JP2018181909A - 加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属を含む積層体が切断予定ラインに重ねて形成された板状の被加工物を加工する際に、加工の品質を維持しながら加工の速度を高められる加工方法を提供する。【解決手段】金属を含む積層体が切断予定ラインに重ねて形成された板状の被加工物を加工する加工方法であって、被加工物を保持テーブルで保持する保持ステップと、保持ステップを実施した後、被加工物を切断予定ラインに沿って環状の切削ブレードで切削して積層体を分断する切削ステップと、を備え、切削ブレードは、外周縁に開口するスリットを有し、切削ステップでは、被加工物に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。【選択図】図3
Description
本発明は、金属を含む積層体が切断予定ラインに重ねて形成された板状の被加工物を加工するための加工方法に関する。
携帯電話機やパーソナルコンピュータに代表される電子機器では、電子回路等のデバイスを備えるデバイスチップが必須の構成要素になっている。デバイスチップは、例えば、シリコン等の半導体材料でなるウェーハの表面を複数の切断予定ライン(ストリート)で区画し、各領域にデバイスを形成した後、この切断予定ラインに沿ってウェーハを切断することにより得られる。
近年では、上述のようなウェーハの切断予定ライン上に、デバイスの電気的特性を評価するためのTEG(Test Elements Group)と呼ばれる評価用の素子を形成することが多い(例えば、特許文献1,2等参照)。切断予定ライン上にTEGを形成することで、デバイスチップの取り数を最大限に確保できるとともに、評価後の不要なTEGをウェーハの切断と同時に除去できる。
上述のようなデバイスチップは、通常、基板等に対して実装される前に樹脂で封止される。例えば、複数のデバイスチップを樹脂で封止してパッケージ基板を形成し、このパッケージ基板を各デバイスチップに対応する切断予定ラインに沿って切断することで、デバイスチップが樹脂で封止された状態のパッケージデバイスを得られる。
ところで、パッケージ基板の切断予定ラインには、金属を含む複数の積層体が設けられており、パッケージ基板を切断すると、この積層体も併せて切断される。各積層体は、金属ワイヤー等を介してデバイスチップの電極に接続されており、パッケージ基板とともに切断されることによってパッケージデバイスの電極となる。
しかしながら、結合材に砥粒が分散されてなる切削ブレードを用いて、TEGや電極等として機能する金属を含む積層体を切削、除去しようとすると、積層体に含まれる金属が切削の際に伸び、バリと呼ばれる突起が発生し易い。そして、切削ブレードによる加工の速度が高くなると、発熱量が増えてバリも大きくなってしまう。そのため、この方法では、加工の品質を低下させないように、加工の速度を低く抑える必要があった。
本発明はかかる問題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、金属を含む積層体が切断予定ラインに重ねて形成された板状の被加工物を加工する際に、加工の品質を維持しながら加工の速度を高められる加工方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、金属を含む積層体が切断予定ラインに重ねて形成された板状の被加工物を加工する加工方法であって、被加工物を保持テーブルで保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、被加工物を該切断予定ラインに沿って環状の切削ブレードで切削して該積層体を分断する切削ステップと、を備え、該切削ブレードは、外周縁に開口するスリットを有し、該切削ステップでは、被加工物に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加工方法が提供される。
本発明の一態様に係る加工方法では、金属を含む積層体を切削ブレードで分断する際に、有機酸と酸化剤とを含む切削液を供給するので、有機酸と酸化剤とで金属を改質してその延性を低下させながら切削を遂行できる。これにより、加工の速度を高めてもバリの発生を抑制できる。
また、本発明の一態様に係る加工方法では、外周縁に開口するスリットを有する切削ブレードを用いるので、このスリットを通じて上述した切削液を積層体に効率良く供給し、金属を十分に改質してその延性を低下させながら切削を遂行できる。これにより、加工の速度を更に高めてもバリの発生を抑制できる。すなわち、加工の品質を維持しながら加工の速度を高められる。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態に係る加工方法は、金属を含む積層体が切断予定ライン(ストリート)に重ねて形成された板状の被加工物を加工するための加工方法であって、保持ステップ(図2(A)参照)及び切削ステップ(図2(B)、図3参照)を含む。
保持ステップでは、被加工物を切削装置の治具テーブル(保持テーブル)で保持する。切削ステップでは、有機酸と酸化剤とを含む切削液を供給しながら、外周縁に開口する複数のスリットを持つ環状の切削ブレードで被加工物を切断予定ラインに沿って切削し、積層体とともに被加工物を切断(分断)する。以下、本実施形態に係る加工方法について詳述する。
図1(A)は、本実施形態で加工される被加工物11の構成例を模式的に示す平面図であり、図1(B)は、被加工物11の構成例を模式的に示す底面図である。図1(A)及び図1(B)に示すように、被加工物11は、例えば、複数のデバイスチップ(不図示)が封止されてなるパッケージ基板であり、平面視で矩形状に形成された金属の枠体13を含む。
枠体13は、例えば、42アロイ(鉄とニッケルとの合金)や銅等の金属で構成されており、その表面13a側は、複数(本実施形態では、3個)のデバイス領域15と、各デバイス領域15を囲む外周余剰領域17とに分けられている。各デバイス領域15は、交差する複数の切断予定ライン(ストリート)19で更に複数の領域に区画されており、各領域には、ステージ21が形成されている。
各ステージ21の裏面側(枠体13の裏面13b側)には、IC(Integrated Circuit)やLED(Light Emitting Diode)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等のデバイスを含むデバイスチップ(不図示)が配置されている。枠体13の裏面13b側の各デバイス領域15に対応する領域には、封止樹脂層23が形成されており、各ステージ21の裏面側に配置されたデバイスチップは、この封止樹脂層23によって覆われている。
各ステージ21の周囲には、金属を含む複数の積層体25が切断予定ライン19に重ねて形成されている。この積層体25は、枠体13の表面13a側に露出するとともに、金属ワイヤー(不図示)等を介してデバイスチップの電極に接続されている。1個の積層体25には、この積層体25を挟んで隣接する2つのステージ21にそれぞれ配置されたデバイスチップの電極が接続される。
例えば、切断予定ライン19に沿って被加工物11を切断し、デバイスチップが封止されたパッケージデバイスを形成する際には、この積層体25も分断される。分断後の積層体25は、各パッケージデバイスの電極となる。なお、枠体13の外周余剰領域17(表面13a)には、切断予定ライン19の位置を示すためのマーカー27が形成されている。
なお、本実施形態では、複数のデバイスチップが封止樹脂層23で封止されてなるパッケージ基板を被加工物11としているが、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。同様に、デバイスチップ(デバイス)や積層体25の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
例えば、TEG(Test Elements Group)として機能する積層体が切断予定ライン19に重ねて形成されたウェーハや、電極として機能するチタン(Ti)、ニッケル(Ni)、金(Au)等の金属を含む積層体が裏面側に形成されたウェーハ等を被加工物11として用いることもできる。
本実施形態に係る加工方法では、まず、上述した被加工物11を切削装置の治具テーブル(保持テーブル)で保持する保持ステップを行う。図2(A)は、保持ステップを説明するための断面図である。保持ステップは、例えば、図2(A)等に示す切削装置2を用いて行われる。なお、図2(A)では、説明の便宜上、被加工物11の構成要素として積層体25のみを示している。
図2(A)等に示すように、切削装置2は、被加工物11を吸引、保持するための治具テーブル(保持テーブル)4を備えている。治具テーブル4の下方には、吸引源(不図示)に接続された治具ベース(不図示)が配置されている。この治具ベースは、モータ等の回転駆動源(不図示)に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、治具ベースの更に下方には、加工送り機構(不図示)が設けられており、治具ベースは、この加工送り機構によって加工送り方向に移動する。
治具ベースの上面側には、例えば、被加工物11に対応する治具テーブル4が取り外し可能に装着される。治具テーブル4は、例えば、平面視で矩形状の平板であり、その上面の一部は、被加工物11を吸引、保持するための保持面4aになっている。治具テーブル4の保持面4a側には、被加工物11の切断予定ライン19に対応する逃げ溝4bが形成されている。逃げ溝4bの上端は、保持面4aに開口している。この逃げ溝4bにより、保持面4aは、切断後の被加工物11に対応する複数の領域に区画される。
逃げ溝4bによって区画された各領域には、治具テーブル4を上下に貫通して保持面14aに開口する吸引孔4cが形成されている。上述した治具ベースの上面側に治具テーブル4を装着すると、各吸引孔4cは、治具ベースの内部に形成された流路等を介して吸引源に接続される。
保持ステップでは、例えば、裏面11b側(封止樹脂層23側、枠体13の裏面13b側)が下方を向くように被加工物11を治具テーブル4の保持面4aに重ねて、切断予定ライン19の位置を逃げ溝4bの位置に合わせる。また、各吸引孔4cを通じて被加工物11に吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物11は、表面11a側(枠体13の表面13a側)が上方に露出した状態で、治具テーブル4に保持される。
保持ステップの後には、被加工物11を切断予定ライン19に沿って切削し、積層体25とともに被加工物11を切断(分断)する切削ステップを行う。図2(B)は、切削ステップを説明するための一部断面側面図である。切削ステップは、引き続き切削装置2を用いて行われる。図2(B)に示すように、切削装置2は、治具テーブル4の上方に配置された切削ユニット6を更に備えている。
切削ユニット6は、加工送り方向に対して概ね垂直な回転軸となるスピンドル(不図示)を備えている。スピンドルの一端側には、結合材に砥粒が分散されてなる環状の切削ブレード8が装着されている。スピンドルの他端側には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されており、スピンドルの一端側に装着された切削ブレード8は、この回転駆動源から伝わる力によって回転する。
また、スピンドルは、移動機構(不図示)に支持されている。切削ブレード8は、この移動機構によって、加工送り方向に垂直な割り出し送り方向、及び鉛直方向に移動する。切削ブレード8の表面8a側及び裏面8b側には、一対のノズル10が切削ブレード8を挟むように配置されている。ノズル10は、切削ブレード8や被加工物11に対して切削液12を供給できるように構成される。
なお、逃げ溝4bの幅は、例えば、切削ブレード8の幅(表面8aと裏面8bとの間隔)より広くなっており、逃げ溝4bの深さは、例えば、切削ブレード8の最大の切り込み深さより深くなっている。そのため、被加工物11を切断予定ライン19に沿って切削する際に切削ブレード8を十分に深く切り込ませても、治具テーブル4と切削ブレード8とが接触することはない。
本実施形態では、外周縁に開口した複数のスリットを有する切削ブレード8が用いられる。図3は、切削ブレード8の構成例を模式的に示す正面図である。図3に示すように、切削ブレード8の外周部には、外周縁8cに開口する複数のスリット8dが設けられている。スリット8dは、回転軸となるスピンドルに対して概ね平行な方向に伸長している。切削液12は、このスリット8dを通じて積層体25に効率良く供給される。
切削ステップでは、まず、治具テーブル4を回転させて、対象となる切断予定ライン19の伸長する方向を切削装置2の加工送り方向に合わせる。また、治具テーブル4及び切削ユニット6を相対的に移動させて、対象となる切断予定ライン19の延長線上に切削ブレード8の位置を合わせる。そして、切削ブレード8の下端を被加工物11の裏面11bより低い位置まで移動させる。
その後、切削ブレード8を回転させながら加工送り方向に治具テーブル4を移動させる。併せて、ノズル10から、切削ブレード8及び被加工物11に対し、有機酸と酸化剤とを含む切削液12を供給する。これにより、対象の切断予定ライン19に沿って切削ブレード8を切り込ませ、積層体25とともに被加工物11を厚み方向に切断(分断)するカーフ(切り口)11cを形成できる。
本実施形態のように、切削液12に有機酸を含ませることで、積層体25中の金属を改質して、その延性を抑えることができる。また、切削液12に酸化剤を含ませることで、積層体25中の金属の表面が酸化し易くなる。その結果、積層体25中の金属の延性を十分に下げて加工性を高められる。
切削液12に含まれる有機酸としては、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。
切削液12に含ま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12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、被加工物11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。
上述の手順を繰り返し、例えば、全ての切断予定ライン19に沿ってカーフ11cが形成されると、切削ステップは終了する。本実施形態では、金属を含む積層体25を切削ブレード8で分断する際に、有機酸と酸化剤とを含む切削液12を供給するので、有機酸と酸化剤とで金属を改質してその延性を低下させながら切削を遂行できる。これにより、加工の速度を高めてもバリの発生を抑制できる。
また、本実施形態に係る加工方法では、外周縁8cに開口する複数のスリット8dを有する切削ブレード8を用いるので、このスリット8dを通じて上述した切削液12を積層体25に効率良く供給し、金属を十分に改質してその延性を低下させながら切削を遂行できる。これにより、加工の速度を更に高めてもバリの発生を抑制できる。すなわち、加工の品質を維持しながら加工の速度を高められる。
なお、本発明は、上記実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、表面11a側を上方に露出させて、この表面11a側から被加工物11に切削ブレード8を切り込ませているが、裏面11b側を上方に露出させて、この裏面11b側から被加工物11に切削ブレード8を切り込ませても良い。
また、上記実施形態の切削ステップでは、積層体25とともに被加工物11を切断(分断)しているが、切削ステップでは、少なくとも、積層体25を分断できれば良い。すなわち、必ずしも切削ステップで被加工物11を切断しなくて良い。
また、上記実施形態の切削ステップでは、回転軸となるスピンドルに対して概ね平行な方向に伸長する複数のスリットを有する切削ブレード8を用いているが、スリットの配置、数量、形状、大きさ等に特段の制限はない。例えば、外周縁に開口し、周方向に沿って設けられた1又は複数のスリットを有する切削ブレード等を用いることもできる。
また、上述した切削ステップでは、切削ブレード8を挟む一対のノズル10から切削液12を供給しているが、切削液12を供給するためのノズルの態様に特段の制限はない。図4は、切削液12を供給するための別の態様のノズルを示す正面図である。図4に示すように、変形例に係る切削ユニット6は、切削ブレード8及び一対のノズル10に加え、切削ブレード8の側方(加工を進行させる方向の前方)に配置されるノズル(シャワーノズル)14を有している。
このノズル14から切削液12を供給することで、カーフ(切り口)11cに切削液12が供給され易くなって、積層体25中の金属をより効果的に改質できるようになる。特に、図4に示すように、ノズル14の噴射口を斜め下方(例えば、切削ブレード8の加工点付近)に向けると、カーフ11cに多くの切削液12を供給、充填して、積層体25中の金属を更に効果的に改質できるので好ましい。なお、図4では、一対のノズル10とともにノズル14を用いているが、ノズル14のみを単独で用いても良い。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
11 被加工物
11a 表面
11b 裏面
11c カーフ(切り口)
13 枠体
13a 表面
13b 裏面
15 デバイス領域
17 外周余剰領域
19 切断予定ライン(ストリート)
21 ステージ
23 封止樹脂層
25 積層体
27 マーカー
2 切削装置
4 治具テーブル(保持テーブル)
4a 保持面
4b 逃げ溝
4c 吸引孔
6 切削ユニット
8 切削ブレード
8a 表面
8b 裏面
8c 外周縁
8d スリット
10 ノズル
12 切削液
14 ノズル(シャワーノズル)
11a 表面
11b 裏面
11c カーフ(切り口)
13 枠体
13a 表面
13b 裏面
15 デバイス領域
17 外周余剰領域
19 切断予定ライン(ストリート)
21 ステージ
23 封止樹脂層
25 積層体
27 マーカー
2 切削装置
4 治具テーブル(保持テーブル)
4a 保持面
4b 逃げ溝
4c 吸引孔
6 切削ユニット
8 切削ブレード
8a 表面
8b 裏面
8c 外周縁
8d スリット
10 ノズル
12 切削液
14 ノズル(シャワーノズル)
Claims (1)
- 金属を含む積層体が切断予定ラインに重ねて形成された板状の被加工物を加工する加工方法であって、
被加工物を保持テーブルで保持する保持ステップと、
該保持ステップを実施した後、被加工物を該切断予定ラインに沿って環状の切削ブレードで切削して該積層体を分断する切削ステップと、を備え、
該切削ブレードは、外周縁に開口するスリットを有し、
該切削ステップでは、被加工物に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ことを特徴とする加工方法。
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