JP2022032302A - 基板の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バイト工具に損傷を生じさせることなく、平坦化された銅膜を表面に有する矩形基板の加工方法を提供する。【解決手段】上面に銅膜が設けられた基板を加工する基板の加工方法であって、該基板の該銅膜の上面をバイト工具でバイト切削して平坦化する平坦化ステップＳ１０と、該平坦化ステップの後、該基板を分割予定線に沿って切削工具によって切削し、該基板を複数の矩形基板に分割する分割ステップＳ２０と、を備えることを特徴とする基板の加工方法。切削工具に含まれるダイヤモンド砥粒が銅膜の切断面に付着する前に該銅膜を平坦化できるため、バイト工具がダイヤモンド砥粒により損傷することがない。【選択図】図４

Description

本発明は、銅膜が表面に形成された基板を分割し、該銅膜が平坦化された個々の矩形基板を得る基板の加工方法に関する。

携帯電話やパソコン等の電子機器に使用されるデバイスチップは、表面に複数のデバイスが形成された半導体ウェーハを分割することで形成される。近年、デバイスチップの小型化及び薄型化への要求が著しく、また、デバイスチップの実装面積の小面積化も求められている。

そこで、ボンディング・ワイヤーによる内部配線を行わずウェーハ表面に直接バンプと呼ばれる金属突起を形成し、該ウェーハの表面とともにバンプを封止材で封止し、ウェーハを分割して個々のパッケージ化されたチップを得る技術が実用化されている。この技術で得られるデバイスチップは、ＷＬ－ＣＳＰ（Wafer-level Chip Size Package）と呼ばれる（例えば、特許文献１参照）。

デバイスチップの表面のバンプを電極として実装基板に形成された銅膜等で構成される電極に直接接合させてデバイスチップを該実装基板に実装すると、デバイスチップの実装面積を小さくできる。しかしながら、デバイスチップの表面に形成された複数のバンプの高さは不均一であるため、このままではすべてのバンプを一様に実装基板の電極に接合できない。

そこで、ダイヤモンドチップからなる切り刃を有するバイト工具が装着されたバイト切削装置（サーフェイスプレーナー）でデバイスチップの表面を切削し、封止材ごとバンプの上端部をバイト切削する。すると、封止材が薄化されるとともに、各バンプの高さが揃えられる（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１－７１３５号公報 特許第４２４９８２７号公報

デバイスチップの表面の平坦性が上がるとともに、各デバイスチップが実装される実装基板においても表面の高い平坦性が求められる。そこで、実装基板の一方の面または両方の面に形成された銅膜を同様にバイト工具でバイト切削し、該銅膜の表面を平坦化することも考えられる。

ここで、実装基板は、大判の基板から所定の大きさに切り出されて形成される。該基板の切断には、ダイヤモンド砥粒と、該ダイヤモンド砥粒を分散固定する結合材と、からなる円環状の切り刃を備える切削工具（切削ブレード）が使用される。そして、切削工具で該基板を切削する際には、該切削工具を回転させて切り刃を該基板に切り込ませる。このとき、切り刃に含まれていた一部のダイヤモンド砥粒が銅膜の切断面に付着する。

そのため、形成された実装基板の銅膜の切断面には、ダイヤモンド砥粒が付着している。そして、ダイヤモンド砥粒が付着した銅膜を有する実装基板をバイト工具でバイト切削すると、該ダイヤモンド砥粒にバイト工具が当たり該バイト工具に損傷が生じる。そのため、バイト工具を頻繁に交換する必要があり、平坦化された銅膜を表面に有する実装基板を得るための時間的コスト及び金銭的コストが高くなるとの問題が生じていた。

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、バイト工具に損傷を生じさせることなく、平坦化された銅膜を表面に有する矩形基板を得られる基板の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、上面に銅膜が設けられた基板を加工する基板の加工方法であって、該基板の該銅膜の上面をバイト工具でバイト切削して平坦化する平坦化ステップと、該平坦化ステップの後、該基板を分割予定線に沿って切削工具によって切削し、該基板を複数の矩形基板に分割する分割ステップと、を備えることを特徴とする基板の加工方法が提供される。

本発明の一態様に係る基板の加工方法では、上面に銅膜が設けられた基板を切削工具によって分割して実装基板となる複数の矩形基板を形成する前に、予め該矩形基板の原料となる該基板の該銅膜の上面をバイト工具でバイト切削して平坦化する。その後、銅膜が平坦化された基板を切削工具で切削して分割し、複数の矩形基板を形成する。

ここで、該基板がバイト切削される際、該基板は切削工具で切削される前であるため、銅膜には該切削工具の切り刃に含まれるダイヤモンド砥粒が付着していない。そのため、バイト工具の切り刃が該ダイヤモンド砥粒に接触することはない。すなわち、平坦化された銅膜が上面に設けられた矩形基板を得る工程においてバイト工具に損傷を生じさせることがなく、該バイト工具の交換頻度を低減できる。

したがって、本発明によりバイト工具に損傷を生じさせることなく、平坦化された銅膜を表面に有する矩形基板を得られる基板の加工方法が提供される。

バイト切削装置を模式的に示す斜視図である。 基板をバイト切削装置で平坦化する様子を模式的に示す側面図である。 図３（Ａ）は、基板を切削装置で分割する様子を模式的に示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、形成された矩形基板を模式的に示す斜視図である。 基板の加工方法の各ステップの流れを説明するフローチャートである。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る基板の加工方法で加工される基板について説明する。図１及び図３（Ａ）には、基板１を模式的に示す斜視図が含まれている。基板１は、板状の基材層５と、該基材層５の表裏面に設けられた銅膜３，７と、を有する。

図３（Ａ）に示す通り、基板１には、互いに交差する複数の分割予定線９が設定される。最終的に分割予定線９に沿って基板１が分割されると、デバイスチップが実装される実装基板等となる矩形基板１１（図３（Ｂ）参照）が形成される。

例えば、基材層５は、耐燃性の紙、ガラス、または金属等と、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂と、の積層構造を有している。基材層５には、金属配線等が含まれていてもよい。基材層５の表面及び裏面の一方、または両方には、銅膜３，７が設けられている。銅膜３，７は、所定の形状にパターニングされており、例えば、基板１から形成された矩形基板１１にデバイスチップ等が実装される際、デバイスチップのバンプが接触して該バンプとの間で導通が確保される端子として機能する。

デバイスチップの表面に設けられたバンプを均質に矩形基板１１に接合するために、各バンプの上面は、例えば、バイト切削装置（サーフェイスプレーナー）によりバイト切削されることで平坦化されるともに高さが統一される。そして、近年、バンプが接合される矩形基板１１の端子となる銅膜３，７の表面にも平坦性が求められており、基板１が分割されて形成された矩形基板１１の銅膜３，７がバイト切削されていた。

しかしながら、基板１を分割予定線９に沿って円環状の切削工具で分割する際、該切削工具の切り刃に含まれるダイヤモンド砥粒が基板１の銅膜３，７の切断面に付着してしまう。すなわち、形成された矩形基板１１の銅膜３，７の切断面には、ダイヤモンド砥粒が付着している。この状態で、矩形基板１１の銅膜３，７をバイト工具でバイト切削すると該バイト工具にダイヤモンド砥粒が接触するため、該バイト工具に損傷が生じて頻繁な交換が必要となる。したがって、矩形基板１１の生産効率は低かった。

そこで、本実施形態に係る基板の加工方法では、銅膜３，７をバイト切削して平坦化するバイト工具にダイヤモンド砥粒が接触するのを防止し、バイト工具に損傷を生じさせない。すなわち、基板１を切削工具で分割して矩形基板１１を形成する前に、予め基板１の表裏面に設けられた銅膜３，７をバイト工具で平坦化する。

次に、本実施形態に係る基板の加工方法で使用されるバイト切削装置（サーフェイスプレーナー）と、切削装置と、について説明する。図１は、バイト切削装置２を模式的に示す斜視図である。図３（Ａ）には、切削装置４６の一部の斜視図が模式的に示されている。

バイト切削装置２は、各構成要素を支持する基台４を備え、基台４の後端部にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向（Ｚ軸方向）に沿った一対のガイドレール８が固定されている。この一対のガイドレール８には、上下方向に移動可能にバイト切削ユニット１０が装着されている。バイト切削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２を支持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１６に取り付けられている。

バイト切削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、該スピンドル１８を回転駆動するモータ２０と、該スピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２２と、を備える。ホイールマウント２２には、バイトホイール２４が着脱可能に装着されている。

図２には、バイト切削ユニット１０の一部を模式的に示す側面図が含まれている。バイトホイール２４は、ステンレス鋼等で形成された円環状または円板状のホイール基台２６と、該ホイール基台２６の下面に装着されたバイト工具２８と、を有する。バイト工具２８の先端には、ダイヤモンドチップ等の切り刃２８ａが固定されている。

バイト切削装置２は、バイト切削ユニット１０を一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動するボールねじ３０と、該ボールねじ３０を回転させるパルスモータ３２と、を備えるＺ軸移動機構３４を備えている。移動基台１６の裏面（背面）には該ボールねじ３０に螺合されたナット部（不図示）が設けられており、パルスモータ３２を駆動してボールねじ３０を回転させると、バイト切削ユニット１０が上下方向に移動する。

基台４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３６が配設されている。チャックテーブル機構３６は、テーブルベース３８と、該テーブルベース３８上に搭載されたチャックテーブル４０と、備える。チャックテーブル４０は、基板１と同様の大きさ及び平面形状の多孔質部材を上面し、該上面が保持面４０ａとなる。該多孔質部材は、例えば、上面に該多孔質部材を収容できる大きさの凹部を備え、該凹部に該多孔質部材が収容されている。

チャックテーブル機構３６は、一端に該多孔質部材が接続され、他端にポンプやアスピレーター等で構成される吸引源（不図示）が接続された吸引路（不図示）を備える。保持面４０ａに基板１を載せ、該吸引源を作動させると、該チャックテーブル機構３６は、基板１を吸引保持できる。

テーブルベース３８の下方には、該テーブルベース３８をＹ軸方向に沿って移動させるボールねじ式等のＹ軸移動機構（不図示）が設けられている。該Ｙ軸移動機構を作動させると、チャックテーブル機構３６がＹ軸方向に沿って移動する。

チャックテーブル機構３６の図示しないＹ軸移動機構は、テーブルベース３８と、バイト切削装置２の基台４の固定部と、の間に配設された蛇腹４２により覆われている。基台４の前端部には、加工条件等を入力するためのインターフェースとなる操作パネル４４が設けられている。

次に、基板１を分割予定線９（図３（Ａ）参照）に沿って切削する切削装置４６について図３（Ａ）を用いて説明する。切削装置４６は、Ｙ軸方向に沿ったスピンドル５０と、該スピンドル５０の基端側を回転可能に収容するスピンドルハウジング４８と、該スピンドル５０の先端に設けられたフランジ機構５２により該スピンドル５０に固定された切削工具５４と、を備える。

スピンドルハウジング４８は、図示しない昇降機構により支持されており、該昇降機構により昇降可能である。また、スピンドルハウジング４８の内部には、スピンドル５０を回転させる図示しないモータ等の回転駆動源が設けられている。該回転駆動源を作動させると、スピンドル５０の先端に装着された切削工具５４が回転する。

切削工具５４は、例えば、アルミニウム等の材料で形成された円環状の基台５６と、該基台５６の周辺部に固定された切り刃５８と、を備える。切り刃５８は、ダイヤモンド砥粒と、該ダイヤモンド砥粒を分散固定する樹脂、金属、セラミックス等の材料で形成された結合材と、を備える。

回転する切削工具５４を被加工物に切り込ませると結合材から露出したダイヤモンド砥粒が該被加工物に接触し、該被加工物が切削される。被加工物を切削するうちにダイヤモンド砥粒が消耗するが、結合材も消耗して新たなダイヤモンド砥粒が露出するようになるため、切削工具５４の切削能力が維持される。

切削装置４６は、被加工物を支持して吸引保持する図示しないチャックテーブルを備える。チャックテーブルと、切削工具５４と、はチャックテーブルの上面に平行な方向（例えば、Ｘ軸方向）に相対的に移動可能である。また、チャックテーブルは、上面に垂直な軸の周りに回転可能である。

次に、本実施形態に係る基板の加工方法の各ステップについて説明する。図４は、本実施形態に係る基板の加工方法の各ステップの流れを説明するフローチャートである。本実施形態に係る基板の加工方法では、まず、基板１の銅膜３の上面をバイト工具２８でバイト切削して平坦化する平坦化ステップＳ１０を実施する。平坦化ステップＳ１０は、バイト切削装置２で実施される。

図２は、平坦化ステップＳ１０を模式的に示す側面図である。平坦化ステップＳ１０では、基板１をチャックテーブル４０に載せ、チャックテーブル機構３６に基板１を吸引保持させる。そして、バイト切削ユニット１０のスピンドル１８を約２０００ｒｐｍで回転させるとともに、バイト工具２８の切り刃２８ａを基板１の上面に露出する銅膜３に接触する所定の高さ位置に位置付けるようにＺ軸移動機構３４を駆動する。

次に、Ｙ軸移動機構を作動させてチャックテーブル４０をＹ軸方向に移動させ、基板１をバイト切削ユニット１０の下方を通過させる。すると、回転する切り刃２８ａが基板１の銅膜３に接触し、銅膜３がバイト切削（旋回切削）されて平坦化される。このとき銅膜３の全領域にバイト工具２８の切り刃２８ａが接触するように、チャックテーブル４０の移動速度を適宜設定しておく。

なお、平坦化ステップＳ１０で基板１の銅膜３とは反対側の面に設けられた銅膜７もバイト工具で平坦化する場合、銅膜３の平坦化が完了した後に、チャックテーブル４０をバイト切削装置２の基台４の前側に移動させる。そして、チャックテーブル機構３６による基板１の吸引保持を解除し、基板１の上下を反転させ、基板１の銅膜７側を露出させ、チャックテーブル機構３６に再び基板１を吸引保持させる。

そして、バイト切削ユニット１０のスピンドル１８を回転させるとともに、平坦化された銅膜７が所定の厚さとなるようにバイト切削できるように、バイト切削ユニット１０の高さを調整する。そして、Ｙ軸移動機構を作動させてチャックテーブル４０をＹ軸方向に移動させ、基板１をバイト切削ユニット１０の下方を通過させる。すると、回転する切り刃２８ａが基板１の銅膜７に接触し、銅膜７がバイト切削されて平坦化される。

なお、平坦化ステップＳ１０では、バイト切削される基板１の被加工面とは反対側の面を保護するために、該反対側の面にテープ状の保護部材を貼着してもよい。この場合、基板１は、該保護部材を介してチャックテーブル機構３６に吸引保持される。

本実施形態に係る基板の加工方法では、平坦化ステップＳ１０の後、基板１を分割予定線９に沿って切削工具５４によって切削し、基板１を複数の矩形基板１１に分割する分割ステップＳ２０を実施する。図３（Ａ）は、分割ステップＳ２０を模式的に示す斜視図である。

分割ステップＳ２０では、まず、加工送り方向（Ｘ軸方向）に沿って切削工具５４の切り刃５８と、一つの分割予定線９と、を並べる。そして、スピンドル５０を回転させることで切削工具５４を毎分約３０，０００回転の回転速度で回転させる。その後、基板１と、切削工具５４と、を加工送り方向に相対的に移動させ、切り刃５８を基板１に切り込ませる。すると、基板１が切削されて分割予定線９に沿った切削溝が形成される。

一つの分割予定線９に沿って基板１を切削した後、基板１と、切削工具５４と、を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に沿って相対的に移動させ、他の分割予定線９に沿って基板１を切削する。こうして、加工送り方向に沿った全ての分割予定線９に沿って基板１を切削した後、チャックテーブルを上面に垂直な軸の周りに回転させ、他の方向に沿った分割予定線９の向きを加工送り方向に合わせる。その後、該他の方向に沿った分割予定線９に沿って基板１を切削する。

すべての分割予定線９に沿って基板１を切削すると、基板１が切削溝により分割されて、個々の矩形基板１１が形成される。図３（Ｂ）には、矩形基板１１を模式的に示す斜視図が示されている。矩形基板１１の基材層５の表裏面には、平坦化ステップＳ１０で平坦化された銅膜３，７が設けられている。すなわち、本実施形態に係る基板の加工方法では、平坦化された銅膜３，７が設けられた矩形基板１１が得られる。

なお、本実施形態に係る基板の加工方法では、分割ステップＳ２０において、切削工具５４で基板１を切削する際に、切り刃５８に含まれていたダイヤモンド砥粒の一部が銅膜３，７の切断面に付着する。しかしながら、銅膜３，７は既に平坦化ステップでバイト工具２８によりバイト切削されており、ダイヤモンド砥粒が付着した銅膜３，７をバイト工具でバイト切削する必要がない。

換言すると、本実施形態に係る基板の加工方法では、銅膜３，７にダイヤモンド砥粒が付着する前に、銅膜３，７をバイト工具２８でバイト切削する。そのため、ダイヤモンド砥粒によりバイト工具２８が損傷することはなく、バイト工具２８を頻繁に交換する必要がない。したがって、基板１の加工効率を向上できる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、基材層５の両面に銅膜３，７が形成されている場合について主に説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。すなわち、基材層５の一方の面に銅膜が形成されており、該銅膜が平坦化されてもよい。

また、上記実施形態では、基材層５の両面に設けられた銅膜３，７の両方をバイト工具２８により平坦化される場合についても説明したが、本発明の一態様に係る基板の加工方法はこれに限定されない。すなわち、銅膜３，７の一方のみが平坦化されてもよい。この場合においても、ダイヤモンド砥粒が付着した銅膜３，７がバイト工具２８でバイト切削されることがない。

さらに、本発明の一態様に係る基板の加工方法で加工される基板１は、銅以外の材料で形成された金属膜が基材層の一方の面または両方の面に設けられてもよい。この場合においても、本発明の一態様に係る基板の加工方法では、該金属膜にダイヤモンド砥粒が付着する前にバイト工具２８によるバイト切削を完了できる。

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。

１ 基板
３,７ 銅膜
５ 基材層
９ 分割予定線
１１ 矩形基板
２ バイト切削装置
４ 基台
４ａ 凹部
６ コラム
８ ガイドレール
１０ バイト切削ユニット
１２ スピンドルハウジング
１４ 支持部
１６ 移動基台
１８ スピンドル
２０ モータ
２２ ホイールマウント
２４ バイトホイール
２６ ホイール基台
２８ バイト工具
２８ａ 切り刃
３０ ボールねじ
３２ パルスモータ
３４ Ｚ軸移動機構
３６ チャックテーブル機構
３８ テーブルベース
４０ チャックテーブル
４０ａ 保持面
４２ 蛇腹
４４ 操作パネル
４６ 切削装置
４８ スピンドルハウジング
５０ スピンドル
５２ フランジ機構
５４ 切削工具
５６ 基台
５８ 切り刃

Claims (1)

1. 上面に銅膜が設けられた基板を加工する基板の加工方法であって、
   該基板の該銅膜の上面をバイト工具でバイト切削して平坦化する平坦化ステップと、
   該平坦化ステップの後、該基板を分割予定線に沿って切削工具によって切削し、該基板を複数の矩形基板に分割する分割ステップと、
   を備えることを特徴とする基板の加工方法。

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