JP6366308B2

JP6366308B2 - 加工方法

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Publication number: JP6366308B2
Application number: JP2014049050A
Authority: JP
Inventors: 研二竹之内
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2018-08-01
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Description

本発明は、金属を含む被加工物を加工する加工方法に関する。

近年、ウェーハの状態でパッケージングまで行うＷＬ−ＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）が注目されている。ＷＬ−ＣＳＰでは、ウェーハに形成されたデバイスの表面側に、再配線層及び金属ポスト（電極）を設けて樹脂等で封止し、封止後のウェーハ（ＷＬ−ＣＳＰ基板）を切削等の方法で分割する。このＷＬ−ＣＳＰは、分割されたチップの大きさがそのままパッケージの大きさになるので、小型化に有利である。

ところで、延性のある金属等の材料は、応力を加えると塑性的に引き延ばされてしまうので、研削や研磨等の方法で容易に加工できない。そのため、例えば、金属を含むＷＬ−ＣＳＰ基板のような被加工物の封止層側を薄くする場合には、研削等の方法で封止層等を削り取った上で、バイト切削等の別の方法で金属を加工する必要がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−８８９８号公報

しかしながら、上述のように異なる複数の方法を組み合わせると、工程が煩雑化して製造コストも高くなる。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、金属を含む被加工物を適切に加工できる簡単な工程の加工方法を提供することである。

本発明によれば、研削によってバリが発生し得る金属を少なくとも被加工面に含む被加工物を、研削砥石が装着されるスピンドルを含む加工手段で加工する加工方法であって、被加工物の被加工面上に加工液を供給しつつ該スピンドルと被加工物とを回転させ、該スピンドルを所定の送り速度で下降させながら該研削砥石を被加工物の該被加工面の一部に接触させることによって被加工物を研削する加工ステップを備え、該加工液は有機酸と酸化剤とを含み、該金属を改質して延性を抑えることで該金属からの該バリの発生を抑えながら被加工物を研削することを特徴とする加工方法。

また、本発明において、該研削砥石が該被加工面の外から内に向かって移動するようにスピンドルと被加工物とを回転させることが好ましい。また、本発明において、該加工液は、更に防食剤を含むことが好ましい。

本発明に係る加工方法では、有機酸と酸化剤とを含む加工液を供給することで、被加工面に含まれる金属を改質して延性を抑えながら被加工物を研削又は研磨できる。そのため、金属を含む被加工物を簡単な工程で適切に加工できる。

本実施の形態に係る加工方法で使用される研削装置（加工装置）の構成例を模式的に示す斜視図である。加工ステップを模式的に示す斜視図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態では、研削用の砥石（研削砥石）を含む研削機構（加工手段）で板状の被加工物を研削する加工方法について説明するが、本発明の加工方法はこれに限定されない。例えば、研磨用のパッド（研磨パッド）を含む研磨機構（加工手段）で板状の被加工物を研磨する場合等にも、本発明の加工方法を適用できる。

まず、本実施の形態に係る加工方法で使用される研削装置（加工装置）の構成例について説明する。図１は、本実施の形態に係る研削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、本実施の形態に係る研削装置（加工装置）２は、各種の構成が搭載される直方体状の基台４を備えている。基台４の後端には、上方に伸びる支持壁６が立設されている。

基台４の上面前側には、開口４ａが形成されており、この開口４ａ内には、板状の被加工物１１を搬送する搬送機構８が設けられている。また、開口４ａの側方の領域には、被加工物１１を収容するカセット１０ａ，１０ｂが載置される。

被加工物１１は、例えば、円盤状のＷＬ−ＣＳＰ基板であり、被加工面である表面１１ａ（図２参照）側には金属ポスト（電極）が埋設されている。また、本実施の形態では、被加工物１１の裏面側に、被加工物１１と略同径の保護部材１３が貼着されている（図２参照）。

ただし、被加工物１１の構成は、これに限定されない。金属板や、ＴＳＶ（Through Silicon Via）を設けたＴＳＶウェーハ、金属膜が形成されたウェーハ等、被加工面に金属を含む板状物であれば、本実施の形態に係る加工方法で適切に加工できる。また、被加工物１１の裏面側に保護部材１３を貼着しなくても良い。

カセット１０ａが載置される載置領域の後方には、仮置きされた被加工物１１の位置合わせを行う位置合わせ機構１２が設けられている。例えば、カセット１０ａから搬送機構８で搬送された被加工物１１は、位置合わせ機構１２に載置されて中心を位置合わせされる。

位置合わせ機構１２の後方には、被加工物１１を吸引保持して旋回する搬入機構１４が設けられている。搬入機構１４の後方には、開口４ｂが形成されている。この開口４ｂ内には、Ｘ軸移動テーブル１６、Ｘ軸移動テーブル１６をＸ軸方向（前後方向）に移動させるＸ軸移動機構（不図示）、及びＸ軸移動機構を覆う防水カバー１８が配置されている。

Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブル１６がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブル１６の下面側には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレールと平行なＸ軸ボールネジ（不図示）が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジの一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジを回転させることにより、Ｘ軸移動テーブル１６はＸ軸ガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。Ｘ軸移動テーブル１６上には、被加工物１１を吸引保持するチャックテーブル２０が設けられている。

チャックテーブル２０は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に伸びる回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル２０は、上述のＸ軸移動機構により、被加工物１１が搬入搬出される前方の搬入搬出位置と、被加工物１１が研削される後方の研削位置との間を移動する。

チャックテーブル２０の上面の一部は、被加工物１１を吸引保持する保持面となっている。この保持面は、チャックテーブル２０の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。搬入機構１４で搬入された被加工物１１は、保持面に作用する吸引源の負圧でチャックテーブル２０に吸引保持される。

支持壁６の前面には、Ｚ軸移動機構２２が設けられている。Ｚ軸移動機構２２は、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール２４を備えており、このＺ軸ガイドレール２４には、Ｚ軸移動テーブル２６がスライド可能に設置されている。Ｚ軸移動テーブル２６の後面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール２４と平行なＺ軸ボールネジ２８が螺合されている。

Ｚ軸ボールネジ２８の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３０が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３０でＺ軸ボールネジ２８を回転させることにより、Ｚ軸移動テーブル２６はＺ軸ガイドレール２４に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸ガイドレール２４と近接する位置には、Ｚ軸方向におけるＺ軸移動テーブル２６の位置（高さ位置）を示すＺ軸スケール（不図示）が付設されている。Ｚ軸方向におけるＺ軸移動テーブル２６の位置は、Ｚ軸移動テーブル２６が備えるスケール読み取り機構（不図示）で読み取られる。

Ｚ軸移動テーブル２６の前面（表面）には、被加工物１１を研削する研削機構（加工手段）３２が設けられている。研削機構３２は、Ｚ軸移動テーブル２６に固定されたスピンドルハウジング３４を備えている。スピンドルハウジング３４には、Ｚ軸方向に伸びる回転軸の周りに回転可能なスピンドル３６が支持されている。

スピンドル３６の下端部には、円盤状のホイールマウント３８が固定されており、ホイールマウント３８の下面には、ホイールマウント３８と略同径の研削ホイール４０が装着されている。研削ホイール４０は、ステンレス等の金属材料で形成された円盤状のホイール基台４０ａを含む。ホイール基台４０ａの下面には、全周にわたって複数の研削砥石４０ｂが固定されている。

スピンドル３６の上端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、研削ホイール４０は、回転駆動源から伝達される回転力で回転する。また、研削ホイール４０は、上述のＺ軸移動機構２２によって、チャックテーブル２０に吸引保持された被加工物１１の表面１１ａに押し付けられる。

研削機構３２と隣接する位置には、被加工物１１の表面１１ａに加工液５０（図２参照）を供給するノズル４２が設けられている。このノズル４２は、加工液供給源（不図示）と接続されている。加工液５０を供給しながら、回転する研削ホイール４０（研削砥石４０ｂ）を接触させることで、金属を含む被加工物１１の表面１１ａ側を適切に研削（加工）できる。加工液５０の詳細については、後述する。

Ｙ軸方向（左右方向）において搬入機構１４と隣接する位置には、被加工物１１を吸引保持して旋回する搬出機構４４が設けられている。搬出機構４４の前方、かつカセット１０ｂが載置される載置領域の後方には、研削後の被加工物１１を洗浄する洗浄機構４６が配置されている。

洗浄機構４６で洗浄された被加工物１１は、搬送機構８で搬送され、カセット１０ｂに収容される。開口４ａの前方には、チャックテーブル２０及びスピンドル３６の回転数、研削ホイール４０の下降速度、加工液５０の供給量等の研削条件を入力するための操作パネル４８が設けられている。

次に、上述した研削装置２を用いる加工方法について説明する。まず、被加工物１１をチャックテーブル２０に保持させる保持ステップを実施する。この保持ステップでは、被加工物１１の裏面側に固定された保護部材１３をチャックテーブル２０の保持面に接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物１１は、保護部材１３を介してチャックテーブル２０に吸引保持される。

保持ステップの後には、被加工物１１を加工する加工ステップを実施する。図２は、加工ステップを模式的に示す斜視図である。加工ステップでは、チャックテーブル２０とスピンドル３６とを回転させつつ、研削ホイール４０を下降させて、被加工物１１の表面１１ａに研削砥石４０ｂを接触させる。併せて、ノズル４２から被加工物１１の表面１１ａに加工液５０を供給する。

本実施の形態に係る加工方法では、有機酸と酸化剤とを含む加工液５０を用いる。この加工液５０により、被加工物１１の表面１１ａに含まれる金属を改質して延性を抑えながら被加工物１１を研削できる。そのため、この研削によって、金属からバリ（突起物）が発生することはない。また、この研削のみで、金属を含む被加工物１１を適切に加工できるので、他の方法を組み合わせる必要もない。

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。

さらに、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、加工液５０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。

本実施の形態の加工方法において、スピンドル３６の回転数は、例えば、６０００ｒｐｍに設定され、チャックテーブル２０の回転数は、例えば、３００ｒｐｍに設定される。ただし、スピンドル３６及びチャックテーブル２０の回転数はこれらに限定されず、任意に変更できる。

上述のような条件の下、スピンドル１４を所定の送り速度で下降させれば、被加工物１１の表面１１ａを研削できる。この研削は、接触式又は非接触式の厚み測定センサで被加工物１１の厚みを測定しながら実施される。被加工物１１が所定の厚みになると、加工ステップは終了する。

以上のように、本実施の形態に係る加工方法では、有機酸と酸化剤とを含む加工液５０を供給することで、表面（被加工面）１１ａの金属を改質して延性を抑えながら被加工物１１を研削（又は研磨）できる。そのため、金属を含む被加工物１１を簡単な工程で適切に加工できる。

なお、本発明は上記実施の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、加工液５０は、必ずしも上述の構成に限定されない。有機酸として、他のアミノ酸、アミノポリ酸、カルボン酸等を用いても良い。また、防食剤として、他のアゾール化合物（テトラゾール、トリアゾール、ベンゾトリアゾール等）を用いても良い。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、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。

２研削装置（加工装置）
４基台
４ａ，４ｂ開口
６支持壁
８搬送機構
１０ａ，１０ｂカセット
１２位置合わせ機構
１４搬入機構
１６Ｘ軸移動テーブル
１８防水カバー
２０チャックテーブル
２２Ｚ軸移動機構
２４Ｚ軸ガイドレール
２６Ｚ軸移動テーブル
２８Ｚ軸ボールネジ
３０Ｚ軸パルスモータ
３２研削機構（加工手段）
３４スピンドルハウジング
３６スピンドル
３８ホイールマウント
４０研削ホイール
４０ａホイール基台
４０ｂ研削砥石
４２ノズル
４４搬出機構
４６洗浄機構
４８操作パネル
５０加工液
１１被加工物
１１ａ表面（被加工面）
１３保護部材

Claims

研削によってバリが発生し得る金属を少なくとも被加工面に含む被加工物を、研削砥石が装着されるスピンドルを含む加工手段で加工する加工方法であって、
被加工物の被加工面上に加工液を供給しつつ該スピンドルと被加工物とを回転させ、該スピンドルを所定の送り速度で下降させながら該研削砥石を被加工物の該被加工面の一部に接触させることによって被加工物を研削する加工ステップを備え、
該加工液は有機酸と酸化剤とを含み、
該金属を改質して延性を抑えることで該金属からの該バリの発生を抑えながら被加工物を研削することを特徴とする加工方法。
該研削砥石が該被加工面の外から内に向かって移動するようにスピンドルと被加工物とを回転させることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
該加工液は、更に防食剤を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加工方法。