電極１２とが、例えば金ワイヤーで接続されている。図２に示すように、各デバイス領域６ａ，６ｂ，６ｃの裏面、即ちベース基板４の封止面４ｂ上には樹脂封止部１８が形成されており、各デバイスは樹脂により封止されている。
次に、図３乃至図７を参照して、本発明実施形態に係る板状被加工物の加工方法について説明する。本実施形態では、板状被加工物としてパッケージ基板２を採用した例について説明する。
まず、図３に示すように、パッケージ基板２の分割予定ライン８ａ，８ｂ上に形成された電極１２を露出させた状態で治具テーブル２０を介して図示しない切削装置のチャックテーブルでパッケージ基板２を吸引保持する保持ステップを実施する。
治具テーブル２０は、切削装置のチャックテーブルを介して吸引源に接続される吸引路２２と、パッケージ基板２のフルカット時に切削ブレードの先端を逃がすブレード逃げ溝２４がパッケージ基板２の分割予定ライン８ａ，８ｂに対応して形成されている。
パッケージ基板２の分割予定ライン８ａ，８ｂをブレード逃げ溝２４に合わせてパッケージ基板２を治具テーブル２０上に載置し、吸引路２２を切削装置のチャックテーブルを介して吸引源に接続すると、吸引路２２に負圧が導入されてパッケージ基板２は治具テーブル２０を介してチャックテーブルに吸引保持される。
保持ステップを実施した後、パッケージ基板２を分割予定ライン８ａ，８ｂに沿って切削ブレード２６で切削して電極１２を分断する切削溝３２を形成する第１切削ステップを実施する。
この第１切削ステップでは、図４に示すように、切削ブレード２６の両側に配置された切削液供給ノズル２８から有機酸と酸化剤を含む切削液３０を供給しながらパッケージ基板２を浅く切削して、電極１２を分断する切削溝３２を形成する。
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、吉草酸、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、ピロメリット酸、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、パッケージ基板２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。
第１切削ステップは切削液供給ノズル２８から有機酸と酸化剤を含む切削液３０を供給しながら実施するので、切削液に含まれる有機酸によって電極１２を形成する金属が改質されて延性が押さえられ、バリの発生が抑制される。更に、酸化剤によって電極表面に形成される膜質が変化して電極１２は延性を失い切削され易くなり、加工性を促進することができる。
ここで、図６及び図７を参照して、純水を供給しながら第１切削ステップを実施した場合と、上述した切削液を供給しながら第１切削ステップを実施した場合とで、パッケージ基板２の電極１２の延びがどの程度であったのかを考察する。
実験に使用したパッケージ基板２の隣接する電極１２間の距離は１００μｍであり、純水を供給しながら第１切削ステップを実施した際の加工送り速度は４０ｍｍ／ｓｅｃであり、有機酸と酸化剤を含む切削液３０を供給しながら第１切削ステップを実施した際の加工送り速度は１００ｍｍ／ｓｅｃであった。
図６（Ａ）は、純水を供給しながら第１切削ステップを実施した場合の分割予定ライン８ａ，８ｂに沿って切断加工されたパッケージ基板２の断面図、図６（Ｂ）は有機酸と酸化剤を含む切削液３０を供給しながらパッケージ基板２の分割予定ライン８ａ，８ｂを切削加工した場合の断面図である。
図６（Ａ）を参照すると明らかなように、純水を供給しながら第１切削ステップを実施した場合には、電極１２の延びが大きく、隣接する電極１２同士が短絡している箇所も見受けられる。
一方、図６（Ｂ）に示す切削液を供給しながら第１切削ステップを実施した場合には、電極１２の延びは明らかに小さくなっていることが観察される。これは、切削液３０に含まれる有機酸によって金属が改質されて延性が押さえられ、バリの発生も抑制されるためであると考えられる。
次いで、図７のグラフについて考察する。図７のグラフはパッケージ基板２の隣接する電極１２間の距離が１００μｍであったものを純水又は有機酸と酸化剤を含む切削液を供給しながら分割予定ライン８ａに沿って切削した際の平均端子間距離を示している。
純水供給時の第１切削ステップの加工送り速度は４０ｍｍ／ｓｅｃであり、有機酸と酸化剤を含む切削液３０を供給しながら第１切削ステップを実施した際の加工送り速度は１００ｍｍ／ｓｅｃであった。
図７のグラフを参照すると明らかなとおり、純水を供給しながら第１切削ステップを実施した場合には、切削後の隣接する平均端子間の距離が３８．０μｍであり、切削液３０を供給しながら第１切削ステップを実施した場合には、切削後の隣接する平均端子間距離は８０．８μｍであった。
平均端子間距離が短いということは、切削により端子１２が大きく延ばされていることを意味し、平均端子間距離が長いということは、切削による端子１２の延びが小さいことを意味している。
更に、切削液３０を供給しながら第１切削ステップを実施すると、切削液３０中の酸化剤によって金属表面に形成される膜質が変化して金属は延性を失い切削され易くなるため、加工送り速度を１００ｍｍ／ｓｅｃと速くすることができ、純水を供給しながら第１切削ステップを実施した際の加工送り速度４０ｍｍ／ｓｅｃから明らかに加工送り速度が向上していることが見て取れる。
本発明実施形態の加工方法では、第１切削ステップを実施した後、第２切削ブレードで切削溝３４を切削してパッケージ基板２を完全切断する第２切削ステップを実施する。この第２切削ステップの第１実施形態は、図５（Ａ）に示すように、第１切削ステップで使用したのと同一の切削ブレード２６で切削溝３４を通して治具テーブル２０のブレード逃げ溝２４まで切り込み、パッケージ基板２を完全切断する。
第２切削ステップの第２実施形態では、図５（Ｂ）に示すように、第１切削ステップで使用した切削ブレード２６よりも薄い切削ブレード２６Ａを使用して第２切削ステップを実施する。この場合には、切削ブレード２６Ａで切削溝３４の中央部分を治具テーブル２０のブレード逃げ溝２４まで切り込み、パッケージ基板２を完全切断する。
いずれの実施形態においても、切削ブレード２６，２６Ａを割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン８ａを完全切断してから、治具テーブル２０を保持した切削装置のチャックテーブルを９０°回転してから、第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン８ｂを完全切断することにより、パッケージ基板２を個々のＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）に分割することができる。
上述した実施形態では、本発明の加工方法をパッケージ基板２に適用した例について説明したが、本発明の加工方法はこれに限定されるものではなく、板状被加工物として、例えば裏面電極としての厚み数μｍの導電体膜（Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ等からなる多層金属膜）が積層されたウェーハ、表面の分割予定ライン上にＴＥＧが形成されたウェーハ等にも同様に適用可能である。
また、上述した第１切削ステップでは、切削ブレード２６を挟む一対のノズル２８から切削液３０を供給しているが、切削液３０を供給するためのノズルの態様に特段の制限はない。図８は切削液３０を供給するための別の態様のノズルを示す側面図である。図８に示すように、変形例に係る切削ユニット２５は、切削ブレード２６及び一対のノズル２８に加え、切削ブレード２６の切削方向前方に配置されるノズル（シャワーノズル）３８を有している。
このノズル３８から切削液３０を供給することで、電極１２部分に切削液３０が供給され易くなって、電極１２を形成する金属が改質されて延性が抑えられて、バリの発生が抑制される。
特に、図８に示すように、ノズル３８の噴射口を斜め下方（例えば、切削ブレード２６の加工点付近）に向けると、電極１２に切削液３０が供給され易くなり、電極１２を形成する金属を効果的に改質できる。尚、図８では、一対のノズル２８と共にノズル３８を用いているが、ノズル３８のみ単独で用いてもよい。
２ パッケージ基板
６ａ，６ｂ，６ｃ デバイス領域
８ａ，８ｂ 分割予定ライン
１２ 電極
１８ 樹脂封止部
２０ 治具テーブル
２４ ブレード逃げ溝
２６，２６ａ 切削ブレード
２８ 切削液供給ノズル
３０ 切削液
３２，３４，３６ 切削溝
３８ ノズル（シャワーノズル）

Claims (3)

  1. 分割予定ライン上又は分割予定ラインに対応する領域に金属が積層された板状被加工物を加工する板状被加工物の加工方法であって、
    該金属を露出させた状態でチャックテーブルで板状被加工物を保持する保持ステップと、
    該保持ステップを実施した後、板状被加工物を該分割予定ラインに沿って第１切削ブレードで切削して前記金属を分断する切削溝を形成する第１切削ステップと、
    該第１切削ステップを実施した後、第２切削ブレードで該切削溝を切削して板状被加工物を完全切断する第２切削ステップと、を備え、
    該第１切削ステップでは、板状被加工物に有機酸と酸化剤を含む切削液を供給しつつ切削を遂行することを特徴とする板状被加工物の加工方法。
  2. 該第２切削ブレードは該第１切削ブレードで兼用される請求項１記載の板状被加工物の加工方法。
  3. 該第２切削ブレードは該第１切削ブレードよりも薄い請求項１記載の板状被加工物の加工方法。
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